Методичні вказівки

У даній роботі вивчають хімічну рівновагу на прикладі реакції:

2FeCl₃ + 2KI 2FeCl₂ + I₂ + 2KCl

або в йонному вигляді: 2Fe³⁺ + 2I^– 2Fe²⁺ + I₂.

Константу йонної рівноваги в даному випадку можна представити наступним виразом:

. (2.1)

Послідовність виконання роботи. Беруть шість сухих колб з притертими корками ємністю 200 см³. Пронумерувавши колби, наливають кількості розчинів точної концентрації показані в табл. 2.1.

Таблиця 2.1

Вміст колб № 1-6

	1	2	3	4	5	6
0,03 М FeCl3, см3	50	–	50	–	50	–
0,03 М KI, см3	–	50	–	50	–	50

Дослід проводять при різних температурах: кімнатній (17–20 ⁰С), 40 та 60 ⁰С (водяний термостат). Попередньо 30 хв колби витримують при заданих температурах: 1–2 при кімнатній, 3 – 4 при 40 ⁰С, 5 – 6 при 60 ⁰С. Паралельно готують конічні колби ємністю 100 см³ для аналізу відібраних проб (для титрування). Для цього в кожну колбу наливають 35–50 см³ дистильованої води і ставлять для охолодження у ванну з льодом.

Після термостатування колб 1-6 впродовж 30 хв зливають вміст колб 1 і 2, 3 і 4, 5 і 6. Колби із реакційною сумішшю щільно закривають корками та витримують за тих же температур.

Неменше ніж через 2 год після зливання з кожної колби, не виймаючи її із термостату, відбирають піпеткою 20 см³ розчину і зливають в охолоджену колбу для титрування. Йод, що виділився, відтитровують 0,02 Н розчином натрій тіосульфату до блідо-рожевого забарвлення. Потім додають декілька краплин розчину крохмалю та титрують до зникнення забарвлення. Світло-синє забарвлення, яке з’являється через деякий час після титрування не враховують. Однаковий об’єм розчину титранту, витрачений на титрування йоду в двох послідовних пробах із однієї колби, вказує на досягнення рівноваги.

Рівноважну концентрацію йоду розраховують за формулою:

, (2.2)

де N₁ – нормальність розчину натрій тіосульфату; V₁ – об’єм розчину натрій тіосульфату, затрачений на титрування; V₂ – об’єм відібраної проби (20 мл).

Згідно з рівнянням реакції, рівноважна концентрація йонів Феруму (ІІ) ([Fe²⁺]) рівна подвоєній рівноважній концентрації йоду:

(2.3)

Концентрація [Fe³⁺] рівна:

або

, (2.4)

де С₀`(FeCl₃) – концентрація FeCl₃ до початку реакції (після зливання розчинів FeCl₃ та KI).

Величину С₀`(FeCl₃) обчислюють із концентрації вихідного розчину (С₀(FeCl₃) = 0,03 М), враховуючи розбавлення при змішуванні розчинів FeCl₃ та KI:

, (2.5)

де а і b – об’єми розчинів FeCl₃ та KI, відповідно взятих для проведення реакції (а = b = 50 мл).

Концентрацію [I ^–] обчислюють за рівнянням:

. (2.6)

Як і в попередньому випадку:

, (2.7)

де С₀`(KI) – концентрація KI до початку реакції (після зливання розчинів FeCl₃ та KI); С₀(KI) – вихідна концентрація KI (0,03 М).

Розрахунок константи рівноваги (К_с) при заданій температурі проводять за формулою (2.1).

Результати досліджень та розрахунків записують у таблицю 2.2.

Таблиця 2.2

Результати дослідження хімічної рівноваги 2Fe³⁺ + 2I^– 2Fe²⁺ + I₂ при різних температурах

T, K	[Fe3+], моль/дм3	[Fe2+], моль/дм3	[I–], моль/дм3	[I2], моль/ дм3	Kc, дм3/моль	1/T, K-1	ln Kc
293
313
333
					Н = кДж/моль

Будують графік залежності константи рівноваги від температури в координатах ln K_c – 1/T. З графіка визначають величину зміни ентальпії реакції: .

Оформлення протоколу.Експериментальні результати та результати розрахунків подають у вигляді таблиці. Приводять графічну залежність lnK_c– 1/Tі розрахунок величиниН. Виходячи із знаку та величиниНроблять висновок про вплив температури рівноваги досліджуваної реакції.