化學(xué)平衡常數(shù)及分配系數(shù)的測定

1、化學(xué)平衡常數(shù)及分配系數(shù)的測定1. 簡述測定反應(yīng)KI+I2=KI3的平衡常數(shù)的基本原理。答: 在恒溫下,碘(I2溶在含有碘離子(I-的溶液中,大部分成為絡(luò)離子(I3-,并存在下列平衡:其平衡常數(shù)表達(dá)式為:(2式中:,c,分別為活度,濃度和活度系數(shù)。由于在同一溶液中,離子強(qiáng)度相同(I-與I3-電價相同。由德拜-休克爾公式:(3計算可知,活度系數(shù)(4在水溶液中,I2濃度很小(5一定溫度下,故得:(6為了測定平衡常數(shù),應(yīng)在不干擾動態(tài)平衡的條件下測定平衡組成。在本實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)達(dá)到上述平衡時,若用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液來滴定溶液中的I2濃度,則會隨著I2的消耗,平衡將向左端移動,使I3-繼續(xù)分解,因而最終只能測得

2、溶液中I2和I3-的總量。 為了解決這個問題,可在上述溶液中加入四氯化碳(CCl4,然后充分震蕩 (I-和I3-不溶于CCl4,當(dāng)溫度一定時,上述化學(xué)平衡及I2在四氯化碳層和水層的分配平衡同時建立,如圖1所示。首先測出I2在H2O及CCl4層中的分配系數(shù)K d,待平衡后再測出I2在CCl4中的濃度,根據(jù)分配系數(shù),可算出I2在KI水溶液中的濃度。再取上層水溶液分析,得到I2和I3-的總量。(7由于在溶液中I-總量不變,固有:(9因此,將平衡后各物質(zhì)的濃度代入式(7就可求出此溫度下的平衡常數(shù)K c。2. 在KI+I2=KI3反應(yīng)平衡常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)中,所用的碘量瓶和錐形瓶哪些需要干燥?哪些不需要干燥?

3、為什么?答:配置2號液的碘量瓶需要干燥,配置1號液的碘量瓶和錐形瓶不需要干燥。因?yàn)?號液是用來測定平衡濃度的,平衡時I-的濃度是用公式求得,初始的KI濃度必須準(zhǔn)確已知,所以必須干燥。1號液是用來測I2在H2O及CCl4層中的分配系數(shù)K d,分配系數(shù)與濃度無關(guān),錐形瓶是滴定用的,滴定的是I2的總的物質(zhì)的量,與濃度無關(guān),因此不需干燥。3. 在KI+I2=KI3反應(yīng)平衡常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)中,配制1、2號溶液的目的何在?答:配置1號液是用來測I2在H2O及CCl4層中的分配系數(shù)K d,配置2號液是用來測定反應(yīng)KI+I2=KI3達(dá)平衡時各物質(zhì)的平衡濃度的。4. 在KI+I2=KI3反應(yīng)平衡常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)中,滴定

4、CCl4層樣品時,為什么要先加KI水溶液?答:硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液與溶液中I2的反應(yīng)是在水層中進(jìn)行,滴定CCl4層樣品的I2時,先加KI水溶液是為了加快CCl4層中的I2借助于反應(yīng)KI+I2=KI3提取到水層中,有利于Na2S2O3滴定的順利進(jìn)行。5. 在KI+I2=KI3反應(yīng)平衡常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)中,配制的1、2號溶液是否需要恒溫?為什么?答:需要恒溫,因?yàn)榉峙湎禂?shù)K d和反應(yīng)平衡常數(shù)均與溫度有關(guān),定溫下為定值。6. 在KI+I2=KI3反應(yīng)平衡常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)中,1、2號溶液達(dá)平衡后能否拿到恒溫槽外取樣?為什么?答:不能,因?yàn)榉磻?yīng)平衡常數(shù)與溫度有關(guān),溫度改變,平衡會發(fā)生移動。7. 在化學(xué)平衡常數(shù)及分配系

5、數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)中,如何通過平衡常數(shù)求得I3-的解離焓。答:測出兩個反應(yīng)溫度下的的平衡常數(shù),再由下式可計算的I3-解離焓。8. 在化學(xué)平衡常數(shù)及分配系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)中,為什么應(yīng)嚴(yán)格控制恒溫?如何控制?答:因?yàn)榉峙湎禂?shù)K d和反應(yīng)平衡常數(shù)均與溫度有關(guān),定溫下為定值。所以應(yīng)嚴(yán)格控制恒溫。所配置溶液放在恒溫水浴中恒溫。9. 在KI+I2=KI3反應(yīng)平衡常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)中,需要直接測得哪些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?如何測得?答:配制的1、2號溶液達(dá)平衡后,用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液來滴定兩溶液中的水層和四氯化碳層I2濃度所消耗的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液的體積。用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定碘時,先要滴定至淡黃色再加淀粉溶液滴至水層淀粉指示劑的藍(lán)

