Порядок выполнения работы. В работе нужно определить парциальные молярные объёмы ве­ществ двухкомпонентных

В работе нужно определить парциальные молярные объёмы ве­ществ двухкомпонентных растворов моляльностей т 0,05, 0,1, 0,15, 0,2 моль/1000 г растворителя. Для этого приготовлены водные раство­ры солей K₂SO₄, MgSO₄, Nad. Могут быть растворы и других твердых и жидких веществ.

Задание для выполнения работы выдается преподавателем - два раствора солей с указанными выше концентрациями. Для определения

объема V_t необходимо найти плотность растворов.

Плотность растворов определяется пикнометрическим методом с использованием пикнометров различных видов. Пикнометр - это стек­лянный сосуд с меткой для ограничения количества залитой жидкости (раствора) и известным объёмом (рисунок 3). Объём пикнометра опре­деляют с использованием жидкости, для которой хорошо известна за­висимость плотности от температуры. Наиболее часто в качестве такой жидкости используют дистиллированную воду.

Ft \;

1 - пробка; 2 - шлиф; 3 - метка: 4 - ёмкость пикнометра
-"-' Рисунок 3 - Пикнометр..

Так как в работе исследуются два раствора, то берут два пикно­метра. Для определения объёмов пикнометров взвешивают два чистых сухих пикнометра сначала на технических, а затем на аналитических весах с точностью до ±0,0002 г. После этого пикнометры заполняют дистиллированной водой до метки по нижнему мениску раствора. Если на поверхность пикнометра попала вода, то её удаляют фильтроваль­ной бумагой. Взвешивание пикнометров с водой опять проводят сна­чала на технических, а затем на аналитических весах. По результатам взвешиваний пустых пикнометров и с водой на аналитических весах определяют их объём по формуле:

_ У т -

^dH₂O

(2.1)

где ото - масса пустого пикнометра, г; т\ -масса пикнометра с водой, г;

-- т\-т2~ масса дистиллированной воды в пикнометре, г;: ^r**^: djf q — плотность дистиллированной воды при температуре опыта,

г/см"¹. Находится из справочных данных (таблица 1).

Ж

Таблица 1 - Плотность дистиллированной воды в зависимости от температуры

t,°C
dlbO, г/см"	0,99897	0,99880	0.99862	0,99843	0,99823
t, °С
dH2O, r/cM^J	0,99802	0,99780	0,99756	0,99732	0,99707

После определения объёмов пикнометров воду выливают, пикно­метры сушат и при необходимости охлаждают или нагревают до тем­пературы дальнейших опытов. Испытуемые растворы также доводят до температуры определения их плотности. Температуру растворов изме­ряют термометром. Затем один пикнометр заполняют одним раствором соли, другой - вторым раствором. Опыты начинают с раствора мень­шей концентрации, переходя затем к большей. Каждый раз пикнометр предварительно ополаскивают исследуемым раствором. При точных измерениях проводят термостатирование растворов с использованием термостатов. Оттермостатированные растворы с известной их темпера­турой взвешивают опять сначала на технических, а затем на аналити­ческих весах. Закончив взвешивание исследуемого раствора данной концентрации, его нужно вылить из пикнометра в соответствующую емкость для хранения.

т

Щ

Зная массы растворов по аналитическим весам и объёмы пикно­метров, рассчитывают плотности растворов для данной концентрации по формуле:

dp-pa

р_-ра_ ^VU

где гПр__ра — масса раствора в пикнометре, г;

т₂ и т₀ - массы пикнометра с раствором и пустого пикнометра, г.

Данные взвешиваний и расчетов занести в таблицы 2 и 3. При за­
полнении таблиц > называть размерность величин и химическую фор­
мулу СОЛИ.... ■ -:., -

Таблица 2 - Определение объёмов пикнометров

Номер пикно­метра	Темпера­тура, °С	Масса пикнометра, г	Плот­ность воды, г/см''	Объём пикно­метра, см^3
пустого	с водой

*!?■

Таблица 3 - Определен ие плотности растворов при темп ературе.... °С

Номер раст­вора	Кон­цент­рация соли, m	Масса пикнометра, г	Масса раствора в пикно­метре, г	Плот­ность раствора, dp-pa
пустого 1 с раство­ром
Номер, соль		..... -■■■■?.......

