实验十九 电极制备及电池电动势的测定
实验十九 电极制备及电池电动势的测定
一、实验目的
1．测定C u －Zn 电池的电动势和Cu 、Zn 电极的电极电势； 2．学会一些电极的制备和处理方法；
3．掌握电位差计的测量原理，学会SDC －Ⅱ数字电位差测试仪的使用。 二、基本原理
电池由正、负两个电极组成，电池在放电过程中，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，电池内部还可能发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。电池的电动势等于两个电极电势的差值。
-+-=??E
式中：+?是正极的电极电势；-?是负极的电极电势。
以Cu －Zn 电池为例，其电池符号为：
Zn | ZnSO 4 (+2Zn α) ║ CuSO 4(+2Cu α) | Cu 负极发生氧化反应：
Zn → Zn 2+(+2Zn α) + 2e 正极发生还原反应：
Cu 2+(+2Cu α) + 2e → Cu 电池的总反应为：
Zn + Cu 2+(+2Cu α) → Cu + Zn 2+(+2Zn α) （19－1） 根据能斯特（Nernst ）方程，Zn 电极的电极电势为：
+
+
+
-=222ln
2//Zn Zn
Zn
Zn Zn
Zn
F RT αα??? （19－2） Cu 电极的电极电势为：
+
+
+
-=222ln
2//Cu Cu
Cu
Cu Cu
Cu
F RT αα??? （19—3） 所以Cu －Zn 电池的电动势为：
Zn
Cu Zn Cu Zn
Zn Cu Cu Zn Zn Cu Cu F RT E αααα?????
?++
++
++--=-=222222ln
2//// ?
????Zn
Zn Cu Cu E //22++
-= 纯固体的活度为1，1==Cu Zn αα
所以 +
+
-
=22ln 2Cu Zn F RT E E αα?
（19—4）
在一定温度下，电极电势的大小决定于电极的性质和溶液中有关离子的活度。标准电极电势可以在物理化学常用数据表中查到。
电池的电动势不能直接用伏特计来测量，因为当把伏特计与电池接通后，必然有适量的电流通过才能使伏特计有显示，这样电池中就会发生化学反应，溶液的浓度会不断改变。因而电动势也不断变化，这时电池已不是可逆电池。另外，电池本身有内阻，用伏特计所量出的只是两电极间的电势差而不是可逆电池的电动势，只有在没有电流通过时的电势差才是电池真正的电动势。电位差计是利用对消法原理进行电动势测量的仪器，其基本原理如图19－1所示。
图19－1 对消法测电动势原理图
AB 为均匀滑线电阻，工作电池E W 经AB 构成一闭合回路，在闭合回路中流经一稳定电流强度I ，在AB 上产生均匀电势降。先将电键K 置向标准电池E S ，使标准电池和检流计G 经ACC /构成一闭合回路，这样就在标准电池的外电路中产生一个方向相反的电势差，它的大小由滑动接触点C /的位置决定，若在C /时检流计G 中无电流通过，则标准电池的电动势正好等于AC /段的电势差，既E S = IR AC /。
R AC /为AC /段的电阻。同样再将电键K 置向待测电池E X ，调节滑动接触点C /使检流计G 中无电流通过，可得待测电池的电动势E X = IR AC ，则 /
AC AC
S
X R R E E = 因为AB 为均匀导体，所以其阻值与长度成正比，即
//AC
AC
R R AC AC =，若已知E S ，即可求得E X 。
应用对消法测量电动势具有以下优点：(1)完全对消时无电流通过电池；(2)不需要测定线路中的电流强度；(3)E x 的测量精度完全依赖于E N 和滑线电阻。
另外，当两种电极与不同电解质溶液接触时，在溶液的界面上总有液接电势存在，在电动势测量时，常用盐桥使原来产生显著液接电势的两种溶液彼此不直接接触而降低液接电势，常用KCl 、NH 4NO 3等溶液作盐桥。关于盐桥的知识可参见附录2。
本实验以饱和甘汞电极作为参比电极，用SDC －Ⅱ数字电位差测试仪（使用方法见附录1）测定铜电极和锌电极的电极电势，以及Cu －Zn 电池的电动势。 三、仪器与药品
SDC －Ⅱ数字电位差测试仪、WLS 数字恒流稳压电源 、滑线电阻(2 000 Ω) 、饱和甘
汞电极、铜电极、锌电极、铜棒、吸耳球、烧杯(50 m1)、镊子等。
CuSO4溶液(0.100 0 mol·dm-3)、ZnSO4溶液(0.100 0 mol·dm-3)、饱和Hg2(NO3)2溶液、稀硝酸(6 mol·dm-3)、饱和KCl溶液、镀铜溶液(100 ml水溶解15 g CuSO4·5H2O、5 gH2SO4、
5 gCH3CH2OH)。
四、实验步骤
1．电极处理：
（1）锌电极的处理和制备：先用00号细砂纸轻轻的把锌电极擦亮，用蒸馏水洗净后，插入饱和Hg2(NO3)2溶液中3～5秒，使锌表面形成一层汞齐，取出后用镊子夹一小块滤纸轻擦电极，擦去表面灰色ZnO(用过的滤纸专门收集处理)，然后用蒸馏水冲洗。将干燥的汞齐化的锌电极插入电极管并塞紧。将电极管上的虹吸管口浸入0.100 0 mol·dm-3 ZnSO4溶液中，用吸耳球自支管抽气，使溶液吸入电极管内，并浸没电极，停止抽气，夹紧支管上的夹子，注意虹吸管内不能有气泡，也不能有漏液现象，即制得锌电极，待用。
（2）铜电极的处理和制备：将铜电极在稀硝酸（6 mol·dm-3）溶液中浸洗后，用水冲洗，然后用蒸馏水淋洗，以此电极为阴极，另取一铜棒为阳极，在镀铜溶液内电镀，装置如图19－2所示。电镀条件：电流密度为50 mA·cm－2左右，电镀时间20～30 min，待电极表面有一层紧密的镀层后取出，依次用水、蒸馏水冲洗，插入电极管内，并在电极管内吸入浓度为0.100 0 mol·dm-3的CuSO4溶液，即制得铜电极，待用。
2．电极电势的测定
（1）锌电极电势的测定：以饱和甘汞电极为正极，刚刚制得的锌电极为负极，测量电池：Zn | ZnSO4 (0.100 0 mol·dm-3) ║ KCl(饱和) | Hg2C12，Hg的电动势。利用饱和甘汞电极
＝0.241 5－7.61×10-4（T/K－298），计算出锌在该温度时的电极电势值（V/
饱和甘汞
电极的电极电势。
（2）铜电极电势的测定：由刚刚电镀制得的铜电极为正极，饱和甘汞电极为负极，测量电池：Hg，Hg2C12 | KCl(饱和) ║ CuSO4 (0.100 0 mol·dm-3) | Cu的电动势。根据该温度下饱和甘汞电极的电极电势值，计算出铜电极的电极电势。
3．电池电动势的测定
将铜、锌电极按图19－3连接好，测量电池：
Zn | ZnSO4 (0.100 0 mol·dm-3) ║ CuSO4(0.100 0 mol·dm-3) | Cu的电动势并记录。
图19－2电镀铜装置图19－3 Cu－Zn电池装置
4．298 K时0.100 0 mol·dm-3的CuSO4溶液中Cu2+的平均离子活度系数为0.16，0.100
0 mol ·dm -3的ZnSO 4溶液中Zn 2+的平均离子活度系数为0.15，由上面测得的铜电极和锌电极的电极电势值计算铜电极和锌电极的标准电极电势。 五、数据处理
1．根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算实验温度时饱和甘汞电极的电极电势：V /饱和甘汞?= 0.241 5－7.61×10-4（T /K －298）
2．在实验温度下测得的电极电势T ?，由公式可计算?
