液相平衡实验报告
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1 / 15 液相平衡实验报告
篇一：液相平衡常数的测定
华 南 师 范 大 学 实 验 报 告
学生姓名 学 号 专 业 化学教育 年级、班级 2011级 课程名称物理化学实验 实验项目 液相平衡常数的测定 实验类型
试验时间 2013年10月30日 实验指导老师 实验评分
液相平衡常数的测定
【实验目的】
1.利用分光光度计测定低浓度下铁离子与硫氰酸根离子生成硫氰合铁离子的平衡常数。
2.通过实验了解热力学平衡常数的数值与反应物起始浓度无关。
【实验原理】
Fe3+与SCN在溶液中可生成一系列的络离子，并共存于同一个平衡体系中。当SCN离子的浓度增加时，Fe3+离子与SCN离子生成的络合物的组成发生如下的改变，而这些不同的络合物的溶液颜色也不同：
Fe3++SCN→Fe(SCN)2+→Fe(SCN)2+→Fe(SCN)3→Fe(SCN)4→Fe(SCN)52 而这些不同的络离子色调也不同。由图Ⅲ112可知，当Fe3+离子与浓度很低的SCN离子(一般应小于5×103mol·L)时，只进行如下反应：
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2 / 15 Fe3+ + SCN ≒ Fe[SCN]2+ ①
即反应被控制在仅仅生成最简单的FeSCN3+络离子。其平衡常数表示为：
②
由于Fe[SCN]2+是带有颜色的，根据朗伯
比尔定律，可知消光值与溶液浓度成正比。因此，可借助于分光光度计测定其光密度，从而计算出平衡时Fe[SCN]2+的浓度[FeSCN2+]e，再推算出Fe3+和SCN的浓度[Fe3+]e，[SCN]e进而求出该反应的平衡常数KC。
实验分为4组，不同组的Fe3+浓度不同，其中第一组的浓度极大，使用分光光度计时，根据朗伯比尔定律E1=K[FeCNS2+]1,e(K为消光系数)
由于1号溶液中Fe3+浓度极大，平衡时CNS与Fe3+完全络合，对于一号溶液可认为[FeCNS2+]1,e=[CNS]0 则E1=K[CNS]0对于其它溶液，则Ei=K[FeCNS2+]1,e 两式相除并整理得[FeCNS2+]1,e=E1/E1[CNS]0
达到平衡时，在体系中：
[Fe3+]i，e=[Fe3+]0[FeSCN2+]i，e ③ [CNS]i，e
=[CNS]0[FeSCN2+]i，e④
将③、④二式带入②式，可以计算出除第一组外各组（不同Fe3+起始浓度）反应溶液的在丁问下的平衡常数Ki，e值。
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3 / 15 【仪器与试剂】
1.仪器
分光光度计1台(有条件可自制恒温夹套); 超级恒温器1台;
容量瓶(50mL)4只; 移液管(刻度)5mL1只、10mL各4只
2.药品
1×103mol·dm3NH4SCN(需准确标定)；0.1mol·dm3FeNH4(SO4)2(需准确标定Fe3+浓度，并加HNO3使溶液的H+浓度为0.1mol·dm3)；1mol·dm3HNO3；1mol·dm3KNO3(试剂均用A.R)。
【实验步骤】
① 取8个50mL容量瓶，编号。计算好所需4种溶液的用量。（溶液的氢离子均为0.15mol/L，用HNO3来调节；溶液的离子强度均为0.7，用KNO3来调节）。
表 所需用4中溶液的用量
② 取四个标记好的50mL容量瓶，按上表计算结果，将除KSCN溶液外的三种溶液分别取所需的体积按编号加入，并用蒸馏水冲至刻度（该溶液为测消光值时的对比液），并置于恒温槽中恒温（本次实验未进行恒温）。
③ 再取另外4个标记好的50mL容量瓶，按上表计算结果，将4种溶液分别取所需要的体积按编号加入，其中KSCN溶液最后加，并用蒸馏水冲至刻度（该溶液为液相反应体系），并置于恒温槽中恒温（本次实验未进行恒温）。 ④ 调整分光光度计，将波长调整到450nm，
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4 / 15 分别测定4组反应溶液的消光值。每组溶液要重复测三次，更换溶液，取其平均值。
【数据处理】
实验数据记录如下表所示
数据处理如下表：
条件：室温： 23.7℃ [H+]=0.15mol/L 总离子强度I=0.7，波长λ=450nm 表3
【提问与思考】
① 当Fe3+、CNS浓度较大时，能否用式②计算FeSCN2+络离子生成的平衡常数？ 答：当[Fe3+]与[CNS]浓度较大时，将不再能够用公式[FeCNS2+]1,e=E1/E1[CNS]0
计算[FeCNS2+]反应的平衡常数，因为当[CNS]浓度较大时，则[FeCNS2+]1,e≠[CNS]0 则E1≠K[CNS]0，因此该等式将不再成立。 ②
平衡常数与反应物起始浓度有无关系？
答：本实验误差值较大，理论上平衡常数与反应物的起始浓度无关。
③ 测定Kc时，为什么要控制酸度和离子强度？
答：由于Fe3+离子在水溶液中，存在水解平衡，所以Fe3+离子与SCN离子的实际反应很复杂，其机理为：
由上式可见，平衡常数受氢离子的影响。因此，实验只能在同一pH值下进行。 本实验为离子平衡反应，离子强度必然对平衡常数有很大影响。所以，在各被测溶液中离子强度l?