2.3 Обработка результатов экспериментов

Для всех концентраций исследуемых растворов, содержащих 1000 г воды (растворителя), рассчитать их массы по формуле:

".,'-' ■••■-■ _gp._pa=mM₂ +1000,. _. (2.3)

где m — моляльность раствора, моль/1000 г р-ля;:...

М - молярная масса соли, г/моль.

^; По экспериментальным данным, приведенным в таблице 3, вы­числить объёмы растворов, содержащих 1000 г воды:

& р-ра

V,

р-ра

(2.4)

Построить графики (экспериментальные кривые V_p._pa - т) для обоих растворов в координатах V_p._pa — т., откладывая по оси ординат объём раствора, а по оси абсцисс число молей соли, содержащихся в 1000 г воды (см. рисунок 2). Для построения графиков масштабы по осям Vp-p_a и моляльную концентрацию т раствора выбрать с таким расчетом, чтобы рисунок занимал половину тетрадного листа.

По экспериментальным кривым V_p._pa — m определить парциаль­ные молярные объёмы растворенных солей в обоих растворах для всех концентраций графическим дифференцированием:

on-,

= V, = К

AV

р-ра

-f-?~ - tga, Am

(2.5)

где а - угол наклона касательных к экспериментальной кривой Vp-ра — тъ точках, отвечающих моляльным концентрациям растворов, к оси абсцисс.

j Для определения тангенса угла наклона касательных в названных точках нужно построить произвольный прямоугольный треугольник, найти для него значения катетов, выраженные через AV и Am, и по ним

вычислить тангенс а, а следовательно парциальный молярный объём соли (см. рисунок 2). Для определения парциального молярного объёма воды для всех растворов и концентраций растворенных веществ ис­пользовать уравнение Гиббса-Дюгема (1.13). Результаты всех графи­ческих определений и расчетов свести в таблицу 4.

Таблица 4 - Парциальные молярные объёмы соли и в исследуемых растворах при температуре... С	воды
Моляль-ность раствора т	Масса раст­вора gp-pa, Г	Объём раст­вора *■ ' р-ра	&Ур-ра	Апг	Парциальные молярные объём воды и соли,...
Раствор № 1 (формула соли)
0,05
0,10 _^
0,15
0,20
Раствор № 2 (формула соли)
0,05
0,10						1___
0.15

Для исследуемых растворов максимальной концентрации при температуре экспериментов рассчитать общий объём одного моля рас­твора V_ad по правилу аддитивности, используя уравнение (1.20), а так­же изменение объёмов компонентов раствора при образовании раство­ра. При вычислениях молярных объёмов солей использовать справоч­ные данные по плотности твердых солей: d(K₂SO₄) = 2,66, d(MgSO₄) = 2,66, d(NaCl) = 2,165 г/см³.

2.4 Содержание отчета по работе.-..-■

В отчете по проделанной работе нужно привести цель работы, краткую теоретическую часть, результаты экспериментов и их обра­ботку в соответствии с методическими рекомендациями.

Цель работы должна отражать экспериментальный метод (мето­дику) проведения опытов, величины, которые следует определить.

В теоретической части необходимо привести основные понятия и определения термодинамических свойств растворов, парциальных мо-

I

лярных величин компонентов растворов, от каких факторов они зави­сят. Описать методы определения парциальных молярных величин. Привести формулы, которые будут необходимы при обработке резуль­татов экспериментов. Содержание теоретической части должно являть­ся ответами на контрольные вопросы по выполняемой работе.

Экспериментальные данные оформлять в соответствии с методи­ческими рекомендациями. Сначала проводятся черновые расчеты по обработке данных экспериментов. После проверки их правильности преподавателем они заносятся в отчет. Все полученные величины при­водить с указанием размерности. Таблицы и графики выполнять акку­ратно с помощью карандаша (ручки) и линейки.

Отчет пишется на тетрадных листах бумаги. В отчете не должно быть исправлений, зачеркиваний текста и вычислений.

По данным, полученным в работе, необходимо сделать выводы. В них следует отразить, какой метод использовался в работе, какие

получены экспериментальные величины.;

|

^?.. "" "~ " 1

Ч;;г;зеЧ

Л."'V /K

' - ' ' V.

1. ■■-..:■-.■-

■'* f.-3i"

Дата добавления: 2015-09-02