六化学平衡常数及分配系数的测定
77 实验七十七 化学平衡常数及分配系数的测定
77实验七十七化学平衡常数及分配系数的测定摘要碘化钾与单质碘反应生成三碘化钾的平衡常数测定是一个经典的物理化学实验。
该实验的测定过程是一个纯化学滴定实验，装置简单，易于操作。
但在长期教学实践中，我们发现学生的一些操作易产生误差。
本文结合我们的教学经验探讨一下相关问题及改进方法，同时对实验的绿色化提出一些建议。
关键词化学平衡常数分配系数实验教学绿色化学实验化学平衡常数及分配系数测定实验是一个经典的物理化学实验，测定I2在CCl4和H2O中的分配系数k以及反应I2+KI=KI3的平衡常数KC。
本实验涉及到的操作为标准的硫代硫酸钠溶液标定单质碘。
通过该实验可以帮助学生更好地理解分配系数的物理意义和化学平衡常数的测定方法。
该实验设计思路清晰，易于操作，但是由于学生操作不当，会使实验结果误差很大；同时该实验内容未能及时更新，与当前绿色化学理念相左，因此结合我们长期的教学与管理实践经验，对该实验中存在的一些问题进行讨论，并对这些问题提出一些改进建议。
一、实验方法设计思路在恒温、恒压下I2和KI在水溶液中建立如下平衡：为了测定平衡常数，应在不扰动平衡状态的条件下，测定平衡组成。
当上述反应达到平衡时，用Na2S2O3标准溶液来滴定溶液中I2的浓度，随着I2的消耗，平衡向左移动，使KI3持续分解，最终只能测得溶液中I2和KI3的总量。
由于KI和KI3均不溶于CCl4，只有I2既可溶于CCl4也可溶于H2O，当温度和压力一定时，上述化学平衡及I2在CCl4层和H2O 层中的分配平衡同时建立。
为了测定上述体系I2的平衡浓度，本实验首先设计一个实验，即体系中没有KI存在，只有I2在CCl4及H2O中的分配平衡，测定I2在CCl4和H2O中平衡浓度，利用下式求出实验温度下I2在两液相中的分配系数k。
由于分配系数只是温度的函数，当温度不变时，分配系数为常数。
利用已测出的分配系数，来计算分配平衡和化学平衡都存在的体系中水层I2的平衡浓度，然后可求出KI3和KI的平衡浓度。
【精品】实验七十七化学平衡常数及分配系数的测定
【精品】实验七十七化学平衡常数及分配系数的测定实验目的：1. 测定化学平衡常数Kc 2. 测定分配系数Kd
实验原理：该实验利用固定体系的特点：在恒定的温度和压力下，浓度的发生可以被
描述为一个恒定的化学平衡常数Kc。
此外，如果物质之间由不同相中互相分配，则可以定义出分配系数Kd。
实验材料：1. 无水氯化钠溶液 2. 0.1M HCl溶液 3. 0.3M NaCl溶液
实验步骤：
（1）准备实验用液体：将50ml的无水氯化钠溶于50ml的蒸馏水后配制成0.1M的氯
化钠溶液，并分别配制出0.1M的HCl溶液、0.3M的NaCl溶液。
（2）进行反应：58ml的HCl溶液加入到50ml的NaCl溶液中，搅拌均匀，放置20分钟。
（3）测量溶液中的浓度：用分光光度计测量混合液中的浓度，记录。
（4）算出Kc：根据浓度得出Kc，即Kc=([HCl]^2-[NaCl]^2)/([NaCl]*[Cl-]^2) 。
（6）数据分析：计算得出的Kc和Kd的绝对值，并比较和理论值的差距，得出实验
结论。
实验结论：本次实验采用定容、定温及固定压力的场景，得出了搅拌前后溶液中浓度
的变化，从而算出Kc和Kd的绝对值，并与理论值比较，结果达到了理想的误差步骤，实
验完成了预期的任务。
化学平衡常数测定
化学平衡常数测定化学平衡常数是反应体系中各物质浓度之间的定量关系，能够描述反应的进行程度和平衡位置。
对于任何一个化学反应，都存在一个平衡常数，为了准确测定平衡常数的数值，科学家们开发了多种实验方法。
一、酸碱滴定法酸碱滴定法是一种常用的测定化学平衡常数的实验方法。
通过滴定试剂的用量和滴加速度的变化来判断反应是否平衡，并计算出平衡常数的数值。
这种方法的关键在于选择合适的指示剂和滴定剂。
实验中，首先准备好滴定仪器，称取一定质量的试样，加入适量的溶剂进行溶解。
