实验七 电动势的测定及其应用
实验十六电动势的测定及其应用
电动势的测量在物理化学研究中具有重要意义。通过电池电动势的测量可以获得氧化还原体系的许多热力学函数。
电池电动势的测量必须在可逆条件下进行。首先要求电池反应本身是可逆的，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，需用对消法来测定电动势。其测量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电动势。
对消法测定电池电动势常用的仪器为电位差计及标准电池、工作电源、检流计等配套仪器，有关电位差计的工作原理及使用方法请仔细阅读“基础知识与技术部分”中第四章的有关内容。本实验包括以下几部分：(1)电极电势的测定；(2)溶度积的测定；(3)溶液pH值的测定；(4)求电池反应的Δr G m、Δr S m、Δr H m、Δr G? m。
(一)电极势的测定
【目的要求】
1. 学会几种金属电极的制备方法。
2. 掌握几种金属电极的电极电势的测定方法。
【实验原理】
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：
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(其电极电势规定为零)作为标准，与待测电极组成一电池，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，如：甘汞电极、银-氯化银电极等。
本实验是测定几种金属电极的电极势。将待测电极与饱和甘汞电极组成如下电池：
Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜KCl(饱和溶液)‖M n＋(a±)｜M(S)
金属电极的反应为：M n+ ＋n e → M
甘汞电极的反应为：2Hg＋2Cl-→Hg2Cl2＋2e
电池电动势为：
(1)
式中：φ(饱和甘汞)＝0.24240－7.6×10-4(t－25) (t为℃)，a＝γ±m
【仪器试剂】
原电池测量装置1套；银电极1支；铜电极1支；锌电极1支；饱和甘汞电极1支。
AgNO3(0.1000mol·kg-1)；CuSO4(0.1000mol·kg-1)；ZnSO4(0.1000mol·kg-1)；KNO3饱和溶液；KCl饱和溶液。
【实验步骤】
1. 铜、银、锌等金属电极的制备见本实验的讨论部分。
2. 测定以下三个原电池的电动势。
(1) Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(S)
(2) Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液‖AgNO3(0.1000mol·kg-1)｜Ag(S)
(3) Zn(S)｜Zn SO4 (0.1000mol·kg-1)‖KCl(饱和)｜Hg2Cl2(S) -Hg(l)
【数据处理】
由测定的电池电动势数据，利用公式(1)计算银、铜、锌的标准电极电势。
其中离子平均活度系数γ±(25℃)见附录二十九。
(三)测定溶液的pH值
【目的要求】
1. 掌握通过测定可逆电池电动势测定溶液的pH值
2. 了解氢离子指示电极的构成
【实验原理】
利用各种氢离子指示电极与参比电极组成电池，即可从电池电动势算出溶液的pH值，常用指示电极有：氢电极、醌氢醌电极和玻璃电极。今讨论醌氢醌(Q·QH2)电极。Q·QH2为醌(Q)与氢醌(QH2)等摩尔混合物，在水溶液中部分分解。
(Q·QH2) (Q) (QH2)
它在水中溶解度很小。将待测pH溶液用Q·QH2饱和后，再插入一只光亮Pt电极就构成了Q·QH2电极，可用它构成如下电池：
Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液‖由Q·QH2饱和的待测pH溶液(H+)｜Pt(S)
Q·QH2电极反应为：
Q＋2H+＋2e→QH2
因为在稀溶液中a H+＝C H+，所以：
φQ·QH2＝φ?Q·QH2－pH
可见，Q·QH2电极的作用相当于一个氢电极，电池的电动势为：
E＝φ+－φ-＝φ?Q·QH2－pH－φ(饱和甘汞)
pH＝(φ?Q·QH2－E－φ(饱和甘汞)) ÷(6)其中φ? Q·QH2＝0.6994－7.4×10-4(t－25)，φ(饱和甘汞)见(一)。
【仪器试剂】
原电池测量装置1套；Pt电极1只；饱和甘汞电极1只。
KCl饱和溶液；醌氢醌(固体)；未知pH值溶液。
【实验步骤】
测定以下电池的电动势
Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液‖由Q·QH2饱和的待测pH溶液｜Pt(S)
【数据处理】
根据公式(6)计算未知溶液的pH值。
思考题
1. 电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？如何保护及正确使用？
2. 参比电极应具备什么条件？它有什么功用？
3. 盐桥有什么作用？选用作盐桥的物质应有什么原则？
4. UJ-25型电位差计测定电动势过程中，有时检流计向一个方向偏转，分析原因。
【讨论】
在测量金属电极的电极电势时，金属电极要加以处理。现介绍几种常用金属电极的制备方法。
1. 锌电极的制备
