实验二 偏摩尔体积的测定

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1、实验二偏摩尔体积的测定一、实验目的1.掌握通过测量密度求取二组分溶液偏摩尔体积的方法2.加深对偏摩尔体积概念的认识3.学习定温下溶液密度的测定方法二、实验原理　　在定温定压下，由于A、B各组分的微小变化引起的二组分溶液的某一广度性质，如体积V的变化可表示　　　　　　　　(6-1)令　　　　　　　　，　　(6-2)则(6-1)式可表示为　　(6-3)其中，ＶＡ、ＶＢ分别称为组分A和组分B的偏摩尔体积。在Ｔ，p恒定条件下，对式（6-3）两边积分，可得(6-4)其中ＶＡ、ＶＢ彼此不是相互独立的，ＶＡ的变化将引起ＶＢ的变化，反

2、之亦然。因而难于用(6-4)式直接求取ＶＡ、ＶＢ。本实验用～作图法求取二组分系统的偏摩尔体积ＶＡ、ＶＢ。(6-4)式可写成：。其中，为纯A的摩尔体积，定义为组分B的表观摩尔体积。经推导可以得到如下四个关系式（推导过程附后）　　　　　　　　　　(6-5)　　　　　　　　　　　　　(6-6)　　　　　　(6-7)　　　　　　　　　(6-8)其中，ρ为溶液的密度，ρＡ为纯组分A的密度；m为溶液的质量摩尔浓度；ＭＢ为组分B的摩尔质量。在恒定的温度和压力下，通过称量组分A和组分B的质量，就可以计算出相应溶液的质量摩尔浓度m，通过

3、称量溶液的质量，就可以得到溶液的密度ρ，组分A的密度ρＡ可以查表得到。通过(6-5)式计算出相应的值。根据(6)式，若用对作图，则得到一直线（图6-1）。从图中可得到和斜率，知道了和后，根据需要，取不同的m值，通过式(6-7)和式(6-8)可以得到组分A和组分B在该浓度下的偏摩尔体积VA和VB。图2-1　~关系图三、仪器和药品恒温槽一台；分析天平一台；比重瓶一个；磨口锥形瓶（150mL）5个；量筒；烧杯(50mL)；滴管；蒸馏水；NaCl。四、实验步骤1.配制溶液用150mL磨口锥形瓶，准确配制质量摩尔浓度分别为：0.

4、5，0.7，1，2，3的NaCl溶液约100mL。先称锥形瓶的质量，小心加入适量的NaCl，再称量。用量筒加入所需之蒸馏水后称量。由减重法分别求出NaCl和水的质量，并分别求出它们的质量摩尔浓度（）。2.用比重瓶测溶液的密度称干燥的空瓶的质量，装蒸馏水，并在35℃下恒温（应比室温至少高5℃）10分钟。用滤纸吸走溢出的液体，取出并擦干比重瓶，再称重。重复以上操作，使称量重复至±0.2mg。用同法测五个溶液的质量。均应重复三次，重复至±0.2mg。五、数据记录与处理1.列出原始数据室温：　℃　　大气压力：　　　Pa　实验温

5、度℃　蒸馏水密度：　　　　(g·cm-3)序号/g/g/g/g/g12345、、分别为空密度瓶，密度瓶装满蒸馏水，密度瓶装满溶液的质量2.数据处理（1）按上表内容，计算每一种溶液的质量摩尔浓度m,，和　。序号称量平均值//g/g/g13223140.750.5（2）作　-~　图，由图求取和值。3、计算实验温度及大气压力下，和时水和的偏摩尔体积。六、思考讨论题1.使用比重瓶应注意哪些问题？2.如何使用比重瓶测量粒状固体物的密度？3.本实验的关键操作是什么，如何保证溶液密度测量的精度？七、参考文献[1]王秋长，赵鸿喜，张守

6、民，等.基础化学实验[M]，北京：科学出版社，2003.318-320[2]傅献彩,沈文霞,姚天扬,等.物理化学上册[M].第五版,北京：高等教育出版社，2006.207-213附：关系式5～8的推导：（1）（2）由A和B物质的量nA和nB配成溶液，其密度为ρ，则溶液的体积为（3）式中MA和MB分别为A和B物质的相对分子质量，把此关系式代入（2）式，得（4）当溶液浓度用质量摩尔浓度m表示时，式中（5）在定温定压下，，为该条件下纯A的密度。（关系式5）（6）由（5）式可知，与有关的量m、、都是实验上可测量的。所以可由这些

7、测量值计算而得。进而只要找到VA、VB与的关系，则偏摩尔体积可求，为此，先把（1）式对nB求导，得（7）而（8）（8）式中的V和VB分别用（1）和（7）式的关系代入，得（9）从（7）和（9）式可以看出，已知nA、nB、、，便可求算、、。上述的计算方法，对于二元溶液未加任何限制，所以原则上适用于所有的二元溶液体系。若溶液浓度用质量摩尔浓度表示，则（10）（11）将（11）式代入，（12）对于水来说，，联合（11）式代入（9）式，所以（关系式7）（13）对于强电解质稀溶液，德拜－休克尔理论证明了其表观摩尔体积与呈线性关系。

8、对于～线上任一点P（，）有（14）（关系式6）（15）将（15）式代入（12）式，得（关系式8）（16）【密度的测定方法】比重瓶法比重瓶是一种广泛应用的精度较高的密度测量法。这种方法的优点是测量精度主要决定于质量测定精度；比重瓶中液体几乎与空气隔绝，液体的蒸发和从空气中吸湿的可能性小，对于易挥发性液体及粘度很大的液体密度的测定都适