?T 。 ?
?T ＝?
?2982)298(2
1
)298(-+
-+T T βα 式中α、β为电池电极的温度系数。对Cu －Zn 电池来说： 铜电极(Cu 2+，Cu)，α＝β,.10016.013--?-K V ＝0 锌电极（Zn 2+，Zn(Hg)），α＝β,.10
100.013
--?K V ＝26.1062.0--?K V
3．根据测定的各电池的电动势，分别计算铜、锌电极的T ?、?
?T 、?
?298。 4．根据有关公式计算Cu －Zn 电池的理论理E 并与实验值实E 进行比较。 5．有关文献数据
表19－1 Cu 、Zn 电极反应及标准电极电位
1．电动势的测量方法属于平衡测量，在测量过程中，尽可能做到在可逆条件下进行。 2．测量前可根据电化学基本知识，初步估算一下被测电池的电动势大小，以便在测量时能迅速找到平衡点，这样可避免电极极化。
3．要选择最佳实验条件，使电极处于平衡状态。制备锌电极要锌汞齐化，成为Zn(Hg)，而不用锌棒。制备铜电极需电镀。
七、实验关键提示
1．电池电动势的数值直接与电极的表面状态有关。在初次制备锌电极时，务必除去表面的氧化层，经硝酸亚汞溶液处理后，即在锌电极表面上形成一层均匀的汞齐。同样，铜电极经酸洗除去氧化层，电镀后也形成一层致密均匀的铜镀层，从而提高电极电势数值的重复性。电镀时，在无法估计电流密度的情况下，将电流密度调至25 mA ·cm -2即可。
2．电极管装液前，需用少量电解质溶液淋洗，以确保浓度的准确性，装液后要检查是否漏液和电路是否通畅，特别是电极的虹吸管内不能有气泡。实验结束后，应将电极管内溶液倒掉，以防止电极腐蚀。
3．本实验使用市售的饱和甘汞电极，使用时要将上下两橡皮塞取下，取上部的橡皮塞是为了保持内外压力平衡，防止溶液倒流入甘汞电极中。另外，甘汞电极和盐桥中应保留少许氯化钾晶体，使溶液始终处于饱和状态。
4．要确保电池在平衡状态下测量。当测完一个数据后，隔数分钟再重复测定两次，若偏差小于0.5 mV ，则可认为已达平衡，取其平均值作为该电池的电动势。测量时量程转换
开关选择2 V 即可，当待测电池的电动势超出测量量程时，显示器以全“0”闪烁方式显示。 八、讨论
研究可逆电池的电动势具有十分重要的意义，它不仅揭示了化学能转化为电能的最高极限，从而为改善电池性能提供依据，更重要的是在研究可逆电池电动势的同时，也为解决化学热力学问题提供了电化学的方法和手段。由于电动势能够精确测量(精度可达几毫伏)，所以由电化学方法测得的一些热力学函数(如m r H ?、m r G ?、m r S ?等)往往比量热法得到的要精确一些。当然，电化学方法也有其局限性，因为并非所有的化学反应都能设计成电池。 电动势的测量属于平衡测量，本实验从电极制备到测量过程，都是在尽可能遵循可逆条件来设计实验的，例如铜电极需要电镀，锌电极需要制成汞齐，因为汞齐电极具有快速平衡、完全可逆和受杂质影响较纯金属小的优点。对于有些与水发生剧烈反应的金属(如Na 、K 等)，常制成汞齐才能在水中成为稳定的电极。与其它汞齐电极不同的是，锌在汞齐中处于饱和状态(活度为1)，因此锌汞齐的电极电势与锌电极的电极电势相同。其次，为了使测量过程符合可逆条件的要求，而采用了对消法。近年来，由于实验技术的发展，使测量过程更加自动化，目前在实验室中使用的电子电位差计，晶体管毫伏计和数字电压表等也可进行电动势测量，由于它们的输入阻抗极高，几乎是在没有电流通过的条件下测量的，因而其效果与传统的电位差计十分相似。
本实验测定的是室温下电池的电动势。电动势的温度系数nF S T E P
?=
???
