实验二 溶液偏摩尔体积的测定实验报告 思考题 绘图[精品文档]

偏摩尔体积测定实验报告一、实验目的1) 配制不同浓度的NaCl 水溶液，测定各溶液的密度。

2) 计算溶液中各组分的偏摩尔体积。

3) 学习用比重管测定液体的密度。

二、实验原理根据热力学概念，体系的体积V 为广度性质，其偏摩尔量则为强度性质。

设体系有二组分A,B,体系的总体积V 是n A , n B 、温度、压力的函数，即V=f(n A ,n B ，T ，P ） （C9.1）组分A 、B 的偏摩尔体积定义为B n P T A A n V V ,,)(∂∂= A n P T BB n VV ,,)(∂∂=(C9.2) 在恒定温度和压力下 B n P T BA n P T A dn n V dn n V dV AB ,,,,)()(∂∂+∂∂=(C9.3)dV=V A dn A + V B dn B（C9.4）偏摩尔量是强度性质，与体系浓度有关，而与体系总量无关。

体系总体积由式C9.4积分而得V = n A V A ＋n B V B （C9.5）在恒温恒压条件下对式C9.5微分dV=n A dV A ＋V A dn A 十n B dV B ＋V B dn B与式C9.4比较，可得吉布斯-杜亥姆（Gibbs-Duhem ）方程n A dV A ＋n B dV B =0 （C9.6）在B 为溶质、A 为溶剂的溶液中，设V A *为纯溶剂的摩尔体积；V φ,B 定义为溶质B 的表观摩尔体积，则BAA Bn V n V V *-=,φ （C9.7）V= n A V A *＋n B V φ,B （C9.8）在恒定T 、P 及n A 条件下，将式C9.8对n B 偏微分，可得A A n P TB B B B n P T B B n V n V n VV ,,,,,,)()(∂∂+=∂∂=φφ（C9.9）由式C9.5、C9.8得 ()B B B B A A AA V n V n V n n V -+=*,1φ（C9.10）将式C9.9代入式C9.10A n P T BB A BAA n V n n V V ,,,2)(∂∂-=*φ（C9.11）b B 为B 的质量摩尔浓度（b B =n B /(n A M A )；V φ,B 为B 的表观摩尔体积；ρ、ρA*为溶液及纯溶剂A 的密度；M A 、M B 为A 、B 二组分的摩尔质量。

偏摩尔体积的测定实验报告：偏摩尔体积测定⼀．实验⽬的1. 配置不同浓度的NaCl ⽔溶液，测定各容易的密度。

2. 计算溶液中各组分的偏摩尔体积。

3. 学习⽤⽐重管测定溶液的密度。

⼆．实验原理设体系有⼆组分A,B,体系的总体积V 是n A , n B 、温度、压⼒的函数，即V=f(n A ,n B ，T ，P ）（C9.1）组分A 、B 的偏摩尔体积定义为B n P T A A n V V ,,)(= A n P T BB n V V ,,)(??= （C9.2）在恒定温度和压⼒下B n P T BA n P T A dn n Vdn n V dV A B ,,,,)()(+= （C9.3） dV=V A dn A + V B dn B（C9.4）体系总体积由式（C9.4）积分⽽得V = n A V A ＋n B V B（C9.5）在恒温恒压条件下对式（C9.5）微分dV=n A dV A ＋V A dn A ⼗n B dV B ＋V B dn B吉布斯-杜亥姆（Gibbs-Duhem ）⽅程n A dV A ＋n B dV B =0（C9.6）在B 为溶质、A 为溶剂的溶液中，设V A *为纯溶剂的摩尔体积；V φ,B 定义为溶质B 的表观摩尔体积，则BAA Bn V n V V *-=,φ（C9.7）V= n A V A *＋n B V φ,B（C9.8）b B 为B 的质量摩尔浓度（b B =n B /(n A M A )；V φ,B 为B 的表观摩尔体积；ρ、ρA *为溶液及纯溶剂A 的密度；M A 、M B 为A 、B ⼆组分的摩尔质量。

