络合物组成和不稳定常数的测定--等摩尔系列法

韩山师范学院化学系化学专业物化实验课实验报告班级学号姓名同组评分实验日期:室温气压教师实验题目:络合物组成和不稳定常数的测定-----等摩尔系列法实验目的:1.学会用等摩尔系列法测定络合物组成、不稳定常数的基本原理和实验方法。

2.计算络合反应的标准自由能变化。

3.熟练掌握测定溶液pH值和光密度的操作技术。

实验原理：络合物MA n在水溶液中的络合与解离反应式为：M+nA MA n达到平衡时，Ｋ不稳=[M][A]n [MA n]式中，Ｋ不稳为络合物不稳定常数，［Ｍ］、［Ａ］和［ＭＡn］分别为络合平衡时金属离子、配位体和络合物的浓度、n为络合物的配位数。

在络合反应中，常伴有颜色的明显变化，因此研究这些络合物的吸收光谱可以测定它们的组成和不稳定常数。

测定方法较多，本实验采用应用最广的等摩尔系列法测定Ｃu（Ⅱ）－磺基水杨酸络合物的组成和不稳定常数。

1、络合物组成的测定在维持金属离子Ｍ和配位体Ａ总浓度不变的条件下，取相同浓度的Ｍ溶液和Ａ溶液配成一系列ＣM／（ＣM＋ＣA）不同的溶液，这一系列溶液称为等摩尔系列溶液，当所生成的络合物ＭＡn的浓度最大时，络合物的配位数n可按下述简单关系直接由溶液的组成求得n＝C A／ＣM显然，通过测定某一随络合物含发生相应变化的物理量，例如光密度Ｄ的变化，作出组成－性质图，从曲线的极大点便可直接得到络合物的组成。

络合物的浓度和光密度的关系符合朗伯－比尔定律：Ｄ＝lgＩ0／Ｉ＝acl利用分光光度计或光谱仪测定溶液光密度Ｄ与浓度c的关系，即可求得络合物的组成，不同络合物的组成－光密度图具有不同的形式。

2、不稳定常数的测定在络合物明显解离的情形下，用等摩尔系列法得到的曲线，并作切线交于Ｎ点。

设在Ｎ点的光密度为Ｄ0，曲线2的极大的光密度为Ｄ，则络合物的解离度为：α＝解离部分／总浓度＝（总浓度－络合物浓度）／总浓度＝（Ｄ0－Ｄ）／Ｄ0对于ＭＡ型络合物的Ｋ不稳＝cα2／（１－α），故将该络合物浓度c及上面求出的α代入此式即可算出不稳定常数。

实验十四配位化合物的组成和稳定常数的测定实验十四配位化合物的组成和稳定常数的测定【目的要求】1．学习等摩尔系列法测定配合物组成和稳定常数。

2．熟悉分光光度法的应用。

【基本原理】磺基水杨酸与Fe 3+可以形成稳定的有色的配合物，控制溶液的pH 值不同，所形成的配合物组成和颜色均不相同。

本实验将测定pH ＜2.5时所形成的红褐色磺基水杨酸合铁（Ⅲ）的组成和表观稳定常数'K 稳。

根据朗伯-比尔定律，溶液的吸光度与有色物质的浓度成正比，选择一定波长的单色光，采用等摩尔系列法进行测定，即在保持溶液中金属离子浓度c M与配位体溶液浓度c L 之和不变（总物质的量不变）的条件下，改变c M 与c L 的相对量，配制一系列溶液，测定其吸光度。

