Лабораторна робота № 3. Визначення константи рівноваги реакції взаємодії залізо(III) хлориду з калій йодидом

Мета роботи – визначення константи рівноваги та теплового ефекту реакції взаємодії залізо(III) хлориду з калій йодидом.

При перебігу хімічної реакції через деякий час встановлюються рівноважний стан (хімічна рівновага), який визначають дві ознаки:

1) склад системи є сталим у часі при незмінних зовнішніх умовах;

2) при зміні зовнішніх умов рівновага зміщується та повертається в вихідний стан в результаті набування зовнішними параметрами попередніх значень.

В цьому стані швидкості прямої та зворотньої реакції дорівнюють одна одній.

Критерієм рівноваги в замкненій системі буде: при сталих Т, Р або при сталих Т, V (термодинамічна рівновага).

Зв’язок між рівноважними концентраціями або парціальними тисками вихідних речовин та продуктів реакції aA + bB = dD + cC передається законом діючих мас

; ; ; , (2.1),

де K_p, K_c, K_n, K_x – константи рівноваги хімічної реакції; – рівноважний парціальний тиск, концентрація, мольна доля та число молей відповідно.

Виходячи з цього розмірність констант визначається таким чином: ; ; або (моль/л)^Δn, – різниця між сумою стехіометричних коефіцієнтів для газоподібних продуктів та сумою стехіометричних коефіцієнтів для газоподібних вихідних речовин.

Залежність константи рівноваги від температури передається рівняннями ізобари та ізохори Вант Гоффа:

(2.2).

Якщо тепловий ефект є сталим в інтервалі температур, що досліджується, то рівняння ізобари трансформується до вигляду:

(2.3).

В лабораторній роботі розглядається реакція взаємодії залізо(III) хлориду з каліййодидом:

FeCl₃ + KI FeCl₂ + ½ I₂ + KCl (2.4).

В іонному вигляді цю реакцію можна представити таким чином:

Fe³⁺ + I^- Fe²⁺ + ½ I₂ (2.5).

Константа рівноваги через рівноважні концентрації для цієї реакції розраховується за рівнянням:

(2.6),

де [ ] – рівноважні концентрації учасників реакції.

Оскільки реакція перебігає в розчині, тобто в конденсованій фазі, , тож теплові ефекти при Р = const і V = const практично однакові, тоді визначивши К_с для двох різних температур, можна скористатися (2.3) для розрахунку теплового ефекту при сталому тиску для реакції, що вивчається, за рівнянням:

(2.7).