将锌电极在稀硫酸溶液中浸泡片刻，取出洗净，浸入汞或饱和硝酸亚汞溶液中约10s，表面即生成一层光亮的汞齐，用水冲洗滤纸擦干后，插入0.1000mol·kg-1 ZnSO4中待用。汞齐化的目的是消除金属表面机械应力不同的影响使它获得重复性较好的电极电势。
2. 铜电极的制备
将欲镀铜电极用细砂纸轻轻打磨至露出新鲜的金属光泽，再
用蒸馏水洗净作为负极，以另一铜板作正极在镀铜液中电镀(镀铜
液组成为:每升中含125gCuSO4·5H2O，25gH2SO4，50mL乙醇)。线路参见图2-16-1 。控制电流为20mA，电镀30min得表面呈红色的Cu电极，洗净后放入0.1000mol·kg-1CuSO4中备用。
3. 银电极和Ag-AgCl电极的制备
(1) 银电极的制备
将欲镀之银电极两只用细砂纸轻轻打磨至露出新鲜的金属光泽，再用蒸馏水洗净。将欲用的两只Pt电极浸入稀硝酸溶液片刻，取出用蒸馏水洗净。将洗净的电极分别插入盛有镀银液(镀液组成为100mL水中加1.5g硝酸银和1.5g氰化钠)的小瓶中，按图2-16-1接好线路，并将两个小瓶串联，控制电流为0.3mA，镀1h，得白色紧密的镀银电极两只。
图2-16-1 镀银线路图
(2) Ag-AgCl电极制备
将上面制成的一支银电极用蒸馏水洗净，作为正极，以Pt电极作负极，在约1mol·dm-3的HCl溶液中电镀，线路同图2-16-1。控制电流为2mA左右，镀30min，可得呈紫褐色的Ag-AgCl电极，该电极不用时应保存在KCl溶液中，贮藏于暗处。
对于反应H2(p H2)＋AgCl(固)═2Ag(固)＋2HCl(c)。根据能斯特公式和德拜-休克尔极限定律还可以计算电解质溶液的活度系数。
原电池电动势的测量
测量原电池电动势首先要求电池
反应本身是可逆的，同时要求电池必
须在可逆情况下工作。
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，
负极电势为，则：电池电动势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(其电极电势规定为零)作为标准，与待测电极组成一电池，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，如甘汞电极、银-氯化银电极等。
电池电动势不能用伏特计直接测量。只有在无电流通过时的电位降才是电池的真正电动势。
在物理化学实验中测量电动势常用的仪器是电位差计（如下图），所配套的仪器有：检流计，工作电源，标准电池等。
电位差计的工作原理是误差对消法(又称误差补偿法)。
实验装置如右图
1.UJ-25型直流电位差计,属于高阻电位差计:它适用于测量内阻较大的电源电动势，以及较大电阻上的电压降等。由于工作电流小，线路电阻
大，故在测量过程中工作电流变化很小，因此需要高灵敏度的检流计，它的主要特点是测量时几乎不损耗被测对象的能量，测量结果稳定，可靠，而且有很高的准确度。因此为教学、科研部门广泛使用。
2.检流计:主要配合平衡式直流电测量仪器如电位差计、电桥等作示零仪器。检流计灵敏度很高，常用来检查电路中有无电流通过。实验结束时，或移动检流计时，应将分流器开关置于“短路”档，以防止损坏检流计。
3.工作电源:为电位差计提供稳定的直流电。接线时要注意：2V的应接1.95-2.2V档；3V的接2.9-3.3V档。
4.标准电池:注意正负极不要接错，避免剧烈振动，使用前要做温度校正。
5.SDC数字电位差
综合测试仪是采用
误差对消法 (又称
误差补偿法)测量原
理设计的一种电压
测量仪器，它综合了
标准电压和测量电路于一体，测量准确，操作方便。测量电路的输入端采用高输入阻抗器件(阻抗≥1014Ω)，故流入的电流I＝被测电动势/输入阻抗(几乎为零)，不会影响待测电动势的大小。
使用说明：
开机：用电源线将仪表后面板的电源插座与~220V电源连接，打开电源开关（ON），预热15分钟。
一、内标法为基准进行测量：
1．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“×100V”位旋钮置于“1”，“补偿”旋钮逆时针旋到底，其它旋钮均置于“0”，。此时，“电位指示”显示“1.00000”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“0000”。
2．测量：
（1）将“测量选择”置于“测量”。
（2）调节“~”五个旋钮，使“检零指示”显示数值为负且绝对值最
小。
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。
二、外标法为基准进行测量：
1．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“--”五个旋钮和“补偿”旋钮，，使“电位指示”显示的
数值与外标电池数值相同。
（4）待“检零指示”数值稳定后，按一下采零键，此时，“检零指示”应显示“0000”。
2．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“0000”，此时，“电位显示”数值即为被测电动势的值。
最后关机：首先关闭电源开关（OFF），然后拔下电源线。
实验操作：本实验操作较琐碎，要合理安排，穿插进行，才能在规定时间完成实验。
1.先打磨铜电极，电镀（铜电极要电镀30min，之后要老化30min才能用）；详细步骤见教材.
