A偏摩尔体积的测定.doc

偏摩尔体积测定实验报告 一、实验目的 配制不同浓度的NaCl水溶液，测定各溶液的密度。 计算溶液中各组分的偏摩尔体积。 学习用比重管测定液体的密度。 二、实验原理 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） 偏摩尔量是强度性质，与体系浓度有关，而与体系总量无关。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 与式C9.4比较，可得吉布斯-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） 在恒定T、P及nA条件下，将式C9.8对nB偏微分，可得 （C9.9） 由式C9.5、C9.8得 （C9.10） 将式C9.9代入式C9.10 （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) 本实验测定NaCl水溶液中NaCl和水的偏摩尔体积，根据德拜-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，因此作如下变换 (C9.13) 将式C9.13代入C9.11和C9.9，可得 (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 。 三、实验仪器 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 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。 数据处理 溶液序号 1 2 3 4 5 溶液质量百分浓度 1.25% 3.85% 8.61% 12.1% 15.7% 室温℃ 24.8 恒温槽温度℃ 30.0 水的密度g/ml 0.99567 NaCl摩尔质量g/mol 58.44 水的摩尔质量g/mol 18 NaCl重量g 0.4664 1.5266 3.6113 5.4517 7.5151 NaCl+水重量g 37.2619 39.6