????，对于凝聚体系反应，S ?较小，当温度变化范围较小时，可以忽略，精密测量时应置于恒温槽中进行。
电化学体系中含有电解质溶液，因此决定了电化学测量方法的特殊性，如“测量电导的惠斯登电桥法，本实验测定电池电动势的对消法，测定极化电极超电势的三电极法等，这些都是电化学实验中最基本的实验方法。其中电池电动势的测定有着十分广泛的应用，如测定溶液的pH 值、活度系数、计算平衡常数以及电势滴定等，希望同学们结合物理化学理论课的学习能够理解和掌握这些应用，从中学会将一些化学问题转变为电化学问题进行研究的理论和实验方法。 九、思考题
1．用Zn(Hg)与Cu 组成电池时，有人认为锌表面有汞，因而铜应为负极，汞为正极。请分析此结论是否正确？
2．选择“盐桥”液应注意什么问题。 [参考资料]
[1] 复旦大学．物理化学实验(第二版)．北京：高等教育出版社，1993 [2] 傅献彩等．物理化学(第四版)．北京：高等教育出版社，1990
[3] 吴子生，严忠．物理化学实验指导书．长春：东北师范大学出版社，1995 [4] 罗澄源等．物理化学实验(第三版)．北京：高等教育出版社，1991
附录1 SDC—Ⅱ型数字电位差综合测试仪
1．外观结构：如图19－4所示
图19－4 SDC—Ⅱ型数字电位差综合测试仪
2．特点
一体设计：将UJ系列电位差计、光电检流计、标准电池等集成一体，体积小，重量轻，便于携带。
数字显示：电位差值六位显示，数值直观清晰、准确可靠。
内外基准：既可使用内部基准进行测量，又可外接标准电池作基准进行测量，使用方便灵活。
误差较小：保留电位差计测量功能，真实体现电位差计对比检测误差微小的优势。
性能可靠：电路采用对称漂移抵消原理，克服了元器件的温漂和时漂，提高测量的准确度。
3．技术指标和使用条件
(1)技术指标
测量范围0～±5 V 、
测量分辨率10 μV(六位显示)
线性误差内标：0.05% F.S；外标以外电池精度为准
外形尺寸380×170×225 mm3
总质量约2 kg
(2)使用条件
电源：～220 V±10%；50 Hz；环境：温度：-10 ℃～40 ℃；湿度≤85％。
4．使用方法
(1)开机：用电源线将仪表后面板的电源插座与交流～220 V电源连接，打开电源开关(ON)，预热15分钟。
(2)以内标为基准进行测量
i．校验：
①用测试线将被测电动势按“＋”、“－”极性与“测量插孔”连接。
②将“测量选择”旋钮置于“内标”。
③将“100”位旋钮置于“1”，“补偿”旋钮逆时针旋到底，其他旋钮均置于“0”，此时，“电位指示”显示“1.000 00”V。
④待“检零指示”显示数值稳定后，按一下“采零”键，此时，“检零指示”应显示“000 0”。
ii．测量：
①将“测量选择”置于“测量”。
②调节“100～104”五个旋钮，使“检零指示”显示数值为负且绝对值最小。
③调节“补偿旋钮”，使“检零指示”显示为“000 0”，此时，“电位显示”数值即为被测电动势的值。
注意：测量过程中，若“检零指示”显示溢出符号“OU.L”，说明：电位指示”显示的数值与被测电动势值相差过大。
(3)以外标为基准进行测量
i．校验：
①将已知电动势的标准电池按“＋”、“－”极性与“外标插孔”连接。
②将“测量选择”旋钮置于“外标”。
③调节“100～104”五个旋钮和“补偿”旋钮，使“电位指示”显示的数值与外标电池的电动势数值相同。
④待“检零指示”显示数值稳定后，按一下“采零”键，此时，“检零指示”
显示为“000 0”。
ii．测量：
①拔出“外标插孔”的测试线。再用测试线将被测电动势按“＋”、“－”极性接入“测量插孔”。
②将“测量选择”置于“测量”。
③调节“100～104”五个旋钮，使“检零指示”显示数值为负且绝对值最小。
④调节“补偿旋钮”，使“检零指示”显示为“000 0”，此时，“电位显示”数值即为被测电动势的值。
(4)关机：首先关闭电源开关(OFF)，然后拔下电源线。
5．维护注意事项
(1)置于通风、干燥、无腐蚀性气体的场合。
(2)不宜放置在高温环境，避免靠近发热源如电暖气或炉子等。
(3)为了保证仪表工作正常，没有专门检测设备的单位和个人，请勿打开机盖进行检修，更不允许调整和更换元件，否则将无法保证仪表测量的准确度。
(4)若波段开关旋钮松动或旋钮指示错位，可撬开旋钮盖，用备用呆扳手对准槽口拧紧即可。
附录2 盐桥
可用许多方法降低液体的接界电势，但至今尚无理想的方法完全除之。较好而且使用方便的一种方法为盐桥法。最常用的是3％琼脂－饱和KCl盐桥。其制作方法如下：将盛有3 g琼脂和97 ml蒸馏水的烧瓶放在水浴上加热(切忌直接加热)，直到完全溶解。然后加30 g
KCl，充分搅拌。KCl完全溶解后，趁热用滴管或虹吸管将此溶液装入事先弯好的玻璃管，静置片刻，待琼脂凝结后便可使用。多余的琼脂－饱和KCl用磨口瓶塞盖好，用时可重新在水浴上加热。
所用的KCl和琼脂的质量要好，避免沾污溶液。最好选择凝固时呈白色的琼脂。高浓的酸、氨都会与琼脂作用，破坏盐桥，沾污溶液。遇到这种情况时，不能采用琼脂－KCl 盐桥。
琼脂－KCl盐桥也不能用于含有Ag+，Hg2+等与Cl－作用的离子或含有ClO4－等与K+作用的物质的溶液。遇到这种情况，应换其它电解质所配制的盐桥。
有人建议，对于含有Cl－作用的溶液，用Hg－Hg2SO4－饱和K2SO4电极和3％琼脂－1 mol·l-1 K2SO4的盐桥。对于含有浓度大于1 mol·l-1的ClO4－的溶液，则可用汞－甘汞－饱和NaCl或LiCl电极，及3％琼脂－1 mol·l-1NaCl或LiCl盐桥。也可用NH4NO3或KNO3盐桥。优点是正、负离子的迁移数较接近，缺点是与通常的各种电极无共同离子，因而在共同使用时会改变参考电极的浓度和引入外来离子，从而可能改变参考电极的电势。
电动势的测定及其应用(实验报告)
实验报告 电动势的测定及其应用 一．实验目的 1．掌握对消法测定电动势的原理及电位差计，检流计及标准电池使用注意事项及简单原理。 2．学会制备银电极，银～氯化银电极，盐桥的方法。 3．了解可逆电池电动势的应用。 二．实验原理 原电池由正、负两极和电解质组成。电池在放电过程中，正极上发生还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用作电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质，从化学热力学得知，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： △r G m =-nFE 式中△r G m 是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中电子得失数；F 为法拉第常数；E 为电池的电动势。从式中可知，测得电池的电动势E 后，便可求得△r G m ，进而又可求得其他热力学参数。但须注意，首先要求被测电池反应本身是可逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，并且不存在不可逆的液接界。同时要求电池必须在可逆情况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通过电池。因此，在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减小液接界电势。 为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，一般均采用电位差计测量电池的电动势。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能分别测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池电动势。 附【实验装置】（阅读了解） UJ25型电位差计 UJ25型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量范围为 mV .V 1171-μ(1K 置1?档)或 mV V 17110-μ（1K 置10?档） 。使用V V 4.6~7.5外接工作电源，标准电池和 灵敏电流计均外接，其面板图如图5.8.2 所示。调节工作电流（即校准）时分别调节1p R （粗调）、2p R （中调）和3p R （细 调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调 节工作电流。n R 是为了适应温度不同时标准电池电动势的变化而设置的，当温 图5.8.2 UJ31型电位差计面板图 + - -++- + -标准 检流计 5.7-6.4V 未知1 未知2 K 1 R P2 R P3 R P1 R n K 2 I II III 1.01×10 ×1 未知1 未知2 标准断断粗 中 细 ×1 ×0.1 ×0.001 粗细短路
原电池电动势的测定实验报告
原电池电动势的测定实验报告范本（完整版） After Completing The Task According To The Original Plan, A Report Will Be Formed To Reflect The Basic Situation Encountered, Reveal The Existing Problems And Put Forward Future Ideas?
