實(shí)驗(yàn)十五 I3II2平衡常數(shù)的測(cè)定

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1、實(shí)驗(yàn)十五 I3－I－＋I(xiàn)2平衡常數(shù)的測(cè)定 [課時(shí)安排] 4學(xué)時(shí) [實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯 1、學(xué)會(huì)測(cè)定I3－?I2+ I－的平衡常數(shù)； 2、了解化學(xué)平衡和平衡移動(dòng)的原理； 3、練習(xí)滴定操作。 [實(shí)驗(yàn)原理介紹] 碘溶于碘化鉀溶液中形成離子I3－，并建立下列平衡。 I3－?I2+ I－ （1） 在一定溫度條件下，其平衡常數(shù)為 式中α為活度， γ為活度系數(shù),[I－]、[I2]、[I3－]為平衡時(shí)的濃度。由于在離子強(qiáng)度不大的溶液中： ≈1 所以 K ≈ （2） 為了測(cè)定平衡時(shí)的[I－]、[I2

2、]、[I3－]，可用過量固體碘與已知濃度的碘化鉀溶液一起搖蕩，達(dá)到平衡后，取上層清液，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。 2NaS2O3+I2=2NaI=Na2S4O6 由于溶液中存在I3－?I2+ I－的平衡，所以用硫代硫酸鈉溶液滴定，最終測(cè)到的是平衡時(shí)I2和I3－的總濃度。設(shè)這個(gè)濃度為c，則： c=[I2]+ [I3－] （3） [I2]可通過在相同溫度條件下，測(cè)定過量固體碘與水處于平衡時(shí)，溶液中碘的濃度來代替。設(shè)這個(gè)濃度為c，則 [I2]= c 整理（3）式 [I3－]= c-[I2]= c- c 從

3、（1）式可以看出，形成一個(gè)I3－就需要一個(gè)I－，所以平衡時(shí)[I－]為 [I－]= -[ I3－] 式中為碘化鉀的起始濃度。 將[I2]、[I3－]和[I－]代入（2）式即可求得在此溫度條件下的平衡常數(shù)K。 [基本操作與儀器介紹] 1、認(rèn)識(shí)酸式滴定管和堿式滴定管 滴定管是滴定時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量溶液體積的量器。滴定管分為酸式滴定管和堿式滴定管，酸式滴定管下端有玻璃活塞開關(guān)，它用來裝酸性溶液和氧化性溶液，不能盛裝堿性溶液。堿式滴定管的下端連接乳膠管，管內(nèi)有玻璃珠以控制溶液的流出，乳膠管下端連有尖嘴玻璃管。 2、堿式滴定管的使用方法 （1） 檢查滴定管是否漏

4、水，液滴是否能靈活控制； （2） 滴定管的洗滌、盛裝溶液的潤(rùn)洗； （3） 裝液——溶液加入到滴定管最高標(biāo)線以上； （4） 排出滴定管（乳膠管及尖嘴）氣泡； （5） 滴定前讀數(shù)（注入溶液或放出溶液后，需等1~2分鐘后讀數(shù)）； （6） 滴定操作——重點(diǎn)（操作手法、滴定速度、終點(diǎn)觀察）； （7） 滴定完讀數(shù)； （8） 滴定結(jié)束后滴定管的處理。 3、酸式滴定管的使用方法 （1） 檢查滴定管的密合性； （2） 旋塞涂凡士林（涂的方法）； （3） 同堿式滴定管使用方法（2）； （4） 同堿式滴定管使用方法（3）； （5） 排氣泡（方法不同于堿式滴定管）； （6） 滴定前讀數(shù)；

5、 （7） 滴定操作——重點(diǎn)（操作手法、滴定速度、終點(diǎn)觀察）； （8） 滴定完讀數(shù)； （9） 滴定結(jié)束后滴定管的處理。 4、強(qiáng)化移液管的使用方法 [實(shí)驗(yàn)重要步驟] （1）取兩只干燥的100ml碘量瓶和一只250ml碘量瓶，分別標(biāo)上1、2、3號(hào)。用量筒分別取80ml 0.0100molL-1碘化鉀溶液注入1號(hào)瓶，取80ml 0.0200molL-1碘化鉀溶液注入2號(hào)瓶，取200ml蒸溜水注入3號(hào)瓶。然后在每個(gè)瓶?jī)?nèi)各加入0.5g研細(xì)的碘，蓋好瓶塞。 （2）將3只碘量瓶在室溫下振蕩或者在磁力攪拌器上攪拌30分鐘，然后靜置10分鐘，待過量固體碘完全沉于瓶底后，取上層清液進(jìn)行滴定。 （3）用

6、10ml吸管取1號(hào)瓶上層清液兩份，分別注入250ml錐形瓶中，再各注入40ml蒸溜水，用0.0050molL-1標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉溶液滴定，滴至呈淡黃色時(shí)（注意不要滴過量），注入4ml 0.2%淀粉溶液，此時(shí)溶液應(yīng)呈藍(lán)色，繼續(xù)滴定，至藍(lán)色剛好消失。記下所消耗的硫代硫酸鈉溶液的體積數(shù)。 同樣方法滴定2號(hào)瓶上層的清液。 （4）用50ml 吸管取3號(hào)瓶上層清液兩份，用0.0050molL-1標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉溶液滴定， 方法同上。 [數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)處理] 瓶 號(hào) 1 2 3 取樣體積V/mL 10.00 10.00 50.00 Na2S2O3溶液的

