分配系数和化学反应平衡常数的测定

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