互惠互利共同繁荣
原电池电动势的测定实验报告范本 (完整版) 备注：该报告书文本主要按照原定计划完成任务后形成报告，并反映遇到的基本情况、实际取得的成功和过程中取得的经验教训、揭露存在的问题以及提岀今后设想。文档可根据实际情况进行修改和使用。 实验目的 1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的 操作技术 2.学会几种电极和盐桥的制备方法 3.学会测定原电池电动势并计算相关的电极电势 实验原理 凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池 (或原电池)。 可逆电池应满足如下条件： (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆；⑵电池中不允许存在任何不可逆的液接界；(3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，即测量时 通过电池的电流应为无限小。
因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位;用电位差计测量电动势可满足通过电池电流为无限小的条件。电位差计测定电动势的原理称为对消法, 可使测定时流过电池的电流接近无限小，从而可以准确地测定电池的电动势。 可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。设正极电势为e+,负极电势为e-,则电池电动势 E = e+ - e-。 电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极作为标准，规定其电极电势为零。将标准氢电极与待测电极组成电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测岀，具体的电极电位可参考相关文献资料。
测定电池的电动势与内阻--精选习题1
实验三 测量电源的电动势和内阻 题型一 利用电流表和电压表测电源的电动势和内阻 【例1】 某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”，该同学利用下列所给器材测量该“水果电池”的电动势E 和内阻r. A ．电流表A 1(量程0.6 A ，内阻约1 Ω) B ．电流表A 2(量程20 mA ，内阻约50 Ω) C ．电压表V 1(量程4 V ，内阻约4 kΩ) D ．电压表V 2(量程15 V ，内阻15 kΩ) E ．滑动变阻器R 1(0～1 000 Ω) F ．滑动变阻器R 2(0～9 999.9 Ω) G ．待测“水果电池”(E 约为4 V ，内阻r 约为200 Ω) H ．开关S ，导线若干 (1)为尽量减小实验的误差，电流表选择________；电压表选择________；滑动变阻器选________． 请在虚线方框中画出实验电路图； (2)该同学实验中记录的6组对应的数据如下表，试根据表中数据在图5中描点画出U －I 图线；由图线可得，“水果电池”的电动势E ＝________V ，内电阻r ＝________Ω. I/mA 4.0 5.0 8.0 10.0 12.0 14.0 U/V 3.04 2.85 2.30 1.90 1.50 1.14 (3)实验测得的“水果电池”的电动势和内阻与真 实值相比，E 测________E 真，r 测________r 真(选填“大于”、“小于”或“等于”)． 题型二 安阻法测电源的电动势和内电阻 实验器材：一节干电池、电流表、电阻箱、电键． 依据的基本公式：________________________ 实验原理图：如图6所示 用图象法处理实验数据，若作出R －1I 图象(或1 I －R 图象)， 图象在R 轴上的截距即为电源内阻的负值，图线的斜率即为电动势E. 【例2】 (北京理综·21(2))某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻r ，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig ＝0.6 A ，内阻rg ＝0.1 Ω)和若干导线． (1)请根据测定电动势E 和内电阻r 的要求，设计图7中器件的连接方式，画线把它们连接起来． (2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R ，读出与R 对应的电流表的示数I ，并作记录．当电阻箱的阻值R ＝2.6 Ω时，其对应的电流表的示数如图8所示．处理实验数据时，首先计算出 每个电流值I 的倒数1 I ；再 制作R －1 I 坐标图，如图9 所示，图中已标注出了(R ，1 I )的几个与测量对应的坐标点，请你将与图8实验数据对应的坐标点也标注在图9上． (3)在图9上把描绘出的坐标点连成图线． (4)根据图9描绘出的图线可得出这个电池的电动势E ＝________V ，内电阻r ＝________Ω. 题型三 伏阻法(利用电压表、电阻箱)测电源电动势和内电阻 实验器材：一节干电池、电压表、电阻箱、电键． 依据的基本公式：E ＝U ＋U R r 或1U ＝1E ＋r E ·1 R
原电池电动势的测定实验报告
实验九 原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1．测定Cu -Zn 电池的电动势和Cu 、Zn 电极的电极电势。 2．学会几种电极的制备和处理方法。 3．掌握SDC -Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确的使用方法。 二、实验原理 电池由正、负两极组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： G nFE ?=- （9-1） 式中G ?是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中得失电子的数目；F 为法拉第常数（其数值为965001C mol -?）；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，进而又可求出其它热力学函数。但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件： (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆； (2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界； (3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。 在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位计测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就
可计算得到由它们组成的电池的电动势。由（9-1）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。电池表示式为： 4142()()()()Zn s ZnSO m CuSO m Cu s |||| 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；1m 和2m 分别为4ZnSO 和4CuSO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应： { }22() ()2Zn Zn s Zn a e ++-+ 正极起还原反应： 22()2()Cu Cu a e Cu s ++-+ 电池总反应为： 2222()()()()Cu Zn Zn s Cu a Zn a Cu s ++++++ 电池反应的吉布斯自由能变化值为： 22ln Cu Zn Zn Cu a a G G RT a a ++?=?- （9-2） 上述式中G ?为标准态时自由能的变化值；a 为物质的活度，纯固体物质的活度等于1，即1Cu Zn a a ==。而在标态时，221Cu Zn a a ++==，则有： G G nFE ?=?=- （9-3） 式中E 为电池的标准电动势。由（9-1）至（9-1）式可得： 22ln Zn Cu a RT E E nF a + + =- （9-4） 对于任一电池，其电动势等于两个电极电势之差值，其计算式为： E ??+-=- （9-5） 对铜-锌电池而言 22,1 ln 2Cu Cu Cu RT F a ??+ + += - （9-6） 22,1 ln 2Zn Zn Zn RT F a ??+ + -= - （9-7） 式中2,Cu Cu ? +和2,Zn Zn ?+是当221Cu Zn a a ++==时，铜电极和锌电极的标准电极电势。 对于单个离子，其活度是无法测定的，但强电解质的活度与物质的平均质量摩尔浓度和
