偏摩尔体积的测定.doc

北京理工大学物理化学实验报告偏摩尔体积的测定班级：09111101实验日期：2013-4-23一、 实验目的及要求1) 配制不同浓度的NaCl水溶液，用密度瓶测定各溶液的密度。2) 计算溶液中各组分的偏摩尔体积。二、原理设体系有二组分A,B,体系的总体积V是nA, nB、温度、压力的函数，即V=f(nA ,nB，T，P） 组分A、B的偏摩尔体积定义为 吉布斯-杜亥姆（Gibbs-Duhem）方程如下：nAdVAnBdVB =0 在B为溶质、A为溶剂的溶液中，设VA*为纯溶剂的摩尔体积；Vf,B定义为溶质B的表观摩尔体积，则 V= nAVA*nBVf,B bB为B的质量摩尔浓度（bB =nB/(nAMA)；V,B为B的表观摩尔体积；、A*为溶液及纯溶剂A的密度；MA、MB为A、B二组分的摩尔质量。可得 据德拜-休克尔（DebyeHuckel）理论，NaCl水溶液中NaCl的表观偏摩尔体积Vf,B 随变化呈线性关系， 配制不同浓度的NaCl溶液，测定纯溶剂和溶液的密度，求不同bB时的Vf,B，作Vf,B图，可得一直线，从直线求得斜率。从而可以计算VA、VB 。三、仪器与试剂分析天平、恒温槽、烘干器、比重瓶、磨口塞锥形瓶（50ml）、烧杯（50ml、250ml）、洗耳球、量筒50ml、NaC1（A.R.）四、实验步骤1）调节恒温槽至设定温度，33。2）配制不同组成的NaCl水溶液：用称量法配制质量百分比约为： 1、4, 8、12和16%的NaCl水溶液，并记录下NaCl的质量. 3）洗净、干燥比重管。在分析天平上称量空比重管（注意带盖）。4）将密度瓶装满去离子水，放入恒温槽内恒温10min，擦干比重管外部，在分析天平上再称量。重复本步骤一次。5）将已进行步骤4操作的比重管用待装溶液涮洗3次，再装满NaCl水溶液，放入恒温槽内恒温10min。擦干比重管外部，在分析天平上称量。重复本步骤操作一次。6）用上述步骤5的方法对其它浓度NaCl溶液进行操作。五、 数据记录与处理本实验一共记录了5组数据，NaCl的浓度依次增大，实验数据室温：19.2M（NaCl）=58.443 g/mol恒温槽温度：25M（H2O）=18.016 g/mol在292.3K下水的密度为：0.99833 g/cm-3序号12345空锥形瓶质量/g53.823764.922078.562664.685657.4885加入NaCl锥形瓶质量/g55.162266.745382.059169.727364.1774加入水之后锥形瓶质量/g94.6143103.4280120.5582106.6266101.3844NaCl的质量/g1.33851.82333.49655.04176.6889NaCl的物质的量/mol0.0229040.0312000.0598310.0862710.11446水的质量/g39.452136.682738.499136.899337.2070水的物质的量/mol39.518136.744138.563536.961037.2692NaCl的质量分数0.0328140.0473510.0832590.120210.15238密度管质量/g10.337510.982610.982611.522010.9349装水后密度管质量/g20.581820.828420.828421.243421.2175装溶液后密度管质量/g20.823521.140221.428922.113422.3950纯水的质量/g10.24439.84589.84589.721410.2826溶液的质量/g10.486010.157610.446310.591411.4601水的体积/m-310.503510.17510.46410.60911.4793bB mol/kg0.580550.850521.55412.33803.0762bB0.761940.922241.24661.52911.7539b1.50.442340.784391.93743.57505.3955kg/m-31.02188E+031.0299E+031.0592E+031.0877E+031.11265E+03V，B/m-3mol-11.7419E-052.0590E-051.8121E-051.8537E-051.9067E-05VA/m-3mol-11.8042E-051.8039E-051.8029E-051.8014E-051.7997E-05VB/m-3mol-11.7800E-052.1051E-051.8745E-051.9302E-051.9944E-05做Vf,B散点图，得到如下散点图：可以发现其中第二个点与其他四个点相差太大，可能是由于实验操作的时候出现错误造成，故舍去，利用其余四组数据做线性拟合可以得到如下图像舍去第二组数据数据得到的Vf,B图拟合直线的斜率为：1.61710-5，线性相关度为0.98234，说明拟合得比较好。求出校正的表观摩尔体积如下：测得的表观摩尔体积V/m-3/mol1.7419E-052.0590E-051.8121E-051.8537E-051.9067E-05校正后的表观摩尔体积m-3/mol1.7379E-051.7638E-051.8162E-051.8619E-051.8983E-05除开第二组数据之外，校正的表观摩尔体积与实测的表观摩尔体积存在偏差，但是相差不大，其可能的原因有：1） 称量的时候存在误差。由于实验台上有实验人员称量等原因造成了天平读数不稳定，试验台不是水平的，天平没有完全水平。2） 恒温误差。恒温槽加热器在底部，而密度瓶在恒温槽的上部，温度传感器在中下部，恒温槽所测的温度并不是密度瓶处水的温度，存在偏差。3） 气泡产生误差。在往密度瓶中加溶液的时候虽然动作缓慢，但是还是存在一定的气泡，在恒温的过程中气泡膨胀，是的实验误差增大。求得的水和NaCl的偏摩尔体积如下：VA /m-3/mol1.8042E-051.8039E-051.8029E-051.8014E-051.7997E-05VB m-3/mol1.7800E-052.1051E-051.8745E-051.9302E-051.9944E-05由实验结果可以看出水的偏摩尔体积随氯化钠的浓度的增大而减小，氯化钠的偏摩尔体积逐渐增大。吉布斯-杜亥姆（Gibbs-Duhem）方程nAdVAnBdVB =0符合实验原理中的上述公式。六、思考题1、片摩尔体积有可能小于零吗？答：有可能。如在无限稀释的硫酸镁溶液中加入1mol 硫酸镁时,溶液的体积缩小了1.4cm-3,此时硫酸镁的偏摩尔体积就小于零。2、在实