偏摩尔体积的测定

C9偏摩尔体积测定姓名：马玉仁学号：1120122488班级：10011202一、实验目的及要求1)配制不同浓度的NaCl水溶液，测定各溶液的密度。2)计算溶液中各组分的偏摩尔体积。3)学习用比重管测定液体的密度。二、原理根据热力学概念，体系的体积V为广度性质，其偏摩尔量则为强度性质。设体系有二组分A,B,体系的总体积V是温度、压力、An和Bn的函数，即：)，T,P，nf(nVBA（C9.1）组分A、B的偏摩尔体积定义为：BnPTAAnVV,,)(AnPTBBnVV,,)(（C9.2）在恒定温度和压力下：BnPTBAnPTAdnnVdnnVdVAB,,,,)()(（C9.3）BBAAdnVdnVdV（C9.4）体系总体积由式C9.4积分而得BBAAVnVnV（C9.5）在恒温恒压条件下对式C9.5微分：BBBBAAAAdnVdVndnVdVndV与式C9.4比较，可得吉布斯-杜亥姆（Gibbs-Duhem）方程为：0BBAAdVnVdn（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BAABnVnVV,（C9.7）BBAAVnVnV，（C9.8）在恒定T,P及nA条件下，将式C9.8对nB偏微分，可得：AAT,P，nBφ,BBφ，BT,P,nBBnVnV)nV(V（C9.9）由式C9.5，C9.8得：)(1BBφ,BBAAAAVnVnVnnV（C9.10）将式C9.9代入式C9.10得：AT,P,nBφ,BABAAnVnnVV2（C9.11）Bb为B的质量摩尔浓度AABBMn/nb；BV。为B的表观摩尔体积；A，为溶液及纯溶剂A的密度；BAMM，为A、B二组分的摩尔质量。可得：ABBBφ,BMbbV111(C9.12)BABABMbV,本实验测定NaCl水溶液中NaCl和水的偏摩尔体积，据德拜-休克尔（Debye—Huckel）理论，NaCl水溶液中NaCl的表观偏摩尔体积BV。随Bb变化呈线性关系，因此作如下变换：AAPTBBAAnPTBBbVMnnVn,,,,,，1AT,P,nBBBφ,BAAbbbVMn1（C9.13）AT,PBφ,BAABbVMnbn,21将式C9.13代入式C9.11和C9.9，可得：AnPTBBBAAAbVbMVV,,,23)(2(C9.14)AnPTBBBBBbVbVV,,,,)(2(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～Bb图，可得一直线，从直线求得斜率AnPTBBbV,,,)(。由式C9.14、C9.15计算BAVV，。三、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.）四、实验步骤1）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℃。2）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。3）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）。4）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。5）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。6）用上述步骤5的方法对其它浓度NaCl溶液进行操作。五、数据记录与处理室温：25.3℃恒温槽温度：30.0℃水的密度：0.99567NaCl摩尔质量：58.443水的摩尔质量：18.0152表C9.1实验数据溶液序号12345溶液质量分数1.002%3.994%8.021%12.037%15.916%NaCl重量0.40311.64153.21044.89636.4057NaCl+水重量40.232741.094140.02540.67840.2458比重管重量7.797811.13489.229412.327310.294比重管+水重量18.568621.006219.454622.683320.3263比重管+溶液重量18.662121.296620.054923.604321.5636溶液密度1.0006841.0094351.0263931.0360971.056278NaCl的质量摩尔浓度0.0001730.0007120.0014920.0023410.0032390.0131590.0266820.0386280.0483880.056912NaCl表观摩尔体积29.3453734.6597336.7924739.6698640.53671直线斜率254.41NaCl偏摩尔体积31.0192638.0538141.7061445.8250647.7762水的偏摩尔体积7.11498518.2724429.921940.4027550.1669y=254.41x+26.8520.0025.0030.0035.0040.0045.0000.010.020.030.040.050.06系列1线性(系列1)Bb六、注意事项1)掌握使用比重管测定液体密度的方法。2)应将水煮沸除气处理后再使用。七、思考题1)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。2)在实验操作中如何减小称量误差？a)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；b)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；c)称量前后都要烘干。