然后选择适当的指示剂加入溶液中，使溶液变色。
接着以已知浓度的滴定剂溶液滴加到反应溶液中，直到指示剂显色消失。
记录滴定剂的用量和滴加速度的变化，计算出平衡常数的数值。
二、气相色谱测定法气相色谱法是一种常用于测定化学平衡常数的实验方法。
该方法通过测量反应物和产物在气相中的分布系数来判断反应是否平衡，并计算出平衡常数的数值。
这种方法的关键在于选择合适的气相色谱柱和检测器。
实验中，首先将反应物和产物蒸发成气体，进入气相色谱柱，利用不同组分在柱上的吸附性质和分离效果，通过检测器检测各组分的峰面积或峰高来测定浓度，从而计算出平衡常数的数值。
三、光谱法测定光谱法是一种常用的测定化学平衡常数的实验方法。
该方法通过测量物质在不同波长的光线下的吸收或发射现象，来判断反应是否平衡，并计算出平衡常数的数值。
常用的光谱法有紫外可见光谱法和红外光谱法。
实验中，首先溶解待测试物质，然后利用紫外可见光谱仪或红外光谱仪进行测定。
根据物质吸收或发射的波长和强度，计算出平衡常数的数值。
四、电化学测定法电化学法是一种常用的测定化学平衡常数的实验方法。
该方法通过测量反应体系中的电位或电流变化来判断反应是否平衡，并计算出平衡常数的数值。
常用的电化学法有电化学计量法和电导法。
实验中，首先准备好电解槽和电极，将待测试物质置于电解槽中，加入适量的电解质溶液。
然后测量电解质溶液的电位变化或电流变化，从而计算出平衡常数的数值。
化学平衡常数的测定方法
化学平衡常数的测定方法化学平衡是化学反应中达到最终状态时，反应物和生成物的浓度不再发生变化的状态。
这个状态可以用化学平衡常数Kc来描述，Kc是反应物和生成物各自摩尔浓度的比值的乘积。
Kc的数值越大，反应向生成物的方向偏离得越明显。
测量Kc是化学研究的重要课题，本文将介绍几种常用的测定方法。
1. 酸碱滴定法酸碱滴定法是一种经典的测定化学平衡常数的方法。
以酸碱中和反应为例，在盛有一定浓度的酸溶液的容器中加入一定量的碱，至中和点时，反应终止，记录此时酸、碱钠的摩尔浓度，即可根据反应式计算出化学平衡常数Kc值。
此方法需要制备标准溶液，实施时需要注意滴定过程中的温度与PH变化。
2. 比色法比色法是一种实验室常用的测定Kc的方法。
由于反应物和生成物的浓度比例不同，其物质的颜色也会有所不同。
因此，通过比对反应物和产物的颜色，可以精确地测定Kc值。
比色法不需要制备标准溶液，可以测定小分子反应物的平衡常数，但对于多成分反应物则较难。
3. 热力学法热力学法也是测定平衡常数的一种方法。
在一定的条件下，化学反应会放出或吸收能量。
以放出热量的反应举例，当反应热量和反应物和产物的浓度比例都已知的情况下，可以根据热力学公式计算出Kc值。
该方法适用于小分子反应，且需要精密的热量测量仪器。
4. 质谱法质谱法是一种新的测定平衡常数的方法，它是基于分子的质量分析过程。
通过分析反应物和产物分子的质量，可以根据化学平衡常数的定义推导出对应的Kc值。
这种方法的优点是不需要溶液制备，可以测定复杂反应物的平衡常数，但需要高级的质谱仪器。
总之，以上几种测定化学平衡常数的方法各有优缺点。
对于化学反应类型和实验条件的复杂度，选择合适的测量方法非常重要。
同时，涉及实验安全可靠性与经济实惠性等方面的考虑也需要充分考虑。
化学反应平衡常数的实验测定与计算
化学反应平衡常数的实验测定与计算化学反应平衡常数是反应进行到平衡时反应物和生成物浓度之间的比值。
它描述了一个化学反应的进行程度以及反应物和生成物之间的相对浓度关系。
实验测定和计算化学反应平衡常数通过测量反应物和生成物的浓度来确定。
实验测定化学反应平衡常数的方法有很多种，下面以反应物A 与生成物B之间的反应为例进行说明：1. 等浓法：在一定体积的容器中，加入等浓度的反应物A和生成物B，并加入足够的稀释剂使反应物和生成物浓度相等。
然后在一定条件下观察反应进程，通过测量反应物和生成物的浓度变化来确定平衡时的浓度比值。
2. 体积变化法：利用反应物和生成物体积变化的方法来确定平衡时浓度比值。
