物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)偏摩爾體積測定

1、PAGE 偏摩爾體積測定1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙笈渲撇煌瑵舛鹊腘aCl水溶液，測定各溶液的密度。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 (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)，而與體系總量無關(guān)。體系總體積由式C9.4積分而得V = nAVAnBVB （C9.5）在恒溫恒壓條件下對式C

2、9.5微分dV=nAdVAVAdnA十nBdVBVBdnB與式C9.4比較，可得吉布斯-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；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)；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

3、摩爾質(zhì)量?？傻?(C9.12)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，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 。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（

4、A.R.）無水乙醇（A.R.）4 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(shí)驗(yàn)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(jìn)行干燥。在分析天平上稱量空比重管（注意帶蓋）。將

5、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

6、，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(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(jì)算各濃度NaCl溶液的密度。2）計(jì)算各濃度NaCl溶液的，計(jì)算各濃度NaCl溶液的V,B，作V,B圖，求直線的斜率。3）根據(jù)式C9.14、C9.15計(jì)算各濃度NaCl溶液的VA、VB。計(jì)算時(shí)應(yīng)該從V,B圖上求相應(yīng)bB對應(yīng)的V,B 。4）本實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)和計(jì)算步驟較多，應(yīng)將數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果列表?？梢酝ㄟ^計(jì)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