当溶液中配位体与金属离子物质的量之比与配合物组成相一致时，配合物的浓度最大。

由于金属离子均无色，对光完全不吸收，所以配合物的浓度最大时，其吸光度值A 也最大。

以吸光度A 为纵坐标，配位体摩尔分数X L 为横坐标绘图，配合物的组成n 就等于最大吸收峰处金属离子与配位体摩尔分之比。

图3-14-1n ＝X L1－X LX L 和(1-X L )分别为最大吸收峰处的配位体摩尔分数和金属离子摩尔分数。

将图中曲线两侧的直线部分延长并相交于B 点，可认为是金属离子M 与配体L 全部生成配合物ML n 时的吸光度，但由于ML n 有部分解离，而实际测得最大吸光度为D 处。

因此，配合物的离解度为：%100121?-=A A A α 若 ML n ＝ M ＋ n L起始浓度 c 0 0平衡浓度 c －c α c α nc α配合物的表观稳定常数计算公式为：1'1]][[][+-==n n n n n c n L M ML K αα稳 c 为最大吸光度处ML n 的起始浓度，也是组成ML n 的金属离子的浓度，当n ＝1时，2'1ααc K -=稳【仪器和药品】吸量管，容量瓶，722型（721型）分光光度计，0.01mol ·L -1HClO 4，0.001mol ·L -1磺基水杨酸，0.0100mol ·L -1Fe 3+。

配合物的组成和不稳定常数的测定（物理化学 李俊）一、目的要求1. 掌握用分光光度法测定配合物组成及稳定常数的基本原理和方法。

2. 通过实验，掌握测量原理和分光光度计的使用方法， 二、实验原理1,用等摩尔连续递变法测定配合物的组成“递变法” 实际上是一种物理化学分析方法。

可用来研究当两个组分混合时， 是否发生化 合，配合，缔合等作用，以及测定两者之间的化学比。

其原理是 :在保持总浓度不变的前提 下，依次逐渐改变体系中两个组分的比值，并测定不同摩尔分数时的某一物理化学参量。

在本实验中就是测定不同摩尔分数时溶液的光密度值 D ，作光密度对摩尔分数的曲线 图，如图 3－ 1,所示。

从曲线上光密度的极大值 D 极大所对应的摩尔分数值，即可求出配位数n 值。

为了配制溶浓时方便，通常取相同摩尔浓度的金属离子 M 溶液和配位体 L 溶液。

在维持总体积不变的条件下， 按不同的体积比配成一系列混合溶液。

这样体积比亦就是摩尔 分数之比。

若溶液中只有配合物 MLn 具有颜色，则溶液的 D 与 MLn 的含量成正比。

从 D-X 图上曲线 的极大位置即可直接求出 n ，但当配制成的溶液中除配合物外， 尚有金属离子 M 及配位体 L 与配合物在同一波长 λ最大 下也存在一定程度的吸收时，所观察到的光密度 D 并不完全由配 合物 MLn 的吸收所引起， 必须加以校正。

所以选择适当的波长范围， 仅使配合物设X L 为D极大时L 溶液的体积分数M 溶液的体积分数为 则配合物的配MLn 有吸收，M 和L 都不吸收或极少吸收。

2.配合物平衡常数的测定假定配合物中心离子浓度不变，而渐增加配位体浓度，随着配位体浓度的改变，中心离子被配成MLn ，溶液的光密度值 D 不断升高。

当中心离子被完全配合后，如继续增加配位体的浓度，则溶液的光密度值 D 趋于恒定，如图3-2。

设配合物在稀溶液中有如下解离平衡存在:最初浓度平衡浓度式中，n-配位数，已由实验确定;a-解离度:C-配合物未解离时的浓度（在本实验中亦为M 完全配合时的配合物浓度）。

