分配系数和化学反应平衡常数的测定
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。
化学平衡常数的计算和测定
化学平衡常数的计算和测定化学平衡常数是化学反应反应物与生成物的浓度之间的关系的定量表达式，通常表示为Kc或Kp。
这个常数可以用来预测反应的方向和浓度的变化，并为化学工业中的反应提供重要的信息。
在本文中，我们将探讨化学平衡常数的计算和测定方法。
一、计算化学平衡常数化学平衡常数是指达到平衡时化学反应物与生成物浓度之比的值。
对于一个反应A+B ⇄ C+D，它的平衡常数Kc可以表示为：Kc=[C][D]/[A][B]其中方括号表示浓度，单位是摩尔/升。
这个式子表明，在平衡时，反应物的浓度乘积与生成物的浓度乘积之比为一个常数，即平衡常数Kc。
平衡常数的值可以用实验测定得到，也可以通过参考化学反应的方程式以及相关物质的性质，根据一定的数学方法推导出来。
当我们知道反应的平衡常数时，可以根据下列的规律推断反应方向：1. 如果Kc >> 1，则反应向成产物方向移动；2. 如果Kc << 1，则反应向反应物方向移动；3. 如果Kc ≈ 1，则反应达到了平衡，反应物和产物的浓度差距很小。
二、测定化学平衡常数化学平衡常数可以通过实验测定得到。
常见的测定方法有两种：比色法和电动势法。
1. 比色法比色法用于颜色变化大的反应。
这种方法适用于在反应中有某些物质生成有色物质的反应。
在实验中，我们可以用分光光度计或比色计来测量有色物质的光吸收度，从而计算出反应物和生成物的浓度比。
例如，Fe3+和SCN-可以反应生成[FeSCN]2+，这种复合物呈明显的红色。
我们可以通过测量反应后溶液的红光吸收度来确定复合物的浓度，并根据反应物与生成物的化学计量关系，计算出反应的平衡常数。
2. 电动势法电动势法用于反应产生电势变化的反应。
在电化学反应中，反应物的电势与产物的电势不同，因为它们的电化学性质不同。
通过测量反应前后的电势差，我们可以确定平衡常数。
例如，在电解NaCl产生Cl2气体的泳池中，我们可以测量反应前后的电势差，并根据Nernst方程计算出反应物和生成物的浓度比，从而确定反应的平衡常数。
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。
大学物化实验思考题及答案
物理化学实验实验一 燃烧热的的测定1. 说明恒容燃烧热(V Q ）和恒压燃烧热(P Q )的差别和相互联系。
区别：恒容燃烧热在数值上等于燃烧过程中系统内能的变化值，恒压燃烧热在数值上等于燃烧过程中系统地焓变联系：对于理想气体 P v Q Q nRT =+∆2. 在这个实验中，那些是体系，那些是环境？实验过程中有无热损耗？这些热损耗实验结果有何影响？答：内筒和氧弹作为体系，而外筒作为环境。
实验过程中有热损耗。
有少量热量从内筒传到外筒，使得内筒水温比理论值低，而使得燃烧焓偏低。
3. 加入内筒中水的温度为什么要选择比外筒水温低？低多少合适？为什么？答：因为本实验中要尽量避免内外筒之间的热量交换，而内筒中由于发生反应，使得水温升高，所以内筒事先必须比外筒水温低，低的数值应尽量靠近化学反应使内筒水温升高的值，这样，反应完毕后，内外筒之间达到一致温度，而外筒温度在反应开始前和反应后数值相等，说明热量交换几乎为0，减小了实验误差。
4. 实验中，那些因素容易造成误差?如果要提高实验的准确度，应从哪几方面考虑？答：内外筒开始反应前的温度差造成误差，我们应提高软件质量，使软件调试出的温度如（3）所述，有利于减小误差。
又如点燃火丝的燃烧带来的一定的热量，造成误差，应寻求一种让反应自发进行的方法，或寻求一种更好的点火材料。
实验二 Pb-Sn 体系相图的绘制1．是否可用加热曲线来做相图？为什么？答：不能。
加热过程中温度难以控制，不能保持准静态过程。
2．为什么要缓慢冷却合金做步冷曲线？答：使温度变化均匀，接近平衡态。
3．为什么坩埚中严防混入杂质？答：如果混入杂质，体系就变成了另一多元体系，使绘制的相图产生偏差。
实验三 化学平衡常数及分配系数的测定1. 配1、2、3各溶液进行实验的目的何在？根据实验的结果能否判断反应已达到平衡？答：实验1是为了计算I 2在CCl 4和H 2O 中的分配系数。