易出现的错误：1.接线时正负极接错；2.醌氢醌电极未用pH未知液而用了蒸馏水，或者是忘记加醌氢醌。3.盐桥漏液或有气泡。
4.夏天气温高，饱和甘汞电极内无KCl晶体而未发现导致测量值异常。
课件练习1；课件练习2：
课件1是山东师范大学化学院物理化学实验室的周武老师指导毕业班同学做的，其中仪器和操作约95%与实际操作相同；只少检流计灵敏度一项。我们物理化学实验室从2003年起在实验开始前练习，受到广大同学的欢迎！课件2是首都师范大学做的，有实验目的、实验原理、仪器试剂、实验步骤、数据处理、结果讨论等六项，可供参考练习用。两个课件各具特色。
作完本实验后应该掌握的知识：
1.电位差计是根据什么原理来测量未知电池电动势的？
2.电位差计共有几个回路？名称各是什么？作用各是什么？
3.标定电位差计时，若检流计光点始终偏向一边可能是什么原因？
4.检流计在搬动和搁置状态时，“灵敏度选择”开关应置于什么位置？
5.UJ-25型电位差计，面板右上角注明1.018处的旋钮有何用途？
6.对盐桥溶液有什么要求？盐桥里有气泡时如何处理？
7.饱和式和不饱和式标准电池各有什么特点？在使用饱和式标准电池时应注意什么问题？
8.测电动势时，接通电位差计按钮时为何应是“先粗后细、瞬时轻按”？
9.在测原电池电动势实验中，使用饱和甘汞电极时应注意什么？为什么？
10.列出电动势实验的仪器清单。
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压
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
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
电动势的测定与应用
姓名: 肖池池序号: 31 周次: 第三周指导老师: 张老师 电动势的测定与应用 一、实验目的 （1）掌握补偿法测定电池电动势。 （2）了解实验室常用电极使用和处理方法以及盐桥制备方法。 二、实验原理 本实验采用补偿法（又称对消法） 测定池电动势。如图所示，AB为均 匀电阻，Ew为工作电源，它在AB 上产生均匀点位降，用来对消电池 电动势。Ex为待测电池电动势，En 为标准电池电动势（校准用）。测定 时把开关K拨向En档，调节滑线 电阻AC’使检流计中无电流通过， 得 (1) 然后把K拨向Ex档，调节AC’，使检流计中无电流通过，有 （2） 将两式相除得 （3） 本实验采用标准的Westen电池标准电池，因为其电动势稳定且随温度变化小。在20℃时En=1.0183V，其他温度时En=1.0183-0.0000406（t-20）V。t为摄氏温度。 三、仪器与试剂 UJ-25型点位计（包括检流计）SDC-Ⅱ数字点位差综合 测定仪，甘汞电极，锌电极，铜电极，电极管，烧杯。 0.1MZnS04溶液；0.1M CuSO4溶液；0.01M CuSO4溶液； 饱和KCl溶液。
四、实验步骤 1.制作电极 用砂子打磨打磨铜锌电极，去掉其表面的氧化膜，用水冲洗，然后用蒸馏水冲洗。按如图所示，将下列四个电池制成原电池。 （1）电池（A）：（-）Zn| ZnS04（0.1molL-1）|| CuSO4（0.1molL-1）| Cu（+） （2）电池（B）：（-）HgCl2|Hg| KCl(饱和)|| CuSO4（0.1molL-1）| Cu（+） （3）电池（C）：（-）Zn| ZnS04（0.1molL-1）|| KCl(饱和)| HgCl2| Hg（+） （4）电池（D）：（-）CuSO4（0.01molL-1）| Cu || CuSO4（0.1mol-1）| Cu（+） 2.电动势的测定 a.使用UJ-25型电位差计 （1）将检流计电流零点调节在量程的一半。 （2）按下式计算室温下标准（Westen）电池的电动势： En=1.0183-0.0000406（t-20）V。t为摄氏温度。 连接电路图，将D1和D2调节到标准电池电动势计算值。再将换向开关拨到N档，按下左边的粗键，依次调节旋流粗调、中调、细调和微调，使检流计读数为零。 （3）将待测的上述电池按“+”和“-”与电位差计“待测一”的“+”和“-”相连，将换向开关打到×1的位置，将电位差计中伏特读数旋钮[A1~A6]读数调到理论计算值附近，从A1到A6依次调节，直到电流为零，重复测量三次。 b.SDC型数字电位差综合测定仪 （1）将被测电动势按正负极性与测量端子连接好，不接标准电池，将测量置“内标”位置，调节100~10-5六个旋钮。使×100旋钮为1，其余旋到底，电位指示显示“1.00000”V，按下“采零”键。 （2）将标准电池与“外标”端子接好，调节旋钮使电位器指示数与标准电池值相同，按下“采零”键。 （3）将待测电池按正负与测量端子连接好，将测量旋钮置于“测量”，补偿旋钮逆时针旋到底。调节旋钮使“检零指示”数值为负，且绝对值最小。在调节补偿电位器使“检零指示”数值为零。记录电位值。 bb五、数据处理 （1）电池（A）：（-）Zn| ZnS04（0.1molL-1）|| CuSO4（0.1molL-1）| Cu（+） 理论计算电动势得： E理论= EΘ- = EΘ(Cu2+|Cu) - EΘ(Zn2+|Zn) - =1.1037+1.0015×10-3 = 1.1047V 实际测量电动势为：E实际=1.0885V 相对误差E R=|×100﹪=1.47﹪ 2）电池（B）：（-）HgCl2|Hg| KCl(饱和)|| CuSO4（0.1molL-1）| Cu（+） 理论计算电动势得：
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
电池电动势的测定及其应用实验报告
电池电动势的测定及其应用实验报告
电池电动势的测定及其应用 、实验目的: 1?了解对消法测定电池电动势的原理; 2 ?掌握电动势测定难溶物溶度积(K sp )的方法; 3 ?掌握常用参比电极银一氯化银电极的制备方法。 实验原理: 电池由两个半电池组成(半电池包括一个电极和相应的电解质溶液)，当电池放电时，进行氧化反应的是负极，进行还原反应的是正极＜电池的电动势就 是通过电池的电流趋近于零时两极之间的电位差。它可表示成： 式中E、E分别表示正、负电极的电位。当温度、压力恒定时，电池的电动势E (或电极电位E、E )的大小取决于电极的性质和溶液中有关离子的活度。电极电位与有关离子活度之间的关系可以由 Nernst方程表示： RT E E ——ln a B B (16-1) zF B 式中：z为电池反应的转移电子数，B为参加电极反应的物质 B的化学计 量数，产物B为正，反应物B为负。 本实验涉及的两个电池为： (1)(—)Ag(s),AgCI(s) | KCl (0.0200 mol L-1) || AgN0 3(0.0100 molL?-1) I Ag (s) (+) (2) (一) Hg (l)，Hg2Cl2 (s)| KCl (饱和)|| AgNO3 (0.0100 mol L-1) I Ag (s) (+) 在上述电池中用到的三个电极是： 2Hg(l) 2Cl (a Cl ) (16-3)
(1) 银电极： 电极反应: Ag (0.01mol L 1) e Ag (16-2) RT E Ag /Ag E Ag /Ag 卩ln a Ag 其中： E Ag /Ag 0.7991 0.00097(t 25) V 式中：t为摄氏温度(下同)， (2) 甘汞电极: 电极反应：HgCl2(s) 2e
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
《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。
原电池电动势的测定及应用
原电池电动势的测定及应用 姓名： 学号： 班级：2012级化工班 指导老师： 日期：2014-09-24 成绩： 一、实验目的： 1.掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用。 2.了解可逆电池电动势的应用。 3.学会银电极、银—氯化银电极的制备和盐桥的制备。 二、实验原理： 1.原电池是由正，负两个电极和相应电解质溶液组成，电池反应中正极起还原作用，负极起氧化作用，电池反应是电池中两个电极反应的总和。电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为当伏特计与待测电池接通后，整个线路中便有电流通过，电池内部由于存在内电阻而产生某一电位降，并在电池两极发生化学反应，溶液浓度发生变化，电动势数值不稳定，所以只有在无电流通过的情况下进行测定，即采用对消法。 测量电动势只能在无电流通过电池的情况下进行，因此需要用对消法（补偿法）来测定电动势。对消法测定电动势就是在所研究的电池的外电路上加一个方向相反的电压。当两者相等时，电路的电流为零（通过检流计指示）。对消法测电动势常用的仪器为电位差计,其简单原理如图所示： 1 2R R E E S X = 电极电势的测定原理：原电池是化学能转变为电能的装置，在电池放电反应中，正极（右边）起还原反应，负极起氧化反应。电池的电动势等于组成的电池的两个电极电位的差值。即： 氧化还原左 右αα??????θln _ZF RT E -=-=-=+
