物理化学实验报告
实验名称：偏摩尔体积的测定
姓名：刘炳成
班级：12级应用化学
学号：1220405005
指导老师：曹红翠
实验日期：2014/3/19
实验十五 溶液偏摩尔体积的测定
一、实验目的
1.掌握用比重瓶测定溶液密度的方法。
2.测定指定组成的乙醇—水溶液中各组分的偏摩尔体积。
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
,,,()
j i m i T p n i j V V n ≠⎛⎫∂= ⎪
∂⎝⎭ (1) 若是二组分体系，则有
21,1,,m T p n V V n ⎛⎫
∂= ⎪
∂⎝⎭ (2) 1
2,2,,m T p n V V n ⎛⎫
∂= ⎪
∂⎝⎭ (3) 体系总体积
Ｖ＝ｎ1Ｖ1，m +ｎ2Ｖ2。m (4)
将(4)式两边同除以溶液质量Ｗ
1,2,1212m m
V V W W V W M W M W
=+ (5) 令 1,2,12,,m m V V V
W W W
ααα=== (6) 式中α是溶液的比容；α1，α2分别为组分1、2的偏质量体积。将(6)式代入(5)式可得：
α＝Ｗ1%α1+Ｗ2%α2=(1-Ｗ2%)α1+Ｗ2%α2 (7)
将(7)式对Ｗ2%微分：
122122,%%
W W αα
αααα∂∂=-+=+
∂∂即 (8)
将(8)代回(7)，整理得
图15.1 比容-质量百分比浓度关系
a A
C
B M
A ′
B ′
C ′ W 2%
121%
%
W W α
αα∂=-∂ (9) 和 212%
%
W W α
αα∂=+∂ (10)
所以，实验求出不同浓度溶液的比容α，作α—Ｗ2%关系图，得曲线ＣＣ′(见图15.1)。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α1和α2，再由关系式(6)就可求出Ｖ1,m 和Ｖ2,m 。
三、仪器与药品
仪器：恒温设备1套；电子天平1台；比重瓶(10mL)1个；磨口锥形瓶(50mL)4个。 药品 ：95％乙醇(分析纯)，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
用磨口锥形瓶准确配制乙醇的质量百分数分别为0%、20%、40%、60%、80%和100%的乙醇水溶液，每份溶液的总质量控制在25g 左右。
3、比重瓶体积的标定
将比重瓶洗净烘干，用电子天平精确称空瓶重量。用滴管或注射器将蒸馏水注入比重瓶盖上毛细管瓶塞，注意瓶内不能有气泡。将其置于恒温槽恒温10min 。用滤纸将瓶塞毛细管口外的液体吸出。取出比重瓶，用滤纸将比重瓶擦干，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
按上述方法测定每份乙醇—水溶液的比容。
五、注意事项
1.恒温时间一定不能少于30min ，以保障系统达到恒温要求。
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、实验数据记录
B
图15.2 比重瓶
干比重瓶的质量：9.7783g
加满蒸馏水后比重瓶的质量：20.3031g 则水的质量为：10.5248g 实验室室温为19℃
查资料可知：19℃时蒸馏水密度为：0.9984g/cm3
19℃时乙醇的密度为0.7767g/cm3
根据水的密度计算的比重瓶体积为10.5417cm3
七、数据处理
如上图所示：在x=30处作平滑曲线的切线可得
α水=0.98ml/g, α乙醇=1.16ml/g
则水的摩尔体积=18*0.98=17.64cm3/mol
乙醇的摩尔体积=46*1.16=53.36cm3/mol
100g该溶液的总体积=30*1.16+70*0.98=103.4cm3
八、思考题
1、影响实验结果精度的主要因素是什么？
操作的时候溶液的洒出，称量时和向比重瓶注射溶液时有气泡产生
2、偏摩尔体积有可能小于零吗？
有可能，在等温等压等特定情况下，若往某溶液中加入一摩尔该物质，如果体积变小就是负的偏摩尔体积
九、误差分析与总结
做实验时，手抖容易溶液洒出，弄在分析天平里影响实验结果，每次称量后都把分析天平里擦干净。由于时间原因，称量完一次溶液后没等比重瓶里面干燥就注入另一溶液，结果容易出现误差
