电动势的测定及应用
宁波工程学院
物理化学实验报告
专业班级化工112 姓名姚志杰序号 11402010235 同组姓名田飞成金鹏指导老师付志强姚利辉
实验日期 2013、5、20
实验名称实验六电动势的测定及其应用
一、实验目的
1．通过实验加深对可逆电池、可逆电极、盐桥等概念的理解；
2．掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法；
3．通过电池Ag|AgNO
3(b
1
)‖KCl（b
2
）|Ag-AgCl|Ag的电动势求AgCl的容积
度K
sp
。
4．了解标准电池的使用和不同盐桥的使用条件。
二、实验原理
1、可逆电池的电动势：E=φ
+-φ
-
2、对消法测定原电池电动势原理：
在待测电阻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。
3、电极：
（1）标准氢电极：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，即以标准电极作为标准（标准氢电极是氢气压力为101325Pa，溶液中α（H+）为1，其电极的电极电势规定为零）。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动势。
（2）参比电极：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极电势已精确测出。
E
甘汞
=0.2415-0.00076（t/℃-25）
4、电池：
电池（1）：（-）Hg（s）|Hg
2Cl
2
(s)|KCl(饱和）‖AgNO
3
(c)|Ag(s)(+)
电池（2）：(-)Hg(s)|Hg
2Cl
2
(s)|KCl(饱和）‖KCl(c)|AgCl(s),Ag(s)(+)
三、实验仪器、试剂
仪器：EM-3C数字式电子电位差计；检流计；标准电池；银电极一支；
银-氯化银电极一支；饱和甘汞电极一支；50mL烧杯若干个；导线、滤纸若干。
试剂：0.01,0.03,0.05,0.07,0.09（mol·dm-3）KCl溶液；
0.01,0.03,0.05,0.07,0.09（mol·dm-3）AgNO
3
溶液；饱和KCl溶液。
四、实验步骤
1、打开EM-3C数字式电子电位差计总电源预热15分钟。
2、读室温，利用韦斯顿标准电池电动势温度校正公式，计算标准电池在室温时的电动势Es。
Es=1.01845－4.05×10-5 (T/K－293.15)9.5×10-7(T/K－293.15)2
3、将电位差计面板右侧的拨位开关拨到“外标”位置，调节左侧拨位开关至标准电池的实际Es值。用导线把标准电极正负极和电位差计面板右侧的“外标”测量孔的正负极相连接。按一下校准按钮，观察右边平衡指示LED显示值是否为零，为零时校准完毕。
4、测量待测电池（1）的电动势：
取1个干燥、洁净的50ml烧杯，倒入约25ml 0.01mol*dm-3AgNO3溶液，将银电极用细砂纸打磨光亮，再用蒸馏水冲洗干净并擦干后插入该AgNO3溶液中；另取饱和甘汞电极1支并将其插入装有饱和KCl溶液的容器内；将KNO3盐桥的两个支脚插入上述两个容器中；如此构成了电池（1）。
将电位差计面板右侧的拨位开关拨到“外标”位置。用导线把待测电池的甘汞电极和电位差计面板右侧的“测量”测量孔的负极相连接；银电极和正极相连接。在测量前粗略估计一下所测电池的电动势的数值，将左侧拨位开关调节至粗估值附近。然后将拨位开关拨到“测量”位置，再仔细调节左侧旋钮，观察右边平衡指示LED显示值，当平衡指示值在正负20以内时，测量完毕，记下测量数据。将拨位开关拨回“外标”位置。
重复前面实验步骤，依次测量0.03，0.05，0.07，0.09（mol*dm-3）AgNO3溶液至全部待测溶液测量完毕。
5、测量待测电池（2）的电动势
取1个干燥、洁净的50ml烧杯，倒入约25ml 0.01mol.dm-3KCl溶液，将银—氯化银电极从避光容器中取出，用蒸馏水淋洗并用滤纸轻轻吸干，插入该KCl
溶液中；另取饱和甘汞电极1支并将其插入装有饱和KCl 溶液的容器内；将KCl 盐桥的两个支脚插入上述两个容器中；如此构成了电池（2）。
将电位差计面板右侧的拨位开关拨到“外标”位置。用导线把待测电池的甘汞电极和电位差计面板右侧的“测量”测量孔的负极相连接；银—氯化银电极和正负极相连接。在测量前粗略估计一下所测电池的电动势的数值，将左侧拨位开关调节至粗略值附近。然后将拨位开关拨到“测量”位置，再仔细调节左侧旋钮，观察右边平衡指示LED 显示值，当平衡指示值在正负20以内时，测量完毕，记下测量数据。将拨位开关拨回“外标”位置。
重复前面实验步骤，依次测量0.03，0.05，0.07，0.09（mol*dm -3）KCl 溶液至全部待测溶液测量完毕。
6、测量完毕后，将所有电极放回原处；废弃溶液倒入指定的回收瓶中；KCl 盐桥放回饱和KCl 溶液中，AgNO 3盐桥放入指定的回收瓶中；洗净所有小烧杯并放入烘箱中干燥。
五、 实验记录与处理
室温： 28.5℃ ， 标准电池温度： 27℃ ， E s ： 1018.12mV ， E 甘汞： 0.23998V 。
1、测量电池（1）：
c （AgNO 3）/mol ·dm -3 E X /mV
E(Ag +/Ag)/m V
α（Ag +） ln α（Ag +） 0.01 443.12 683.12 0.00902 -4.71 0.902 0.03 467.02 707.02 0.02526 -3.68 0.842 0.05 471.02 711.02 0.04080 -3.20 0.816 0.07 486.02 726.02 0.05551 -2.89 0.793 0.09
493.42 733.42
0.06984 -2.66
0.776
2、测量电池（2）：
c （KCl ）/mol ·dm -3 E X /mV E(AgCl/Ag)/m
V
α（Cl -） ln α（Cl -）
0.01 86.02 326.02 0.00902 -4.71 0.902 0.03 72.72 312.72 0.02538 -3.67 0.842 0.05
60.52 300.52
0.04080 -3.20 0.816
3
AgNO
γ3
AgNO
γ
0.07 53.62 293.62 0.05551 -2.89 0.793 0.09 47.62 287.62 0.06984 -2.66 0.776
由上图可得当ln a(Ag+)=0时，Eθ=E(Ag+/Ag)= 792.74221mV，
当ln a(Cl-)=0时，Eθ=E(AgCl/Ag)=239.96157mV。
=Eθ(AgCl/Ag)-E(Ag+/Ag)=239.96157mV-792.74221mV=-552.78064mV 所以 Eθ
MF
lnKsp(AgCl)=F×Eθ
/(R×T)=96485×(-552.78064*10^(-3))/(8.314×
MF
300.15)=-21.37
则有：Ksp(AgCl)=5.22×10-10
六、结果与讨论
注意事项：1、连接线路时，切勿将标准电池、待测电池的正负极接错。
2、实验前，应先根据附录中的公式计算出实验温度下标准电池的电动势。
3、使用测量时，要不断切换拨位开关位置，拨位开关在“测量”位置时间要短，以防止过多的电量通过被测电池，造成严重的极化现象，破坏被测电池的可逆状态。
误差分析：1、实验仪器本身存在的系统误差，
2、操作过程不规范引起的误差，
3、烧杯没有洗干净而引起的误差。
这次实验也是比较简单，用时也比较短。但是实验过程中一定要规范，否则会出现极大的误差，比如说，一定要用干净且干燥的小烧杯装被测溶液。