给水排水物理化学实验指导书

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1、实验１　液相反应实验平衡常数的测定一、目的和要求1．利用分光光度计测定低浓度下铁离子与硫氰酸根离子生成硫氰合铁离子液相反应的实验平衡常数。2．通过实验了解实验平衡常数的数值不因反应物初始浓度不同而变化。二、基本原理铁离子与硫氰酸根离子在溶液中可生成一系列的络离子，并共存于同一的平衡体系中，但当铁离子与硫氰酸根离子的浓度很低时，只有如下的反应：Fe3++SCN-FeSCN2+即反应被控制在仅仅生成最简单的FeSCN2+络离子。其平衡常数表示为：通过实验和计算可以看出，在同一温度下，改变铁离子（或硫氰酸根离子）

2、浓度时，溶液的颜色改变，平衡发生移动，但平衡常数保持不变。根据朗伯—比尔定律可知吸光度与溶液浓度成正比。因此，可借助于分光光度计测定其吸光度，从而计算出平衡时硫氰合铁离子的浓度以及铁离子和硫氰酸根离子的浓度，进而求出该反应的平衡常数。三、仪器和试剂7221型分光光度计，50mL烧杯4个；50mL锥角瓶2个；10mL移液管6支。mol·L-1的NH4SCN溶液；mol·L-1、mol·L-1的FeCl3溶液。四、实验步骤1．不同浓度试样的配制6取4个50mL的烧杯，编成1、2、3、4号。用移液管向编号的烧杯中

3、各注入5mLmol·L-1的NH4SCN溶液。另取四种各不相同的FeCl3溶液各5mL分别注入各编号的烧杯中。使体系中SCN-离子的初始浓度与Fe3+离子的初始浓度达到下表所示的数值。烧　杯　号1234c(SCN-)/mol•L-1c(Fe3+)/mol•L-1为此，可按以下步骤配制不同浓度的Fe3+离子溶液：在1号烧杯中直接注入5mLmol·L-1的Fe3+离子溶液；在2号烧杯中直接注入5mLmol·L-1的Fe3+离子溶液；取50mL锥形瓶1个，注入10mLmol·L-1的Fe3+离子溶液，然后加纯水1

4、0mL稀释，取出稀释液（Fe3+离子浓度mol·L-1）5mL加到3号烧杯中。另取稀释液（即Fe3+离子浓度mol·L-1）10mL加到另一个50mL锥形瓶中，再加纯水10mL。配制成浓度为mol·L-1的Fe3+离子溶液，取此溶液5mL加到4号烧杯中。2．分光光度计的调剂与溶液吸光度的测定将7221型分光光度计调整好，并把波长调到475nm处。然后分别测定上述4个编号烧杯中各溶液的吸光度。五、数据记录和处理将测得的数据填于下表，并计算出平衡常数值。　　　　　　　　温度：压力：烧杯编号吸光度吸光度比1234

5、表中数据按下列方法计算：1．当1号烧杯Fe3+离子与SCN-离子反应达平衡时。可以认为SCN-全部消耗，此平衡时对硫氰合铁离子的浓度即为反应开始时硫氰酸根离子浓度。既有：6以1号溶液的吸光度为基准。则对应2、3、4号溶液的吸光度可求出吸光度比，而2、3、4号各溶液中、可分别按下式求得：吸光度比　　　　　=吸光度比6试验2　溶胶的制备及其聚沉值得测定一、目的和要求1．制备碘化银溶胶；2．用直观法测定聚沉值，比较3种电解质的聚沉能力。了解其价数规则。二、基本原理胶体是分散相粒子直径为1~100nm的一种高度分散

6、的分散体系。通常可以用两种方法制得，分子凝聚法和粒子分散法。本实验是用化学凝聚法制备碘化银溶胶，化学反应是生成难溶性化合物，先使反应在稀溶液中进行。使其晶粒的增长速率放慢。此时可得到细小的粒子（1~100nm）。体系的沉降稳定性得到保证；其次，让一种反应物过量；其目的是在晶体表面形成扩散双电层——聚集稳定性的基本因素。下图，是以KI来稳定的AgI溶胶的结构式和胶团构造示意图。由图可以看出，胶粒是带电的，而胶团是电中性的。固定层和扩散层之间具有一电势称为动电势，又称ξ电势。它要随固定层内离子浓度的改变而变化。

7、在溶胶中加入电解质后，由于电解质进入固定层，使胶核表面异电性的离子增加了。电势因而降低。当胶粒的布朗运动具有的能量足以克服该ξ电势的势能时，胶粒相互碰撞而聚沉。而使一升溶胶聚沉的电解质的最小浓度叫聚沉值。6从电解质的聚沉作用的实验研究得出一个经验规则（Hardy-Schulze价数规则)。根据这个规则，起聚沉作用的离子，其聚沉值随价数的增加而降低；对于二价离子，发生聚沉作用的突变浓度比一价离子要低数十倍，而三价离子要低数百倍。三、仪器和试剂1mL刻度移液管1支；2mL刻度移液管3支；5mL刻度移液管1支；1

8、0mL刻度移液管1支；20mL刻度移液管12支；滴管1支；250mL烧杯2只；100mL量筒1只；玻璃棒1根。1.7%的AgNO3溶液；1.7%的KI溶液；0.5mol·L-1的KCl溶液；0.05mol·L-1的MgCl2溶液；0.0004mol·L-1的Al(NO3)3溶液。四、实验步骤1．碘化银溶胶的制备将10滴1.7%的AgNO3溶液用水稀释到100mL。在搅拌下滴加1mL的1.7%的KI溶液。生成浅蓝色