电池电动势的测定及其应用
电池电动势的测定及其应用 摘要：本实验中我们通过对消法测量原电池Cu│CuCl2(m1)║AgNO3(m2)│Ag 和不同温度下原电池Ag-AgCl│KCl(m3)║AgNO3(m2)│Ag 的电动势。通过能斯特方程以及吉布斯-亥姆霍兹方程，我们计算了不同温度下氯化银的溶度积和电池反应的热力学常数。 关键词：电池电动势; 对消法; 热力学函数 Measurement and Application of the Potential of Reversible Batter Abstract:In this experiment, we measure the electromotive force of two primary cells, Cu│CuCl2(m1)║AgNO3(m2)│Ag and Ag-AgCl│KCl(m3)║AgNO3(m2)│Ag by using compensation method. At the same time, the electromotive force of the latter one is measured under different temperatures. By means of Nernst equation and Gibbs-Helmholtz equation, we calculate the solubility product of AgCl and thermodynamic functions of the cell reaction under different temperatures. Keywords:Reversible Battery，Electrode Potential，Thermodynamic Functions the
原电池电动势的测定
原电池电动势的测定 ——杨兰森（20096842） 一、实验目的 1. 了解各类电极的构造、制备和使用； 2. 掌握盐桥的制备方法和它在电动势测定中的作用； 3.掌握SDC型电极电位仪的原理和使用方法； 4. 测量下列原电池的电动势： （1）Hg(l)，Hg2Cl2(s)︱KCl(饱和)︱H＋(待测)Q，H2Q︱Pt，求待测盐酸溶液的pH值。 （2）Hg(l)，Hg2Cl2(s)︱KCl(饱和)‖AgNO3(0.02mol·kg-1)︱Ag(s)，求Ag电极的电极电位。 （3）Ag(s)，AgCl(s)︱KCl(0.02mol·kg-1)‖AgNO3(0.02mol·kg-1)︱ Ag(s)，求AgCl溶度积。 二、实验原理 1. 电极电位及电动势： 原电池是由两个电极组成，即发生氧化作用的负极和发生还原作用的正极。故原电池电动势值等于组成该原电池两电极的电极电位的代数和。虽然电极电位的绝对值不能测量，但只要确定各个电极相对于同一基准的相对电位，利用相对电位的数值，就可以计算任意两个电极所组成的电池的电动势。现以标准氢电极作为基准，规定任意温度下标准氢电极的电极电位为零。若将标准氢电极作为发生氧化作用的负极，给定电极做正极，组成原电池，规定此原电池的电动势为给定电极的电极电位（称还原电极电位），其计算通式为： （1） 由任意两个电极组成原电池时，其电动势可按下式计算： （2） 使用（2）式计算电动势的条件是两个电极不同电解质溶液接触时的液体接界电位已被消除，为此需用“盐桥”连接电解质溶液以降低接界
电位。 另外，实际测量还原电极电位时，由于标准氢电极使用条件十分严格，故往往采用其他电极作参比电极，最常用的有甘汞电极和银－氯化银电极。 2. 电极性质和制备 （1）醌氢醌电极 醌氢醌是醌（Q）与氢醌（H2Q）等分子化合物。由它组成的电极是一种对氢离子可逆的氧化还原电极。醌氢醌在水中依下式部分解离：C6H4O2·C6H4(OH)2 C6H4O2＋C6H4(OH)2 醌氢醌醌氢醌 将少量醌氢醌放入含有H＋的待测溶液中，并使其达到饱和，然后插入铂电极就成为一支醌氢醌电极。 其电极电位可表示为： 氢醌电极标准电极电位与温度的关系为： （2）Ag电极 把Ag电极清洗干净，插入盛有AgNO3溶液的半电池中，组成Ag电极，其电极电位如下： （3）Ag－AgCl电极 Ag－AgCl电极的电极电位由下式表示： （4）甘汞电极 甘汞电极的电极电位由下式表示： 饱和KCl甘汞电极：
原电池电动势的测定与应用物化实验报告
原电池电动势的测定及热力学函数的测定 一、实验目的 1) 掌握电位差计的测量原理和测量电池电动势的方法； 2) 掌握电动势法测定化学反应热力学函数变化值的有关原理和方法； 3) 加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解； 4) 了解可逆电池电动势测定的应用； 5) 根据可逆热力学体系的要求设计可逆电池，测定其在不同温度下的电动势值，计算电池 反应的热力学函数△G 、△S 、△H 。 二、实验原理 1．用对消法测定原电池电动势： 原电池电动势不能能用伏特计直接测量，因为电池与伏特计连接后有电流通过，就会在电极上发生生极化，结果使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，所以伏特计测得的只是不可逆电池的端电压。而测量可逆电池的电动势，只能在无电流通过电池的情况下进行，因此，采用对消法。对消法是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电源，这样待测电池中没有电流通过，外加电源的大小即等于待测电池的电动势。 2．电池电动势测定原理： Hg | Hg 2Cl 2(s) | KCl( 饱和 ) | | AgNO 3 (0.02 mol/L) | Ag 根据电极电位的能斯特公式，正极银电极的电极电位： 其中)25(00097.0799.0Ag /Ag --=+ t ?；而+ ++-=Ag Ag /Ag Ag /Ag 1 ln a F RT ?? 负极饱和甘汞电极电位因其氯离子浓度在一定温度下是个定值，故其电极电位只与温度有关，其关系式： φ饱和甘汞 = 0.2415 - 0.00065(t – 25) 而电池电动势 饱和甘汞理论—??+=Ag /Ag E ；可以算出该电池电动势的理论值。与测定值 比较即可。 3．电动势法测定化学反应的△G 、△H 和△S ： 如果原电池内进行的化学反应是可逆的，且电池在可逆条件下工作，则此电池反应在定温定
原电池电动势的测定实验报告
实验九原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1．测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势。 2．学会几种电极的制备和处理方法。 3．掌握SDC-Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确的使用方法。 二、实验原理 电池由正、负两极组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： G nFE ?=-（9-1） 式中G ?是电池反应的吉布斯自由能增量；n为电极反应中得失电子的数目；F为法拉第常数（其数值为965001 ?）；E为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E后，进而 C mol- 又可求出其它热力学函数。但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件： (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆； (2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界； (3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。 在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位计 测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就