《物理化学实验》课程实验教学大纲一、实验课程名称：中文名：物理化学实验英文名：Physical Chemistry Experiment二、课程性质：必修课三、开放实验项目数：0四、适用专业及年级：化学师范、应用化学专业、化学工程与工艺三年级五、实验教科书、参考书：（一）教科书1、东北师范大学等校编《物理化学实验》高等教育出版社 2002年（二）参考书1、复旦大学等校编《物理化学实验》高等教育出版社 2000年2、上海师范大学物理化学教研室自编《物理化学实验》六、学时学分：1、化学师范：课程总学时：90 实验学时：90 课程总学分：52、应用化学专业：课程总学时：90 实验学时：90 课程总学分：43、化学工程与工艺专业：课程总学时：72 实验学时：72 课程总学分：2七、实验教学的目的与基本要求：目的：培养学生熟悉物理化学实验基本方法,掌握物理化学实验中的基本技术(如控温和测温技术、量热技术、差热分析技术、压力测量技术、真空技术、电化学测量技术、光学技术、磁学测量技术等)，加深对物理化学基本理论的理解和提高运用这些基本理论的能力。

基本要求：通过物理化学实验，要求学生能掌握物理化学的基本实验技术和技能，学会重要的物理化学性能测定，掌握物理化学实验仪器设备的基本原理和操作技术，熟悉物理化学实验现象的观察和记录，实验数据的测量和处理，实验结果的分析和归纳等一套严谨的实验方法，培养严格的科学实验态度和增强解决实际化学问题的能力。

八、实验课考核方式：（1）实验报告：实验报告要求用专门的物化实验报告纸撰写，其中需要作图的内容用方格纸作图。

实验报告应包含实验目的、实验原理、实验过程、对原始数据的记录、处理、分析、及对实验结果的总结和相关参考资料的说明。

（2）考核方式a. 第一学期笔试、第二学期操作；b. 平时实验成绩平均分占实验课成绩70%，实验的考核成绩占实验课成绩30%。

九、实验课程内容及学时分配：注：实验1-12：化学师范、应用化学和化学工程与工艺专业均必做；实验13-16：化学师范和应用化学专业必做，化学工程与工艺专业选做；实验17-18：化学工程与工艺专业必做；化学师范和应用化学专业选做。

