溶液偏摩尔体积的测定

1、 物理化学实验报告实验名称：溶液偏摩尔体积的测定 实验日期： 院 系：机械工程学院 专 业：冶金工程（有色金属方向） 学 号： 姓 名：一、实验目的1.掌握用比重瓶测定溶液密度的方法；2.运用密度法测定指定组成的乙醇水溶液中各组分的偏摩尔体积；3.学会恒温槽的使用；4.理解偏摩尔量的物理意义。 二、实验原理在多组分体系中，某组分i的偏摩尔体积定义为 (1) 若是二组分体系，则有 体系总体积 (2)将(2)式两边同除以溶液质量 (3)令 (4)式中是溶液的比容；A，B分别为组分A、B的偏质量体积。将(4)式代入(3)式可得：A%A+B%B=(1-B%)A+B%B (5)将(5)式对B%微分：,

2、即 (6) 图15 比容-质量百分比浓度关系aACBMABCWB%将(6)代回(5)，整理得 (7) 和 (8) 图16 比重瓶所以，实验求出不同浓度溶液的比容，作B%关系图，得曲线(见图15)。如欲求浓度溶液中各组分的偏摩尔体积，可在点作切线，此切线在两边的截距B和即为A和B，再由关系式(4)就可求出A和B。3、 仪器药品 恒温槽1台；电子天平1台；50ml磨口锥形瓶4只；10ml比重瓶1只；无水乙醇（AR）；蒸馏水。四、实验步骤1、调节恒温槽温度为(25.0±0.1)。2、溶液配制 以95乙醇()及纯水()为原液，在磨口锥形瓶瓶中用分析天平称重，配制含体积百分数为0，20，40，

3、60，80，100的乙醇水溶液，每份溶液的总体积为20ml。配好后盖紧塞子，以防挥发。3、比重瓶体积的标定摇匀后测定每份溶液的密度，其方法如下: 用分析天平精确称量一个预先洗净烘干的比重瓶，然后盛满纯水(注意不得存留气泡)，用滤纸迅速擦去毛细管膨胀出来的水。擦干外壁，迅速称重。平衡测量两次根据水的密度值计算出比重瓶体积。4、溶液比容的测定同法测定每份乙醇水溶液的比容。恒温过程应密切注意毛细管出口液面，如因挥发液滴消失，可滴加少许被测溶液以防挥发之误。五、注意事项1.恒温时间一定不能小于30min，以保障系统能够达到恒温要求。2.称量前一定要把比重瓶外擦干净，称量操作要迅速，且用手指抓住瓶颈处，

4、不要抓瓶体，以免升温过高，液体外溢。六、数据处理1根据14（在实验室做本次试验时并未使用恒温槽，所以应使用室温14时水的密度）时水的密度和称重结果，求出比重瓶的体积积。 实验温度实验条件下大气压强14标准大气压比重瓶比重瓶质量（g）比重瓶+水(g)水的质量(g)水的密度Kg.m-3比重瓶的体积(ml) 111.376422.546811.17040.998611.2063 210.804422.135011.33060.998611.34652计算各溶液中乙醇的准确质量分数。 式中，mA是乙醇的质量，mB是水的质量 实验组号 1 2 3 4 5 6加入乙醇的体积 (ml)0纯水 5 10 15

5、 20 25纯乙醇加入水的体积 (ml) 25 20 15 10 5 0乙醇的体积分数 % 0 20 40 60 80 100锥形瓶质量 (g)45.813850.545050.257143.442545.813850.5450锥形瓶+乙醇的质量 (g)54.534258.303256.337163.421471.3741锥形瓶+乙醇+水的质量g71.996174.696873.334066.489368.422371.3741水的质量 (g)20.162615.030810.15225.0009 0乙醇的质量 (g)3.98928.046112.894618.237620.8291溶液的总质

6、量(g)26.182324.151823.076923.046823.238520.8291乙醇的质量分数 % 016.517234.716055.957478.4801 1003计算实验条件下各溶液的比容。 =V比重瓶/m溶液比重瓶的质量(g)11.376410.804411.376410.804411.376410.8044乙醇的质量分数 %016.517234.716055.957478.4801100比重瓶+溶液 质量（g)22.546822.135021.983021.366021.134520.0541溶液的重量（g)11.170411.330610.606610.56169.75

7、819.2497溶液的比容(ml/g)1.00321.00141.05651.07431.14841.22674以比容为纵轴、乙醇的质量百分浓度为横轴作曲线，并在30乙醇处作切线与两侧纵轴相交，即可求得A和B。由上图可知，A = 0.9600 B = 1.16005求算含乙醇30的溶液中各组分的偏摩尔体积及100g该溶液的总体积。 先找出乙醇的质量分数为30%时所对应的溶液的比容 =1.0230，过点（0.300 ，1.0356）作曲线的切线（如图）。 由图可得出乙醇的质量分数为30%时， 水 = 0.9600ml/g, 乙醇 = 1.1600ml/g 该条件下的偏摩尔体积为： V水 = M水

8、*水 =18*0.9600 = 17.2800 mlV乙醇 = M乙醇 *乙醇 = 46 * 1.1600 = 53.3600 ml 则100g该溶液的总体积V = M *=64*1.0356 = 66.2784 ml。八 思考题1、使用比重瓶应注意哪些问题？答：（1）要避免用手直接拿瓶操作； （2）比重瓶加满溶液后，塞子上的毛细管要充满溶液不能有气泡产生； （3）称量前必须用滤纸把比重瓶的外表面擦干净，然后再放到天平上称量； （4）称量前后都要烘干。2、影响实验结果精度的主要因素是什么？答：（1）操作不当造成的误差 （2）仪器误差 （3）乙醇是易挥发有机物，会导致浓度误差 （4）比重瓶内留有气泡和外壁沾水，都会导致误差3、 为提高溶液密度测量精度，可作哪些改进？答：（1）准确测量溶液的物质量浓度 （2）多次测量同一组成溶液的质量，结果取其平均值 （3）每次称量瓶都要烘干 （4）实验应在恒温槽中进行 （5）为减少挥发误差，动作要敏捷4、 如果研究的系统不是强电解质稀溶液，如何进行数据处理？答：如果研究的系统不是强电解质稀溶液，则需要按分步解离的方法分别计算相应的值，最后代入公式做近似求解。5、 偏摩尔体积有可能小于零吗？答：在多组分体系中，某组分i的偏摩尔体积定义为 溶液的比容为所以偏摩尔体积不会小于零