Хід роботи. 1. В три мірні колби на 250 мл вносять по 100 мл 0,02 М розчину KI

1. В три мірні колби на 250 мл вносять по 100 мл 0,02 М розчину KI.

2. В колби № 1 вливають 80 мл 0,02 М розчину FeCl₃ і доводять до мітки 0,1 М НCl, закривають пробкою, інтенсивно перемішують і обов’язково фіксують час початку експерименту.

3. В колби № 2 вливають 90 мл 0,02 М розчину FeCl₃ і доводять до мітки 0,1 М НCl, закривають пробкою, інтенсивно перемішують і обов’язково фіксують час початку експерименту.

4. В колби №3 вливають 100 мл 0,02 М розчину FeCl₃ і доводять до мітки 0,1 М НCl, закривають пробкою, інтенсивно перемішують і обов’язково фіксують час початку експерименту.

5. Відбирають проби розчинів №1 – 3 об’ємом 25 мл через 10 хвилин від початку експерименту. Потім через 30, 60, 80, 120 хвилин. За час відбору проби вважають момент зливання розчину з піпетки в колбу для титрування. Відразу після відбору проби йод, що виділився в результаті реакції титрують 0,01 М розчином Na₂S₂O₃ за реакцією:

I₂ +2 Na₂S₂O₃ =Na₂S₄O₆ + 2 NaI (2.8)

Титрування проводять до жовтуватого забарвлення розчину. Потім додають 10 крапель крохмалю й титрують до зникнення синього кольору. Вважається, що в розчинах встановилася рівновага, якщо об’єм натрій тіосульфату, що витрачається на титрування проб починає відрізнятися від попереднього всього на 0,2 – 0,4 мл.

6. Експериментальні дані вносять в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1

Номер проби	Час від початку досліду	Об’єм Na2S2O3, витрачений на титрування проби
Колба №1	Колба №2	Колба №3

Обробка результатів

1. Обчислення початкових концентрацій вихідних речовин С(Fe³⁺ ) та С(I^-) після розведення у реакційній суміші проводять за формулою: С₁V₁=C₂V₂, де V₁ – загальний об’єм реакційної суміші, 250 мл; C₂ – концентрація вихідного розчину Fe³⁺ або I^-, моль/л; V₂ – об’єм вихідного розчину FeCl₃ або KI, який взято для приготування реакційної суміші. Дані заносять в таблицю 2.2.

Таблиця 2.2.

Реакційна суміш	Концентрація, моль/л
С(Fe3+)	С(I-)	[I2]	[Fe2+]	[Fe3+]	[I-]

2. Рівноважну концентрацію йоду [I₂] в моль/л, що виділився до даного моменту часу, обчислюють відповідно до реакції за рівнянням: , де V(Na₂S₂O₃) – об’єм натрій тіосульфату, який витрачено на титрування йоду в даній пробі, мл; С(Na₂S₂O₃) – концентрація титранту Na₂S₂O₃, моль/л; V_проби – об’єм проби, взятої для титрування, мл.

3. На основі одержаних результатів будують графік залежності С(I₂) від часу.

4. Визначають рівноважні концентрації [Fe²⁺]. В результаті реакції іонів Fe²⁺ утворюється в два рази більше, ніж йоду, тож [Fe²⁺]=2 [I₂].

5. Рівноважну концентрацію іонів заліза (III) Fe³⁺, [Fe³⁺], обчислюють як різницю між початковою концентрацією і рівноважною концентрацією іонів Fe²⁺, які утворилися при відновленні Fe³⁺, тож: [Fe³⁺]=С(Fe³⁺)-[Fe²⁺]. Аналогічно визначають концентрацію йодид-іонів [I^-] = С(I^-)-[Fe²⁺]. Дані заносять в таблицю.

6. Константу рівноваги, К_с, для кожного розчину розраховують за рівнянням (2.6). Обчислюють середнє значення К_с для двох-трьох досліджуваних розчинів.

1. Досліди при підвищеній температурі проводять в тій же послідовності, як вказано вище, термостатуючи досліджувані розчини в термостаті.
2. Обчислюють К_с при температурі 35 – 40⁰С й тепловий ефект реакції за рівнянням ізобари Вант-Гоффа для двох температур за рівнянням (2.7).

Контрольні питання та задачі до лабораторної роботи № 3

1. Як залежить константа рівноваги для сталої температури від початкових концентрацій KI і/або FeCl₃?

2. Яким чином можна зрушити рівновагу досліджуваної реакції?

3. Як впливає температура на рівновагу даної реакції?

4. Чи впливає тиск на рівноважну концентрацію йодид-іонів? Обґрунтуйте свою відповідь.

5. Екзо- чи ендотермічна реакція взаємодії FeCl₃ та KI? Поясніть свою відповідь.

6. Напишіть вираз К_р, К_n для реакції взаємодії FeCl₃ та KI.

7. Як пов’язані величини К_с, К_р і К_n з термодинамічною константою реакції К⁰?

8. Які фактори впливають на константу рівноваги?

9. Які з констант (К_с, К_р, К_n,К_х, К⁰) залежать від загального тиску?

10. Напишіть рівняння ізобари Вант-Гоффа в диференційному вигляді.

11. Напишіть рівняння ізобари Вант-Гоффа в інтегральному вигляді.