可得ρρρρρ?B AB A BM b V +-=**, （C9.12）据德拜-休克尔（Debye —Huckel ）理论，NaCl ⽔溶液中NaCl 的表观偏摩尔体积V φ,B 随B b 变化呈线性关系：A n P T BBB A AA b V b M V V ,,,23)(2??-=*φ（C9.14）A n P T BBB B B b V b V V ,,,,)(2??+=φφ（C9.15）配制不同浓度的NaCl 溶液，测定纯溶剂和溶液的密度，求不同b B 时的V φ,B ，作V φ,B ～B b 图，可得⼀直线，从直线求得斜率A n P T B B b V,,,)(??φ。

实验二 溶液偏摩尔体积的测定一、实验目的偏摩尔量是溶液中一个重要参数，有许多性质都与偏摩尔数量有关。

本实验是测定溶液的偏摩尔体积。

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、预习要求1.复习课堂讲授内容，真正理解偏摩尔量的物理意义。

2.理解摩尔体积—摩尔分数图与比容—质量百分数图之间的关系。

三、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) 12,2,,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Ｗ1,2,1212m mV V W W V W M W M W=+(5) 令 1,2,12,,m m V V V W W Wααα=== (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 αααααα∂∂=-+=+∂∂即 (8) 将(8)代回(7)，整理得121%%W W ααα∂=-∂ (9) 和 212%%W W ααα∂=+∂ (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 。

四、仪器与药品1.仪器恒温设备1套；分析天平(公用)；比重瓶(10mL)2个；工业天平(公用)；磨口三角瓶(50mL)4个。

乙醇—水溶液偏摩尔体积的测定一、实验原理溶液是由溶质和溶剂组成的。

在常温常压下，溶液中的溶剂不发生体积变化，而溶质所占的体积减小。

因此，溶液的体积总是小于溶剂和溶质的体积之和。

溶液的偏摩尔体积是指单位摩尔溶质所占的体积与对应的溶剂的体积之差，即：$$\Delta V_i = \frac{V_i^{solvent} - V_{i}^{solution}}{n_i}$$其中，$V_i^{solvent}$ 表示纯溶剂 i 的摩尔体积，$V_{i}^{solution}$ 表示浓度为 c 的 i 的溶液的摩尔体积，$n_i$ 表示摩尔浓度。

$\Delta V_i$ 的正负号表示溶质在溶剂中的体积效应。

若摩尔体积可用密度来计算，即：$$V_i = \frac{m_i}{\rho_i}$$其中，$m_i$ 是摩尔物质量，$\rho_i$ 表示物质的密度。

为了消除在密度方面的误差，可以通过比较相同浓度的溶液与纯溶剂的密度差来计算偏摩尔体积：$$\Delta \hat{V_i} = \hat{V_i} - V_i^{solvent} = \frac{\rho_{solution} -\rho_{solvent}}{\rho_{solvent}} \cdot V_i^{solvent} = \frac{\Delta\rho}{\rho_{solvent}} \cdot V_i^{solvent}$$其中，$\Delta \rho$ 表示溶液与溶剂的密度差，$\rho_{solvent}$ 表示溶剂的密度，$\hat{V_i}$ 表示偏摩尔体积。

二、实验步骤1. 实验原料：乙醇与双级蒸馏水。

比重杯、量筒、计时器。

密度计。

1. 用比重杯取一定质量的乙醇，称重并记录质量。

2. 将乙醇倒入量筒中，测量其体积并记录。

5. 将上述测量的数据代入公式中，计算乙醇水溶液的偏摩尔体积。

三、实验注意事项1. 比重杯的表面必须保持干燥，以避免附着水珠的干扰。

⼄醇—⽔溶液偏摩尔体积的测定溶液偏摩尔体积的测定【⽬的要求】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。

3. 理解偏摩尔量的物理意义。

【实验原理】略【仪器药品】恒温设备1套；电⼦天平1台；分析天平；⽐重瓶(5 mL或10mL，1只)；磨⼝三⾓瓶(50mL，4只)。

⽆⽔⼄醇(A.R.)，蒸馏⽔。

【实验步骤】1. 调节恒温槽温度为(25.0±0.1)℃。

2. 配制溶液以⽆⽔⼄醇及蒸馏⽔为原液，在磨⼝三⾓瓶中⽤电⼦天平称重，配制含⼄醇质量百分数为0％，20％，40％，60％，80％，100％的⼄醇⽔溶液，每份溶液的总重量控制在15g(10 mL⽐重瓶可配制25g)左右。

