A偏摩爾體積的測(cè)定

PAGE偏摩爾體積測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐渲撇煌瑵舛鹊腘aCl水溶液，測(cè)定各溶液的密度。計(jì)算溶液中各組分的偏摩爾體積。學(xué)習(xí)用比重管測(cè)定液體的密度。二、實(shí)驗(yàn)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 (C9.3)dV=VAdnA+VBdnB （C9.4）偏摩爾量是強(qiáng)度性質(zhì)，與體系濃度有關(guān)，而與體系總量無(wú)關(guān)。體系總體積由式C9.4積分而得V=nAVA＋nBVB （C9.5）在恒溫恒壓條件下對(duì)式C9.5微分dV=nAdVA＋VAdnA十nBdVB＋VBdnB與式C9.4比較，可得吉布斯-杜亥姆（Gibbs-Duhem）方程nAdVA＋nBdVB=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；V,B定義為溶質(zhì)B的表觀摩爾體積，則 （C9.7）V=nAVA*＋nBV,B（C9.8）在恒定T、P及nA條件下，將式C9.8對(duì)nB偏微分，可得 （C9.9）由式C9.5、C9.8得 （C9.10）將式C9.9代入式C9.10 （C9.11）bB為B的質(zhì)量摩爾濃度（bB=nB/(nAMA)；Vφ,B為B的表觀摩爾體積；ρ、ρA*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?(C9.12)本實(shí)驗(yàn)測(cè)定NaCl水溶液中NaCl和水的偏摩爾體積，根據(jù)德拜-休克爾（Debye—Huckel）理論，NaCl水溶液中NaCl的表觀偏摩爾體積V,B隨變化呈線性關(guān)系，因此作如下變換 (C9.13)將式C9.13代入C9.11和C9.9，可得 (C9.14) (C9.15)配制不同濃度的NaCl溶液，測(cè)定純?nèi)軇┖腿芤旱拿芏?，求不同bB時(shí)的V,B，作V,B～圖，可得一直線，從直線求得斜率。由式C9.14、C9.15計(jì)算VA、VB。三、實(shí)驗(yàn)儀器分析天平 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(wú)水乙醇（A.R.）四、實(shí)驗(yàn)步驟調(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℃。配制不同組成的NaCl水溶液：用稱(chēng)量法配制質(zhì)量百分比約為：1％、4％,8％、12％和16%的NaCl水溶液，先稱(chēng)錐形瓶（注意帶蓋），然后小心地加入適量的NaCl再稱(chēng)量，用量筒加入所需蒸餾水（約40m1）后再稱(chēng)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。參見(jiàn)本書(shū)B(niǎo)8-1部分，了解用比重管測(cè)液體密度的方法。洗凈、干燥比重管，將比重管先用自來(lái)水洗滌，再用去離子水洗滌，然后用無(wú)水乙醇涮洗，最后進(jìn)行干燥。在分析天平上稱(chēng)量空比重管（注意帶蓋）。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(shí)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(chēng)量。重復(fù)本步驟一次。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(shí)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(shí)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(chēng)量。重復(fù)本步驟操作一次。用上述步驟5的方法對(duì)其它濃度NaCl溶液進(jìn)行操作。五、數(shù)據(jù)處理表C9.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)溶液序號(hào)12345溶液質(zhì)量百分濃度1%4%8%12%16%室溫℃27.2恒溫槽溫度℃33水的密度g/ml0.99707NaCl摩爾質(zhì)量g/mol58.44水的摩爾質(zhì)量g/mol18NaCl重量g0.40191.67213.48535.45767.6302NaCl+水重量g40.401941.672143.485345.457647.6302比重管重量g(m0)8.747611.147811.682111.882611.9865比重管+水重量g(m1)18.707721.548721.318421.727922.4692比重管+溶液重g(m2)18.784821.818221.913722.838523.6996溶液密度g/ml1.00481.02291.05871.10951.1141溶液質(zhì)量摩爾濃度mol/g0.00021930.00076180.0015880.0024860.0034750.014810.027600.039850.049860.05895NaCl表觀摩爾體積19.882420.366220.843321.301621.7502直線斜率42.35校正后NaCl表觀摩爾體積19.843120.381120.896521.317621.7000水的偏摩爾體積ml17.998817.709617.394817.052516.6776NaCl的偏摩爾體積ml20.196020.950621.687122.357422.9985六、思考題1）偏摩爾體積能小于零嗎?答：可以,當(dāng)某個(gè)物質(zhì),在等溫等壓等特定條件下,往其溶液再加1mol該物質(zhì),如果體積變小就是負(fù)的偏摩爾體積.實(shí)際上總有些物質(zhì)會(huì)在某些時(shí)候,比如溫度特別低,氣壓特別大的時(shí)候,做這個(gè)實(shí)驗(yàn),溶液體積會(huì)變小.