可计算得到由它们组成的电池的电动势。由（9-1）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。电池表示式为： 4142()()()()Zn s ZnSO m CuSO m Cu s |||| 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；1m 和2m 分别为4ZnSO 和4CuSO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应： { }22()()2Zn Zn s Zn a e ++ - + 正极起还原反应： 22()2()C u C u a e C u s + +- + 电池总反应为： 2222()()()()C u Zn Zn s C u a Zn a C u s ++++ ++ 电池反应的吉布斯自由能变化值为： 22ln C u Zn Zn C u a a G G RT a a ++?=?- （9-2） 上述式中G ? 为标准态时自由能的变化值；a 为物质的活度，纯固体物质的活度等于1，即1Cu Zn a a ==。而在标态时，221C u Zn a a + +==，则有： G G nFE ?=?=- （9-3） 式中E 为电池的标准电动势。由（9-1）至（9-1）式可得： 22ln Zn C u a R T E E nF a ++ =- （9-4） 对于任一电池，其电动势等于两个电极电势之差值，其计算式为： E ??+-=- （9-5） 对铜-锌电池而言 22,1ln 2C u C u C u RT F a ??+ ++=- （9-6） 22,1ln 2Zn Zn Zn RT F a ??+ + -=- （9-7） 式中2,Cu Cu ?+ 和2,Zn Zn ?+ 是当221C u Zn a a + +==时，铜电极和锌电极的标准电极电势。 对于单个离子，其活度是无法测定的，但强电解质的活度与物质的平均质量摩尔浓度和
实验一原电池电动势测定
实验一 原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1．测定Cu -Zn 电池的电动势和Cu 、Zn 电极的电极电势。 2．学会几种电极的制备和处理方法。 3．掌握SDC -Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确的使用方法。 二、实验原理 原电池由正、负两极和电解质组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： G nFE ?=- （9-1） 式中G ?是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中得失电子的数目；F 为法拉第常数（其数值为965001C mol -?）；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，进而又可求出其它热力学函数。但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件： (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆； (2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界； (3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。 在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位计测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池的电动势。由（9-1）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。电池表示式为： 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”
【实验报告】原电池电动势的测定实验报告
原电池电动势的测定实验报告 实验目的 1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术 2.学会几种电极和盐桥的制备方法 3.学会测定原电池电动势并计算相关的电极电势 实验原理 凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池(或原电池)。 可逆电池应满足如下条件: (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆;(2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界;(3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，即测量时通过电池的电流应为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位;用电位差计测量电动势可满足通过电池电流为无限小的条件。电位差计测定电动势的原理称为对消法，可使测定时流过电池的电流接近无限小，从而可以准确地测定电池的电动势。 可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。设正极电势为φ+，负极电势为φ-，则电池电动势E = φ+ - φ- 。 电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极作为标准，规定其电极电势为零。将标准氢电极与待测电极组成电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不便，常
用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测出，具体的电极电位可参考相关文献资料。 以饱和甘汞电极与铜/硫酸铜电极或锌/硫酸锌电极组成电池，测定电池的电动势，根据甘汞电极的电极电势，可推得这两个电极的电极电势。 仪器和试剂 SDC-II型数字式电子电位差计，铜电极，锌电极，饱和甘汞电极，0.1 mol?L-1 CuSO4 溶液，0.1 mol?L-1 ZnSO4 溶液，饱和KCl 溶液。 实验步骤 1. 记录室温，打开SDC-II型数字式电子电位差计预热5 分钟。将测定旋钮旋到“内标”档，用1.00000 V电压进行“采零”。 2. 电极制备：先把锌片和铜片用抛光砂纸轻轻擦亮，去掉氧化层，然后用水、蒸馏水洗净，制成极片。 3. 半电池的制作：向两个50 mL 烧杯中分别加入1/2 杯深0.1000 mol?L-1 CuSO4 溶液和0.1000 mol?L-1 ZnSO4 溶液，再电极插入电极管，打开夹在乳胶管上的弹簧夹，将电极管的尖嘴插入溶液中，用洗耳球从乳胶管处吸气，使溶液从弯管流出电极管，待电极一半浸没于溶液中时，用弹簧夹将胶管夹住，提起电极管，保证液体不会漏出电极管，如有滴漏，检查电极是否插紧。 4. 原电池的制作：向一个50 mL 烧杯中加入约1/2 杯饱和氯化钾溶液，将制备好的两个电极管的弯管挂在杯壁上，要保证电极管尖端上没有气泡，以免电池断路。
原电池电动势的测定实验报告
实验九 原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1．测定Cu -Zn 电池的电动势和Cu 、Zn 电极的电极电势。 2．学会几种电极的制备和处理方法。 3．掌握SDC -Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确的使用方法。 二、实验原理 电池由正、负两极组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： G nFE ?=- （9-1） 式中G ?是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中得失电子的数目；F 为法拉第常数（其数值为965001C mol -?）；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，进而又可求出其它热力学函数。但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件： (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆； (2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界； (3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。
