实验四 偏摩尔体积的测定

实验四、偏摩尔体积的测定

专业：11化学姓名：赖煊荣座号：32 同组人：池雅君时间：2013.10. 29

Ⅰ、实验目的

1．掌握偏摩尔量的概念。

2．了解密度的测定并掌握用比重法测偏摩尔量的方法。

Ⅱ、实验原理

在T、p不变的A、B两组分溶液中，如A组分的物质的量为n A，B组分的物质的量为n B，则溶液的任何广度性质（Y）可表示为：

（1）

积分上式，得Y = n A Y A + n B Y B（2）

定义表观摩尔体积ΦV为

式中：V为溶液体积，V A*为T、p不变下，纯A的摩尔体积。

方程（3）式可变为V = n BΦV + n A V A* （4）

（4）式对n B偏微商，得

以V B，V A，V代替（2）式中的Y B，Y A，Y，则

结合（4），（5），（6）三式，得

在已知n A、n B和摩尔质量M A、M B及溶液密度ρ的情况下，由（7）式可计算V A，

因为

将（8）式代入（3），得

采用质量摩尔浓度m B，令式中n B = m B，n A= 1000/ M A，则（9）式变为

在T、p不变时，纯A的密度ρA* = M A/ V A*

则（10）式最后可表示为

由（7）式求V A时，其中(〆ΦV/〆n B)要通过ΦV--- n B作图求微商而得，但ΦV--- n B并非线性关系，德拜-休克尔证明，对于强电解质的稀水溶液，ΦV随√m B有线性关系，故可作如下变换

可作ΦV ----√m B图，该图为直线，其直线斜率为(〆ΦV/〆√m B)。

因此，不仅可用（7）式求V A，还可通过（5）式求V B。在计算过程中应注意：n B=m B，n A= 1000/ M A （M A为A的摩尔质量）。

Ⅲ、实验仪器与药品

超级恒温槽，磨口锥形瓶(100ml)5个，50ml比重管5个，电子分析天平，移液管，量筒(50ml)

NaCl(AR)，蒸馏水，滤纸

Ⅳ、实验步骤

1．比重瓶体积的校正

比重瓶洗净、烘干、冷却到常温。比重瓶空瓶称重，加满蒸馏水恒温（设定25 ℃）10分钟，擦干再称重。由25 ℃的密度（事先查表获得），比重瓶装水重，可计算出比重瓶的体积。

2．配制溶液

用100ml磨口锥形瓶，准确配制质量分数分别为18%、13%、8.5%、4%、2%的NaCl溶液约50ml。先称量锥形瓶，小心加入适量的NaCl，再称量。用量筒加入所需之蒸馏水后称重。由减量法分别求出NaCl 和水的质量，并求出它们的摩尔分数。

3．用比重管测溶液的密度

洗净吹干（或用乙醇洗比重管后，再用水泵抽干）比重管。称量空管，装蒸馏水，并在25℃下恒温（应比室温至少高5℃）。调刻度，取出并擦干比重管，再称量，重复以上操作，使称量重复至±0.2mg。

Ⅴ、数据处理

表1 实验室条件的记录表

实验开始时实验结束时

温度/℃20.0 温度/℃22.0

压力/hp 1020.5 压力/hp 1020.7

湿度/% 59.0 湿度/% 52.2

表2 实验数据

溶液序号 1 2 3 4 5

溶液质量百分浓度％15.25 11.50 7.83 3.92 2.00 恒温槽温度0C25.00

水的密度g/ cm30.997043

比重瓶重量/g24.4329

比重瓶+水重量/g

75.2799 比重瓶的体积/v 51.04 锥形瓶重量/g 72.5271 54.3139 72.5174 53.5142 73.3662 NaCl+锥形瓶重量/g 81.5712 60.8748 76.7721 55.5558 74.3933 水+NaCl+锥形瓶重量/g

130.0413 109.8892 125.5452 105.8671 125.3240 NaCl 质量/g 9.0441

6.5609 4.2547 2.0416 1.0271 水的质量/g 4

7.9574 4

8.8634 4

9.7405 50.3918 50.6458 NaCl 溶液的质量/g 57.0015 55.4243 53.9952 52.3529 51.9578 溶液密度 g/ cm 3 1.1168

1.0859

1.0579

1.0273

1.0124

溶液质量摩尔浓度m B

（mol/g ）

0.003079 0.002212 0.001454 0.000698 0.000349

0.05549 0.04703 0.03813 0.02642 0.01869 表观摩尔体积ΦV 17.3978

16.7146

15.5600

14.5656

14.1314

图1.

V φ

0.06

故可求得v

B

m

φ∂

=

∂

如下表：

溶液质量分数(w) 15.25% 11.50% 7.83% 3.92%

2.00%

v

B

m

φ∂

=

∂0.0964 0.1138 0.1403 0.2025 0.2862

由（5）式和（7）式求V A和V B.

(5)式

,,,,

A A

V

B V B

B B

T p n T p n

V

V n

n n

φ

φ

⎛⎫⎛⎫

∂

∂

==+

⎪ ⎪

∂∂

⎝⎭⎝⎭

(7)式*2

,,

1

A

V

A A A B

A B T p n

V n V n

n n

φ

⎡⎤

⎛⎫

∂

⎢⎥

=- ⎪

∂

⎢⎥

⎝⎭

⎣⎦

计算得下表：

溶液质量分数(w) 15.25% 11.50% 7.83% 3.92% 2.00% V A(mL/mol) 18.0525 18.0529 18.0531 18.05331 18.0534

V B(mL/mol) 17.4127 16.7274 15.5702 14.5727 14.1364

Ⅵ、实验讨论

1.理论上讲本实验比较准确，但是实验中影响因素过多，较易产生误差：

①气泡的影响。若含有气泡，则测得的质量，密度都偏小，导致表观体积

V

φ偏大，从而使得出的V A、V B偏大。

②若称量前比重瓶未擦净，则测得的溶液质量，密度都偏大，导致表观体积

V

φ偏小，从而使得出的V A、V B偏小。

③称重操作时若未用手指抓住瓶颈处，则会使液体温度升高，液体外溢，从而使测得的质量，密度都

偏小，导致表观体积

V

φ偏大，从而使得出的V A、V B偏大。

④处理数据时将比重瓶的体积视作恒定，但是从注满溶液到放入25℃水浴中，比重瓶温度不可避免地