液相平衡常数的测定实验报告5页

1、华 南 师 范 大 学 实 验 报 告学生姓名曾庆瑜学 号20142401036专 业化学（师范） 年级、班级2014级化教六班课程名称物理化学实验实验项目液相反应平衡常数的测定实验类型验证 设计 综合实验时间2016 年 12月 12日实验指导老师林晓明实验评分一、实验目的1.利用分光光度计测定低浓度下铁离子与硫氰酸根离子生成硫氰合铁离子平衡常数。2.通过实验了解热力学平衡常数的数值与反应物起始浓度无关。二、实验原理 Fe3+与SCN-在溶液中可生成一系列的络离子，并共存于同一个平衡体系中。当SCN-的浓度增加时，Fe3+与SCN-生成的络合物的组成发生如下的改变，而这些不同的络离子的溶液颜

2、色也不同。Fe3+ +SCN- Fe(SCN)2+Fe(SCN) 2+ Fe(SCN)3Fe(SCN)4-Fe(SCN)52-由图3-12可知，Fe3+与浓度很低的SCN-（一般应小于510-3 mol/L）只进行如下反应。Fe3+ +CNS2+FeCNS2+FeCNS2+e即反应被控制在仅仅生成最简单的FeSCN2+。其平衡常数表示为c c c Fe3+e CNS-eKc (3-14) 由于FeCNS2+是带有颜色的，根据朗伯一比尔定律，消光值与溶液浓度成正比，实验时，只要在一定温度下，借助分光光度计测定平衡体系的消光值，从而计算出平衡时FeCNS2+的浓度FeCNS2+e，进而再推算出平衡

3、时Feo+和CNS-的浓度Fe3+e和CNS-e。根据式(3-14)一定温度下反应的平衡常数Kc可求知。 实验时配置若干组（共4组）不同Fe3+起始浓度的反应溶液，其中第一组溶液的Fe3+是大量的，当用分光光度计测定反应液在定温下消光值Ei时（i为组数），根据朗伯-比尔定理E1KFeCNS2+l,e（K为消光系数） 由于1号溶液中Fe3+大量过量，平衡时CNS全部与Fe3+络合(下标O表示起始浓度)，对一号溶液可认为FeCNSi,e=CNS-0 则 E1 KCNS- 0对其余组溶液 Ei KFeCNS2+i,eEiE1两式相除并整理得FeCNS2+i,e CNS- 始达到平衡时，在体系中Fe3

4、+ i,e = Fe3+0 - FeCNS2+ i,e (3-17)CNS- i,e=CNS- 0 - FeCNS2+ i,e (3-18)将式(3-17)和式(3-18)代入式(3-14)，可以计算出除第1组外各组（不同Fe3+起始浓度)反应溶液的在定温下的平衡常数Ki，e值。三、实验仪器与试剂(1) 实验仪器721型（或722型）分光光度计 1台 超级恒温槽 1台50mL容量瓶 8个 l00mL烧杯（或锥瓶） 4个 刻度移液管 l0mL（2支）、5mL（1支） 25mL移液管 1支 50mL酸式滴定管 1支 吸球、洗瓶等 (2) 实验试剂 110-3mol/L KCNS(由A.R级KCNS

5、配成，用AgNO3容量法准确标定） 0.1mol/L Fe(NH4)(SO4)2 由A.R级Fe（NH4)(SO4)212H2O配成，并加入HNO3使溶液中的H+浓度达到0.1mol/L,Fe3+的浓度用EDTA容量法准确标定1mol/L HNO3 (A.R) 1 mol/L KNO3（A.R）四、实验步骤取8个50mL容量瓶，编好号，按表3-9提示的内容，计算好所需4种溶液的用量(注意，在这4个容量瓶中，溶液的氢离子均为0.15molL，用HNO3来凋节;溶液的离子强度均为0.7，用KNO3来调节）。表3-9 所需用4种溶液的用量项 目容量瓶编号1234KCNS溶液（110-3 mol/L）