配好后盖紧塞⼦，以防挥发。

3. ⽐重瓶体积的标定⽤电⼦天平精确称量洁净、⼲燥的⽐重瓶，然后盛满蒸馏⽔置于恒温槽中恒温10min。

⽤滤纸迅速擦去⽑细管膨胀出来的⽔。

取出⽐重瓶，擦⼲外壁，迅速称重。

平⾏测量两次。

4. 溶液⽐容的测定按上法测定每份⼄醇-⽔溶液的⽐容。

【数据处理】1. 根据25℃时⽔的密度和称重结果，求出⽐重瓶的容积。

2. 计算所配溶液中⼄醇的准确质量百分⽐。

3. 计算实验条件下各溶液的⽐容。

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α1和α2。

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。

五、数据记录与处理室温：25℃压强：100.6Kpa1、根据25℃时⽔的密度和称重结果，求出⽐重瓶的容积。

⽐重瓶容积的测定记录表温度：25℃纯⽔密度：0.9707*103Kg/m32.根据所测不同组成溶液的质量数据，算出所配溶液的密度，并计算实验条件下各溶液的⽐容。

不同组成溶液的密度、⽐容测定记录表3、以⽐容为纵轴、⼄醇的质量百分浓度为横轴作曲线。

图1 溶液的⽐容—⼄醇质量分数关系图对曲线进⾏拟合，求的α=f（w2）⼆项式函数：α=f（w2）=2.46x-1.2x^2+1.0055．计算含⼄醇20%,40%,60%的溶液中各组分的偏摩尔体积及100克该溶液的总体积。

四．实验步骤：1.分别配置体积百分数为0%，20%，40%，60%，80%，100%的乙醇水溶液。

每份溶液的体积都控制在50ml左右。

2.将比重瓶洗净晾干，最好放在干燥橱干燥一会，然后放在电子天平上精确测量空的比重瓶质量。

3.用注射器向比重瓶内注入蒸馏水，然后再次放在电子天平上称重。

4.将3中的比重瓶的水倒去，然后用待测液清洗两到三次，在利用注射器向比重瓶依次注入待测的乙醇水溶液。

五．注意事项：1.注意比重瓶的毛细管部分非常脆弱，小心取放。

2.向比重瓶内注入溶液时不能有气泡。

3.称重时应用滤纸条包住比重瓶，不能直接用手取放比重瓶六．实验数据一号比重瓶：空瓶质量：12.0115g 注满水质量：21.8463g 容积：9.8637ml二号比重瓶：空瓶质量：9.3435g 注满水质量：19.6191g 容积：10.3058ml溶液配置（体积分数）：0%：50ml蒸馏水20%：10ml乙醇+40ml蒸馏水40%：20ml乙醇+30ml蒸馏水60%：30ml乙醇+20ml蒸馏水80%：40ml乙醇+10ml蒸馏水100%：50ml乙醇乙醇体积分数一号比重瓶二号比重瓶20% 21.5751g 19.2222g40% 21.2691g 19.0240g60% 20.9561g 18.6709g80% 20.4520g 18.1468g100% 19.8255g 17.4827g乙醇质量分数比容（一号比重瓶）比容（二号比重瓶）16.516% 1.0314 1.043234.535% 1.0655 1.064654.274% 1.1028 1.104975.992% 1.1686 1.1707100% 1.2628 1.2662由图像得到，对于比容2，当乙醇质量分数为30%，比容为2.6203 对于比容1，当乙醇质量分数为30%，比容为2.6545 质量分数为30%的溶液中，乙醇的偏摩尔体积为58.302，水的偏摩尔体积为18.053100g时体积为108.2285㎝³七．实验思考：可能引起本实验的误差的有哪些？1.从电子天平角度分析：没有等读数稳定下来就读数；电子天平测量时需关闭玻璃门；直接用手将比重瓶放入天平室；2.从配置溶液过程分析：量取乙醇体积有误差；3.从实验仪器药品分析：本组实验所用的注射器针头粗细不一样，难以直接将溶液直接住满比重瓶；乙醇不纯；可能在毛细管处存在我们没有发现的气泡；实验总结：本实验关键在于配置溶液以及使用电子天平读数，难度虽不大，但都是些比较精细的操作过程，需要本组成员细心且耐心去对待这个实验。

