77-实验七十七--化学平衡常数及分配系数的测定

1第一部分：思考题实验七十七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。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？为什么？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？4.在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中，滴定CCl4层样品时，为什么要先加KI水溶液？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？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？7.在化学平衡常数及分配系数的测定实验中，如何通过平衡常数求得I3-的解离焓。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？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？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？11.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？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？13.装好溶液后的碘量瓶为什么要立即塞紧磨口塞？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？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？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？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？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在？第二部分：参考答案实验七十七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：2其平衡常数表达式为：232323IIIIIIIIIaccccK（2）式中：α，c，γ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：IIZii1509.0lg2（3）计算可知，活度系数3II（4）在水溶液中，I2浓度很小12I（5）一定温度下，故得：cIIIaKccccK23（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Kd，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。平衡水层水层＝,,3232IIIIcccc（7）由于在溶液中I-总量不变，固有：平衡平衡初始＝,,,3IIIccc（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Kc。-264--2322OSI2OS2I32.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？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-的浓度是用公式平衡平衡初始＝,,,3IIIccc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Kd，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Kd，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Kd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。211221lnTKTKTTTRTHccmr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Kd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4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Kd，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。平衡水层水层＝,,3232IIIIcccc（7）由于在溶液中I-总量不变，固有：平衡平衡初始＝,,,3IIIccc（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衡常数Kc。cIIIaKccccK23（6）11.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？-264--2322OSI2OS2I5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在？6答：滴定1号液的25ml水层样品是为了求出水层中碘的浓度，滴定5mlCCl4层是为了求出CCl4层中碘的浓度，由此来求出分配系数。滴定2号液的25ml水层样品是为了求出水层中碘的总浓度，滴定5mlCCl4层是为了求出CCl4层中碘的浓度，从而求出化学反应达平衡时I2、I-、I3-的平衡浓度。