6、取体积数/mL10101010实际浓度/(mol/L)210-4210-4210-4210-4Fe(NH4)(SO4)2（0.1 mol/L，其中含HNO30.1 mol/L）所取体积/mL2552.51实际浓度/(mol/L)510-2110-2510-3210-3含H+的数量/(mol/L)2.510-3510-42.510-4110-4HNO3溶液（1mol/L）使反应体系H+=0.15mol/L577.257.4KNO3溶液（1mol/L）使反应体系I=0.752325.326.6 取4个标记好的50mL容量瓶，按表3-9中计算结果，将除KSCN溶液外的三种溶液分别取所需的体积按编号加

7、入，并用蒸馏水冲置刻度（该溶液为测消光值时的对比液）。 再取另外4个标记好的50mL容量瓶，按表3-9中计算结果，将4种溶液分别取所需的体积按编号加入（KCNS溶液最后加），并用蒸馏水冲至刻度（该溶液为液相反应体系）。调整722分光光度计，将波长调至450nm，分别测定4组反应溶液的消光值。每组溶液要重复测三次（更换溶液），取其平均值。五、实验记录及数据处理将所得数据填入表1。条件：室温 24.9 H+0.15mol/L 总离子强度I0.7 波长450nm表1 实验数据记录表样品编号1234第一次T%17.731.842.962.6A0.7520.4980.3710.204第二次T%17.53

8、2.142.662.7A0.7560.4940.3660.202第三次T%17.531.642.962.4A0.7570.5000.3710.205平均值T%17.631.842.862.6A0.7550.4970.3690.204表2 数据处理结果记录表项目溶液编号1234消光值Ei0.7550.4970.3690.204Ei/E10.6580.4890.270FeCNS2+i,eEi/E1 CNS- 0（mol/L）1.3210-49.7810-55.4010-5Fe3+ i,e = Fe3+0 - FeCNS2+ i,e（mol/L）9.86810-34.90210-31.94610-3

9、CNS- i,e=CNS- 0 - FeCNS2+ i,e6.8010-51.0210-41.4610-4196.71195.60190.06 平均值194.12六、实验注意事项1.使用分光光度计时，先接通电源，预热20min。为了延长光电管的寿命，在不测定数值时，应打开暗盒盖。2.使用比色皿时，应注意溶液不要装得太满，溶液约为80%即可。并注意比色皿上白色箭头的方向，指向光路方向。3.温度影响反应常数，实验时体系应始终要恒温。4.实验用水最好是二次蒸馏水。七、提问与思考当Fe3+、CNS-浓度较大时，能否用式(3-16)计算FeCNS2+络离子生成的平衡常数？答：不可以。根据图3-12所显示

10、的SCN-浓度对络合物组成的影响，Fe3+与浓度很低的SCN-（一般应小于510-3mol/L）只进行Fe3+CNS-=FeCNS2+的反应，但当Fe3+、SCN-浓度较大时，就不只是生成一配位的络离子，FeCNS2+1,eCNS-，则E1KCNS-0故不能用式(3-16)计算。平衡常数与反应物起始浓度有无关系？答：平衡常数与反应物起始浓度无关，只与温度有关。测定Kc时，为什么要控制酸度和离子强度？答：由于Fe3+SCN-在水溶液中存在水解平衡，Fe3+与SCN-的实际反应很复杂，平衡常数受氢离子的影响，因此，实验只能在同一PH下进行，故而要控制酸度。另外，本实验为离子平衡反应，离子强度对平衡有很大影响，所以，在各被测溶液中例子强度应保持一致，实验时，加入硝酸钾就是为了作为辅助介质，控制离子强度一致。测定消光度时，为什么需空白对比液？怎么选择空白对比液？答：除了FeCNS2+在溶液中显色具有一定的吸光度外，其他试剂也是具有一定的吸光度的，因此在没有设置空白对比液的情况下，所得的吸光度会比准确值偏高。因此必须使用除被测物质外其它组分完全一致的溶液作为空白对比液，在分光光度