實驗四 偏摩爾體積的測定.doc

偏摩爾體積的測定實驗四、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 時間：2013.10. 29、實驗?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。、實驗原理在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： （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)?V = nBV + nA VA* （4）（4）式對nB偏微商，得 以VB，VA，V代替（2）式中的YB，YA，Y，則 結(jié)合（4），（5），（6）三式，得 在已知nA、nB和摩爾質(zhì)量MA、MB及溶液密度的情況下，由（7）式可計算VA，因為 將（8）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)樵赥、p不變時，純A的密度 A* = MA/ VA*則（10）式最后可表示為 由（7）式求VA時，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 -mB圖，該圖為直線，其直線斜率為(V/mB)。因此，不僅可用（7）式求VA，還可通過（5）式求VB。在計算過程中應(yīng)注意：nB=mB，nA= 1000/ MA（MA為A的摩爾質(zhì)量）。、實驗儀器與藥品超級恒溫槽，磨口錐形瓶(100ml)5個，50ml比重管5個，電子分析天平，移液管，量筒(50ml)NaCl(AR)，蒸餾水，濾紙、實驗步驟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，加滿蒸餾水恒溫（設(shè)定25 ）10分鐘，擦干再稱重。由25 的密度（事先查表獲得），比重瓶裝水重，可計算出比重瓶的體積。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NaCl溶液約50ml。先稱量錐形瓶，小心加入適量的NaCl，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NaCl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25下恒溫（應(yīng)比室溫至少高5）。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0.2mg。、數(shù)據(jù)處理表1 實驗室條件的記錄表實驗開始時實驗結(jié)束時溫度/20.0溫度/22.0壓力/hp1020.5壓力/hp1020.7濕度/%59.0濕度/%52.2表2 實驗數(shù)據(jù)溶液序號12345溶液質(zhì)量百分濃度15.2511.507.833.922.00恒溫槽溫度0C25.00水的密度g/ cm30.997043比重瓶重量/g24.4329比重瓶+水重量/g75.2799比重瓶的體積/v51.04錐形瓶重量/g72.527154.313972.517453.514273.3662NaCl+錐形瓶重量/g81.571260.874876.772155.555874.3933水+NaCl+錐形瓶重量/g130.0413109.8892125.5452105.8671125.3240NaCl質(zhì)量/g9.04416.56094.25472.04161.0271水的質(zhì)量/g47.957448.863449.740550.391850.6458NaCl溶液的質(zhì)量/g57.001555.424353.995252.352951.9578溶液密度 g/ cm31.11681.08591.05791.02731.0124溶液質(zhì)量摩爾濃度mB （mol/g）0.0030790.0022120.0014540.0006980.0003490.055490.047030.038130.026420.01869表觀摩爾體積V17.397816.714615.560014.565614.1314圖1. -圖所以=k=0.0107故可求得如下表：溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w)15.25%11.50%7.83%3.92%2.00%0.09640.11380.14030.20250.2862由（5）式和（7）式求VA和VB. (5)式 (7)式 計算得下表： 溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w)15.25%11.50%7.83%3.92%2.00%VA(mL/mol)18.052518.052918.053118.0533118.0534VB(mL/mol)17.412716.727415.570214.572714.1364、實驗討論1.理論上講本實驗比較準(zhǔn)確，但是實驗中影響因素過多，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)致表觀體積偏小，從而使得出的VA、VB偏小。稱重操作時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)致表觀體積偏大，從而使得出的VA、VB偏大。處理數(shù)據(jù)時將比重瓶的體積視作恒定，但是從注滿溶液到放入25水浴中，比重瓶溫度不可避免地會升高（室溫比25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，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，溶液濃度沒有發(fā)生改變），此時，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。所以實驗測得的VA應(yīng)和水的標(biāo)準(zhǔn)摩爾體積相近，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不同。因為只涉及A分子本身之間的作用力，而則不僅涉及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。實驗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。從實驗數(shù)據(jù)中得知氯化鈉的濃度越低，它的偏摩爾體積就越小。從公式(5)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)為實驗中的數(shù)據(jù),所以公式中的后面一項相對于來說很小，即不同濃度的氯化鈉溶液水的偏摩爾體積基本不變。實驗得出的結(jié)果也與此基本相符。 實驗數(shù)據(jù)處理求的過程中，不直接用，而用，因為-并非線性關(guān)系，而對于強電解質(zhì)的稀水溶液，隨有線性關(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。、思考題1為何不直接用(V/mB)，而用(V/mB)求VB？答：求VA時，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，對于強電解質(zhì)的稀水溶液，V隨mB有線性關(guān)系，故可作V -mB圖，該圖為直線，其直線斜率為(V/mB)。2為什么本實驗的稱量精度要求那么高？答：實驗結(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更加顯著。實驗求出的結(jié)