6、色消失。取CCl4層樣品時勿使水層進(jìn)入移液管中,為此用洗耳球使移液管尖鼓氣情況下穿過水層插入CCl4層中取樣。在滴定CCl4層樣品的I2時,應(yīng)加入10ml0.1mol/L的KI水溶液以加快CCl4層中的I2借助于反應(yīng)KI+I2=KI3提取到水層中,這樣有利于Na2S2O3滴定的順利進(jìn)行,滴定時要充分搖蕩,細(xì)心地滴至水層淀粉指示劑的藍(lán)色消失,四氯化碳層不再現(xiàn)紅色。滴定后的和末用完的CCl4皆應(yīng)倒人回收瓶中。10. 在KI+I2=KI3反應(yīng)平衡常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)中,如何求得反應(yīng)達(dá)平衡時I2、I-、I3-的濃度?答:為了測定平衡常數(shù),應(yīng)在不干擾動態(tài)平衡的條件下測定平衡組成。在本實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)達(dá)到上述平衡時,若

7、用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液來滴定溶液中的I2濃度,則會隨著I2的消耗,平衡將向左端移動,使I3-繼續(xù)分解,因而最終只能測得溶液中I2和I3-的總量。 為了解決這個問題,可在上述溶液中加入四氯化碳(CCl4,然后充分震蕩 (I-和I3-不溶于CCl4,當(dāng)溫度一定時,上述化學(xué)平衡及I2在四氯化碳層和水層的分配平衡同時建立,如圖1所示。首先測出I2在H2O及CCl4層中的分配系數(shù)K d,待平衡后再測出I2在CCl4中的濃度,根據(jù)分配系數(shù),可算出I2在KI水溶液中的濃度。再取上層水溶液分析,得到I2和I3-的總量。(7由于在溶液中I-總量不變,固有:(9因此,將平衡后各物質(zhì)的濃度代入式(6就可求出此溫度下的平

8、衡常數(shù)K c。(611. 在KI+I2=KI3反應(yīng)平衡常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)中,若吸CCl4層樣品時混進(jìn)水層對結(jié)果有何影響?答:吸CCl4層樣品時混進(jìn)水層會造成CCl4層碘的濃度有誤差。12. 在化學(xué)平衡常數(shù)及分配系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)中,吸取CCl4層樣品為什么要用洗耳球使移液管尖鼓氣情況下穿過水層?答:防止水層進(jìn)入移液管中而引起實(shí)驗(yàn)誤差。13.裝好溶液后的碘量瓶為什么要立即塞緊磨口塞?答：因?yàn)榈夂退穆然家讚]發(fā)，故立即塞緊磨口塞是為了防止碘和 CCl4揮發(fā)。 14. 在KI+I2=KI3反應(yīng)平衡常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)中，每隔10min震蕩一次的目 的何在，若震蕩時間不夠有何影響？ 答：每隔10min振蕩一次是為了加快

9、分配平衡的到達(dá)。若振蕩時間 不夠，沒有到達(dá)分配平衡，會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果有誤差。 15. 在KI+I2=KI3反應(yīng)平衡常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)中，滴定過程中哪些要用微量 管？哪些要用25mL滴定管？為什么？ 答：滴定1號液25ml水層樣品和2號液5mlCCl4層時要用微量管，滴 定1號液5mlCCl4層和2號液25ml水層樣品時用25ml滴定管。因?yàn)榈味? 號液25ml水層樣品和2號液5mlCCl4層時所需硫代硫酸鈉體積少，用微 量管可以減少滴定誤差；而滴定1號液5mlCCl4層和2號液25ml水層樣品 時硫代硫酸鈉所用體積則較多，即要用容量大的滴定管。 16. 在化學(xué)平衡常數(shù)及分配系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)中，若溫度控制誤差超 ±1，有何影響？ 答：化學(xué)平衡常數(shù)及分配系數(shù)對溫度的影響較為靈敏，若溫度控制 誤差超±1，會導(dǎo)致較大的實(shí)驗(yàn)誤差。 17. 在化學(xué)平衡常數(shù)及分配系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)中，在配置系統(tǒng)溶液時，是 否需要精確量取，為什么？ 答：不需要精確量取。因?yàn)樽罱K所需的各濃度都用硫代硫酸鈉精確 滴定出來，配置系統(tǒng)溶液的多少，不會影響化學(xué)平衡常數(shù)及分配系數(shù)。 但至少應(yīng)能保證實(shí)驗(yàn)分析用量。 18. 在化學(xué)平衡常數(shù)及分配系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)中，滴定各層碘的濃度的目 的何