实验十五 I3-I-+I2平衡常数的测定

实验十五 I 3

－

I －

＋I 2平衡常数的测定

[课时安排] 4学时 [实验目的]

1、学会测定I 3－⇌I 2+ I －

的平衡常数； 2、了解化学平衡和平衡移动的原理； 3、练习滴定操作。 [实验原理介绍]

碘溶于碘化钾溶液中形成离子I 3－，并建立下列平衡。 I 3－⇌I 2+ I － （1） 在一定温度条件下，其平衡常数为

]

[]][[323232

-

-⋅⋅=⋅=

-

-

-

-I I I a a a K I I I I

I I γγγ 式中α为活度， γ为活度系数,[I －]、[I 2]、[I 3－] 为平衡时的浓度。由于在离子强度不大的溶液中：

-

-

⋅32I

I

I γγγ≈1 所以 K ≈]

[]

][[32-

-I I I （2） 为了测定平衡时的[I －]、[I 2]、[I 3－]，可用过量固体碘与已知浓度的碘化钾溶液一起摇荡，达到平衡后，取上层清液，用硫代硫酸钠标准溶液滴定。

2NaS 2O 3+I 2=2NaI=Na 2S 4O 6

由于溶液中存在I 3－⇌I 2+ I －的平衡，所以用硫代硫酸钠溶液滴定，最终测到的是平衡时I 2和I 3－的总浓度。设这个浓度为c ，则：

c =[I 2]+ [I 3－] （3）

[I 2]可通过在相同温度条件下，测定过量固体碘与水处于平衡时，溶液中碘的浓度来代替。设这个浓度为c'，则

[I 2]= c'

整理（3）式 [I 3－]= c-[I 2]= c - c'

从（1）式可以看出，形成一个I 3－就需要一个I －，所以平衡时[I －]为 [I －]=0c -[ I 3－] 式中0c 为碘化钾的起始浓度。

将[I2]、[I3－]和[I－]代入（2）式即可求得在此温度条件下的平衡常数K。[基本操作与仪器介绍]

1、认识酸式滴定管和碱式滴定管

滴定管是滴定时准确测量溶液体积的量器。滴定管分为酸式滴定管和碱式滴定管，酸式滴定管下端有玻璃活塞开关，它用来装酸性溶液和氧化性溶液，不能盛装碱性溶液。碱式滴定管的下端连接乳胶管，管内有玻璃珠以控制溶液的流出，乳胶管下端连有尖嘴玻璃管。

2、碱式滴定管的使用方法

（1）检查滴定管是否漏水，液滴是否能灵活控制；

（2）滴定管的洗涤、盛装溶液的润洗；

（3）装液——溶液加入到滴定管最高标线以上；

（4）排出滴定管（乳胶管及尖嘴）气泡；

（5）滴定前读数（注入溶液或放出溶液后，需等1~2分钟后读数）；

（6）滴定操作——重点（操作手法、滴定速度、终点观察）；

（7）滴定完读数；

（8）滴定结束后滴定管的处理。

3、酸式滴定管的使用方法

（1）检查滴定管的密合性；

（2）旋塞涂凡士林（涂的方法）；

（3）同碱式滴定管使用方法（2）；

（4）同碱式滴定管使用方法（3）；

（5）排气泡（方法不同于碱式滴定管）；

（6）滴定前读数；

（7）滴定操作——重点（操作手法、滴定速度、终点观察）；

（8）滴定完读数；

（9）滴定结束后滴定管的处理。

4、强化移液管的使用方法

[实验重要步骤]