在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位计测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池的电动势。由（9-1）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。电池表示式为： 4142()()()()Zn s ZnSO m CuSO m Cu s |||| 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；1m 和2m 分别为4ZnSO 和4CuSO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应： { }22()()2Zn Zn s Zn a e ++-+? 正极起还原反应： 22()2()Cu Cu a e Cu s ++-+? 电池总反应为： 2222()()()()Cu Zn Zn s Cu a Zn a Cu s ++++++? 电池反应的吉布斯自由能变化值为： 22ln Cu Zn Zn Cu a a G G RT a a ++?=?- （9-2） 上述式中G ?为标准态时自由能的变化值；a 为物质的活度，纯固体物质的活度等于1，即1Cu Zn a a ==。而在标态时，221Cu Zn a a ++==，则有： G G nFE ?=?=- （9-3） 式中E 为电池的标准电动势。由（9-1）至（9-1）式可得： 22ln Zn Cu a RT E E nF a + + =- （9-4） 对于任一电池，其电动势等于两个电极电势之差值，其计算式为： E ??+-=- （9-5） 对铜-锌电池而言 22,1 ln 2Cu Cu Cu RT F a ??+ + += - （9-6）
原电池电动势的测定
原电池电动势的测定 一、实验目的 1、测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势 2、学会一些电极的制备和处理方法 3、掌握电位差计的测量原理和正确使用方法 二、实验原理 原电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为电池与伏特计接通后有电流通过，在电池两极上会发生极化现象，使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。 准确测定电池的电动势只能在无电流（或极小电流）通过电池的情况下进行，需用对消法测定原电池电动势：原理：是在待测电池上并联一个大小相等，方向相反 的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。 Ew-工作电源；EN-标准电池； EX-待测电池；R-调节电阻； RX-待测电池电动势补偿电阻； RN-标准电池电动势补偿电阻； K-转换电键；G-检流计
电池由正、负两极组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内 部还可能发生其它反应。电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来作为电源 外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、 恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： nFE G -=? (9-1)式中△G 是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中得失电子的数目；F 为法拉 第常数(其数值为96500 C)；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，便可求得 G ?，进而又可求出其它热力学函数。但必须注意，首先要求电池反应本身是可逆的，即要 求电池电极反应是可逆的，并且不存在任何不可逆的液接界。同时要求电池必须在可逆情 况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通 过电池。因此，在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免 出现液接界，在精确度要求不高的测量中，出现液接界电势时，常用“盐桥”来消除或减小。 在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位差计 测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势， 就可计算得到由它们组成的电池的电动势。由(9-1)式可推导出电池的电动势以及电极电势 的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。 电池表示式为：Cu m CuSO m ZnSO Zn )()(2414 符号“ ”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“ ”代表连通两个液 相的“盐桥”；m 1和m 2分别为4ZnSO 和4CuSO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应 -++→+e Zn Zn Zn 2)(22α 正极起还原反应 Cu e Cu Cu →+-++2)(22α 电池总反应为 Cu Zn Cu Zn Zn Cu +→+++++)()(2222αα 电池反应的吉布斯自由能变化值为 Zn Cu Cu Zn RT G G αααα??+?=?+ +Θ22ln （9-2） 上述式中Θ?G 为标准态时自由能的变化值；α为物质的活度，纯固体物质的活度等于1， 则有
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大学物理化学实验报告-原电池电动势的测 定 篇一：原电池电动势的测定实验报告_浙江大学 (1) 实验报告 课程名称：大学化学实验p实验类型：中级化学实验实验项目名称：原电池电动势的测定 同组学生姓名：无指导老师冷文华 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、实验材料与试剂（必填）四、实验器材与仪器（必填）五、操作方法和实验步骤（必填）六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析（必填）八、讨论、心得 一、实验目的和要求 用补偿法测量原电池电动势，并用数学方法分析二、实验原理： 补偿法测电源电动势的原理： 必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势，因为有电流通过电极时，极化作用的存在将无法测得可逆电动势。 为此，可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势，使电路中没有电流通过，这时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势e。 如图所示，电位差计就是根据补偿法原理的，它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。 ① 工作电流电路：首先调节可变电阻rp，使均匀划线ab上有一定的电势降。 ② 标准回路：将变换开关sw合向es，对工作电流进行标定。借助调节rp 使得ig=0来实现es=uca。③ 测量回路：sw扳回ex，调节电势测量旋钮，直到ig=0。读出ex。 uj-25高电势直流电位差计： 1、转换开关旋钮：相当于上图中sw，指在n处，即sw接通en，指在x1，即接通未知电池ex。 2、电计按钮：原理图中的k。 3、工作电流调节旋钮：粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻rp。
-1-2-3-4-5-6 4、电势测量旋钮：中间6只旋钮，×10，×10，×10，×10，×10，×10，被测电动势由此 示出。 三、仪器与试剂： 仪器：电位差计一台，惠斯登标准电池一只，工作电源，饱和甘汞电池一支，银—氯化银电极一支，100ml容量瓶5个，50ml滴定管一支，恒温槽一套，饱和氯化钾盐桥。 -1 试剂：0.200mol·lkcl溶液 四、实验步骤： 1、配制溶液。 -1-1-1-1 将0.200 mol·l的kcl溶液分别稀释成0.0100 mol·l，0.0300 mol·l，0.0500 mol·l，0.0700 -1-1 mol·l，0.0900 mol·l各100ml。 2、根据补偿法原理连接电路，恒温槽恒温至25℃。 3、将转换开关拨至n处，调节工作电流调节旋钮粗。中、细，依次按下电计旋钮粗、细，直至检流计 示数为零。 4、连好待测电池，hg |hg2cl2，kcl（饱和）‖kcl（c）|agcl |ag 5、将转换开关拨至x1位置，从大到小旋转测量旋钮，按下电计按钮，直至检流计示数为零为止，6个 小窗口的读数即为待测电极的电动势。 -1-1-1-1 6、改变电极中c依次为0.0100 mol·l，0.0300 mol·l，0.0500 mol·l，0.0700 mol·l，0.0900 -1 mol·l，测各不同浓度下的电极电势ex。
实验七 电池电动势的测定