一．恒温槽装配和性能测试1.恒温槽主要由哪几个部分组成,各部分作用是什么答：①浴槽：盛装介质②加热器：加热槽内物质③搅拌器：迅速传递热量,使槽内各部分温度均匀④温度计：观察槽内物质温度⑤感温元件：感应温度,指示加热器工作⑥温度控制器：温度降低时,指示加热器工作,温度升高时,只是加热器停止工作;2.为什么开动恒温槽之前,要将接触温度计的标铁上端面所指的温度调节到低于所需温度处,如果高了会产生什么后果答：由于这种温度控制装置属于“通”“断”类型,当加热器接通后传热质温度上升并传递给接触温度计,使它的水银柱上升;因为传质、传热都有一个速度,因此,出现温度传递的滞后;即当接触温度计的水银触及钨丝时,实际上电热器附近的水温已超过了指定温度;因此,恒温槽温度必高于指定温度;同理,降温时也会出现滞后状太;3.对于提高恒温槽的灵敏度,可以哪些方面改进答：①恒温槽的热容要大些,传热质的热容越大越好;②尽可能加快电热器与接触温度计间传热的速度,为此要使感温元件的热容尽量小,感温元件与电热器间距离要近一些,搅拌器效率要高;③做调节温度的加热器功率要小;4.如果所需恒定的温度低于室温如何装备恒温槽答：通过辅助装臵引入低温,如使用冰水混合物冰水浴,或者溶解吸热的盐类盐水浴冷却硝铵,镁盐等二．络合物组成和不稳定常数的测定—等摩尔系列法老师发的卷子,题目不知道了1.答：计算溶剂体积→取溶质→溶解→转移→定容M++A+不变,取相同浓度M和A配成一系列CM /CM+CA不同的溶液;2.答：M+A不变,改变M,A当MAn 浓度最大时,n=CA/Cn,通过测定某一络合物含量发生相应变化的物量光密度D=ad,D-CM /CM+CA求极大值点n.3.答：分别配制只有金属离子以及只有配体,且PH与络合物相同的标准溶液,测两者吸光度,在坐标系两点上作直线,求出该直线方程,取测得络合物的吸光度,再减去直线再此浓度的直线对应吸光度,则为真实络合物的吸光度;4.答：因为当一个反应只有按原子个数比进行时,生成MAn的浓度最大;三．中和焓的测定1.本实验是用电热法标定热量计的热容C,能否改用其他方法请设计出一个实验方案来;答：实验前十分钟,用较小的功率搅拌蒸馏水后,再用远大于之前的功率搅拌蒸馏水,待温度升高℃左右,再转为较小功率,作图得出△T,根据K=PT/△T求出K值;2.试分析影响本实验结果的因素有哪些答：系统保温效果要好,保温装臵要干燥,电流电压值高低,即引入系统热量不要太高太低,同时升温速度不易太快,酸碱充分快速混合3.中和焓除了与温度、压力有关外,还与浓度有关,如何测量无限稀释时的中和焓答：在一定的温度下,测得不同浓度的中和热,再做温度与中和热的曲线,通过取极限的方式,测得无线稀释时的中和热;四．燃烧热的测定的测定1.说明恒容热效应QV和恒压热效应QP的差别和相互关系;答：恒容燃烧热在数值上等于燃烧过程中系统内能的变化值,恒压燃烧热在数值上等于燃烧过程中系统地焓变,Qp=Qv+ΔnRT2.2.简述装置氧弹和拆开氧弹的操作过程;答：1装氧弹：拧开氧弹盖,将其内壁擦干净,特别是电极下端的不锈钢接柱更应该擦干净;接着小心将压好的片状试样的点火丝两端分别紧绕在电极的下端,然后旋转氧弹盖;2拆开氧弹的出气口打开,放出余气,然后才慢慢旋开盖子;3.为什么实验测量得到的温度差值要经过作图法校正答：由于存在热漏现象以及搅拌机功率过大引进的热量,所以要用雷诺图解校正法对实验数据进行处理;这样才能真实地代表被测样品燃烧热引起卡计温度升高的数值△T;4.使用氧气刚瓶和减压阀时有哪些注意事项答：氧气瓶是高压气体容器,使用时一定注意安全;首先要弄清楚怎么使用：连接好氧弹后,旋紧减压阀,使压力表上读数为15atm,充气3分钟,然后旋松减压阀,取下氧弹,关闭气钢瓶上端的阀门,操作完毕;五．液体饱和蒸气压的测定1.在实验过程中为什么要防止空气倒灌如果在等压计Ⅰ球与Ⅲ 球间有空气,对测定沸点有何影响其结果如何怎么判断空气已被赶净答：1实验中应严防空气倒灌,是因：①空气会进入Ⅰ球与Ⅲ管之间的空间,影响测量；②会使Ⅱ、Ⅲ组成U型管内液体进入Ⅰ球内;2在Ⅰ球与Ⅲ管间有空气会使所测蒸汽压降低,导致所测沸点降低;3应使Ⅰ球内液体沸腾3--5分钟,可认为其中空气已被赶净;2.能否在加热情况下检查是否漏气解：不能;因为温度升高,使气体的压力增大因体系的体积不变,会弥补因漏气使压力的减小,造成假不漏气或漏气程度很小;3.本实验主要误差来源是什么装置的密闭性是否良好,水本身是否含有杂质等;六．凝固点降低法测相对分子质量1.凝固点降低法测相对分子质量的公式,在什么条件下才能适用答：非挥发性溶质的稀溶液,适用于稳定的大分子化合物,浓度不能太大也不能太小;2.