vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Далее в расчетах используется точное значение концентрации слабого электролита, определенное в п. I.
1. Вычислить эквивалентную электропроводность каждого раствора по формуле:
λχ 10 3
СN
.
2. Заполнить таблицу:
Электролит |
С, экв/л |
, См·м−1 |
λ, См м2·экв 1 |
1/λ |
λС |
3.По данным таблицы построить графики зависимостей = f(C) и 1/λ = f(λС).
4.По графику 1/λ = f(λС) найти 1/λ∞ посредством экстраполяции зависимости на ось ординат 1/λ и вычислить λ∞. Полученное значение λ∞ сопоставить с данными [1]. При наличии сильного расхождения в дальнейших расчетах рекомендуется использовать справочные данные.
5.Рассчитать значение степени диссоциации по уравнению:
α λ . λ
6. Вычислить значение константы диссоциации по уравнению:
|
|
|
|
2 |
C |
|
K |
|
|
α |
|||
d |
1 |
α |
||||
|
|
|||||
|
|
|
||||
7. Результаты вычислений занести в таблицу:
.
Электролит |
С, моль/л |
α |
Kd |
Kd = Kd среднее Kd |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Kd среднее = … |
|
|
|
|
|
|
|
8. Среднее квадратичное отклонение σ рассчитывают по уравнению:
|
n |
2 |
|
( Kd ) |
|
|
|
|
σ t |
1 |
|
n(n 1) |
|
|
|
|
,
где t – коэффициент Стьюдента. Для доверительной вероятности 0,95·t = 3,2. 9. Окончательный результат представляют в виде:
Kd = Kd среднее ± σ.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
1.Название работы.
2.Цель работы.
3.Ход эксперимента.
4.Экспериментальные данные (см. протокол к лабораторной работе).
5.Обработка экспериментальных данных.
6.Вывод.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ НЕСТОЙКОСТИ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Определение константы нестойкости и энергии Гиббса образования тиоцианатного комплекса железа (III).
17
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
СУЩНОСТЬ РАБОТЫ
С помощью фотометрического исследования окрашенных комплексов в растворах можно определить их состав и константу нестойкости.
ОБОРУДОВАНИЕ И РЕАКТИВЫ
Фотоколориметр; мерная колба объемом 100 мл – 1 шт.; мерные колбы объемом 50 мл – 8 шт.; пипетки градуированные объемом 10 мл – 2 шт.; пипетка мерная объемом 5 мл – 1 шт.; пипетка мерная объемом 1 мл – 1 шт.; маркированные химические стаканы объемом 100 мл – 3 шт.; химический толстостенный стакан объемом 75 мл – 1 шт.; груша или шприц – 1 шт.; стандартный раствор соли железа (концентрация реактива указана на емкости с раствором); азотная кислота – раствор, разбавленный 1:1; роданид аммония (или роданид калия) – 1 М раствор.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1.Приготовить рабочий раствор соли железа. В маркированный химический стакан отобрать порцию стандартного раствора соли железа объемом около 10 мл. Из химического стакана в мерную колбу объемом 200 мл мерной пипеткой вместимостью 5 мл отобрать 5 мл стандартного раствора соли железа, довести уровень жидкости в мерной колбе дистиллированной водой до метки, закрыть колбу пробкой и перемешать раствор, переворачивая мерную колбу не менее 40 раз. После приготовления рабочего раствора стандартный раствор соли железа убирают.
2.В мерные колбы вместимостью 50 мл с № 1 по № 7
2.1) мерной пипеткой вместимостью 5 мл отбирают по 5 мл рабочего раствора железа, 2.2) при помощи шприца приливают по 1 мл азотной кислоты, 2.3) при помощи градуированной пипетки объемом 10 мл отбирают раствор роданида
калия от 2 до 8 мл с шагом в 1 мл (см. табл. Протокола лаб. работы).
3. В мерную колбу вместимостью 50 мл для приготовления раствора сравнения 3.1) при помощи шприца приливают 1 мл азотной кислоты,
3.2) при помощи градуированной пипетки объемом 10 мл помещают 4 мл 1 М раствора роданида калия (или аммония).
4.Объем жидкости во всех колбах вместимостью 50 мл довести до метки дистиллированной водой.
5.Колбы закрыть пробками и хорошо перемешать.
6.При приготовлении раствора сравнения необходимо иметь в виду, что это раствор не должен быть окрашен. Присутствие окраски указывает на неверное приготовление раствора.
7.Измерить оптические плотности растворов в кюветах толщиной 1 см при длине волны 480 нм относительно раствора сравнения.
8.Результаты эксперимента занести в таблицу Протокола лабораорной работы.
