8. Лабораторная работа №3

Химическое равновесие

Цель работы: изучение влияния различных факторов на химическое равновесие.

Теоретическое введение

Привести определение химического равновесия; признаки истинного химического равновесия; понятие константы химического равновесия (К_с); примеры химического равновесия и константы химического равновесия; факторы, влияющие на величину константы равновесия; формулу, связывающую константу равновесия с изменением энергии Гиббса реакции; принцип Лё Шателье и примеры смещения положения равновесия химической реакции при изменении температуры, давления, концентрации.

Экспериментальная часть

Ι. Влияние концентраций веществ на химическое равновесие.

Опыт 1. В обратимой реакции между хлоридом железа (III) и роданидом аммония

FeCl₃ +3KCNS↔ Fe(CNS)₃+3KCl

все вещества не окрашены за исключением роданида железа(III), имеющего красную окраску. По изменению интенсивности окраски можно судить об изменении концентрации Fe(CNS)₃, т.е. о смещении равновесия в ту или иную сторону.

В 4 пробирки, помещённые в штатив, внесите по 1 капле 0,005н раствора FeCl₃ и по 5 капель 0,0025н раствора KCNS. Добавьте в каждую пробирку дистиллированной воды до половины объёма пробирки. При необходимости перемешайте содержимое пробирок встряхиванием.

В 1-ю пробирку добавьте 2 капли 0,5н раствора FeCl₃. Сравните с интенсивностью окраски раствора в 4-й пробирке и сделайте вывод о направлении смещения химического равновесия. При недостаточно выраженном изменении добавьте дополнительно несколько капель 0,5н раствора FeCl₃.

Во 2-ю пробирку добавьте 2 капли 0,5н раствора KCNS.

Сравните с интенсивностью окраски раствора: а) в 4-й пробирке и сделайте вывод о направлении смещения химического равновесия; б) в 1-й пробирке и сделайте вывод об относительном влиянии хлорида железа и роданида калия на направление смещение положения химического равновесия.

В 3-ю пробирке внесите микрошпатель кристаллов хлорида калия и встряхните пробирку. Сравните с интенсивностью окраски раствора в 4-й пробирке и сделайте вывод о направлении смещения химического равновесия. При недостаточно выраженном изменении добавьте дополнительно кристаллы хлорида калия.

Результаты опыта занесите в табл. 4.3.

Таблица 4.3. Экспериментальные данные

Номер пробирки	Добавленный реагент	Изменение интен- сивности окраски	Направление смеще-ния равновесия
1	FeCl3
2	KCNS
3	KCl
4	—

Запишите выражение константы равновесия реакции.

Опыт 2. В растворах, содержащих соединения шестивалентного хрома, существует равновесие реакции

2K₂CrO₄ + H₂SO₄ ↔ K₂Cr₂O₇ + K₂SO₄ + H₂0.

хромат калия дихромат калия

(желтый) (оранжевый)

Хромат-ион окрашен в жёлтый цвет, а дихромат-ион – в оранжевый. Положение равновесия реакции зависит от кислотности среды, т.к. хромат калия устойчив в щёлочной среде, а дихромат калия – в кислой.

Внесите в пробирку 5 капель 10% раствора дихромата калия. Затем добавляйте по каплям 20% раствор NaOH до изменения окраски раствора в пробирке. Происходит реакция

K₂Cr₂O₇ + 2NaOH → K₂CrO₄ + Na₂CrO₄ + H₂O.

Затем к жёлтому раствору хроматов добавьте по каплям концентрированной H₂SO₄ до перехода окраски в оранжевую. Изменение окраски этого же раствора можно наблюдать несколько раз, добавляя последовательно щёлочь и кислоту.