Лабораторная работа № 3. Изучение равновесия гомогенной реакции в растворе.

Цель работы:

Ознакомиться с основными свойствами обратимых реакций и с одним из методов исследования химического равновесия на примере реакции

2FeCl₃ + 2KI ↔ 2FeCl₂ + I₂ + 2KCl

Приборы и посуда:

1. Конические колбы объемом 100мл (12 шт.);

2. Водяной термостат;

3. Кристаллизатор;

4. Пипетка;

5. Секундомер;

6. Прибор для титрования.

Реактивы и материалы:

1. Раствор хлорида железа (III) (С= 0,03 моль/л);

2. Раствор йодида калия (С= 0,03 моль/л);

3. Вода дистиллированная;

4. Раствор тиосульфата натрия (С= 0,015 моль/л);

5. Раствор крахмала.

Методика выполнения работы

Взять четыре сухие колбы с притертыми пробками емкостью 100 мл. Пронумеровав колбы, налить в них следующие количества растворов точной концентрации

Раствор	Колба 1	Колба 2	Колба 3	Колба 4
0,03 М FeСlз, мл 0,03 М КI, мл	50 —	— 50	55 —	— 45

Затем колбы поместить на 30 мин в водяной термостат при темпера­туре 25 ± 0,2° С. Приготовить для титрования восемь конических колб емкостью 100 мл. В каждую колбу налить 35—50 мл дистиллиро­ванной воды и поставить их для охлаждения на лед. Слить вместе содержимое колб 1 и 2, а через 10 мин после этого содержимое колб 3 и 4. Момент сливания растворов отметить по часам. Колбы плотно закрыть пробками и установить в термостат. Через 25 мин. от момента смешения из каждой колбы, не вынимая ее из термостата, отобрать пипеткой 15 мл раствора и слить в охлажденную колбу для титрования. За время отбора пробы считать момент сливания раствора из пипетки в колбу для титрования.

Время отбора пробы отмечать с точностью до 1 мин. Сразу после сливания выделившийся йод титровать 0,015 М раствором тиосуль­фата с известным титром. Раствор тиосульфата прибавлять до бледно-желтой окраски раствора. Затем добавить несколько капель раствора крахмала и титровать раствором тиосульфата до исчезновения синего окрашивания раствора. Светло-синяя окраска раствора, появляющаяся через некоторое время после титрования, не учитывается. Пипетку перед отбором пробы сполоснуть исследуемым раствором.

Через 30 мин после отбора пробы из каждой колбы взять снова 15 мл раствора и титровать тиосульфатом. Затем через 40 мин отоб­рать третью пробу и т. д. Одинаковое число миллилитров тиосуль­фата, израсходованное на титрование йода в двух последовательно взятых пробах из каждой колбы, указывает на достижение равновесия в реакции.

В такой же последовательности проводят опыт при другой темпера­туре (40° С).

Форма отчета

1. Указать цель работы.

2. Составить блок схему исследования.

3. Рассчитать концентрацию йода C(I₂), в состоянии равновесия по уравнению

C(I₂)= C(Na₂S₂O₃) ·,

где C(Na₂S₂O₃) — молярная концентрация раствора гипосульфита; V₁ — количество гипосульфита, израсходованное на титрование йода в момент равнове­сия, мл; V₂ — количество взятой пробы, мл.

4. Концентрация ионов Fe²⁺ будет равна удвоенной концентрации йода, так как по уравнению реакции образуется одна молекула йода и два иона Fe²⁺, следовательно, C(Fe²⁺) = 2 C(I₂).

5. Определить концентрацию Fe³⁺ при равновесии, равную разности начальной концентрации ионов Fe³⁺ и равновесной концентрации ионов Fe²⁺, так как из уравнения реакции прирост концентрации Fe²⁺ равен убыли концент­рации Fe³⁺,

С(Fe³⁺) = C(FeCl₃) –C(Fe²⁺),

или

С(Fe³⁺) = C(FeCl₃) –2C(I_2­).

Содержание FeCl₃вычисляется из концентрации исходного раствора и степени разбавления его при смешении растворов

C(FeCl₃) = Cº(FeCl₃)· ,

где Cº(FeCl₃), — начальная концентрация раствора FeCl₃, моль/л; а и b — объемы растворов FeCl₃ и КI, соответственно взятых для проведе­ния реакции, мл.

6. Определить концентрацию иона I^- по уравнениям:

C(I^-) = C(KI) –aC(I₂),

C(I₂) = Cº(I₂)· ,

где С(KI) — концентрация исходного раствора, моль/л.

7. Произвести расчет Кс отдельно для двух взятых растворов при двух температурах.

.

Экспериментальные и расчетные данные записать в таблицу I.

Таблица I

Колба 1			Колба 2		Вещество	Колба	Колба	Колба	Колба
Номер пробы	Время отбора пробы	Количество тиосульфата, израсходованное на титрование, мл	Время отбора пробы	Количество тиосульфата, израсходованное на титрование, мл		1/2	1/2	1/2	1/2
						Начальная концентрация при t1	Равновесная концентрация при t1	Начальная концентрация при t2	Равновесная концентрация при t2
1

8. На основании экспериментальных данных рассчитать для исследуе­мой реакции среднюю константу равновесия при двух температурах, средний тепловой эффект ΔН.

9. Вывод.