В ионном виде уравнение реакции можно представить в виде:

2Fe³⁺ + 2J^  2Fe²⁺ + J₂ , (8)

(9)

Цель работы – расчет выхода продуктов (равновесных концентраций продуктов) при различных начальных концентрациях реагирующих веществ; определение константы равновесия гомогенной реакции взаимодействия хлорного железа с йодистым калием при данной температуре.

Порядок выполнения работы

Приготовить три пронумерованные мерные колбы на 250 мл. Наполнить бюретки 0,01 М раствором тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃), 0,02 М раствором йодистого калия (KJ) и 0,02 М раствором хлорного железа (FeCI₃). Отмерить в каждую колбу по 100 мл 0,02 М раствора KJ. Затем в колбу №1 добавить 75 мл 0,02 М раствора FeCI₃ и довести до отметки дистиллированной водой. Закрыть колбу пробкой, быстро перемешать раствор, зафиксировать время начала опыта.

Для удобства работы приступить к подготовке раствора в каждой последующей колбе с интервалом времени 10–15 мин. В колбу №2 добавить 85 мл, а в колбу №3 – 100 мл 0,02 М раствора FeCI₃. Все остальные операции проводить, как и с колбой №1.

Затем подготовить три пипетки на 25 мл для отбора проб. Каждая пипетка должна быть пронумерована. Через 10 мин от начала реакции (соответственно для каждой колбы) отобрать первую пробу – 25 мл. Далее пробы брать через 30, 60, 120, 130 мин от начала опыта.

За время отбора пробы считать момент сливания раствора из пипетки в колбу для титрования. Время отбора пробы отмечать с точностью до 1 мин.

Сразу после отбора пробы выделившийся йод титруют 0,01 М раствора тиосульфата натрия. Раствор тиосульфата прибавлять до бледно-желтой окраски раствора. Затем добавить несколько капель раствора крахмала и титровать раствором тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃) до исчезновения синего окрашивания. Светло-синяя окраска раствора, появившаяся через некоторое время после титрования, не учитывается. Пипетку перед отбором пробы сполоснуть исследуемым раствором . При титровании протекает реакция

2S₂O₃^2- + J₂  S₄O₆^2- + 2J^-

Экспериментальные данные заносят в таблицу 1:

№ пробы	Время от начала опыта	Объем Na2S2O3, израсходованный на титрование раствора
		Колба №1	Колба №2	Колба №3

Расчет начальных концентраций исходных веществ в реакционной смеси (колбы № 1, 2, 3) производится по формуле:

,

где C₁ – начальная концентрация Fe³⁺ или J^ в реакционной смеси (после смешения); C₂ – концентрация исходного (до смешения) раствора FeCI₃ или KJ (0,02 М); V₂ – объем соответствующего исходного раствора FeCI₃, взятый для приготовления исходной смеси; V₁ – общий объем реакционной смеси (250 мл). Значения начальных концентраций заносим в таблицу 2:

Реакционная смесь	Концентрация веществ
	CFe3+нач	CJ-нач	CJ2 равн	CFe2+равн	CFe3+равн	CJ-равн
Колба №1
Колба №2
Колба №3

Расчет концентрации J₂ в ходе реакции, а также равновесную концентрацию C_{J2(равн.)} произвести для соответствующих реакционных смесей (колбы №1, 2, 3), воспользовавшись формулой:

,

где V₁ – объем Na₂S₂O₃, израсходованный на титрование йода данной пробы, мл; V₂ – объем взятой пробы (25 мл); C₁ – концентрация Na₂S₂O₃ (0,01 М); C₂ – концентрация йода в пробе.

Если результаты титрования двух последних проб отличаются лишь на 0,2 – 0,4 мл, то следует использовать эти результаты для расчета равновесных концентраций в

соответствующих реакционных смесях (колбы №1, 2, 3). Значения равновесных концентраций также заносят в табл. 2.

На основании полученных экспериментальных данных выполнить следующее:

1. Построить график зависимости “концентрация J₂ – время”

2. Определить равновесные концентрации ионов Fe²⁺, исходя из того, что по уравнению реакции на 1 г-моль йода приходится 2 г-иона Fe²⁺. Поэтому концентрация ионов Fe²⁺ в равновесии равна C_Fe²⁺_(равн.) = 2C_{J2(равн.)}. Данные занести в табл. 2.

3. Рассчитать равновесные концентрации исходных веществ C_Fe³⁺_(равн.) и C_J^-_(равн.). Концентрация Fe³⁺ в момент равновесия равна разности между начальной концентрацией ионов Fe³⁺ и равновесной концентрацией C_Fe²⁺_(равн.), так как по реакции на образование 1 г-иона Fe²⁺ расходуется 1 г-ион Fe³⁺, т.е.

C_Fe³⁺_(равн.) = C_Fe³⁺_(нач.) - C_Fe²⁺_(равн.)

или

C_Fe³⁺_(равн.) = C_Fe³⁺_(нач.) -

Концентрация иона J^-(равн.) вычисляется аналогично, т.е. как разность C_J^-_(нач.) - , так как из 2 г-ионов йода образуется 1 г-моль йода J₂.

4. Определить K_c реакции (8) по формуле

,

взяв среднее из трех значений.