偏摩尔体积的测定

PAGE偏摩尔体积测定1实验目的及要求配制不同浓度的NaCl水溶液，学习用密度瓶测定各溶液的密度。计算溶液中各组分的偏摩尔体积。2原理设体系有二组分A,B,体系的总体积V是nA,nB、温度、压力的函数，即V=f(nA,nB，T，P）（C9.1）组分A、B的偏摩尔体积定义为 (C9.2)在恒定温度和压力下 (C9.3)dV=VAdnA+VBdnB （C9.4）体系总体积由式C9.4积分而得V=nAVA＋nBVB （C9.5）在恒温恒压条件下对式C9.5微分dV=nAdVA＋VAdnA十nBdVB＋VBdnB吉布斯-杜亥姆（Gibbs-Duhem）方程nAdVA＋nBdVB=0 （C9.6）在B为溶质、A为溶剂的溶液中，设VA*为纯溶剂的摩尔体积；V,B定义为溶质B的表观摩尔体积，则 （C9.7）V=nAVA*＋nBV,B（C9.8） （C9.11）bB为B的质量摩尔浓度（bB=nB/(nAMA)；Vφ,B为B的表观摩尔体积；ρ、ρA*为溶液及纯溶剂A的密度；MA、MB为A、B二组分的摩尔质量。可得 (C9.12)据德拜-休克尔（Debye—Huckel）理论，NaCl水溶液中NaCl的表观偏摩尔体积V,B随变化呈线性关系， (C9.14) (C9.15)配制不同浓度的NaCl溶液，测定纯溶剂和溶液的密度，求不同bB时的V,B，作V,B～图，可得一直线，从直线求得斜率。由式C9.14、C9.15计算VA、VB。3仪器与试剂分析天平 恒温槽烘干器 比重管（或比重瓶）磨口塞锥形瓶（50ml） 烧杯（50ml、250ml）洗耳球 量筒50ml药勺 滤纸NaC1（A.R.） 无水乙醇（A.R.）4实验步骤调节恒温槽至设定温度，如25℃，恒温槽水温至少应比室温高5℃。配制不同组成的NaCl水溶液：用称量法配制质量百分比约为：1％、4％,8％、12％和16%的NaCl水溶液，先称锥形瓶（注意带盖），然后小心地加入适量的NaCl再称量，用量筒加入所需蒸馏水（约40m1）后再称量；用减量法分别求出NaCl和水的质量，并求出它们的百分浓度。各溶液所需NaCl和水的量，应在实验前估算好。参见本书B8-1部分，了解用比重管测液体密度的方法。洗净、干燥比重管，将比重管先用自来水洗涤，再用去离子水洗涤，然后用无水乙醇涮洗，最后进行干燥。在分析天平上称量空比重管（注意带盖）。将比重管装满去离子水，放入恒温槽内恒温10min，然后调比重管内液体的量，使比重管内液面一端在刻度线上，一端与管口齐平，注意比重管内液体内不应有气泡，将比重管戴上盖子，注意在戴盖子时要小心，不能将管内液体挤出。擦干比重管外部，在分析天平上再称量。重复本步骤一次。将已进行步骤4操作的比重管用待装溶液涮洗3次（或干燥），再装满NaCl水溶液，放入恒温槽内恒温10min。为了节省时间，可以将盛NaCl水溶液的磨口塞锥形瓶放入恒温槽内恒温10min以上，将恒温后的溶液装入比重管后再放入恒温槽内恒温2min。然后调比重管内液体的量，使比重管内液面一端在刻度线上，一端与管口齐平，注意比重管内液体内不应有气泡，将比重管戴上盖子，注意在戴盖子时要小心，不能将管内液体挤出。擦干比重管外部，在分析天平上称量。重复本步骤操作一次。用上述步骤5的方法对其它浓度NaCl溶液进行操作。5数据记录与处理从手册查得实验温度下纯水的密度，计算各浓度NaCl溶液的密度。计算各浓度NaCl溶液的，计算各浓度NaCl溶液的V,B，作V,B～图，求直线的斜率。K=255.263）根据式C9.14、C9.15计算各浓度NaCl溶液的VA、VB。计算时应该从V,B～图上求相应bB对应的V,B。4）本实验记录的数据和计算步骤较多，应将数据和计算结果列表。可以通过计算机编程处理数据，或直接使用工具软件（例如Excel）处理数据。表C9.1实验数据溶液序号12345备注溶液质量百分浓度％1.0154.0967.8512.52716.37室温0C22.7恒温槽温度0C27.58水的密度g/cm30.996345NaCl摩尔质量g/mol58.443水的摩尔质量g/mol18.0152NaCl重量/g0.40191.65673.41395.45477.6126NaCl+水重量/g39.597440.448443.489143.542946.5042比重管重量/g10.848710.76579.436911.773210.1872比重管+水重量/g20.695320.576219.22721.962420.4403比重管+溶液重量/g20.770620.859219.775522.86621.6594溶液密度g/cm31.0039641.0250861.0521661.0847031.114811溶液质量摩尔浓度mol/g0.00017540.000730760.00145760.00245050.00334920.013250.0270320.0381790.0495020.057873NaCl表观摩尔体积cm3/mol15.242320.148422.126325.293426.8126水的偏摩尔体积18.075918.035917.953317.802417.6356直线斜率255.26作图NaCl偏摩尔体积cm3/mol16.932823.598526.999131.611434.19896注意事项掌握使用比重管测定液体密度的方法。应将水煮沸除气处理后再使用。7思考题偏摩尔体积有可能小于零吗？有可能。如在无限稀释的硫酸镁溶液中加入1mol硫酸镁时，溶液的体积缩小了，此时硫酸镁的偏摩尔体积就小于零。在实验操作中如何减小称量误差？1.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；2.称量前必须用滤纸把比重瓶