2.2. Лабораторные работы

При выполнении лабораторных работ предлагается:

- дать теоретическую характеристику изучаемой обратимой химичес-

кой реакции или физико-химического процесса в растворе;

- определить экспериментально равновесную концентрацию одного из реагирующих веществ или ионов тем или иным методом химического или физико-химического анализа;

- рассчитать равновесные концентрации других реагирующих веществ или ионов в соответствии с ионно-молекулярным уравнением реакции или схемой физико-химического процесса;

- рассчитать константу равновесия на основе закона действующих масс;

- построить необходимые графики;

- рассчитать тепловой эффект реакции по данным эксперимента анали- тически и графически, если это возможно;

- сделать теоретически обоснованные выводы по результатам работы.

Работа 1. Изучение химического равновесия гомогенной реакции в растворе

Цель работы: Определить равновесные концентрации реагирующих веществ; рассчитать константу равновесия гомогенной реакции в растворе при заданных исходных концентрациях и температурах, среднюю величину теплового эффекта этой реакции.

Метод исследования: титриметрия.

Приборы и оборудование: термостат; титровальная установка.

Посуда: 24 конические колбы на 100 мл; 2 мерных цилиндра на 50 мл; пипетка на 10 мл; 2 колбы с удлиненным горлом.

Реактивы: 0,03 М раствор FeCl₃; 0,03 М раствор KI; 0,015 М раствор Na₂S₂O₃; водный раствор крахмала; лед (снег).

1. Теоретические основы работы

В лабораторной работе предлагается изучить химическое равновесие гомогенной реакции в растворе, которая протекает по уравнению

2FeCl₃ + 2KI ⇄ 2FeCl₂ + I₂ + 2KCl.

1.1. Напишите:

- краткое ионно-молекулярное уравнение исследуемой реакции;

- выражение константы химического равновесия К_с в соответствии с

законом действующих масс.

1.2. Определите тип обратимого процесса и докажите, что для задан-

ной реакции К_с = К_р.

1.3. Дайте термодинамическую характеристику прямой реакции при стандартных условиях. Используя ионно-молекулярное уравнение реак-

ции, рассчитайте по справочным данным:

- изменение энтальпии (тепловой эффект) реакции ∆H_r⁰ и определите тип реакции (экзо- или эндотермическая);

- изменение энтропии реакции ∆S_r⁰ и определите, как изменяется упорядоченность системы;

- изменение энергии Гиббса ∆G_r⁰ и определите направление самопро-

извольного процесса (прямая или обратная реакция).

1.4. Напишите уравнение изобары химической реакции и по знаку оцените, как повлияет температура на величину константы равновесия К_р.

1.5. Определите аналитический сигнал протекания исследуемой ре-

акции.

1.6. Укажите признак, по которому можно судить о достижении рав-

новесия исследуемой реакции.

2. Методика выполнения работы

2.1. Получите у преподавателя вариант задания (табл. 2.1) и занесите в

табл. 2.2 исходные объемы растворов FeCl₃ и KI и температуру, при которой следует провести реакцию.

2.2. Приготовьте две сухие колбы на 100 мл с пробками (горло колбы должно быть удлиненным):

- налейте в них с помощью цилиндров на 50 или 100 мл заданные объемы растворов FeCl₃ и KI;

- поместите их в термостат при заданной температуре на 1015 мин;

- вылейте содержимое одной колбы в другую колбу, которую закройте пробкой и оставьте в термостате до конца опыта.

Момент сливания растворов – это время начала реакции

Таблица 2.1