例如，测量反应前后容器体积的变化以及产物的组成来计算平衡常数。
3. 气体反应法：对于气体反应，可以利用压力的变化来测定平衡时的浓度比值。
通过测量反应前后系统的压力变化，结合理想气体状态方程，可以计算平衡常数。
4. 颜色法：利用反应溶液的颜色变化来测定反应物和生成物的浓度，从而计算平衡常数。
例如，通过吸收光谱的变化来测定比较简单的反应。
计算化学反应平衡常数可以通过已知反应方程式中的物质的浓度或压力来计算。
在测量浓度或压力后，根据平衡条件和反应的摩尔比关系，可以计算得到平衡常数。
化学反应平衡常数的计算公式为：K = [B]ⁿ/[A]ⁿ其中，K为化学反应平衡常数，[B]为生成物B的浓度，[A]为反应物A的浓度，n为方程式中反应物与生成物的系数。
需要注意的是，实验测定和计算化学反应平衡常数的过程中，应该尽量控制反应条件，避免有其他因素对实验结果的干扰。
例如，在温度、压力以及反应物和生成物的浓度等方面应该严格控制，以保证实验结果的准确性。
总结起来，实验测定和计算化学反应平衡常数是化学实验和计算化学的重要内容之一。
通过测量反应物和生成物的浓度或压力，并根据反应方程式中的摩尔比关系，可以准确地确定化学反应平衡常数，从而了解反应的进行程度和物质之间的相对浓度关系。
化学平衡常数的测定方法
化学平衡常数的测定方法化学平衡常数（Kc）是描述在一定温度下，化学反应达到平衡时各生成物和反应物浓度比的一个数值。
化学平衡常数的测定方法有以下几种：1.实验测定法：通过实验测量反应物和生成物的浓度，然后根据化学平衡常数的表达式计算Kc值。
实验测定法包括等温滴定法、pH计法、电位滴定法等。
2.理论计算法：根据反应物和生成物的化学式和相对分子质量，以及反应的化学方程式，计算各物质的浓度，然后根据化学平衡常数的表达式计算Kc值。
3.平衡态法：在封闭系统中进行反应，通过改变温度、压力等条件，使反应达到平衡状态，然后根据实验数据计算Kc值。
4.光电滴定法：利用光电传感器检测反应物和生成物的浓度变化，通过数据处理计算Kc值。
5.温度梯度法：在不同温度下进行实验，测量各温度下的Kc值，然后根据温度对Kc值的影响关系，推算出在实际温度下的Kc值。
6.激光光谱法：利用激光光源和光谱仪，测量反应物和生成物的浓度，计算Kc值。
7.分子动力学模拟法：通过计算机模拟反应物和生成物的分子运动，计算平衡时的浓度比，从而得到Kc值。
8.线性代数法：根据反应物和生成物的化学式和相对分子质量，构建浓度矩阵，通过线性代数方法计算Kc值。
在实际操作中，可以根据具体反应和实验条件选择合适的测定方法。
需要注意的是，化学平衡常数Kc随着温度的变化而变化，因此在测定过程中应保持温度稳定。
此外，测定Kc值时还要注意避免实验误差，确保数据的准确性。
习题及方法：已知反应：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)在一定温度下，测得氮气、氢气和氨气的浓度分别为0.5 mol/L、1.5 mol/L和0.2 mol/L。
求该温度下反应的平衡常数Kc。
根据化学平衡常数的定义，Kc = [NH3]^2 / ([N2] * [H2]^3)。
将已知浓度代入公式计算Kc值。
某温度下，反应：2HI(g) ⇌ H2(g) + I2(g) 的平衡常数Kc为2。
若在该温度下，将HI的浓度从0.4 mol/L减半到0.2 mol/L，求新平衡时H2和I2的浓度。
实验六化学平衡常数及分配系数的测定
实验六 化学平衡常数及分配系数的测定一、实验目的测定I 2在CCl 4和H 2O 中的分配系数k 以及反应I 2+KI=KI 3的平衡常数K C 。
二、实验原理在恒温、恒压下I 2和KI 在水溶液中建立如下平衡：I 2+KI=KI 3 （1）为了测定平衡常数，应在不扰动平衡状态的条件下，测定平衡组成。
当上述反应达到平衡时，若用Na 2S 2O 3标准溶液来滴定溶液中I 2的浓度，则随着I 2的消耗，平衡将向左移动，使KI 3继续分解，最终只能测得溶液中I 2和KI 3的总量。