（1）取两只干燥的100ml碘量瓶和一只250ml碘量瓶，分别标上1、2、3号。

用量筒分别取80ml 0.0100mol·L-1碘化钾溶液注入1号瓶，取80ml

0.0200mol·L-1碘化钾溶液注入2号瓶，取200ml蒸溜水注入3号瓶。然

后在每个瓶内各加入0.5g研细的碘，盖好瓶塞。

（2）将3只碘量瓶在室温下振荡或者在磁力搅拌器上搅拌30分钟，然后静置10分钟，待过量固体碘完全沉于瓶底后，取上层清液进行滴定。

（3）用10ml 吸管取1号瓶上层清液两份，分别注入250ml 锥形瓶中，再各

注入40ml 蒸溜水，用0.0050mol·L -1标准硫代硫酸钠溶液滴定，滴至呈淡黄色时（注意不要滴过量），注入4ml 0.2%淀粉溶液，此时溶液应呈蓝色，继续滴定，至蓝色刚好消失。记下所消耗的硫代硫酸钠溶液的体积数。

同样方法滴定2号瓶上层的清液。

（4）用50ml 吸管取3号瓶上层清液两份，用0.0050mol·L -1标准硫代硫酸钠溶液滴定， 方法同上。

[数据记录和数据处理]

用Na 2S 2O 3标准溶液滴定碘时，相应的碘的浓度计算方法如下： 1、2号瓶 2

3

223222I KI O S Na O S Na V V c c -=

3号瓶2

23

223222I O H O S Na O S Na V V c c -=

'

本实验测定K 值在1.0×10-3 ~2.0×10-3范围内合格（文献值K=1.5×10-3 ）。 [实验习题]

1、为什么本实验中取KI 溶液可用量筒？

答：平衡常数是温度的函数，温度确定，K 值确定。同时水溶液中的I 2的饱

和浓度[I 2]

也是温度的函数。在配制平衡体系时，加入的I 2(s)是过量的，当体系达到平衡时, ][2I = 'c ，是一个定值(可用I 2(s)在水中的饱和浓度代替，其准确浓度可以用NaS 2O 3标准溶液来滴定，其值设为'c )，因此]

[][3-

-I I 也是

定值。平衡体系中I 2和

I 3－的总浓度也可以用NaS 2O 3标准溶液来滴定，其值设为c ，平衡时][3-

I ＝'c c -，KI 的起始浓度设为0c ，平衡时][-I =)'((0c c c --，体系平衡常数的表达式为：

'))

'(('][])[('][]][[033032c c c c c c I I c c I I I K ---⨯=-⨯==-

-

--。由此可见，当KI 的起始浓度0c 确定后，平衡体系中的][2I 、][3-

I 和][-I 都确定了，平衡常数的表达式中没有体积项，K 值与溶液的体积无关，所以KI 溶液不需要准确量取。

2、进行滴定分析，仪器要做那些准备？由于碘易挥发，所以在取溶液和滴

定时操作上要注意什么？

答：1、2号瓶必须要洗净烘干。每次取一份溶液，取完后塞上瓶塞，避光存

放；滴定前加适量蒸馏水稀释，减少碘的挥发。

3、在实验中以固体碘与水的平衡浓度代替碘与I －离子的平衡浓度，会引起

怎样的误差

为什么可以代用

答：盐效应通常使得物质在水中的溶解度增大，用固体碘与水的平衡浓度代

替碘与I －

离子的平衡浓度，会使平衡常数表达式：K ＝

]

[]][[32-

-I I I 中]

[2I 偏小，而][3-

I 偏大，结果使所测得的K 值偏小。但是，通常只有当电解质溶液浓度较高时，盐效应才比较显著，对于稀溶液(0.0100mol·L －1

或0.0200mol·L －1KI)盐效应可以忽略，所以可以代替。

4、在固体碘和KI 溶液反应时，如果碘的量不够，将有何影响？碘的用量是

否一定要准确称量？

答：有影响，实验采用过量碘固体与KI 溶液反应得到I 2(s)的饱和KI 溶液的

平衡体系，若碘固体量太少，达不到饱和状态，实验中就不能用I 2(s)在水中的饱和浓度代替KI 溶液中I 2的平衡浓度。不然会导致[I 2]增大，平衡常数值增大。 5、在实验过程中，如果：

(1)吸取清液进行滴定时不小心吸进一些碘微粒；