Опыт 2. Приготовление растворов различной интенсивности окрашивания и расчет равновесного состава растворов по константам устойчивости

1. В дополнение к раствору в пробирке № 1 с соотношением С _L/ С _Fe= 6 приготовьте еще четыре раствора с соотношением С _L/ С _Fe= 8, 10, 14 и 20 (пробирки № 2, 3, 4 и 5). Для этого смешайте растворы из колб № 1 и № 2 в соотношении 4 мл/6 мл, 5 мл/5 мл, 7 мл/3мл и 10 мл/0 мл. Вы получите в пробирках серию растворов с цветовой гаммой от светлого буро-желтого до темного кирпично-красного. Интенсивность окрашивания раствора определяется концентрацией комплексных ионов Fe (SCN) _n ^{3– n}.

2. Составьте таблицу для расчета равновесного состава изучаемой системы. Вводя следующие обозначения: [Fe³⁺] – равновесная концентрация ионов железа в растворе; C _Fe – общая концентрация железа в растворе; [L] – равновесная концентрация роданид-ионов; C _L – общая концентрация лиганда в растворе; [FeL _n ] – равновесная концентрация комплекса в растворе, выведите в общем виде выражение для расчета [FeL _n ]. Так как в изучаемой системе присутствует избыток лиганда, то [L] ≈ C _L. Проведите расчет равновесного состава растворов пробирок № 1–5.

3. Составьте таблицу равновесных составов растворов.

4. Отметьте корреляцию изменения интенсивности окрашивания растворов с изменением концентрации комплексного соединения. Которая из концентраций: С _L,[Fe(SCN)₃] или [Fe³⁺] изменяется наиболее сильно? Наиболее медленно?

Опыт 3. Определение теплового эффекта образования комплексного соединения Fe (SCN)₃ по уравнению изобары химической реакции

В небольшом интервале температур от Т ₁ до Т ₂, принимая тепловой эффект реакции постоянным, D _rH = const, можно определить величину D _rH с помощью уравнения, полученного после интегрирования изобары:

где и –константы устойчивости при Т ₁ и Т ₂ соответственно.

Налейте в пробирку № 6 5 мл раствора из колбы № 1 (C _L = 0,020 моль/л, C _Fe = 0,001 моль/л). Измерьте температуру раствора Т ₁. Сравните раствор № 6 по цвету с раствором № 5. Поместите пробирку № 6 в химический стакан емкостью 250 мл с нагретой до 45–50°С водой. Поместите термометр в пробирку и закрепите его в штативе. После того как раствор в пробирке № 6 прогреется до 42–45°С, запишите температуру раствора Т ₂. Измерения температуры производить с точность до 0,1°С.

Уберите термометр из пробирки, пробирку из воды и, сравнивая по цвету посветлевший раствор № 6 с растворами № 1–5, определите концентрацию [Fe(SCN)₃] в подогретом растворе, используя таблицу равновесных составов из опыта 2. Изменение цвета раствора при нагревании происходит в результате изменения концентрации комплексного соединения, от до , поэтому

Рассчитайте величины отношения / , а затем тепловой эффект реакции . Экзо- или эндотермической является реакция?

С помощью уравнения изобары химической реакции (4.22)–(4.25) объясните наблюдаемое смещение равновесия при увеличении температуры.