实验2、3是为了计算和比较平衡常数K ，当2Kc ≈3Kc 时，可判断反应已达到平衡。
化学反应平衡常数的测定方法
化学反应平衡常数的测定方法化学反应平衡常数是描述化学反应体系平衡状态的物理量，它是指在特定温度、压力下，反应物与生成物浓度之比的稳定值。
化学平衡常数的大小反映反应体系的平衡位置，可以帮助我们预测反应是否会发生，以及其产物的相对浓度。
测定化学反应平衡常数的方法有很多，下面将从不同角度分别阐述几种主要的测定方法。
一、利用反应热测量法反应热测量法是利用化学反应释放或吸收的热量来间接计算反应平衡常数的一种实验方法。
利用反应热测量法可以确定反应的内热变化ΔH，从而计算反应的平衡常数K。
具体实验步骤如下：首先，在计量筒中分别加入一定量的反应物A和B，并在一定温度下反应达到平衡状态。
然后，将反应混合物倒入反应热计中，通过测量产生或吸收的热量来推算反应热ΔH。
最后，由ΔH和反应温度计算出反应平衡常数K。
反应热测量法的优点是测定结果较为准确，能够测定温度较高、样品量较少的反应体系。
但是，反应热测量法的操作较为复杂，需要仪器设备较为复杂的反应热计，同时还需要将反应物完全反应，确保反应升温平稳等细节操作，因此实验难度较大，需要一定的实验技术。
二、利用分光光度法分光光度法是利用溶液中物质吸收光的特性来测定化学反应平衡常数的实验方法。
分光光度法可以通过测定不同反应体系中反应物与产物之间的吸收光谱及浓度关系，进而计算出反应的平衡常数K。
具体实验步骤如下：首先将一定量的反应物A加入溶液中，然后逐渐加入不同浓度的反应物B，测量吸收率和波长等浓度变化规律。
最后，通过反推得到反应平衡常数K。
分光光度法的优点是操作简单、精度高、实验成本较低等优点，可以测定许多不同反应体系的平衡常数。
但是，由于分光光度法只能测量有色物质，因此对于无色反应物或产物的测量可能存在一定的限制。
三、利用电动势测量法电动势测量法是利用反应体系中产生的电势差变化来快速测定化学反应平衡常数的实验方法。
电动势测量法通常采用电化学电位计等仪器设备，可以直接测量反应体系中产生的电势差和电流，进而计算出反应体系的平衡常数K。
I2分配系数和I3-不稳定常数的测定
实验原理
一、反应平衡体系
WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
I -3
K=
稀溶液
I2 +IcI 2 ⋅ c I - γ I 2 ⋅ γ I = ⋅ cI γ I3 3
aI 2 ⋅ aI aI K=
3
c I 2 ⋅ cI cI 3
实验原理
二、不稳定常数的求得——测定组分浓度——滴定法
cI2 [H2O]
cI- = cKI − cI- = 0.1000mol / L − cI-
3
Na2S2O3溶液滴定一号样中KI溶液和CCl4溶液中的碘
仪器和药品
仪器： 恒温振荡器1套（公用），滴定台1套，250mL碘瓶2 个，250mL锥瓶4个，量筒3个（100mL 2支，25mL1 支），移液管3支（25mL1支，5mL 2支），滴定管2支 (25mL，5mL各一支)。 试剂： 0.100mol/L KI溶液，0.025mol/L Na2S2O3标准溶液，KI 固体（AR），0.02%I2的水溶液，0.04mol/L I2的CCl4 溶液，0.5%淀粉指示剂。
2. 滴定分析 水层滴 定：
20mL水层样品 CCl4层滴定 5mL CCl4层样品 Na2S2O3标准溶液滴定 淡黄色 先加适量水和少量固体KI萃 取，再用Na2S2O3标准溶液滴定 水层淡 黄色 加淀粉指示剂 终点 （水层蓝色变无色， CCl4层浅紫变无色） 加淀粉指示剂 终点（蓝色变无 色）
数据处理
WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
I2分配系数和I3-不稳定常数的测定
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
西安交通大学实验报告
课程：物理化学实验 系别：化学系
专业班号： 组别： 实验日期：2016年3月 日 姓名： 学号： 交报告日期：2016年3月 日 同组者：
