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：3+-2+Fe SCN FeSCN +即反应被控制在仅仅生成最简单的FeSCN 2+络离子。

其平衡常数表示为：23FeSCN Fe SCN c c K c c ++-=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）浓度时，溶液的颜色改变，平衡发生移动，但平衡常数c K 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c K 。

三、 仪器和试剂7220型分光光度计，50mL 烧杯4个；50mL 锥角瓶2个；10mL 移液管6支。

4410-⨯mol·L -1的NH 4SCN 溶液；1110-⨯ mol·L -1、2110-⨯mol·L -1的FeCl 3溶液。

四 、实验步骤1、不同浓度试样的配制取4个50mL 的烧杯，编成1、2、3、4号。

用移液管向编号的烧杯中各注入5mL 4410-⨯mol ·L -1的NH 4SCN 溶液。

另取四种各不相同的FeCl 3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Fe 3+离子的初始浓度达到下表所示的数值。

为此，可按以下步骤配制不同浓度的Fe 3+离子溶液： 在1号烧杯中直接注入5mL 1110-⨯mol·L -1的Fe 3+离子溶液； 在2号烧杯中直接注入5mL 2110-⨯mol·L -1的Fe 3+离子溶液；取50mL 锥形瓶1个，注入10mL 2110-⨯mol·L -1的Fe 3+离子溶液，然后加纯水10mL 稀释，取出稀释液（Fe 3+离子浓度3510-⨯mol·L -1）5mL 加到3号烧杯中。

另取稀释液（即Fe 3+离子浓度3510-⨯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32.510-⨯mol·L -1的Fe 3+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7220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c K 值。

表中数据按下列方法计算：1、当1号烧杯Fe 3+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：21FeSCN ()SCN ()equ ini c c +-=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2FeSCN ()equ c +、3Fe ()equ c +可分别按下式求得：SCN ()equ c -2FeSCN ()equ c +=吸光度比21FeSCN ()equ c +⨯= 吸光度比SCN ()ini c -⨯332Fe ()Fe ()FeSCN ()equ ini equ c c c +++=- 2SCN ()SCN ()FeSCN ()equ ini equ c c c --+=-试验2 溶胶的制备及其聚沉值的测定一、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，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。

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。

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；10mL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；0.0004 mol · 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。

生成浅蓝色带乳光的碘化银溶胶。

2、测定氯化钾溶液的聚沉值按蒸馏水、氯化钾溶液和溶胶的先后顺序，取下表列的毫升数加入编号试管中。

混合均匀后静置15min。

观察聚沉情况，确定沉淀的试管中何者氯化钾用量最少，并计算其聚沉值。

3、测定氯化镁溶液的聚沉值按蒸馏水、氯化镁溶液和溶胶的先后顺序，取下表列的毫升数加入编号试管中，混合均匀后静置15min。

观察聚沉情况，同上法确定氯化镁的聚沉值。

4、测定硝酸铝溶液的聚沉值按蒸馏水、硝酸铝溶液和溶胶的先后顺序，取下表列的毫升数加入编号试管中，以相同的方法测定硝酸铝的聚沉值。

五 、数据处理1、写出碘化银溶胶的胶团结构式。

2、列表说明聚沉实验的结果，并计算氯化钾、氯化镁、硝酸铝对碘化银溶胶的聚沉值。

聚沉值 =min1000ini c V V⨯⨯ m mol·L -1 式中 ini c ——电解质溶液的初始浓度； min V ——用量最少的电解质溶液的毫升数 V ——溶胶的体积。