实验七电池电动势的测定 一、实验目的 1、掌握对消法测定电动势的原理和方法，学习使用电位差计(SDC-Ⅰ精密数字电位差计)测量电池的电动势。 2、学习制备电极、盐桥，组装电池，认识甘汞电极。 3、了解一些可逆电池电动势的应用。 二、实验原理 原电池由两个“半电池”（电极）组成一个电池，不同的半电池可以组成各种各样的原电池。当原电池处于平衡状态时，两极间的电位差为最大，这一最大电位差称为电池电动势，电池处于平衡状态的首要条件是两个电极间不能有电流通过，若有电流通过，电池的平衡状态就会被破坏，因此在测量电池电动势时，必须遵守两个电极间不能有电池通过或通过的电流为无限小这一条件。 因此，不能直接用电压表去测量电动势，电压表尽管内阻很大，但还不是无限大，当把它接在电池的两极间进行测量时，总有一定的电流通过电压表，同时两极间也有同样大小的电流通过。怎样使电池的两极间没有电流通过，测量电池电动势呢？可利用一个外加工作电池和待测电池并联，这样工作电池和待测电池的电动势方向相反，当它们数值相等时，二者相互对消，检流计中无电流通过，这时测出的两极间的电位差Δφ就等于电动势E，即为E=Δφ(Ⅰ→0)，对消法就是根据上述原理测定电池电动势的方法，其实验原理图如图一所示。 E、E N、E X分别为工作电池、标准电池、待测电池，G是检流计，K是转换开关，AB是均匀电阻，C是滑动接触点，r是可变电阻。工作电池E、均匀电阻AB、可变电阻r组成一个通路。 按图测定Ex的原理如下：将转换开关合在“1”的位置，工作电池经AB构成一个 通路，在均匀电阻AB上产生均匀电势降。标准电池的正极经过检流计和工作电 池的正极相连，负极连接到一个滑动接触点C上，改变滑动接触点的位置，找到 C点，使检流计中无电流通过，则标准电池的电动势恰为AC段的电势差完全抵 消（实际工作是：调节r核C使检流计G为零，此时AB段的电势差确定，即 AB电阻单位长度段的电阻为定值）。再将转换开关合在“2”的位置上，用同样的 方法滑动C到C’可以找出检流计无电流通过的另一点C’，此时A C’段的电势差 就等于待测电池电动势Ex。 三、实验仪器和试剂 SDC-Ⅰ精密数字电位差计全套，标准电池，甘汞电极，锌电极，铜电极，0.1mZnSO 溶液，0.1mCuSO溶液，饱和KCl溶液，盐桥，洗瓶，100ml烧杯3个，水砂纸。 四、实验步骤 1、制备饱和KCl盐桥 在一个锥形瓶内，加入3克左右琼脂和100ml蒸馏水，在电炉上加热，直至琼脂完全溶解，加入30克左右的KCl充分搅拌，直到KCl完全溶解后，趁热把此溶液装入盐桥管中，不要夹带气泡或留有断层，静置待琼脂凝结后即可使用，不用时将其放在饱和KCl溶液里存放。 2、电位差计的使用： ⑴将仪器和220V电源联接，开启电源，预热三分钟。 ⑵标定：采用“内标”（仪器内自带标准电池）进行校验。首先，将“测量选择”置于“内标”位置，调节“”六个大按钮，使“电位指示”为“1.00000”V，然后调节“检零调节”，使“检零指示”接近“0000”。（此外，本实验也可采用“外标”进行校验。此时，首先将外接标准电池的“+，-”极性对应和面板“外标”端子连接好，并将“测量选择”置于“外标”位置，调节“100～105”六个大旋钮，使“电位指示”数值与外标电池值相同。（通常标准电池随温度的变化关系式：E t=1.01865-0.0000406(t-20)-0.00000095(t-20)2，按此式对外标电池进行温度检验，否则将影响测量精度）。然后调节“检零调节”使“检零指示”接近“0000”）为方便起见，本实验统一用“内标”进行校验。应注意，在校验结束后的一个测量周期内，不得再调节“检零调节”或碰“检零调节”旋钮，否则影响测量结果。 ⑶测量：用盐桥把待测电池锌的两个电极连接起来，把这个电池的负极与正极对应和仪器面板上“测量”端子连接好，并将“测量选择”置于“测量”，调节“100～105”六个大旋钮，使“检零指示”接近“0000”，此时，“电位指示”值即为被测电动势值，然后将“测量选择”置于“外标”位置，也即将电路断开，隔约3分钟，再将“测量选择”置于
大学物理化学实验报告-原电池电动势的测定
篇一：原电池电动势的测定实验报告_浙江大学 (1) 实验报告 课程名称：大学化学实验实验类型：中级化学实验实验项目名称：原电池电动势的测定 同组学生姓名：无指导老师冷文华 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、实验材料与试剂（必填）四、实验器材与仪器（必填）五、操作方法和实验步骤（必填）六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析（必填）八、讨论、心得 一、实验目的和要求 用补偿法测量原电池电动势，并用数学方法分析二、实验原理： 补偿法测电源电动势的原理： 必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势，因为有电流通过电极时，极化作用的存在将无法测得可逆电动势。 为此，可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势，使电路中没有电流通过，这时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势。 如图所示，电位差计就是根据补偿法原理设计的，它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。 ①工作电流电路：首先调节可变电阻，使均匀划线AB上有一定的电势降。 ②标准回路：将变换开关合向，对工作电流进行标定。借助调节使得 =0来实现 = CA。③测量回路：扳回，调节电势测量旋钮，直到 =0。读出。 -25高电势直流电位差计： 1、转换开关旋钮：相当于上图中，指在处，即接通，指在 1，即接通未知电池。 2、电计按钮：原理图中的。 3、工作电流调节旋钮：粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻。 -1-2-3-4-5-6 4、电势测量旋钮：中间6只旋钮，×10，×10，×10，×10，×10，×10，被测电动势由此
示出。 三、仪器与试剂： 仪器：电位差计一台，惠斯登标准电池一只，工作电源，饱和甘汞电池一支，银—氯化银电极一支，100 容量瓶5个，50 滴定管一支，恒温槽一套，饱和氯化钾盐桥。 -1 试剂：0. · C 溶液 四、实验步骤： 1、配制溶液。 -1-1-1-1 将0. ·的 C 溶液分别稀释成0.0100 ·，0.0300 ·，0.0500 ·，0.0700 -1-1 ·，0.0900 ·各100 。 2、根据补偿法原理连接电路，恒温槽恒温至25℃。 3、将转换开关拨至处，调节工作电流调节旋钮粗。中、细，依次按下电计旋钮粗、细，直至检流计 示数为零。 4、连好待测电池， | 2C 2， C （饱和）‖ C （c）|A C |A 5、将转换开关拨至 1位置，从大到小旋转测量旋钮，按下电计按钮，直至检流计示数为零为止，6个 小窗口的读数即为待测电极的电动势。 -1-1-1-1 6、改变电极中c依次为0.0100 ·，0.0300 ·，0.0500 ·，0.0700 ·，0.0900 -1
《测定电池的电动势和内阻》实验报告范例
测定电池的电动势和内阻 日期： 年 月 日 实验小组成员： 【实验目的】 1．掌握测定电池电动势和内阻的方法； 2．学会用图象法分析处理实验数据。 【实验原理】 1．如图1所示，当滑动变阻器的阻值改变时，电路中路端电压和电流也随之改变.根据闭合电路欧姆定律，可得方程组： r r 2211I U I U +=+=εε。 由此方程组可求出电源的电动势和内阻 2 11 221I I U I U I --= ε，2112I I U U r --=。 2．以I 为横坐标，U 为纵坐标，用测出的几组U 、I 值画出U -I 图象，将所得的直线延长，则直线跟纵轴的交点即为电源的电动势值，图线斜率的绝对值即为内阻r 的值；也可用直线与横轴的交点I 短与ε求得短 I r ε =。 【实验器材】 干电池1节，电流表1只（型号： ，量程： ），电压表1只（型号： ，量程： ），滑动变阻器1个（额定电流 A ，电阻 Ω），开关1个，导线若干。 【实验步骤】 1．确定电流表、电压表的量程，按电路图连接好电路。 图1 实验电路图
2．将滑动变阻器的阻值调至最大。 3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录电流表和电压表的示数。 4．用与步骤3同样的方法测量并记录6-8组U、I值. 5．断开开关，整理好器材。 6．根据测得的数据利用方程求出几组ε、r值，最后算出它们的平均值。 7．根据测得的数据利用U-I图象求得ε、r。 【数据记录】 表1 电池外电压和电流测量数据记录 【数据处理】 1.用方程组求解ε、r 表2 电池的电动势ε和内阻计r算记录表 2.用图象
法求出ε、r（画在下面方框中） 图2 电池的U－I图象 【实验结论】 由U－I图象得：电池的电动势ε= V，r= Ω。 【误差分析】 1．系统误差 以实验电路图1进行原理分析。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差，滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。