Лабораторная работа № 7. Химическое равновесие гомогенной реакции

Цель работы: определить момент достижения равновесного состояния. Рассчитать константу равновесия и тепловой эффект реакции.

Равновесие в данной работе изучается на примере обратимой окислительно-восстановительной реакции:

^2FеСl3 ^{+ 2КI ↔ 2FеСl}2 ^{+ l}2 ^{+ 2КСl}

Объекты и средства исследования

1. Растворы хлорида железа (III) и иодида калия с концентрациями

0,015 М.

2. Фотометр «Эксперт-003» (светофильтр с длиной волны λ=470 нм)

3. Термостат

4. Колбы с пробками

Порядок выполнения работы

1. Подготовить к работе фотометр «Эксперт-003»: установить сменный светофильтр с длиной волны λ= 470 нм, налить в кювету дистиллированную воду и обнулить.

2. В одну колбу налить по 25 мл растворов хлорида железа (III) и иодида калия и оставить при комнатной температуре.

3. В одну колбу налить 25 мл раствора хлорида железа (III), а в другую 25 мл раствора йодида калия, поставить обе колбы в термостат, нагретый до 40⁰С.Время сливания растворов считается началом реакции.

4. Через 5 минут после начала реакции из каждой колбы отобрать по

3 мл раствора, поместить его в кювету фотометра и определить оптическую плотность раствора.

5. Вторые пробы отбирают через 7 минут после первых, третьи через 14 минут и т.д. Считается, что состояние равновесия достигнуто, если совпадают результаты двух последующих измерений.

6. Экспериментальные и расчетные данные занести в таблицу для измерений при двух разных температурах.

Температура - 293 К (200С)
Номер пробы	Время отбора проб, мин	Оптическая плотность	концентрация I2, Сх,моль/л	Константа равновесия,Кр
1	5
2	12
3	19
4	26
5	33
….
Температура - 313 К (400С)
1	5
2	12
3	19
4	26
5	33

…

7. С помощью калибровочного графика зависимости оптической плотности от концентрации йода (приложение 1) провести расчет молярной концентрации йода для пробы, где установилось равновесие.

8. Рассчитать константы равновесия для двух опытов при разных температурах по формуле:

KCl ²  FeCl ²  I 

K_p 

2 2

 ²  ²

KI  FeCl

3

В соответствии с уравнением реакции:

2FеСl₃ + 2КI ↔ 2FеСl₂ + l₂ + 2КСl

Для определения равновесных концентраций веществ в соответсвии с уравнением реакции получим: С^р_х - равновесная концентрация I₂

рассчитанная по калибровочному графику

FeCl  C^í  2C^p

3 FeCl₃ x

KI   C^н 2C ^p

KI x

x

2

FeCl   2C ^p

Тогда

KCl   2C ^p

x

2C ^p 2  2C ^p 2  C ^p 

_{ }

K_p  _{ í}

p _² _ í p _²

3

^CKI

• 2C_x

^{ C}FeCl

• 2C_x

Индекс “н” относится к начальной концентрации веществ, индекс “р” - к равновесной концентрации.

9. Рассчитать тепловой эффект процесса по уравнению

p

K

ln ² 

H ^ 1 _ ^



p

1



1

K R _ T₁

^T2 

10. Сделать выводы по работе о тепловом эффекте процесса и влияние температуры на константу равновесия.

Контрольные вопросы

1. Дать понятие гомогенного и гетерогенного процесса.

2. Термодинамическое условие равновесия.

4. Принципы смещения равновесия Ле-Шателье. 5.Уравнение изотермы и изобары Вант-Гоффа. 6.Методика выполнения эксперимента.