3、比较3种电解质的聚沉值，确定胶体粒子带电符号。

实验3 溶液吸附法测定活性炭的比表面一、目的和要求1、了解溶液吸附法测比表面的基本原理。

2、掌握次甲基蓝水溶液吸附法测定颗粒活性炭比表面的方法。

二、基本原理比表面（指1000g固体物质的总表面积）是粉末及多孔性物质的一个重要特性参数。

它在废水处理、环保、催化等许多生产和科研部门有着广泛应用。

测定固体比表面的方法很多。

常用的有BET低温吸附法，电子显微镜法和气相色谱法等。

这些方法都需要复杂的装置，或较长的实验时间，而溶液吸附法测比表面仪器简单、操作方便，还可以同时测定许多个样品。

因此，也常被采用，但溶液吸附法相对误差较大。

其主要原因在于，吸附时非球形吸附之在各种吸附剂表面的取向并不都一样。

因此，每个吸附质分子的投影面积可以相差甚远，所以，溶液吸附法测得的数值应以其他方法校正之。

然而，溶液吸附法常可用来测定大量同类样品的表面积相对值。

溶液吸附的测定误差一般为10%左右。

水溶性染料的吸附已应用于测定固体比表面，在所有染料中次甲基蓝具有最大的吸附倾向。

研究表明，在一定的浓度范围内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子层吸附，即符合兰格缪尔（Langmuir）吸附等温式。

但当原始溶液的浓度过高时，会出现多分子层吸附。

而如果平衡后的浓度过低，吸附又不能达饱和。

因此原始溶液的浓度及吸附平衡后的浓度都应选择在适当的范围。

本实验原始溶液浓度为0.2%左右，平衡溶液浓度不小于0.1%。

次甲基蓝具有以下矩形平面结构：它被吸附在吸附剂上有3种取向，平面吸附，侧面吸附，端基吸附。

对于非石墨型的活性炭，次甲基蓝可能不是平面吸附而是端基吸附。

根据实验结果推算，在单层吸附的情况下，1克次甲基蓝覆盖的面积可按2450m2计算。

次甲基蓝水溶液在可见光区有两个吸收峰，445nm和665nm。

但在445nm处，活性炭吸附对吸收峰有很大的干扰。

故本实验选用的工作波长为665nm。

用7220型分光光度计测定吸附前后溶液光密度变化。

三、仪器和试剂7220型分光光度计1套；康氏振荡器1台；容量瓶100mL3只，1000mL2只；具塞三角瓶100mL1只。

2号砂芯漏斗1只；次甲基蓝溶液：0.2%左右原始溶液；浓度约0.01%标准溶液；颗粒状非石墨型活性炭。

四、 实验步骤1、溶液吸附取100mL 具塞三角瓶1只，准确称取活化过的活性炭样品约0.1g ，再加入40克0.2%左右的次甲基蓝原始溶液。

塞上瓶塞，然后放在康氏振荡器上振荡2h 。

2、配制次甲基蓝标准溶液分别称取5g 、8g 、11g0.01%标准次甲基蓝溶液，于容量瓶中用蒸馏水稀释至100mL ，即得6510-⨯、6810-⨯、61110-⨯三种浓度的标准溶液。

3、原始溶液稀释为了测准原始溶液浓度，称取0.2%左右原始溶液5g 放入1000mL 容量瓶中，稀释至刻度。

4、平衡溶液处理样品振荡2h ，达吸附平衡时，将三角瓶取下，用砂芯漏斗或普通漏斗过滤。

滤去活性炭，得到吸附后的平衡溶液。

取5g 滤液放入1000mL 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。

5、测量吸光值将波长放在665nm 处，以蒸馏水为空白溶液，分别测量6510-⨯、6810-⨯、61110-⨯3个标准溶液，以及稀释后的原始溶液和稀释后的平衡溶液的吸光值。

五 、数据处理和结果1、做工作曲线以6510-⨯、6810-⨯、61110-⨯3个次甲基蓝标准溶液的浓度对吸光值作图。

得一直线即工作曲线。

2、求次甲基蓝原始溶液浓度0c 和平衡溶液浓度c将实验测得知原始溶液的吸光值从工作曲线上查得对应的浓度再乘上稀释倍数200，即为0c 。

将实验测得的平衡溶液吸光值从工作曲线上查得的浓度再乘上稀释倍数200，即得c 。

3、计算比表面积00()24501000c c GS W-⨯=⨯⨯ 米2/千克式中，0S 为比表面积（m 2/kg ）；0c 为原始溶液浓度（%）；c 为平衡溶液浓度（%）；G 为溶液加入量（g 克）；W 为样品重量（g ）；2450是l g 次甲基蓝可覆盖活性炭样品的面积（m 2/kg ）。