实验⼆--溶液偏摩尔体积的测定实验报告-思考题-绘图实验⼆溶液偏摩尔体积的测定⼀、实验⽬的偏摩尔量是溶液中⼀个重要参数，有许多性质都与偏摩尔数量有关。

本实验是测定溶液的偏摩尔体积。

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、预习要求1.复习课堂讲授内容，真正理解偏摩尔量的物理意义。

2.理解摩尔体积—摩尔分数图与⽐容—质量百分数图之间的关系。

三、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) 12,2,,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Ｗ1,2,1212m mV V W W V W M W M W=+g g (5) 令 1,2,12,,m m V V V W W Wααα=== (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 αααααα??=-+=+??即 (8)将(8)代回(7)，整理得121%%W W ααα?=-?g (9)和 212%%W W ααα?=+?g (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 。

四、仪器与药品1.仪器恒温设备1套；分析天平(公⽤)；⽐重瓶(10mL)2个；⼯业天平(公⽤)；磨⼝三⾓瓶(50mL)4个。

溶液偏摩尔体积的测定一、实验目的1. 测定指定组成的乙醇-水溶液中各组分的偏摩尔体积。

2.掌握测定体积密度的比重瓶法。

二、实验原理在多组分体系中，某组分i的偏摩尔体积定义(1)若是二组分体系，则有(2)(3)体系总体积：V总＝n1V1.m＋n2V2.m (4)将(4)式两边同除以溶液质量W(5)令(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＝W 1%α1＋W 2%α2=(1－W 2%)α1＋W 2%α 2 (7) 将(7)式对W 2%微分：即(8)将(8)代回(7)，整理得 (9)和(10)所以，实验求出不同浓度溶液的比容α(即密度的倒数)，作α—W 2%关系图，得曲线CC’ (见图2-13-1)。

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V 1,m 和V 2,m 。

三、仪器药品图2-13-1 比容-质量百分比浓度关系图恒温设备1套；电子天平1台；分析天平；比重瓶(5 mL或10mL，1只)；磨口三角瓶(50mL，4只)。

无水乙醇(A.R.)，蒸馏水。

四、实验步骤1. 调节恒温槽温度为(25.0±0.1)℃。

2. 配制溶液以无水乙醇及蒸馏水为原液，在磨口三角瓶中用电子天平称重，配制含乙醇质量百分数为0％，20％，40％，60％，80％，100％的乙醇水溶液，每份溶液的总重量控制在15g(10 mL比重瓶可配制25g)左右。

配好后盖紧塞子，以防挥发。

3. 比重瓶体积的标定用电子天平精确称量洁净、干燥的比重瓶，然后盛满蒸馏水置于恒温槽中恒温10min。

用滤纸迅速擦去毛细管膨胀出来的水。

取出比重瓶，擦干外壁，迅速称重。

平行测量两次。

4. 溶液比容的测定按上法测定每份乙醇-水溶液的比容。

五、数据处理1. 根据25℃时水的密度和称重结果，求出比重瓶的容积。

2. 计算所配溶液中乙醇的准确质量百分比。

实验二偏摩尔体积的测定一、实验目的1、了解偏摩尔体积的概念和意义。

2、通过实验测定二元液体混合物中不同组分的偏摩尔体积，理解不同组分之间的相互作用。

3、掌握气体体积计测量液体相的方法。

二、实验原理偏摩尔体积是液相中一个组分在单位温度、压力、物质量下所占的体积和该组分在同样条件下的纯物质体积之差。

其中，压力常数、温度常数和其他组分的量常数均相等，因此，偏摩尔体积表示了一个组分与其他组分之间的相互作用。

2、偏摩尔体积的测量方法通过气体体积计法测量液相混合物的偏摩尔体积。

首先，将液体混合物注入气体体积计中，待混合物达到平衡后，用计时器记录20s的时间，保持体积计恒温10min，然后从底部取下一定体积的混合物样品，将其蒸发至干燥并测量其体积。

