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。

三、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。

2．计算各溶液中乙醇的准确质量分数。

      式中，m_A是乙醇的质量，m_B是水的质量      

3．计算实验条件下各溶液的比容。

     α=V_比重瓶/m_溶液             

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α_A和α_B。

由上图可知，α_A = 0.9600    α_B = 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 = 17.2800 ml

V_乙醇 = M_乙醇 *α_乙醇 = 46 * 1.1600 = 53.3600 ml

  则100g该溶液的总体积V = M *α=64*1.0356 = 66.2784 ml。

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。

第二篇：偏摩尔体积的测定数据处理

偏摩尔体积测定

室温18ºC   大气压 82.64KPa