實(shí)驗(yàn)四-偏摩爾體積的測定

1、實(shí)驗(yàn)四偏摩爾體積的測定實(shí)驗(yàn)四、偏摩爾體積的測定專業(yè)：11化學(xué) 姓名：賴煊榮 座號：32同組人:池雅君 時(shí)間：2013.10. 29I、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握偏摩爾量的概念。2. 了解密度的測定并掌握用比重法測偏摩爾量的方法。H、實(shí)驗(yàn)原理在T、p不變的A、B兩組分溶液中，如A組分的 物質(zhì)的量為nA, B組分的物質(zhì)的量為nB,則溶液的任何 廣度性質(zhì)(Y)可表示為：dY% 魯加,皿叫+(4TAn.dnB-VAdnA + YadnBA(1)積分上式，得Y = nAYA + nB Yb(2)定義表觀摩爾體積V為式中：V為溶液體積，Va*為T、p不變下，純A的摩爾體積方程（3）式可變?yōu)閂 = nBCv + n

2、A Va*（4）（4）式對nB偏微商，得TFiu 一叭 T以Vb , Va , V代替（2）式中的 Yb , Ya , Y,則結(jié)合 （4 ） ,（ 5 ） ,（ 6 ） 三式，得VA = t- UB C ：譽(yù)血 J 在已知nA、nB和摩爾質(zhì)量Ma、Mb及溶液密度p的情況下，由（7）式可計(jì)算Va ,因?yàn)閷ⅲ?）式代入（3）,得采用質(zhì)量摩爾濃度 mB,令式中nB = mB, nA= 1000/ Ma,則（9）式變?yōu)?000M；v V * 1(in)在T、p不變時(shí)，純 A的密度pA* = Ma/ Va*則（10）式最后可表示為e 1000 zMr叭一碩彥32F(11)由（7）式求Va時(shí)，其中（Xv/

3、nB）要通過v- nB作 圖求微商而得，但V- nB并非線性關(guān)系，德拜-休克爾 證明，對于強(qiáng)電解質(zhì)的稀水溶液，V隨“mB有線性關(guān)系，故可作如下變換可作v -vimB圖，該圖為直線，其直線斜率為（Xv/XVmB）。因此，不僅可用（7）式求Va，還可通過（5）式求Vb。在計(jì)算過程中應(yīng)注意：nB=mB, nA= 1000/ Ma （Ma 為 A 的摩爾質(zhì)量）。皿、實(shí)驗(yàn)儀器與藥品超級恒溫槽，磨口錐形瓶（100ml）5個(gè)，50ml比重管5個(gè), 電子分析天平，移液管，量筒 （50ml）NaCl（AR） ，蒸餾水，濾紙W、實(shí)驗(yàn)步驟1比重瓶體積的校正比重瓶洗凈、 烘干、冷卻到常溫。 比重瓶空瓶稱重， 加滿蒸餾

4、水恒溫（設(shè)定25 C ） 10分鐘，擦干再稱重。 由25 C的密度（事先查表獲得），比重瓶裝水重，可計(jì) 算出比重瓶的體積。2配制溶液用 100ml 磨口錐形瓶，準(zhǔn)確配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為18%、13%、8.5%、4%、2% 的 NaCI 溶液約 50ml。先 稱量錐形瓶，小心加入適量的NaCI,再稱量。用量筒加 入所需之蒸餾水后稱重。由減量法分別求出 NaCI和水 的質(zhì)量，并求出它們的摩爾分?jǐn)?shù)。3.用比重管測溶液的密度洗凈吹干（或用乙醇洗比重管后，再用水泵抽干） 比重管。稱量空管，裝蒸餾水，并在 25C下恒溫（應(yīng)比 室溫至少高5C）。調(diào)刻度，取出并擦干比重管，再稱量， 重復(fù)以上操作，使稱量重復(fù)至土

5、 0.2mg。V、數(shù)據(jù)處理表1實(shí)驗(yàn)室條件的記錄表實(shí)驗(yàn)開始時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)溫度C20.0溫度廠c22.0壓力/hp1020.5壓力/hp1020.7濕度/%59.0濕度/%52.2表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)溶液序號 12345溶液質(zhì)量百15.2511.50分濃度恒溫槽溫度0C水的密度g/cm3比重瓶的體積/v錐形瓶重量72.52754.313/g19NaCI+錐形81.57160.874瓶重量/g28比重瓶重量/g比重瓶+水重量/g7.833.922.0025.000.99704324.432951.0472.51753.51473.36624276.77255.55574.39331875.2799130.04

6、109.88125.54105.86125.3241392527109.04416.56094.25472.04161.027147.95748.86349.74050.39150.6458445857.00155.42453.99552.35251.957853291.11681.08591.05791.02731.01240.00300.00220.00140.00060.000347912549890.05540.04700.03810.02640.01869933217.39716.71415.56014.56514.13148606NaCI質(zhì)量/g水的質(zhì)量/g(mol/g)溶液質(zhì)量摩