为了测定I 2的单独浓度，可在上述溶液中加入CCl 4，然后充分摇匀。
由于KI 和KI 3均不溶于CCl 4，只有I 2既可溶于CCl 4也可溶于H 2O ，当温度和压力一定时，上述化学平衡及I 2在CCl 4层和H 2O 层中的分配平衡同时建立。
设a ——平衡时H 2O 层中的2I Ca ’——平衡时CCl 4层中2I Cb ——平衡时H 2O 层中32KI I C C +c ——KI 溶液初浓度实验测得分配系数k 及CCl 4层中I 2浓度a ’后，根据k=a ’/a 即可求得H 2O 层中I 2的单独浓度a 。
再从已知c 及测得的b ，即可计算（1）式的平衡常数。
][23）（a b c a a b C C C K KI I KI C ---== 三、仪器和试剂恒温槽一套；250ml 碘量瓶3个；50ml 移液管3支；10ml 移液管2支；250ml H 2O 层 （稀KI 层） CCl 4层 H 2O 层 （稀KI 层） CCl 4层II 、III 号样 I 号样三角锥瓶4个；碱式滴定管2支；10ml量筒1个，25ml量筒1个；5ml量杯2个；50ml小烧杯1个。
0.005M Na2S2O3标准溶液；0.1MKI标准溶液；0.04M I2的CCl4溶液；纯CCl4；1%淀粉溶液。
四、实验步骤1、按表列数据，将样品溶液配于碘量瓶中。
物理化学实验报告——分配系数和化学反应平衡常数的测定
物理化学实验报告班级：姓名：学号：实验日期：2019年3月14日实验名称：分配系数和化学反应平衡常数的测定一、实验目的（一）测定碘在四氯化碳中和水中的分配系数（二）测定水溶液中碘与碘离子之间的配合反应的标准平衡常数二、实验原理1、碘在水和四氯化碳中分配系数的测定在一定温度下，将一种溶质A溶解在两种互不相溶的液体溶剂中，当系统达到平衡时此溶质在这两种溶剂中分配服从一定的规律。
即如果溶质A在这两种溶剂中既无解离作用，也无缔合作用，则在一定温度下平衡时，该平衡可以表示如下：AA�溶剂1�⇌BB(溶剂2)根据相平衡规则，此时A在这两种溶剂中的化学势相等。
进一步根据溶质型组分的化学势表达式，A在这两种溶剂中的活度之比是一常数，可用 K d表示。
若两种溶液都比较稀，则它们相对浓度之比近似于 K d ，称为分配系数。
kk dd=cc2∕ccθθcc1∕ccθθ=cc2cc1如果溶质 A 在溶剂 1和溶剂 2中的分子形态不同，则分配系数的表示式就不同。
例如，如果 A发生缔合作用并主要以 A n 形式存在，则该平衡可以表示为:AA�溶剂1�⇌nnAA(溶剂2)其中n是缔合度，它表明缔合分子A n是由单分子组成的。
此时分配系数可表示为：kk dd=�cc2ccθθ⁄�nn cc1∕ccθθ若将I2加入CCl4和H2O这两种互不相溶的液体中，则会在这两相中建立如下平衡：I2(H2O)⇌I2(CCl4)分别滴定CCl4层和H2O层中I2的浓度，即可求出I2在这两相中的分配系数K d。
2、在水溶液中碘与碘离子配合反应的标准平衡常数的测定在水溶液中会发生配合反应并建立碘负离子与碘三负离子平衡，其平衡常数可表示为kkθθ=aa II3−aa II−⋅aa II2=γγII3−γγII−⋅γγII2⋅�cc II3−cc�θθ��cc II−cc�θθ�⋅�cc II2cc�θθ�若溶液比较稀，则溶液中各组分活度系数都近似为1，那么：在一定温度和压力下，把浓度为c的KI水溶液与I2的CCl4溶液按一定比例混合后，经过充分振荡，通过滴定法测得CCl4中碘的浓度a与水层中I2的总浓度b+d，水中配合碘的浓度为kkθθ≈cc II3−cc II−⋅cc II2⋅ccθθ=kk cc⋅ccθθ则配合反应的标准平衡常数为kkθθ=kk cc⋅ccθθ=dd⋅ccθθ(cc−dd)⋅bb三、仪器和药品150mL分液漏斗3个、250mL磨口锥形瓶3个、100mL量筒1个、5mL微量滴定管一支、20mL移液管（有刻度）2个、5mL移液管3支、25mL移液管3支、CCl4（分析纯）、0.1mol/L的KI溶液、0.1mol/L的Na2SO3溶液、I2的CCl4溶液（饱和）、淀粉指示剂。
