实验九 乙醇—水溶液偏摩尔体积的测定 1 实验目的 掌握用比重瓶测定溶液密度的方法。 加深理解偏摩尔量的物理意义。 测定乙醇—水溶液中各组分的偏摩尔体积。 ? 2 实验原理 ? 在T,p不变的多组分体系中，某组分i的偏摩尔体积定义为  (1) 若为二组分体系，则有  (2)  (3) 体系总体积 Ｖ＝ｎ1Ｖ1，m+ｎ2Ｖ2。m (4) 其中n1和n2分别为溶液中组分1和2的摩尔数。将(4)式两边同除以溶液质量Ｗ  (5) 式中m1和m2分别为溶液中组分1和2的质量，M1和M2分别为溶液中组分1和2的摩尔质量。令  （6）  （7）  (8) 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)、(7)、(8)式代入(5)式可得: α＝Ｗ1α1+Ｗ2α2 = (1-Ｗ2)α1+Ｗ2α2 =α1 +(α2-α1)W2 (9) 式中W1和W2分别为溶液中组分1和2的质量分数。将(9)式对Ｗ2微分:  (10) 即  (11) 将(11)代回(9)，整理得  (12) 和 ????????? (13) 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1-1)。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(7)和（8）就可求出Ｖ1,m和Ｖ2,m。 3 仪器 药品 ?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 95％乙醇(分析纯) 纯水 4 实验步骤 ? 调节恒温槽温度为(25.0±0.1)℃。 以95％乙醇(Ａ)及纯水(Ｂ)为原液，在磨口三角瓶中用工业天平称重，配制含Ａ质量百分数为0％，20％，40％，60％，80％，100％的乙醇水溶液，每份溶液的总体积控制在40mL左右。配好后盖紧塞子，以防挥发。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二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)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。 同法测定每份乙醇—水溶液的密度。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。 ? 5 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 根据附表数据，由公式14计算所配溶液中乙醇的准确质量分数。  （14） 式中，y是根据测得的密度值，查附表得的95％乙醇(即Ａ)中纯乙醇的准确百分比含量。 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。 5 用计算机对上述曲线进行曲线拟合，求得(=f(W乙醇)二项式函数。 6 根据(=f(W乙醇)二项式函数和公式（9）或公式（11）和（13），分别计算30％、50%、70%乙醇溶液的α1和α2。然后计算含乙醇30％、50%、70%的溶液中各组分的偏摩尔体积及100g该溶液的总体积。 溶液 30% 50% 70%  α水     α乙醇     V水，m     V乙醇，m     100溶液的总体积      6 注意事项 ? (1) 实际仅需配制四份溶液，可用移液管加液，但乙醇含量根据称重算得。 (2) 为减少挥发误差，动作要敏捷。每份溶液用两比重瓶进行平行测定或每份样品重复测定二次，结果取其平均值。 (3) 拿比重瓶应手持其颈部。 ? 7 思考题 (1) 使用比重瓶应注意哪些问题？ (2) 如何使用比重瓶测量粒状固体物的密度？ (3) 为提高溶液密度测量的精度，可作哪些改进？ ? 附: 表1 25℃时乙醇密度与质量百分比浓度之间的关系  ? 0.81094 ? 0.80823 ? 0.80549 ? 0.80272 ? 0.79991 ? 0.79706  乙醇W% 91.00 92.00 93.00 94.00 95.00 96.00  注: 也可用无水乙醇配制不同浓度的乙醇—水溶液，根据称量结果直接确定其浓 度。 ? 比重瓶如图1-2所示，可用于测定液体和固体的密度。 1) 液体密度的测定 (1) 将比重瓶洗净干燥，称量空瓶重m0。 (2) 取下毛细管塞Ｂ，将已知密度ρ1(t℃)的液体注满比重瓶。轻轻塞上塞B，让瓶内液体经由塞B毛细管溢出，注意瓶内不得留有气泡，将比重瓶置于t℃的恒温槽中，使水面浸没瓶颈。 (3) 恒温10min后，用滤纸迅速吸去塞Ｂ毛细管口上溢出的液体。将比重瓶从恒温槽中取出，(注意只可用手拿瓶颈处)。用吸水纸擦干瓶外壁后称其总重量为m1。 (4)用待测液冲洗净比重瓶后（如果待测液与水不互溶时，则用乙醇洗两次后，再用乙醚洗一次后吹干），注满待测液。重复步骤(2)和(3)的操作，称得总重为m2。 (5)根据公式15计算待测液的密度ρ(t℃)  (15) 2) 固体密度的测定 (1) 将比重瓶洗净干燥，称量空瓶重m0。 ????? (2) 注入已知密度ρ1(t℃)的液体（注意该液体应不溶解待测固体，但能够浸润它）。 ????? (3) 将比重瓶置于恒温槽中恒温10min，用滤纸吸去塞Ｂ毛细管口溢出的液体。取出比重瓶擦干外壁，称重为m1。 (4) 倒去液体将瓶吹干，装入一定量研细的待测固体（装入量视瓶大小而定），称重为m2。 (5) 先向瓶中注入部分已知密度为ρ(t℃)的液体，将瓶敞口放入真空干燥器内，用真空泵抽气约10min，将吸附在固体表面的空气全部除去。然后向瓶中注满液体，塞上塞Ｂ。同步骤(3)恒温10min后称重为m3。 (6) 根据公式16计算待测固体的密度ρS(t℃)。 ?????????????????????????? （16）