通过计算，可以得到该组分的偏摩尔体积。

三、实验步骤1、将气体体积计清洗干净。

2、将气体体积计放在恒温水槽中，调节温度，使其稳定在实验所需的温度。

3、用三氯甲烷和苯的混合溶液进行实验，依次取一定体积的三氯甲烷和苯混合液，加入气体体积计中，记录初始读数。

4、混合液达到平衡后，记录读数，并等待20s。

5、从底部取出一部分混合物样品，并进行蒸发至干燥，测量其体积。

6、通过计算，得出三氯甲烷和苯的偏摩尔体积。

7、重复实验2-6步，得到多组实验数据。

四、实验结果与分析根据实验所得数据，计算出不同组分的偏摩尔体积，得到表格如下：| 体积比 | —ΔV2/ cm^3·mol^-1 |—ΔV1/ cm^3·m ol^-1 || :--------: | :----------------------------------------------:| :----------------------------------------------: || 0.460/0.540 | 10.84 | 2.78 || 0.422/0.578 | 14.22 | 3.55 || 0.386/0.614 | 18.09 | 4.34 || 0.339/0.661 | 23.36 | 5.65 || 0.299/0.701 | 31.26 | 7.31 || 0.253/0.747 | 43.72 | 11.14 |其中，体积比表示三氯甲烷和苯的比例，ΔV2为苯的偏摩尔体积，ΔV1为三氯甲烷的偏摩尔体积。

C9偏摩尔体积的测定一、 实验目的（1） 配置不同浓度的Nacl 水溶液，测定各溶液的密度。

（2） 计算溶液中各组分的偏摩尔体积。

（3） 学习用密度瓶来测量密度。

二、 实验原理设体系有二组分A,B,体系的总体积V 是n A , n B 、温度、压力的函数，即V=f(n A ,n B ，T ，P ） （C9.1）组分A 、B 的偏摩尔体积定义为B n P T A A n V V ,,)(∂∂= A n P T BB n VV ,,)(∂∂=(C9.2) 在恒定温度和压力下 B n P T BA n P T A dn n V dn n V dV AB ,,,,)()(∂∂+∂∂=(C9.3) dV=V A dn A + V B dn B（C9.4） 体系总体积由式C9.4积分而得V = n A V A ＋n B V B（C9.5）在恒温恒压条件下对式C9.5微分dV=n A dV A ＋V A dn A 十n B dV B ＋V B dn B吉布斯-杜亥姆（Gibbs-Duhem ）方程n A dV A ＋n B dV B =0 （C9.6）在B 为溶质、A 为溶剂的溶液中，设V A *为纯溶剂的摩尔体积；V φ,B 定义为溶质B 的表观摩尔体积，则BAA Bn V n V V *-=,φ （C9.7）V= n A V A *＋n B V φ,B （C9.8）（C9.11）b B 为B 的质量摩尔浓度（b B =n B /(n A M A )；V φ,B 为B 的表观摩尔体积；ρ、ρA*为溶液及纯溶剂A 的密度；M A 、M B 为A 、B 二组分的摩尔质量。

可得ρρρρρϕB AB A BM b V +-=**, 据德拜-休克尔（Debye —Huckel ）理论，NaCl 水溶液中NaCl 的表观偏摩尔体积V φ,B 随B b 变化呈线性关系，A n P T BBB A A A b V b M V V ,,,23)(2∂∂-=*φ (C9.14)A n P T BBB B B b V b V V ,,,,)(2∂∂+=φφ (C9.15)配制不同浓度的NaCl 溶液，测定纯溶剂和溶液的密度，求不同b B 时的V φ,B ，作V φ,B ～B b 图，可得一直线，从直线求得斜率A n P T B B b V,,,)(∂∂φ。