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文檔簡介
1、 偏摩爾體積測定1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?) 配制不同濃度的NaCl水溶液,測定各溶液的密度。2) 計算溶液中各組分的偏摩爾體積。3) 學(xué)習(xí)用比重管測定液體的密度。2 原理根據(jù)熱力學(xué)概念,體系的體積V為廣度性質(zhì),其偏摩爾量則為強(qiáng)度性質(zhì)。設(shè)體系有二組分A,B,體系的總體積V是nA, nB、溫度、壓力的函數(shù),即V=f(nA ,nB,T,P) (C9.1)組分A、B的偏摩爾體積定義為 (C9.2)在恒定溫度和壓力下 ()dV=VAdnA + VBdnB (C9.4)V = nAVAnBVB (C9.5)在恒溫恒壓條件下對式C9.5微分dV=nAdVAVAdnA十nBdVBVBdnB與式C9.4比較,可得吉
2、布斯-杜亥姆(Gibbs-Duhem)方程nAdVAnBdVB =0 (C9.6)在B為溶質(zhì)、A為溶劑的溶液中,設(shè)VA*為純?nèi)軇┑哪栿w積;Vf,B定義為溶質(zhì)B的表觀摩爾體積,則 (C9.7)V= nAVA*nBVf,B (C9.8)在恒定T、P及nA條件下,將式C9.8對nB偏微分,可得 (C9.9)由式C9.5 (C9.10) (C9.11)bB為B的質(zhì)量摩爾濃度(bB =nB/(nAMA);V,B為B的表觀摩爾體積;、A*為溶液及純?nèi)軇〢的密度;MA、MB為A、B二組分的摩爾質(zhì)量??傻?()本實(shí)驗(yàn)測定NaCl水溶液中NaCl和水的偏摩爾體積,根據(jù)德拜-休克爾(DebyeHuckel)理論
3、,NaCl水溶液中NaCl的表觀偏摩爾體積Vf,B 隨變化呈線性關(guān)系,因此作如下變換 ()將式C9.13代入C9.11和C9.9,可得 () ()配制不同濃度的NaCl溶液,測定純?nèi)軇┖腿芤旱拿芏?,求不同bB時的Vf,B,作Vf,B圖,可得一直線,從直線求得斜率。由式C9.14、C9.15計算VA、VB 。3 儀器與試劑分析天平恒溫槽烘干器比重管(或比重瓶)磨口塞錐形瓶(50ml)燒杯(50ml、250ml)洗耳球量筒50ml藥勺濾紙NaC1(A.R.)無水乙醇(A.R.)4 實(shí)驗(yàn)步驟1) 調(diào)節(jié)恒溫槽至設(shè)定溫度,如25,恒溫槽水溫至少應(yīng)比室溫高5。2) 配制不同組成的NaCl水溶液:用稱量法配
4、制質(zhì)量百分比約為:1、4, 8、12和16%的NaCl水溶液,先稱錐形瓶(注意帶蓋),然后小心地加入適量的NaCl再稱量,用量筒加入所需蒸餾水(約40m1)后再稱量;用減量法分別求出NaCl和水的質(zhì)量,并求出它們的百分濃度。各溶液所需NaCl 和水的量,應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前估算好。 3) 參見本書B8-1部分,了解用比重管測液體密度的方法。洗凈、干燥比重管,將比重管先用自來水洗滌,再用去離子水洗滌,然后用無水乙醇涮洗,最后進(jìn)行干燥。在分析天平上稱量空比重管(注意帶蓋)。4) 將比重管裝滿去離子水,放入恒溫槽內(nèi)恒溫10min,然后調(diào)比重管內(nèi)液體的量,使比重管內(nèi)液面一端在刻度線上,一端與管口齊平,注意比重管
5、內(nèi)液體內(nèi)不應(yīng)有氣泡,將比重管戴上蓋子,注意在戴蓋子時要小心,不能將管內(nèi)液體擠出。擦干比重管外部,在分析天平上再稱量。重復(fù)本步驟一次。5) 將已進(jìn)行步驟4操作的比重管用待裝溶液涮洗3次(或干燥),再裝滿NaCl水溶液,放入恒溫槽內(nèi)恒溫10min。為了節(jié)省時間,可以將盛NaCl水溶液的磨口塞錐形瓶放入恒溫槽內(nèi)恒溫10min以上,將恒溫后的溶液裝入比重管后再放入恒溫槽內(nèi)恒溫2min。然后調(diào)比重管內(nèi)液體的量,使比重管內(nèi)液面一端在刻度線上,一端與管口齊平,注意比重管內(nèi)液體內(nèi)不應(yīng)有氣泡,將比重管戴上蓋子,注意在戴蓋子時要小心,不能將管內(nèi)液體擠出。擦干比重管外部,在分析天平上稱量。重復(fù)本步驟操作一次。6)
6、用上述步驟5的方法對其它濃度NaCl溶液進(jìn)行操作。5 數(shù)據(jù)記錄與處理1)從手冊查得實(shí)驗(yàn)溫度下純水的密度,計算各濃度NaCl溶液的密度。2)計算各濃度NaCl溶液的,計算各濃度NaCl溶液的Vf,B,作Vf,B圖,求直線的斜率。3)根據(jù)式C9.14、C9.15計算各濃度NaCl溶液的VA、VB。計算時應(yīng)該從Vf,B圖上求相應(yīng)bB對應(yīng)的Vf,B 。4)本實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)和計算步驟較多,應(yīng)將數(shù)據(jù)和計算結(jié)果列表??梢酝ㄟ^計算機(jī)編程處理數(shù)據(jù),或直接使用工具軟件(例如Excel)處理數(shù)據(jù)。表C9.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)溶液序號12345備注溶液質(zhì)量百分濃度室溫恒溫槽溫度水的密度NaCl摩爾質(zhì)量水的摩爾質(zhì)量NaCl重量NaCl+水重量比重管重量比重管+水重量比重管+溶液重量溶液密度溶液質(zhì)量摩爾濃度NaCl表觀摩爾體積直線斜率作圖校正后NaCl表觀摩爾體積水
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