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
（1）测定碘在四氯化碳和水中的分配系数。
（2）测定水溶液中碘与碘离子之间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，也无蒂合作用，则在一定温度下平衡时，该平衡可以表示如下：
A(溶剂1) B （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等于K d ，称为分配系数;
12
12//c c c
c c c K
d ==θ
θ 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 发生蒂合作用并主要以A n 形式存在，则该平衡可以表示为:
A(溶剂1) nA （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：
θ
θc c c c K n d /)/(12=
若将I 2加入CCl 4和H 2O 这两种互不相溶的液体中，则会在这两相中建立如下平衡：
I 2 (H 2
O) I 2（CCl 4）
分别滴定CCl 4层和H 2O 层中I 2的浓度。
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：
)
/()/()
/(23
2
3
2
3
θ
θθθγγγc c c c c c a a a K I I I I
I I
I I I ⋅⋅
⋅=
⋅=
---
---
若溶液比较稀，则溶液中各组分活度系数都近似为1，那么
θθθ
c K c c c c K c I I I ⋅=⋅⋅≈
--
2
3
在一定温度和压力下，把浓度为c 的KI 水溶液与I 2的CCl 4溶液按一定比
例混合后，用滴定方法测得浓度后可得出水层中配合碘的浓度为d=(b+d)-b,进一步可得出水溶液中碘和碘离子配合反应的标准平衡常数为：
b
d c c d c K K c ⋅-⋅=⋅=)(θ
θ
θ
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1支，20ml 移液管（有刻度）2个，5ml 移液管3支，25ml 移液管3支，CCl 4（分析纯），0.1mol/L 的KI 溶液，0.1mol/L 的Na 2S 2O 3溶液，I 2的CCl 4溶液（饱和），淀粉指示剂。
四、 实验步骤
（1） 先将三个洗净烘干的锥形瓶按实验表加入不同液体。
（2） 将上述装好溶液的锥形瓶塞号塞子，并剧烈摇动30min ，使碘在CCl 4
层和水层充分达到分配平衡。
摇动时勿用手握瓶壁，以免温度发生变化，然后倒入分液漏斗静置。
（3） 待两层完全清晰后，用移液管吸取各样品的CCl 4层5ml 放入干净的锥
形瓶中，并用量筒加入KI 溶液10ml ，促使I 2被提取到水层中。
摇动锥形瓶，然后用Na 2S 2O 3滴定。
待淡至淡黄色时，加入淀粉指示剂继
续滴定至紫红色刚消失，记录所用的Na2S2O3溶液的体积。
每个样品
滴定三次，第一次粗测，后两次精测，计算后两次平均值。
（4）吸取25mL水层溶液，加入8-10滴淀粉指示剂用Na2S2O3滴定至无色，每个样品滴定三次，第一次粗测，后两次精测，计算后两次平均值。
五、实验数据记录
室温：17.8℃
大气压力：99.30kpa
六、实验数据处理
(1)分配系数K d的计算
第一组：K d=3.27/0.23*5=71.09 第二组：K d=2.01/0.14*5=71.78
平均值：(71.09+71.78)/2=71.44
(2)CCl4层和水层中I2浓度计算
Na2S2O3与I2反应摩尔比为2：1
a=0.35/5/2*0.1=0.0035mol/L
b+d=0.52/25/2*0.1=0.00104mol/L
(3)b,d,c-d的计算
b=a/K d=0.0035/71.44=4.90*10-5mol/L
d=b+d-b=0.00104-4.90*10-5=0.000991mol/L
c-d=0.1-0.000991=0.99009mol/L
(4)标准平衡常数Kθ的计算
Kθ=d*cθ/(c-d)/b=20.43。