Визначення залежності константи рівноваги від температури в гомогенній системі

Мета роботи - ознайомити студентів з основними властивостями зворотних реак­цій і з одним з методів дослідження хімічної рівноваги на прикладі реакції:

Послідовність виконання роботи

Взяти вісім сухих колб із притертими пробками місткістю 100 мл. Пронумерува­вши колби, налити в них наступні кількості розчинів точної концентрації (табл. 3.1):

Таблиця 3.1.

Розчин, мл	Колба
	1а	1в	2а	2в	3а	3в	4а	4в
0,03М FеСІ3 0,03 М КІ	50 -	- 50	55 -	- 45	50 -	- 50	55 -	- 45

Колби 3а, 3в, 4а, 4в помістити на 10 хв. у водяний термостат при температурі 40°С. Злити разом вміст колб 1а і 1в, а через 10хв. після цього - вміст колб 2а і 2в. Момент зливання розчинів відзначити по годиннику. Колби щільно закрити пробками. Температуру розчинів вважати рівною кімнатній. Через 25 хв. із моменту зливання розчинів з кожної колби відібрати піпеткою 15мл розчину. За час відбору проби вважати момент зливання розчину з піпетки в колбу для титрування. Відразу після зливання йод, що виділився, титрувати 0,015 М розчином тіосульфату (Na₂S₂O₃) який варто додавати до блідо-жовтого забарвлення розчину. Потім додати декілька крапель розчину крохмалю і титрувати розчином тіосульфата до зникнення синього забарвлення розчину (синє забарвлення розчину, що з'являється через якийсь час після титрування, не враховується). Піпетку перед відбором проби ополіскують досліджуваним розчином.

Наступні проби для титрування для досліду 1 і 2 відбирати кожні 2530 хв. Однакова кількість мілілітрів тіосульфата, витрачена на титрування йоду в двох послідовно взятих пробах з кожної колби, вказує на встановлення рівноваги в реакції.

В такій же послідовності проводять дослід при температурі 40°С. Після зливання вмісту колб 3а і 3в, 4а і 4в (з інтервалом 5 хв.) проби слід відбирати кожні 1015 хв, не виймаючи колби з термостата.

Розрахунок рівноважних концентрацій речовин

Рівноважна концентрація йоду:

де - молярність розчину тіосульфату, моль/л;

V₁ – кількість тіосульфату, витрачена на титрування йоду в момент рівноваги, мл;

V₂ – кількість відібраної проби, мл.

2. Концентрація Fe²⁺ буде дорівнювати подвоєній концентрації йоду, тому що по рівнянню реакції утворюється одна молекула йоду і два іони Fe²⁺, отже,

.

3. Концентрація Fe³⁺ в стані рівноваги дорівнює різниці початкової концентрації іонів Fe³⁺ і рівноважної концентрації Fe²⁺, оскільки з рівняння реакції збільшення концентрації Fe²⁺ дорівнює зменшенню концентрації Fe³⁺:

чи

Вміст FеСl₃ обчислюється з концентрації вихідного розчину і ступеня розве­дення його при змішуванні розчинів:

де - початкова концентрація розчину FeCl₃, моль/л;

a і b – об’єми розчинів FeCl₃ і KI, взятих для проведення реакції

відповідно.

Концентрація іона I ^– обчислюється за рівнянням:

;

де - концентрація вихідного розчину, моль/л.

Експериментальні і розрахункові дані записати в табл. 3.2.

Таблиця 3.2