7、用量 mL Ⅰ Ⅱ 平 均 Na2S2O3溶液的濃度/mol/L [I2]與[I3－]的總濃度/mol/L 水溶液中碘的平衡濃度/mol/L [I2]/mol/L [I3－]/mol/L c0/mol/L [I－]/mol/L K K平均值 用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定碘時(shí)，相應(yīng)的碘的濃度計(jì)算方法如下： 1、2號(hào)瓶 3號(hào)瓶 本實(shí)驗(yàn)測(cè)定K值在1.010-3 ~2.010-3范圍內(nèi)合格（文獻(xiàn)值K=1.510-3 ）。 [

8、實(shí)驗(yàn)習(xí)題] 1、為什么本實(shí)驗(yàn)中取KI溶液可用量筒？ 答：平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，溫度確定，K值確定。同時(shí)水溶液中的I2的飽和濃度[I2] 也是溫度的函數(shù)。在配制平衡體系時(shí)，加入的I2(s)是過量的，當(dāng)體系達(dá)到平衡時(shí), = ，是一個(gè)定值(可用I2(s)在水中的飽和濃度代替，其準(zhǔn)確濃度可以用NaS2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液來滴定，其值設(shè)為)，因此也是定值。平衡體系中I2和 I3－的總濃度也可以用NaS2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液來滴定，其值設(shè)為c，平衡時(shí)＝，KI的起始濃度設(shè)為，平衡時(shí)=，體系平衡常數(shù)的表達(dá)式為： 。由此可見，當(dāng)KI的起始濃度 確定后，平衡體系中的、和都確定了，平衡常數(shù)的表達(dá)式中沒有體積項(xiàng)，K值與溶液

9、的體積無關(guān)，所以KI溶液不需要準(zhǔn)確量取。 2、進(jìn)行滴定分析，儀器要做那些準(zhǔn)備？由于碘易揮發(fā)，所以在取溶液和滴定時(shí)操作上要注意什么？ 答：1、2號(hào)瓶必須要洗凈烘干。每次取一份溶液，取完后塞上瓶塞，避光存放；滴定前加適量蒸餾水稀釋，減少碘的揮發(fā)。 3、在實(shí)驗(yàn)中以固體碘與水的平衡濃度代替碘與I－離子的平衡濃度，會(huì)引起怎樣的誤差 ？為什么可以代用？ 答：鹽效應(yīng)通常使得物質(zhì)在水中的溶解度增大，用固體碘與水的平衡濃度代替碘與I－離子的平衡濃度，會(huì)使平衡常數(shù)表達(dá)式：K ＝中偏小，而偏大，結(jié)果使所測(cè)得的K值偏小。但是，通常只有當(dāng)電解質(zhì)溶液濃度較高時(shí)，鹽效應(yīng)才比較顯著，對(duì)于稀溶液(0.0100

10、molL－1或0.0200molL－1KI)鹽效應(yīng)可以忽略，所以可以代替。 4、在固體碘和KI溶液反應(yīng)時(shí)，如果碘的量不夠，將有何影響？碘的用量是否一定要準(zhǔn)確稱量？ 答：有影響，實(shí)驗(yàn)采用過量碘固體與KI溶液反應(yīng)得到I2(s)的飽和KI溶液的平衡體系，若碘固體量太少，達(dá)不到飽和狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)中就不能用I2(s)在水中的飽和濃度代替KI溶液中I2的平衡濃度。不然會(huì)導(dǎo)致[I2]增大，平衡常數(shù)值增大。 5、在實(shí)驗(yàn)過程中，如果： (1)吸取清液進(jìn)行滴定時(shí)不小心吸進(jìn)一些碘微粒； (2)飽和的碘水放置很久才進(jìn)行滴定； (3)振蕩的時(shí)間不夠。 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果將產(chǎn)生什么影響? 答：(1)如果是1號(hào)瓶(或2號(hào)瓶)出現(xiàn)這種情況，那么總碘量偏大，偏大，K偏??；如果3號(hào)瓶出現(xiàn)這種情況，一定，偏大，K值偏大。 (2)飽和的碘水放置很久才進(jìn)行滴定，其中溶解的碘大量揮發(fā)，所測(cè)得的總碘量偏小。 (3)振蕩的時(shí)間不夠，實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的總碘量 (或)偏小。 注：１、由于碘容易揮發(fā)，吸取清液后應(yīng)盡快滴定，不要放置太久，在滴定時(shí)不宜過于劇烈地?fù)u動(dòng)溶液。 2、淀粉加入太早溶液中大量的I2被淀粉吸附，使藍(lán)色褪去遲鈍而產(chǎn)生誤差。也不能太遲，否則藍(lán)色觀察不到。