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：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一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fdV、I两丿T ,P ,ni若是二组分体系，则有体系总体积V = nAVA + nBVB将(2)式两边同除以溶液质量匕二叫 x Va + 如 x VB (3)m m m M mA BMbV _ V _ a , A— am maA式中a是溶液的比容；a A, a B分别为组分A、B的偏质量体积将(4)式代入(3 )式可得:a =WA%a A+WB%a B=(l-WB%)a A+WB%a B将⑸式对WB%微分:da _ 丄=_a +a， d W % AB丫 b图15比容-质量百分比浓度关系+ a ACBAda° W %Ba =aA + w % x所以，实验求出不同浓度溶液的比容a作a —WB%关系图，得曲将⑹代回⑸，整理得线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a A和a B, 再由关系式⑷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)°C2、 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一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°C（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 C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°C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)111.376422.546811.17040.998611.2063210.804422.135011.33060.998611.34652•计算各溶液中乙醇的准确质量分数W %二 一 式中，m A是乙醇的质量，mB是水的质量A m + mA B实验组号123456加入乙醇 的体积 (ml)0纯水510152025纯乙醇加入水的 体积 (ml)2520151050乙醇的体 积分数%020406080100锥形瓶质量(g)45.813850.545050.257143.442545.813850.5450锥形瓶+ 乙醇的质 量(g)/54.534258.303256.337163.421471.3741锥形瓶+ 乙醇+水 的质量g71.996174.696873.334066.489368.422371.3741水的质量(g)20.162615.030810.15225.00090乙醇的质 量(g)3.98928.046112.894618.237620.8291溶液的总 质量(g)26.182324.151823.076923.046823.238520.8291乙醇的质 量分数%016.517234.716055.957478.48011003. 计算实验条件下各溶液的比容。
a =V /m比重瓶 溶液比重瓶的质量(g)11.376410.804411.376410.804411.376410.8044乙醇的 质量分 数%016.517234.716055.957478.4801100比重瓶+溶液质量(g)22.546822.135021.983021.366021.134520.0541溶液的重量(g)11.170411.330610.606610.56169.75819.2497溶液的比容(ml/g)1.00321.00141.05651.07431.14841.22670.80.60.40.2020% 40% 60%80% 100% 120%乙醇的质量分数W%.214•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a a和a b0%由上图可知，a 二 0.9600 a = 1.1600A B5. 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a =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，a = 0.9600ml/g, a = 1.1600ml/g水 乙醇该条件下的偏摩尔体积为：V = M *a =18*0.9600 = 17.2800 ml水 水 水V = M *a 7 磁=46 * 1.1600 = 53.3600 ml乙醇 乙醇 乙醇则 100g 该溶液的总体积 V 二 M *a =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？V空］答：在多组分体系中，某组分i的偏摩尔体积定义为 ‘认加丿T ,P ,ni 溶液的比容为V=«，所以偏摩尔体积不会小于零m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。