溶液偏摩尔体积的测定.docx
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溶液偏摩尔体积的测定
物理化学实验报告
实验名称:
溶液偏摩尔体积的测定
实验日期:
院系:
机械工程学院
专业:
冶金工程(有色金属方向)
学号:
姓名:
一、实验目的
1.掌握用比重瓶测定溶液密度的方法;
2.运用密度法测定指定组成的乙醇—水溶液中各组分的偏摩尔体积;
3.学会恒温槽的使用;
4.理解偏摩尔量的物理意义。
二、实验原理
在多组分体系中,某组分i的偏摩尔体积定义为
(1)
若是二组分体系,则有
体系总体积
+
(2)
将
(2)式两边同除以溶液质量
+
(3)
令
(4)
式中α是溶液的比容;αA,αB分别为组分A、B的偏质量体积。
将(4)式代入(3)式可得:
α=WA%αA+WB%αB=(1-WB%)αA+WB%αB(5)
将(5)式对WB%微分:
即
(6)
将(6)代回(5),整理得
(7)
和
(8)
图16比重瓶
所以,实验求出不同浓度溶液的比容α,作α—WB%关系图,得曲线CC′(见图15)。
如欲求M浓度溶液中各组分的偏摩尔体积,可在M点作切线,此切线在两边的截距AB和A′B′即为αA和αB,再由关系式(4)就可求出VA和VB。
3、仪器药品
恒温槽1台;电子天平1台;50ml磨口锥形瓶4只;10ml比重瓶1只;无水乙醇(AR);蒸馏水。
四、实验步骤
1、调节恒温槽温度为(25.0±0.1)℃。
2、溶液配制
以95%乙醇(A)及纯水(B)为原液,在磨口锥形瓶瓶中用分析天平称重,配制含A体积百分数为0%,20%,40%,60%,80%,100%的乙醇水溶液,每份溶液的总体积为20ml。
配好后盖紧塞子,以防挥发。
3、比重瓶体积的标定
摇匀后测定每份溶液的密度,其方法如下:
用分析天平精确称量一个预先洗净烘干的比重瓶,然后盛满纯水(注意不得存留气泡),用滤纸迅速擦去毛细管膨胀出来的水。
擦干外壁,迅速称重。
平衡测量两次根据水的密度值计算出比重瓶体积。
4、溶液比容的测定
同法测定每份乙醇—水溶液的比容。
恒温过程应密切注意毛细管出口液面,如因挥发液滴消失,可滴加少许被测溶液以防挥发之误。
五、注意事项
1.恒温时间一定不能小于30min,以保障系统能够达到恒温要求。
2.称量前一定要把比重瓶外擦干净,称量操作要迅速,且用手指抓住瓶颈处,不要抓瓶体,以免升温过高,液体外溢。
六、数据处理
1.根据14℃(在实验室做本次试验时并未使用恒温槽,所以应使用室温14℃时水的密度)时水的密度和称重结果,求出比重瓶的体积积。
实验温度℃
实验条件下大气压强
14
标准大气压
比重瓶
比重瓶质量(g)
比重瓶+水(g)
水的质量(g)
水的密度Kg.m-3
比重瓶的体积(ml)
1
11.3764
22.5468
11.1704
0.9986
11.2063
2
10.8044
22.1350
11.3306
0.9986
11.3465
2.计算各溶液中乙醇的准确质量分数。
式中,mA是乙醇的质量,mB是水的质量
实验组号
1
2
3
4
5
6
加入乙醇的体积(ml)
0
纯水
5
10
15
20
25
纯乙醇
加入水的体积(ml)
25
20
15
10
5
0
乙醇的体积分数%
0
20
40
60
80
100
锥形瓶质量(g)
45.8138
50.5450
50.2571
43.4425
45.8138
50.5450
锥形瓶+乙醇的质量(g)
54.5342
58.3032
56.3371
63.4214
71.3741
锥形瓶+乙醇+水的质量g
71.9961
74.6968
73.3340
66.4893
68.4223
71.3741
水的质量(g)
20.1626
15.0308
10.1522
5.0009
0
乙醇的质量(g)
3.9892
8.0461
12.8946
18.2376
20.8291
溶液的总质量(g)
26.1823
24.1518
23.0769
23.0468
23.2385
20.8291
乙醇的质量分数%
0
16.5172
34.7160
55.9574
78.4801
100
3.计算实验条件下各溶液的比容。
α=V比重瓶/m溶液
比重瓶的质量(g)
11.3764
10.8044
11.3764
10.8044
11.3764
10.8044
乙醇的质量分数%
0
16.5172
34.7160
55.9574
78.4801
100
比重瓶+溶液质量(g)
22.5468
22.1350
21.9830
21.3660
21.1345
20.0541
溶液的重量(g)
11.1704
11.3306
10.6066
10.5616
9.7581
9.2497
溶液的比容(ml/g)
1.0032
1.0014
1.0565
1.0743
1.1484
1.2267
4.以比容为纵轴、乙醇的质量百分浓度为横轴作曲线,并在30%乙醇处作切线与两侧纵轴相交,即可求得αA和αB。
由上图可知,αA=0.9600αB=1.1600
5.求算含乙醇30%的溶液中各组分的偏摩尔体积及100g该溶液的总体积。
先找出乙醇的质量分数为30%时所对应的溶液的比容α=1.0230,过点(0.300,1.0356)作曲线的切线(如图)。
由图可得出乙醇的质量分数为30%时,
α水=0.9600ml/g,α乙醇=1.1600ml/g
该条件下的偏摩尔体积为:
V水=M水*α水=18*0.9600=17.2800ml
V乙醇=M乙醇*α乙醇=46*1.1600=53.3600ml
则100g该溶液的总体积V=M*α=64*1.0356=66.2784ml。
八思考题
1、使用比重瓶应注意哪些问题?
答:
(1)要避免用手直接拿瓶操作;
(2)比重瓶加满溶液后,塞子上的毛细管要充满溶液不能有气泡产生;
(3)称量前必须用滤纸把比重瓶的外表面擦干净,然后再放到天平上称量;
(4)称量前后都要烘干。
2、影响实验结果精度的主要因素是什么?
答:
(1)操作不当造成的误差
(2)仪器误差
(3)乙醇是易挥发有机物,会导致浓度误差
(4)比重瓶内留有气泡和外壁沾水,都会导致误差
3、为提高溶液密度测量精度,可作哪些改进?
答:
(1)准确测量溶液的物质量浓度
(2)多次测量同一组成溶液的质量,结果取其平均值
(3)每次称量瓶都要烘干
(4)实验应在恒温槽中进行
(5)为减少挥发误差,动作要敏捷
4、如果研究的系统不是强电解质稀溶液,如何进行数据处理?
答:
如果研究的系统不是强电解质稀溶液,则需要按分步解离的方法分别计算相应的值,最后代入公式做近似求解。
5、偏摩尔体积有可能小于零吗?
答:
在多组分体系中,某组分i的偏摩尔体积定义为
溶液的比容为
所以偏摩尔体积不会小于零。
九实验总结
1、本实验要注意每测一组数据前,要进行润洗,还有烘干。
2、测定要在电子天枰旁进行,以免挥发,影响准确度。
要进行多组测量取平均值,以保证准确度。
3、每一项由一个人操作,以免混淆,仪器必须配套,不可乱放乱盖。
4、在数据处理及画图时要准确画出切线,不可盲目而定。
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- 溶液 摩尔 体积 测定
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