实验四偏摩尔体积的测定.docx

1、实验四偏摩尔体积的测定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. 29I、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。H、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nA, B组分的物质的量为nB,则溶液的任何 广度性质(Y)可表示为：dY% 鲁加,皿叫+(4TAn.dnB-VAdnA + YadnBA 定义表观摩尔体积V为式中：V为溶液体积，Va*为T、p不变下，纯A的摩尔体积以Vb , Va , V代替（2）式中的 Yb , Ya , Y,则结合 （

2、4 ） , （ 5 ） , （ 6 ） 三式，得VA = t - UB C ：譽血 J 在已知nA、nB和摩尔质量Ma、Mb及溶液密度p的情况下，由（7）式可计算Va ,因为采用质量摩尔浓度 mB,令式中nB = mB, nA= 1000/ Ma,则（9）式变为在T、p不变时，纯 A的密度 pA* = Ma/ Va*则（10）式最后可表示为e 1000 z Mr叭一硕彥32F(11)由（7）式求Va时，其中（Xv/nB）要通过v- nB作 图求微商而得，但V- nB并非线性关系，德拜-休克尔 证明，对于强电解质的稀水溶液，V随“mB有线性关系，故可作如下变换可作v -vimB图，该图为直线，其

3、直线斜率为（Xv/XVmB）。因此，不仅可用（7）式求Va，还可通过（5）式求Vb。在计算过程中应注意：nB=mB, nA= 1000/ Ma （Ma 为 A 的摩尔质量）。皿、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W、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 C ） 10分钟，擦干再称重。 由25 C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

4、18%、13%、8.5%、4%、2% 的 NaCI 溶液约 50ml。先 称量锥形瓶，小心加入适量的NaCI,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 NaCI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 25C下恒温（应比 室温至少高5C）。调刻度，取出并擦干比重管，再称量， 重复以上操作，使称量重复至土 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C20.0温度厂c22.0压力/hp1020.5压力/hp1020.7湿度/%59.0湿度/%52.2表2实验

5、数据溶液序号 12345比重瓶重量/g比重瓶+水重量/g7.83 3.92 2.0025.000.99704324.432975.2799130.04109.88125.54105.86125.3241392527109.04416.56094.25472.04161.027147.95748.86349.74050.39150.6458445857.00155.42453.99552.35251.957853291.11681.08591.05791.02731.01240.00300.00220.00140.00060.000347912549890.05540.04700.03810.0

6、2640.01869933217.39716.71415.56014.56514.13148606NaCI质量/g水的质量/g(mol/g)溶液质量摩尔浓度mB表观摩尔体积3NaCI溶液的质量/g水+NaCI+锥形瓶重量/g溶液密度g/cm3图 1. V - . mB 图所以 i=k=0.0107(mB故可求得J(丄)如下表： mB 21 mB JIb溶液质量分 15.25 11.50 7.83 3.92 2.00由（5）式和（7）式求V和Vb.计算得下表:溶液质量15.2511.507.833.922.00分数（W）%VA(mL/mol18.0518.0518.0518.0518.05)25

7、293133134VB(mL/mol17.4116.7215.5714.5714.13)2774022764W、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偏大，从而使得出的Va、Vb 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偏小，从而使得出的Va、Vb 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偏大，从而使得出的Va、Vb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

8、到放入25C水浴中，比重瓶温度不可避免地会升 高（室温比25C低），这样会导致使测得的溶液质量， 密度都偏小，导致表观体积v偏大，从而使得出的Va、 VB 偏大。2.偏摩尔体积的物理意义可从两个角度理解：一是 在温度、压力及溶液浓度一定的情况下，在一定量的溶 液中加入极少量的A （由于加入A的量极少，可以认为 溶液浓度没有发生变化） ，此时，系统体积的改变量与所 加入 A 的物质的量之比即为该温度、 压力及溶液浓度下 的 A 的偏摩尔体积。二是在一定温度、压力及溶液浓度 的情况下，将 1 mol A 加入到大量的溶液中（由于溶液量大，可以认为加入1 mol A，溶液浓度没有发生改变）, 此时，

9、溶液体积改变量则为该温度、压力及溶液浓度下 的A的偏摩尔体积。所以实验测得的 Va应和水的标准 摩尔体积Vm,A相近，而B的偏摩尔体积Vb随浓度变化相 对较大。只涉及A分子本身之间的作用力，而Va则不仅涉及A分 子本身之间的作用力，还有B分子之间以及A与B分子 之间的作用力，这三种作用力对溶液总体积的影响将随 溶液中A、B分子的比例而变，即随溶液浓度而变。实 验中溶液的三种作用力即为：水分子之间的作用力、水 分子与氯化钠之间的作用力和氯化钠分子之间的作用 力。从实验数据中得知氯化钠的浓度越低，它的偏摩尔 体积就越小。从公式（5）VbnB T,pavv n bnB T,pa也可以看出氯化钠的偏摩

10、尔体积受自身浓度的影响较 大。而水的偏摩尔体积基本不变，公式（7）为Va* 2n AVA nBnBpmnA2实验中的数据 V1O3,所以公式中的后面一项相对于nA来说很小，即不同浓度的氯化钠溶液水的偏摩尔体积基 本不变。实验得出的结果也与此基本相符。实验数据处理求Vb的过程中，不直接用 -V，而用 mB，因为V-nB并非线性关系，而对于强电解质的稀水溶液，v随斥有线性关系，求出斜率然后根据公式可得水和氯化钠的偏摩尔体积，这在原理中有解释。忸、思考题1 为何不直接用（/v/mB），而用（/v/VmB）求Vb ?答：求VA时，由（7）式其中（/V/nB）要通过V- nB作图求微商而得，但V- nB

11、并非线性关系，德拜- 休克尔证明，对于强电解质的稀水溶液，V随“mB有 线性关系，故可作V -vhnB图，该图为直线，其直 线斜率为(XOV/ XvfriB)。2为什么本实验的称量精度要求那么高？ 答：实验结果可以看出水的偏摩尔体积随氯化钠的浓度 的增大而减小，氯化钠的偏摩尔体积逐渐增大。在数据 的处理中发现原始数据的微小偏差对求出的氯化钠表观 摩尔体积有很大的影响，尤其在浓度较小的情况下影响 更加显著。实验求出的结果与其他组比较，发现求出的 斜率相差很大，所以由此可以知道为什么实验过程中严 格要求密度管干燥，要求没有气泡，不能在盖盖子的时 候将液体逸出，因为一点点的误差就会对测量结果产生 很大的影响。区、参考资料1物理化学实验第 4 版 北京大学编 北京大学 出版社 P51-53。2物理化学实验 孙尔康 徐维清 邱金恒编 南京 大学出版社 P191-193。