什么原因可能造成过冷太甚若过冷太甚,所测溶液凝固点偏低还是偏高由此所得的摩尔质量偏低还是偏高答：A．寒剂温度过低会造成过冷太甚;B．若过冷太甚,则所测溶液凝固点偏低;C．溶液凝固点偏低,则ΔTf偏大,由此所得相对分子质量偏低;3．在冷却过程中,冷冻管内固液相之间和寒剂之间有哪些热交换它们对凝固点的测定有何影响答：凝固点测定管内液体与空气套管、测定管的管壁、搅拌棒以及温差测量仪的传感器等存在热交换;因此,如果搅拌棒与温度传感器摩擦会导致测定的凝固点偏高;测定管的外壁上粘有水会导致凝固点的测定偏低;4.加入溶剂在溶质的量应如何确定加入量过多或过少将会有如何影答：加入的溶质的量约使溶液的凝固点降低℃左右;加入太多,会使溶液太快凝固；加入太少,会使溶液的凝固点降低不明显,测量误差会增大;5.当溶质在溶液中有离解,缔合和生成络合物的情况时,对相对分子质量测定值的影响如何答：溶质在溶液中有解离、缔合、溶剂化和形成配合物时,凝固点降低法测定的相对分子质量为溶质的解离、缔合、溶剂化或者形成的配合物相对分子质量,因此凝固点降低法测定出的结果反应了物质在溶剂中的实际存在形式;6.影响凝固点精确测量的因素有哪些答：影响测定结果的主要因素有控制过冷的程度和搅拌速度、寒剂的温度等;本实验测定凝固点需要过冷出现,过冷太甚会造成凝固点测定结果偏低,因此需要控制过冷程度,只有固液两相的接触面相当大时,固液才能达到平衡;实验过程中就是采取突然搅拌的方式和改变搅拌速度来达到控制过冷程度的目的；寒剂的温度,寒剂温度过高过低都不利于实验的完成;七．金属相图1.试从相律阐明各步冷曲线的形状,并标出相图中各区域的相态;答：对定压下的二组分体系,根据相律可知,;因此,当出现“拐点”时,,则,表明温度可变；当出现“平阶”时,则=0,表明温度和各相组成均不变;对于纯物质,,根据相律可知,当出现“平阶”时,,对单组分体系,没有“拐点”存在;2.为什么制备焊锡时,组成选择在含锡%左右在焊锡中含锡%左右时,焊锡的熔点183℃,这还是焊锡的最低熔点,而液态变成固态的温度也是183℃,这个温度我们称为共晶点,共晶焊锡的特点是在一定温度作用下,由固态到液态,再由液态到固态变化,期间没有固液共存的半融状态;3.各样品的步冷曲线的平台长短为什么不同组成不同,熔化热不同;融化热越多,放热越多,随时间增长温度降低的越迟缓;故融化热越大,样品的步冷曲线水平段越长;4.为什么要缓慢冷却样品作冷不曲线使温度变化均匀,接近平衡态;因为被测体系必须时时处于或接近于相平衡状态才能得到较好的结果;八.双液系气液相图1．操作步骤中,在加入不同数量的各组分时,如发生了微小的偏差,对相图的绘制有无影响为什么答：加入各组分时,如发生了微小的偏差,对相图的绘制无影响,因为最终液体的组成是通过对折光率的测定,在工作曲线上得出,所以无影响2．折射率的测定为什么要在恒定温度下进行答：因为折射率与温度有关,所以在测量时要在两棱镜的周围夹套内通入恒温水,保持恒温;3．影响实验精度的因素之一是回流的好坏;如何使回流进行好它的标志是什么答：要使回流进行好,必须使气液多次充分接触,所以玻璃陶管不可缺,这样沸腾时才能不断撞击水银球,使气液两相平衡;首先保证装置的设计合理,使冷凝管与蒸馏瓶的间距尽可能短些,其次在回流时调整合适的加热状态,使蒸气冷凝的最高部位保持在冷凝管的中间位置上;最后一点是装置的密封性要好;回流效果好的重要标志是在回流状态下温度保持不变,气相冷凝液的组成恒定4．对应某一组成测定沸点及气相冷凝液和液相折射率,如因某中原因缺少其中某一个数据,应如何处理它对相图的绘制是否有影响答：沸点的数据不能少,其它可以少;对于缺少的数据,可由它们的趋势找出其它点;5．正确使用阿贝折射仪要注意些什么答：1将超级恒温槽调到测定所需要之温度20,并将此恒温水通入阿贝折射计的两棱镜恒温夹套中,检查棱镜上的温度计的读数;如被测样品浑浊或有较浓的颜色时,视野较暗,可打开基础棱镜上的圆窗进行测量;2阿贝折射计置于光亮处,但避免阳光直接照射,调节反射镜,使白光射入棱镜;3打开棱镜,滴1~2滴无水乙醇或乙醚在镜面上,用擦镜纸轻轻擦干镜面,再将棱镜轻轻合上;4测量时,用滴管取待测试样,由位于两棱镜上方的加液孔将此被测液体加入两棱镜间的缝隙间,旋紧锁钮,务使被测物体均匀覆盖于两棱镜间镜面上,不可有气泡存在,否则重新取样进行操作;5转棱镜使目镜中能看到半明半暗现象,让明暗界线落在目镜里交叉法线交点上,如有色散现象,可调节消色补偿器,使色散消失,得到清晰的明暗界限;6测完后用擦镜纸擦干棱镜面;6.由所得相图,讨论某一组成的溶液在简单蒸馏中的分离情况答：若组成在0～x之间,蒸馏会得到A和C；若组成在x～1之间,蒸馏将会得到C和B;若组成为x,则蒸馏只会得到恒沸混合物C;。