СОДЕРЖАНИЕ ПРОТОКОЛА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
1.Концентрация стандартного раствора соли железа: СFe = ____________________ г/л
2.Объем стандартного раствора, взятый для приготовления рабочего раствора Vст = ___
мл
3.Объем приготовленного рабочего раствора соли железа Vраб. = _______________ мл
4.Объем рабочего раствора, взятый для выполнения опыта VFe = _____ мл в колбах на
50 мл
5.Концентрация раствора роданида калия (аммония) СKCNS = _______________ моль/л
6.Толщина кюветы
7.Длина волны
8.Таблица 1 - Зависимость оптической плотности от количества роданида калия
№ |
VFe, мл |
V(HNO3), мл |
VKSCN, мл |
D |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1 |
5 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
5 |
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
18
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
3 |
5 |
1 |
4 |
|
|
|
|
|
|
4 |
5 |
1 |
5 |
|
|
|
|
|
|
5 |
5 |
1 |
6 |
|
|
|
|
|
|
6 |
5 |
1 |
7 |
|
|
|
|
|
|
7 |
5 |
1 |
8 |
|
|
|
|
|
|
8 |
0 |
1 |
4 |
раствор сравнения |
|
|
|
|
|
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА
1. Заполнить таблицу:
[Fe]общ, моль/л VKSCN, мл D
[Fe]общ D
, моль/л |
[KSCN], моль/л |
[KSCN]−1 |
[KSCN]−2 |
[KSCN]−3 |
|
|
|
|
|
[KCNS] CKCNSVKCNS ,
50
где СKSCN = 1 моль/л; 50 – объем мерной колбы, мл; VKSCN – берется из условий эксперимента, мл;
[Fe] |
C |
|
|
V |
С |
|
V |
|
V |
|
раб. |
Fe |
|
|
Fe ст. |
Fe |
|||||
общ |
|
|
50 |
M |
|
|
V |
|
50 |
|
|
|
|
|
Fe |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
раб. |
|
|
||
CFe
4,46
10 |
5 |
|
, моль/л.
2.По данным таблицы построить 3 графика в координатах а) [Fe]общ/D = f([KCNS]-1), б) [Fe]общ/D
=f([KCNS]-2), в) [Fe]общ/D = f([KCNS]-3).
3.Для каждого графика построить линию тренда (формат линии тренда: аппроксимация –
линейная, показывать уравнение на диаграмме, поместить на диаграмму величину достоверности аппроксимации R2).
4. По уравнениям линий тренда для каждого из трех случаев вычислить значения констант нестойкости по формуле:
K n |
b |
, |
|
a |
|||
|
|
где a – линейный член уравнения линии тренда, b – угловой коэффициент уравнения линии тренда.
5. Вычислить изменение энергии Гиббса диссоциации роданидного комплекса железа по формуле:
6. Определить значение
|
|
G |
o |
RT ln K |
|
||
d |
298 |
n |
|||||
|
|
|
|||||
o |
3 n |
) |
по формуле: |
||||
f G298(Fe(CNS)n |
|
||||||
f G298o (Fe(CNS)3n n ) f G298o (Fe3aq ) n f G298o (CNSaq ) RT ln Kn ,
где |
Go |
(Fe3 ) = –10,53 кДж/моль; |
Go |
(CNS |
) = +89,96 кДж/моль. |
|
|
||||
|
f 298 |
|
aq |
f 298 |
aq |
|
|
|
|
||
|
7. Результаты вычислений по п.п. 4, 5, 6 занести в таблицу: |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
Формула комплекса |
|
Kn |
|
d G298, кДж/моль |
|
f G298 |
, кДж/моль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
|
o |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
[FeCNS]2+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
[Fe(CNS)2]+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
[Fe(CNS)3]0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
19
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
8.Сделать вывод об устойчивости роданидного комплекса железа на основании величины константы нестойкости и значения энергии Гиббса.
9.Сравнить полученные значения энергии Гиббса образования роданидных комплексов железа со справочными данными.
Пример обработки экспериментальных данных
как показано на рисунке.
при обработке зависимости данные эксперимента использованы полностью
при обработке зависимостей первая экспериментальная точка (отмечена красным) удалена а) [Fe]общ/D = f([KCNS]-1)
Уравнение линии тренда: [Fe]общ/D = 0,028·[KCNS]-1 + 0,3513
|
2 |
[FeCNS] |
|
K |
|
n |
|
b 0,028 a 0,3513
0,079
;
d G298o (FeCNS2 ) RT ln Kn[FeCNS]2 8,31 298 ln 0,079 6,26 кДж/моль
f G298o (FeCNS2 ) f G298o (Fe3aq ) f G298o (CNSaq ) RT ln Kn[FeCNS]2
10,53 89,96 10 3 8,31 298 ln 0,079 73,17 кДж/моль.
б) [Fe]общ/D = f([KCNS]-2)
Уравнение линии тренда: [Fe]общ/D = 1,4·10-3·[KCNS]-2 + 0,4812
20