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实验六 化学平衡常数及分配系数的测定
一、实验目的
测定I 2在CCl 4和H 2O 中的分配系数k 以及反应I 2+KI=KI 3的平衡常数K C 。
二、实验原理
在恒温、恒压下I 2和KI 在水溶液中建立如下平衡：
I 2+KI=KI 3 （1）
为了测定平衡常数，应在不扰动平衡状态的条件下，测定平衡组成。
当上述反应达到平衡时，若用Na 2S 2O 3标准溶液来滴定溶液中I 2的浓度，则随着I 2的消耗，平衡将向左移动，使KI 3继续分解，最终只能测得溶液中I 2和KI 3的总量。
为了测定I 2的单独浓度，可在上述溶液中加入CCl 4，然后充分摇匀。
由于KI 和KI 3均不溶于CCl 4，只有I 2既可溶于CCl 4也可溶于H 2O ，当温度和压力一定时，上述化学平衡及I 2在CCl 4层和H 2O 层中的分配平衡同时建立。
设a ——平衡时H 2O 层中的2I C a ’——平衡时CCl 4层中2I C b ——平衡时H 2O 层中32KI I C C +
c ——KI 溶液初浓度
实验测得分配系数k 及CCl 4层中I 2浓度a ’后，根据k=a ’/a 即可求得H 2O 层中I 2的单独浓度a 。
再从已知c 及测得的b ，即可计算（1）式的平衡常数。
]
[23）（a b c a a
b C C C K KI
I KI C ---=
=
三、仪器和试剂
恒温槽一套；250ml 碘量瓶3个；50ml 移液管3支；10ml 移液管2支；250ml
H 2O 层 （稀KI 层） CCl 4层
H 2O 层 （稀KI 层）
CCl 4层
II 、III 号样 I 号样
三角锥瓶4个；碱式滴定管2支；10ml量筒1个，25ml量筒1个；5ml量杯2个；50ml小烧杯1个。
0.005M Na2S2O3标准溶液；0.1MKI标准溶液；
0.04M I2的CCl4溶液；纯CCl4；1%淀粉溶液。
四、实验步骤
1、按表列数据，将样品溶液配于碘量瓶中。
2、将配好的溶液置于30℃的恒温槽内，恒温1.5小时。
恒温期间，每隔10分钟振荡一次，如要取出槽外振荡，每次不要超过半分钟，以免温度改变，影响结果。
最后一次振荡后，待两液层充分分离后，按表列数据吸取样品进行分析。
3、析水层时，用Na2S2O3滴至淡黄色，再加2ml淀粉溶液作指示剂，然后仔细滴至蓝色刚好消失。
4、吸取CCl4层样品溶液，（为了不让水层样品溶液进入移液管，用吸耳球边向移液管吹气通过水层而插入CCl4层），放入盛有10ml蒸馏水的三角锥瓶中。
加入少许固体KI，以保证CCl4层中的I2完全提取到水层中，然后加入2ml淀粉溶液。
细心地滴至水层蓝色消失，CCl4层不再呈紫红色。
滴定后和未用完的CCl4层溶液皆应倾入回收瓶。
五、数据记录及处理
数据记录如下表：
槽温：17.3℃Na2S2O3溶液浓度：0.01mol/L
KI溶液浓度：0.1mol/L
数据处理：
1、计算30℃时I2在CCl4层和水层的分配系数k。
2、计算30℃时反应（1）的平衡常数K C。
六、思考题
1、测定平衡常数和分配系数为什么要求恒温？
温度影响化学平衡的移动，使反应达到新的平衡，改变平衡常数与分配系数。
2、配制溶液时，哪些试剂需要准确计量其体积，为什么？
KI溶液，需要计算KI溶液的初浓度；
3、配制I、II、III号溶液进行实验的目的何在？根据本实验的结果能否判断反应已达平衡？
I号用来测定分配系数K；由II、III号中，a=a’/K, b由水层Na2S2O3消耗量可求，即可求得Kc.
附录：
（35℃）=527.70文献数据：K C（25℃）=714.3；K C（30℃）=638.43；K
C。