磺基水杨酸合铁(Ⅲ)组成测定计算工具

3. 计算原理与详细过程

3.1 核心原理

本实验基于等摩尔系列法和朗伯-比尔定律：

• 等摩尔系列法：保持Fe³⁺与H₃R总浓度不变，改变二者体积比（即物质的量比），配合物浓度在“组成比=配合物实际组成”时最大，对应吸光度最大。
• 朗伯-比尔定律：A=εbc，当b（比色皿厚度，1cm）、ε（摩尔吸光系数）固定时，吸光度A与配合物浓度c成正比。

3.2 磺基水杨酸摩尔分数计算过程

已知条件：

• Fe³⁺溶液浓度c(Fe³⁺)=0.0010 mol/L，体积V(Fe³⁺)（输入值）
• H₃R溶液浓度c(H₃R)=0.0010 mol/L，体积V(H₃R)（输入值）
• 溶液总体积V总=V(Fe³⁺)+V(H₃R)+V(HClO₄)=25.0 mL（固定，由实验步骤可知HClO₄体积为10.0 mL）

计算公式：

步骤1：计算Fe³⁺与H₃R的物质的量

n(Fe³⁺)=c(Fe³⁺)×V(Fe³⁺)×10⁻³（单位：mol）

n(H₃R)=c(H₃R)×V(H₃R)×10⁻³（单位：mol）

步骤2：计算H₃R摩尔分数X(H₃R)

X(H₃R)=n(H₃R)/[n(Fe³⁺)+n(H₃R)]

（因c(Fe³⁺)=c(H₃R)，可简化为X(H₃R)=V(H₃R)/[V(Fe³⁺)+V(H₃R)]）

3.3 配合物组成与稳定常数推导（需系列数据）

1. 配合物组成确定：

将多组“X(H₃R)-A”数据作图，曲线最高点对应X(H₃R)即为“配合物中H₃R的摩尔分数”。例如：

• 若最高点X(H₃R)=0.5，则n(Fe³⁺):n(H₃R)=1:1，配合物组成为[FeR]。
• 若最高点X(H₃R)=0.67，则n(Fe³⁺):n(H₃R)=1:2，配合物组成为[FeR₂]³⁻。

2. 稳定常数K计算（以1:1配合物[FeR]为例）：

步骤1：求解离度α

α=(A₂-A₁)/A₂，其中A₂为“无解离时的理论最大吸光度”（由曲线两边直线延长交点得出），A₁为实测吸光度（输入值）。

步骤2：求稳定常数K

解离平衡：Fe³⁺ + H₃R ⇌ [FeR] + 3H⁺

平衡浓度：c(1-α)、c(1-α)、cα（c为无解离时[FeR]浓度，即c=0.0010×V(Fe³⁺)/25.0，V(Fe³⁺)为最高点对应体积）

K=[FeR]/[Fe³⁺][H₃R]=(1-α)/(cα²)