化学平衡常数及分配系数的测定

1、化学平衡常数及分配系数的测定1. 简述测定反应KI+I2=KI3的平衡常数的基本原理。答: 在恒温下,碘(I2溶在含有碘离子(I-的溶液中,大部分成为络离子(I3-,并存在下列平衡:其平衡常数表达式为:(2式中:,c,分别为活度,浓度和活度系数。由于在同一溶液中,离子强度相同(I-与I3-电价相同。由德拜-休克尔公式:(3计算可知,活度系数(4在水溶液中,I2浓度很小(5一定温度下,故得:(6为了测定平衡常数,应在不干扰动态平衡的条件下测定平衡组成。在本实验中,当达到上述平衡时,若用硫代硫酸钠标准液来滴定溶液中的I2浓度,则会随着I2的消耗,平衡将向左端移动,使I3-继续分解,因而最终只能测得

2、溶液中I2和I3-的总量。 为了解决这个问题,可在上述溶液中加入四氯化碳(CCl4,然后充分震荡 (I-和I3-不溶于CCl4,当温度一定时,上述化学平衡及I2在四氯化碳层和水层的分配平衡同时建立,如图1所示。首先测出I2在H2O及CCl4层中的分配系数K d,待平衡后再测出I2在CCl4中的浓度,根据分配系数,可算出I2在KI水溶液中的浓度。再取上层水溶液分析,得到I2和I3-的总量。(7由于在溶液中I-总量不变,固有:(9因此,将平衡后各物质的浓度代入式(7就可求出此温度下的平衡常数K c。2. 在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中,所用的碘量瓶和锥形瓶哪些需要干燥?哪些不需要干燥?

3、为什么?答:配置2号液的碘量瓶需要干燥,配置1号液的碘量瓶和锥形瓶不需要干燥。因为2号液是用来测定平衡浓度的,平衡时I-的浓度是用公式求得,初始的KI浓度必须准确已知,所以必须干燥。1号液是用来测I2在H2O及CCl4层中的分配系数K d,分配系数与浓度无关,锥形瓶是滴定用的,滴定的是I2的总的物质的量,与浓度无关,因此不需干燥。3. 在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中,配制1、2号溶液的目的何在?答:配置1号液是用来测I2在H2O及CCl4层中的分配系数K d,配置2号液是用来测定反应KI+I2=KI3达平衡时各物质的平衡浓度的。4. 在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中,滴定

4、CCl4层样品时,为什么要先加KI水溶液?答:硫代硫酸钠标准液与溶液中I2的反应是在水层中进行,滴定CCl4层样品的I2时,先加KI水溶液是为了加快CCl4层中的I2借助于反应KI+I2=KI3提取到水层中,有利于Na2S2O3滴定的顺利进行。5. 在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中,配制的1、2号溶液是否需要恒温?为什么?答:需要恒温,因为分配系数K d和反应平衡常数均与温度有关,定温下为定值。6. 在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中,1、2号溶液达平衡后能否拿到恒温槽外取样?为什么?答:不能,因为反应平衡常数与温度有关,温度改变,平衡会发生移动。7. 在化学平衡常数及分配系

5、数的测定实验中,如何通过平衡常数求得I3-的解离焓。答:测出两个反应温度下的的平衡常数,再由下式可计算的I3-解离焓。8. 在化学平衡常数及分配系数的测定实验中,为什么应严格控制恒温?如何控制?答:因为分配系数K d和反应平衡常数均与温度有关,定温下为定值。所以应严格控制恒温。所配置溶液放在恒温水浴中恒温。9. 在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中,需要直接测得哪些实验数据?如何测得?答:配制的1、2号溶液达平衡后,用硫代硫酸钠标准液来滴定两溶液中的水层和四氯化碳层I2浓度所消耗的硫代硫酸钠标准液的体积。用标准Na2S2O3溶液滴定碘时,先要滴定至淡黄色再加淀粉溶液滴至水层淀粉指示剂的蓝

6、色消失。取CCl4层样品时勿使水层进入移液管中,为此用洗耳球使移液管尖鼓气情况下穿过水层插入CCl4层中取样。在滴定CCl4层样品的I2时,应加入10ml0.1mol/L的KI水溶液以加快CCl4层中的I2借助于反应KI+I2=KI3提取到水层中,这样有利于Na2S2O3滴定的顺利进行,滴定时要充分摇荡,细心地滴至水层淀粉指示剂的蓝色消失,四氯化碳层不再现红色。滴定后的和末用完的CCl4皆应倒人回收瓶中。10. 在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中,如何求得反应达平衡时I2、I-、I3-的浓度?答:为了测定平衡常数,应在不干扰动态平衡的条件下测定平衡组成。在本实验中,当达到上述平衡时,若

7、用硫代硫酸钠标准液来滴定溶液中的I2浓度,则会随着I2的消耗,平衡将向左端移动,使I3-继续分解,因而最终只能测得溶液中I2和I3-的总量。 为了解决这个问题,可在上述溶液中加入四氯化碳(CCl4,然后充分震荡 (I-和I3-不溶于CCl4,当温度一定时,上述化学平衡及I2在四氯化碳层和水层的分配平衡同时建立,如图1所示。首先测出I2在H2O及CCl4层中的分配系数K d,待平衡后再测出I2在CCl4中的浓度,根据分配系数,可算出I2在KI水溶液中的浓度。再取上层水溶液分析,得到I2和I3-的总量。(7由于在溶液中I-总量不变,固有:(9因此,将平衡后各物质的浓度代入式(6就可求出此温度下的平

8、衡常数K c。(611. 在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中,若吸CCl4层样品时混进水层对结果有何影响?答:吸CCl4层样品时混进水层会造成CCl4层碘的浓度有误差。12. 在化学平衡常数及分配系数的测定实验中,吸取CCl4层样品为什么要用洗耳球使移液管尖鼓气情况下穿过水层?答:防止水层进入移液管中而引起实验误差。13.装好溶液后的碘量瓶为什么要立即塞紧磨口塞?答：因为碘和四氯化碳易挥发，故立即塞紧磨口塞是为了防止碘和 CCl4挥发。 14. 在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中，每隔10min震荡一次的目 的何在，若震荡时间不够有何影响？ 答：每隔10min振荡一次是为了加快

9、分配平衡的到达。若振荡时间 不够，没有到达分配平衡，会导致实验结果有误差。 15. 在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中，滴定过程中哪些要用微量 管？哪些要用25mL滴定管？为什么？ 答：滴定1号液25ml水层样品和2号液5mlCCl4层时要用微量管，滴 定1号液5mlCCl4层和2号液25ml水层样品时用25ml滴定管。因为滴定1 号液25ml水层样品和2号液5mlCCl4层时所需硫代硫酸钠体积少，用微 量管可以减少滴定误差；而滴定1号液5mlCCl4层和2号液25ml水层样品 时硫代硫酸钠所用体积则较多，即要用容量大的滴定管。 16. 在化学平衡常数及分配系数的测定实验中，若温度控制误差超 ±1，有何影响？ 答：化学平衡常数及分配系数对温度的影响较为灵敏，若温度控制 误差超±1，会导致较大的实验误差。 17. 在化学平衡常数及分配系数的测定实验中，在配置系统溶液时，是 否需要精确量取，为什么？ 答：不需要精确量取。因为最终所需的各浓度都用硫代硫酸钠精确 滴定出来，配置系统溶液的多少，不会影响化学平衡常数及分配系数。 但至少应能保证实验分析用量。 18. 在化学平衡常数及分配系数的测定实验中，滴定各层碘的浓度的目 的何