7、爾濃度mB表觀摩爾體積3NaCI溶液的質(zhì)量/g水+NaCI+錐形瓶重量/g溶液密度g/cm3圖 1. V - . mB 圖所以 i=k=0.0107(mB故可求得J(丄)如下表： mB 21 mB JIb溶液質(zhì)量分15.25 11.50 7.833.922.00數(shù)% % % % %v0.096 0.113 0.140 0.202 0.28648352由（5）式和（7）式求V和Vb.(5)式VbVnBT , p,nAVnB T ,p,nA(7)式 VanAVnBpg計(jì)算得下表:溶液質(zhì)量15.2511.507.833.922.00分?jǐn)?shù)（W）%VA(mL/mol18.0518.0518.0518.0

8、518.05)25293133134VB(mL/mol17.4116.7215.5714.5714.13)2774022764W、實(shí)驗(yàn)討論1. 理論上講本實(shí)驗(yàn)比較準(zhǔn)確，但是實(shí)驗(yàn)中影響因素 過多，較易產(chǎn)生誤差： 氣泡的影響。若含有氣泡，則測得的質(zhì)量，密度 都偏小，導(dǎo)致表觀體積V偏大，從而使得出的Va、Vb 偏大。 若稱量前比重瓶未擦凈，則測得的溶液質(zhì)量，密 度都偏大，導(dǎo)致表觀體積v偏小，從而使得出的Va、Vb 偏小。 稱重操作時(shí)若未用手指抓住瓶頸處，則會使液體 溫度升高， 液體外溢， 從而使測得的質(zhì)量， 密度都偏小，導(dǎo)致表觀體積V偏大，從而使得出的Va、Vb偏大。 處理數(shù)據(jù)時(shí)將比重瓶的體積視作恒

9、定，但是從注 滿溶液到放入25C水浴中，比重瓶溫度不可避免地會升 高（室溫比25C低），這樣會導(dǎo)致使測得的溶液質(zhì)量， 密度都偏小，導(dǎo)致表觀體積v偏大，從而使得出的Va、 VB 偏大。2. 偏摩爾體積的物理意義可從兩個(gè)角度理解：一是 在溫度、壓力及溶液濃度一定的情況下，在一定量的溶 液中加入極少量的A （由于加入A的量極少，可以認(rèn)為 溶液濃度沒有發(fā)生變化） ，此時(shí)，系統(tǒng)體積的改變量與所 加入 A 的物質(zhì)的量之比即為該溫度、 壓力及溶液濃度下 的 A 的偏摩爾體積。二是在一定溫度、壓力及溶液濃度 的情況下，將 1 mol A 加入到大量的溶液中（由于溶液量大，可以認(rèn)為加入1 mol A，溶液濃度沒

10、有發(fā)生改變）, 此時(shí)，溶液體積改變量則為該溫度、壓力及溶液濃度下 的A的偏摩爾體積。所以實(shí)驗(yàn)測得的 Va應(yīng)和水的標(biāo)準(zhǔn) 摩爾體積Vm,A相近，而B的偏摩爾體積Vb隨濃度變化相 對較大。偏摩爾體積與純組分的摩爾體積V m,A不同。因?yàn)閂 m,A只涉及A分子本身之間的作用力，而Va則不僅涉及A分 子本身之間的作用力，還有B分子之間以及A與B分子 之間的作用力，這三種作用力對溶液總體積的影響將隨 溶液中A、B分子的比例而變，即隨溶液濃度而變。實(shí) 驗(yàn)中溶液的三種作用力即為：水分子之間的作用力、水 分子與氯化鈉之間的作用力和氯化鈉分子之間的作用 力。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得知氯化鈉的濃度越低，它的偏摩爾 體積就越小

11、。從公式（5）VbnB T,pavv n bnB T,pa也可以看出氯化鈉的偏摩爾體積受自身濃度的影響較 大。而水的偏摩爾體積基本不變，公式（7）為Va*2n AVAnBnBpmnA2實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù) V1O3,所以公式中的后面一項(xiàng)相對于nA來說很小，即不同濃度的氯化鈉溶液水的偏摩爾體積基 本不變。實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果也與此基本相符。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理求Vb的過程中，不直接用 -V，而用 mB，因?yàn)閂-nB并非線性關(guān)系，而對于強(qiáng)電解質(zhì)的稀水溶液，v隨斥有線性關(guān)系，求出斜率然后根據(jù)公式可得水和氯化鈉的偏摩爾體積，這在原理中有解釋。忸、思考題1 為何不直接用（/v/mB），而用（/v/VmB）求Vb ?答：求VA時(shí)，由（7）式其中（/V/nB）要通過V- nB作圖求微商而得，但V- nB并非線性關(guān)系，德拜- 休克爾證明，對于強(qiáng)電解質(zhì)的稀水溶液，V隨“mB有 線性關(guān)系，故可作V -vhnB圖，該圖為直線，其直 線斜率為(XOV/ XvfriB)。2為什么本實(shí)驗(yàn)的稱量精度要求那么高？ 答：實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出水的偏摩爾體積隨氯化鈉的濃度 的增大而減小，氯化鈉的偏摩爾體積逐漸增大。在數(shù)據(jù) 的處理中發(fā)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的微小偏差對求出的氯化鈉表觀 摩爾體積有很大的影響，尤其在濃度較小的情況下影響