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5 / 15 ④测定消光度时，为什么需空白对比液？怎么选择空白对比液？
答：为了消除除了测量物质外溶剂中有其它吸光物质对该波长的光有吸收而造成误差，因此必须使用除被测物质外其它组分完全一致的溶液作为空白对比液，在722型分光光度计中进行调100设置，确保抵消误差。
【参考文献】
[1]华南师范大学化学实验教学中心组织编.物理化学实验,第1版[M].北京：化学工业出版社
[2]北京师范大学等编.师大无机化学,第4版附录，北京：高等教育出版社
1
miZi2应保持一致。 ?2
篇二：华师物化实验报告 液相平衡常数测定
华 南 师 范 大 学 实 验 报 告
学生姓名学 号专 业年级、班级 课程名称实验项目 液相反应平衡常数的测定实验类型 □验证 □设计 ■综合 实验时间 年
月日 实验指导老师 实验评分 一、实验目的
1、利用分光光度计测定低浓度下铁离子与硫氰酸根离子生成硫氰合铁离子液相反应的平衡常数。
2、通过实验了解热力学平衡常数的数值与反应物起始浓度无关。
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6 / 15 二、实验原理
Fe3+离子与SCN离子在溶液中可生成一系列的络离子，并共存于同一个平衡体系中。当SCN离子的浓度增加时，Fe3+离子与SCN离子生成的络合物的组成发生如下的改变：
Fe+SCN→Fe(SCN)→Fe(SCN)2 →Fe(SCN)3
→Fe(SCN)4→Fe(SCN)5
而这些不同的络离子色调也不同。由图Ⅲ112可知，当Fe3+离子与浓度很低的SCN离子(一般应小于5×103mol·L)时，只进行如下反应：
2
3+2++
Fe
3+
+ SCN≒ FeSCN
2+
即反应被控制在仅仅生成最简单的FeSCN3+络离子。其平衡常数表示为：
根据朗伯比尔定律，可知光密度与溶液浓度成正比。因此，可借助于分光光度计测定其光密度，从而计算出平衡时FeSCN2+络离子的浓度以及Fe3+离子和SCN离子的浓度，进而求出该反应的平衡常数KC。
实验分为4组，不同组的Fe3+浓度不同，其中第一组的浓度极
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7 / 15 大，使用分光光度计时，根据朗伯比尔定律E1=K[FeCNS2+]1,e(K为消光系数)
由于1号溶液中Fe3+浓度极大，平衡时CNS与Fe3+完全络合，对于一号溶液可认为[FeCNS2+]1,e=[CNS]0 则E1=K[CNS]0对于其它溶液，则Ei=K[FeCNS2+]1,e 两式相除并整理得[FeCNS2+]1,e=E1/E1[CNS]0
三、仪器与药品 1、仪器
722型分光光度计1台 ；50mL容量瓶8只；100mL烧杯4个；
刻度移液管10mL2支5mL1支；25移液管1支 ；50mL酸式滴定管1支； 洗耳球、洗瓶等 2、试剂
1×103mol·L KSCN(分析纯配置，需准确标定)；
0.1mol·LFeNH4(SO4)2(需准确标定Fe3+浓度，并加HNO3使H+浓度0.1mol·L)；1mol·LHNO3；1mol·LKNO3(试剂均用分析纯配制)
四、实验步骤
1、取8个容量瓶，按照下表编号，并按下表配置溶液并进行定容。
2、调整722型分光光度计，将其波长调至450nm，分别测定四组的消光值（吸光度），每组数字重复测量三次（更换溶液），取平均值。
五、数据记录
六、数据处理与讨论
条件：恒温27.1℃ 氢离子浓度0.15mol/L 总离子强度I=0.7
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8 / 15 波长λ=450nm
通过实验数据，在不同浓度的溶液下，[Fe3+]与[CNS]在水溶液中生[FeCNS2+]反应的平衡常数基本维持于186附近，相对误差非常少，处于可以接受范围内。与参考文献数值K=1.9953（lgK1=2.3 北师大无机化学4版附录）接近，总体符合实验要求。
七、提问与思考
1、当[Fe3+]与[CNS]浓度较大时，将不再能够用公式[FeCNS2+]1,e=E1/E1[CNS]0计算[FeCNS2+]反应的平衡常数，因为当[CNS]浓度较大时，则[FeCNS2+]1,e≠[CNS]0 则E1≠K[CNS]0，因此该等式将不再成立。
2、经实验验证结果，平衡常数与反应各个时候的浓度均无关系。
3、由于Fe3+离子在水溶液中，存在水解平衡，所以Fe3+离子与SCN离子的实际反应很复杂，其机理为：
当达到平衡时，整理得到
由上式可见，平衡常数受氢离子的影响。因此，实验只能在同一pH值下进行。 本实验为离子平衡反应，离子强度必然对平衡常数有很大影响。所以，在各被测溶液中离子强度