配合物的组成和不稳定常数的测定一、目的要求1.掌握用分光光度法测定配合物组成及稳定常数的基本原理和方法。

2.通过实验，掌握测量原理和分光光度计的使用方法，二、实验原理a,用等摩尔连续递变法测定配合物的组成“递变法”实际上是一种物理化学分析方法。

可用来研究当两个组分混合时，是否发生化合，配合，缔合等作用，以及测定两者之间的化学比。

其原理是:在保持总浓度不变的前提下，依次逐渐改变体系中两个组分的比值，并测定不同摩尔分数时的某一物理化学参量。

在本实验中就是测定不同摩尔分数时溶液的光密度值D，作光密度对摩尔分数的曲线图，如图3－1,所示。

从曲线上光密度的极大值D极大所对应的摩尔分数值，即可求出配位数n值。

为了配制溶浓时方便，通常取相同摩尔浓度的金属离子M溶液和配位体L溶液。

在维持总体积不变的条件下，按不同的体积比配成一系列混合溶液。

这样体积比亦就是摩尔分数之比。

设X L为D极大时L溶液的体积分数:M溶液的体积分数为:则配合物的配位数为:若溶液中只有配合物MLn具有颜色，则溶液的D与MLn的含量成正比。

从D-X图上曲线的极大位置即可直接求出n，但当配制成的溶液中除配合物外，尚有金属离子M及配位体L 与配合物在同一波长λ最大下也存在一定程度的吸收时，所观察到的光密度D并不完全由配合物MLn的吸收所引起，必须加以校正。

所以选择适当的波长范围，仅使配合物MLn有吸收，M和L都不吸收或极少吸收。

2.配合物平衡常数的测定假定配合物中心离子浓度不变，而渐增加配位体浓度，随着配位体浓度的改变，中心离子被配成MLn，溶液的光密度值D不断升高。

当中心离子被完全配合后，如继续增加配位体的浓度，则溶液的光密度值D趋于恒定，如图3-2。

设配合物在稀溶液中有如下解离平衡存在:最初浓度平衡浓度式中，n-配位数，已由实验确定;a-解离度:C-配合物未解离时的浓度(在本实验中亦为M完全配合时的配合物浓度)。

式中Dm是M完全被配合时溶液的光密度值，Dn是L与M摩尔比为n时溶液的光密度，此时虽达平衡，但M未被完全配合。