Chemistry Labs
高中 · 12 分钟

浓度改变引起的平衡移动:硫氰酸铁(III)配离子

利用血红色配离子 FeX3++SCNX−⇌[FeSCN]X2+\ce{Fe^{3+} + SCN^- <=> [FeSCN]^{2+}} 作为平衡自身的可见传感器:每加入或移去一种试剂,颜色就向一个方向移动。

目标

将勒夏特列原理应用于溶液中的离子平衡,预测六种扰动(包括移去反应物)引起的颜色变化。

仪器与试剂

0.1 mol/L 的 FeCl₃ 和 KSCN 溶液、AgNO₃、NaF、蒸馏水、试管和滴管。

步骤

  1. 选择参考平衡,记录配离子一侧的红色深浅。
  2. 依次加入 Fe³⁺ 和 SCN⁻;每次先根据 Q<KQ<K 预测移动方向再观察颜色。
  3. 加入 Ag⁺(生成 AgSCN 沉淀)和 F⁻(生成无色 [FeFX6]X3−\ce{[FeF6]^{3-}});解释移去反应物为何也会使平衡移动。
  4. 加水稀释混合物,并用溶液中平衡的反应商解释颜色变浅。

观察要点

  • 加入 Fe³⁺ 或 SCN⁻ 红色加深;加入移去游离离子的 Ag⁺ 或 F⁻ 则颜色向黄色褪去。
  • 即使没有试剂被消耗,稀释仍使颜色变浅:平衡向溶质粒子较多的一侧移动。

讲解

对 FeX3++SCNX−⇌[FeSCN]X2+\ce{Fe^{3+} + SCN^- <=> [FeSCN]^{2+}}(Kc≈140K_c \approx 140),比较 QQ 与 KK 可预测移动方向:增加反应物使 Q<KQ<K,促进配离子生成;移去 Fe³⁺(生成 [FeFX6]X3−\ce{[FeF6]^{3-}})或 SCN⁻(生成 AgSCN)使 Q>KQ>K,配离子解离。稀释降低所有浓度,有利于物种较多的一侧(2 对 1)。KK 本身始终不变。

实验史话

FeX3+/SCNX−\ce{Fe^{3+}/SCN^-} 显色反应自 19 世纪起用于检验铁;它成为勒夏特列演示实验,是因为与 NX2OX4⇌2 NOX2\ce{N2O4 <=> 2NO2} 不同,每种扰动只需滴管加几滴试剂。

相关化学家

相关主题

虚拟实验是帮助建立直觉的简化模型,不能替代真实实验和安全培训;没有指导请勿在家自行重复。