【目的要求】

● 测定碘在四氯化碳和水中的分配系数
● 测定碘和碘离子反应的平衡常数

【基本原理】

　　在恒温恒压下，碘和碘离子在水溶液中建立如下平衡：

　　　（１）

　　其平衡常数 Ka 为

　　　（２）

　　若溶液较稀：

　　　（３）

　　故 ：

　　　（４）

　　测定平衡常数必须测出平衡时各物质的浓度。

　　通常在化学分析中用碘量法测定水溶液中的，但在本实验反应系统中，当用标准 Na2S2O3 溶液滴定时，反应平衡向左移动，直至离解完毕，这样测出的量实际上是溶液中和的合量。怎样才能测定水溶液中的，这是本实验设计的关键。

　　由于在一定温度压力下，碘在水和 CCl4两种溶剂中平衡浓度比是一个常数，遵守Nernst 分配定律：

　　　（５）

　　式中,Kd称为分配系数 , 为在四氯化碳中的浓度， 为 在水中的浓度。

　　若知 Kd 、 ，则 可求，因此本实验把的水溶液和的四氯化碳溶液混合，平衡时，分析两液中 的浓度，即可求出该 T 、 P 下的 Kd 。然后在相同的 T 、 P 条件下用 KI 的水溶液与 的四氯化碳溶液混合，则 会进入水相与 KI 起配合反应，经过充分振荡，建立复相同时反应平衡。由于水溶液中的 浓度巳从分配定律求出，故可进一步求得碘和碘离子反应的平衡常数 Kc。

　　设水层中 KI 的原始浓度为 c ， 和 KI3 的总浓度为 b (配置编号为２的样品，通过滴定水层中而得)， 的浓度为 ［配置编号为１的样品，通过测定平衡时四氯化碳层的量而由（６）式计算而得］。

　　分配系数 Kd：

　 　　　（６）

而　 　　　（７）

　　实验内容

　　1、 配置碘的水和四氯化碳的双相溶液及碘和碘化钾的水和四氯化碳的双相溶液，并时其达到相平衡和化学平衡。

　　2、 采用硫代硫酸钠滴定的方法测出达到平衡后的碘的水和四氯化碳的双相溶液中水中碘的浓度和四氯化碳中碘的浓度，算出碘在水和四氯化碳溶液中的分配系数。

　　3、 采用硫代硫酸钠滴定的方法测出达到平衡后的碘和碘化钾的水和四氯化碳的双相溶液中水中碘和碘络离子的浓度之和和四氯化碳中碘的浓度，再通过碘在水和四氯化碳溶液中的分配系数及物料平衡方程算出水相中达到平衡时各组分的平衡浓度，算出碘和碘离子反应的平衡常数。

【仪器和试剂】

恒温槽 1 套，　　量筒（ 25ml 、 100ml ）各 1 个，　　滴定管（ 25ml 、 5ml ）各 1 支，洗耳球 1 个，　　碘量瓶（ 250ml ） 2 个，　　　　　　移液管（ 25ml 、 5ml ）各 2 支，锥形瓶（150ml） 4 个， 　　　　　　　　　　　　　　　

0.02mol·L-1I2的 CCl4溶液，　0.02% I2的水溶液，　 0.1000mol·L-1KI 水溶液， 0.0200 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液， 0.5% 淀粉溶液。

【实验步骤】 　　

　　1、 控制恒温槽水温为 25 °C 。

　　2、 取两个 250 ml 碘量瓶，标上号码，用量筒按下表配制溶液，随即盖好。

编号	的水溶液	KI的水溶液	的CCl4溶液
1	100 ml	0 ml	25 ml
2	0 ml	100 ml	25 ml

　　3、 将配好的溶液剧烈振荡十分钟，然后置于恒温槽里并时常摇动，使系统温度均匀，恒温半小时以上。待系统两液层分层后（如水层表面还有 CCl4轻轻摇动使之沉下），取样进行分析。

　　4、 从两个碘量瓶中准确吸取水层样 25.00ml、CCl4油层样 5.00 ml 各三份，用 Na2S2O3 标准溶液滴定。滴定至淡黄色时加几滴淀粉指示剂，此时溶液呈蓝色，继续用 Na2S2O3 溶液滴至蓝色刚消失。

　　由于 1 号瓶 CCl4层样、 2 号瓶水层样中含 量大，要用 25 ml 滴定管，而 1 号瓶水层样、2 号瓶 CCl4 层样中含 量小，须用 5 ml 微量滴定管。

　　滴定 CCl4 层样前，要加少许固体 KI 或者 5 ml 20%KI 溶液，使 CCl4 层中的 I2完全提取到水层上来。

　　滴定后的 CCl4 溶液以及实验完成时碘量瓶剩余的溶液要倒入指定回收瓶中。

【数据记录与处理】

１、实验数据记录　　

室温： 　　　　　　　大气压力：　　　　　　　 Na2S2O3 溶液　　　　　　　。

样品编号	.	1号溶液				2号溶液
取样量	.	水层25ml.		油层5ml.		水层25ml.		油层5ml.
消耗的Na2S2O3(ml)	第一次	.	平均值 =	.	平均值 =	.	平均值 =	.	平均值 =
	第二次	.		.		.		.
	第三次	.		.		.		.

２、计算碘在水和四氯化碳溶液中的分配系数

　　相关计量反应方程式：２Na2S2O3　＋　　＝　Na2S４O６　＋２NaＩ　

３、计算碘和碘离子反应的平衡常数

将计算结果列于下表中

样品编号	1号溶液		2号溶液
取样量	水层25ml	油层5ml	水层25ml	油层5ml
消耗的Na2S2O3(ml)	.	.	.	.
碘的浓度	碘在水层中的浓度	碘在CCl4中的浓度	碘在水层中的浓度	碘在CCl4中的浓度
	.	.	.	.
计算分配系数Ｋd 及平衡常数Ｋa	分配系数 Ｋd =		平衡常数 Ｋa =

 

　

【思考与讨论】

1．测定平衡常数及分配系数为什么要在同一温度下恒温？

2．本实验为什么要通过分配系统的测定求化学反应平衡常数？

3．配制1、2号溶液进行实验的目的何在？如何由滴定数据计算平衡时KI、I2、KI3 的浓度（mol/l）？

4．如何加速平衡的到达？分析水层和CCl4层时应注意些什么？

5．由实验结果，你能得到哪些结论

【注意事项】