偏摩爾體積的測定

PAGE偏摩爾體積測定1實驗?zāi)康募耙笈渲撇煌瑵舛鹊腘aCl水溶液，學習用密度瓶測定各溶液的密度。計算溶液中各組分的偏摩爾體積。2原理設(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）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式C9.5微分dV=nAdVA＋VAdnA十nBdVB＋VBdnB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） （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)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， (C9.14) (C9.15)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實驗步驟調(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)在實驗前估算好。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，最后進行干燥。在分析天平上稱量空比重管（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。將已進行步驟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。用上述步驟5的方法對其它濃度NaCl溶液進行操作。5數(shù)據(jù)記錄與處理從手冊查得實驗溫度下純水的密度，計算各濃度NaCl溶液的密度。計算各濃度NaCl溶液的，計算各濃度NaCl溶液的V,B，作V,B～圖，求直線的斜率。K=255.263）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V,B～圖上求相應(yīng)bB對應(yīng)的V,B。4）本實驗記錄的數(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。可以通過計算機編程處理數(shù)據(jù)，或直接使用工具軟件（例如Excel）處理數(shù)據(jù)。表C9.1實驗數(shù)據(jù)溶液序號12345備注溶液質(zhì)量百分濃度％1.0154.0967.8512.52716.37室溫0C22.7恒溫槽溫度0C27.58水的密度g/cm30.996345NaCl摩爾質(zhì)量g/mol58.443水的摩爾質(zhì)量g/mol18.0152NaCl重量/g0.40191.65673.41395.45477.6126NaCl+水重量/g39.597440.448443.489143.542946.5042比重管重量/g10.848710.76579.436911.773210.1872比重管+水重量/g20.695320.576219.22721.962420.4403比重管+溶液重量/g20.770620.859219.775522.86621.6594溶液密度g/cm31.0039641.0250861.0521661.0847031.114811溶液質(zhì)量摩爾濃度mol/g0.00017540.000730760.00145760.00245050.00334920.013250.0270320.0381790.0495020.057873NaCl表觀摩爾體積cm3/mol15.242320.148422.126325.293426.8126水的偏摩爾體積18.075918.035917.953317.802417.6356直線斜率255.26作圖NaCl偏摩爾體積cm3/mol16.932823.598526.999131.611434.19896注意事項掌握使用比重管測定液體密度的方法。應(yīng)將水煮沸除氣處理后再使用。7思考題偏摩爾體積有可能小于零嗎？有可能。如在無限稀釋的硫酸鎂溶液中加入1mol硫酸鎂時，溶液的體積縮小了，此時硫酸鎂的偏摩爾體積就小于零。在實驗操作中如何減小稱量誤差？1.比重瓶加滿溶液后，塞子上的毛細管要充滿溶液不能有氣泡產(chǎn)生；2.稱量前必須用濾紙把比重瓶