三、仪器与药品： 1. 仪器：电位差计 直流辐射式检流计 铂电极 银电极 饱和甘汞电极 稳压直流电源 导线 标准电池 盐桥 小烧杯若干 2. 药品：HCl （0.100m ） AgNO3（0.100m ）KCl 饱和溶液 醌氢醌 未知PH 溶液 四、实验步骤 ： 本实验测定如下两个电池的电动势： 1.①Hg －Hg 2Cl 2|饱和KCl 溶液||AgNO 3(0.100m)|Ag ②Hg －Hg 2Cl 2|饱和KCl 溶液||饱和有醌氢醌的未知PH 溶液|Pt 2.电极的制备 （1）铂电极、银—氯化银参比电极和饱和甘汞电极采用现成的商品，在使用前用蒸馏水洗净。若铂电极有油污，应在丙酮中浸泡，然后用蒸馏水冲洗。 （2）醌氢醌电极：将少量醌氢醌固体加入待测的未知PH 溶液中使成为饱和溶液，然后插入干净的铂电极即可。 3.（1）矫正电位计：先将功能选择开关扳到“外标”档。再将电位计的正负极短接，按“校准”归零。最后将外标正极与基准正极，外标负极与基准负极接，调数字至基准数（每台仪器都不同），按校准键归零。 （2）组成两个电池。 （3）将标准电池和待测电池分别接入电位差计上。在测标准电池是电位差计的正极连接Ag 电极，在测待测电极时电位计的正极连接Pt 电极。 （4）将功能选择开关扳到“测量”档。把标准电池正确接入电位差计上，从大到小从左到右旋转六个电势测量旋钮，直到调至检流计示数为零为止。按同样的方法测定未知电池电动势。 （5）根据Nernst 公式计算实验温度下电池①②的电动势理论值。 五、数据处理 ： 室温：21℃ 测量值/V E 测量平均值/V V Ag Ag //+? V Ag Ag //θ?+ 相对 误差 一次 两次 三次 0.495453 0.7393 0.8031 7.944% 0.495880 0.495195 0.495283 0.327874 0.326129 0.324568 0.326190 1、已知饱和甘汞电极和银电极的电极电位与温度的关系如下 当t=21℃ 甘汞?=0.2412-6.61×10-4（t-25℃）-1.75×10-6(t-25℃)2-9.16×10-10(t-25℃)2 =0.2438V =+θ ?Ag Ag /0.7991-9.88×10-4(t-25℃)+7×10-7(t-25℃)2 =0.8031V 由于电池的电动势为甘汞??-=+Ag Ag E /，所以
实验6-电动势的测定及应用
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 | AgNO3(b1) || KCl(b2) | Ag-AgCl |Ag的电动势求AgCl的 溶度积Ksp。 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： 电池的书写习惯是左方为负极，右方为正极。负极进行氧化反应，正极进行还原反应。如果电池反应是自发的，则电池电动势为正。符 号“|”表示两相界面，“||”表示盐桥。在电池中，电极都具有一定的电极电势。当电池处于平衡态时，两个电极的电极电势之差就等于该可逆电极电势。规定电池的电动势等于正负电极的电极电势之差，即： E=ψ+－ψ- 可逆电池必须具备的条件为：（1）电极上的化学反应可向正反两个方向进行，即反应可逆。（2）电池在工作（充放电）时，所通过的电流必须无限小，此时电池可在接近平衡状态下工作，即能量可逆。（3）电池中所进行的其它过程可逆。如溶液间无扩散、无液体接界电势。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时，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来减小液体接界电势。要达到工作电流零的条件，必须使电池在接近热力学平衡条件下工作。测量可逆电池的电动势不能直接用伏特计来测量。因为电池与伏特计相接后，整个线路便有电流通过，此时电池内部由于存在内电阻而产生某一电位降，并在电池两极发生化学反应，溶液浓度发生变化，电动势数据不稳定。所以要准确测定电池的电动势，只有在电流无限小的情况下进行，所采用的对消法就是根据这个要求设计的。 2、对消法测定原电池电动势原理 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，外加电动势的大小即等于待测电池的电动势。
原电池电动势的测定实验报告
( 实验报告) 姓名：____________________ 单位：____________________ 日期：____________________ 编号：YB-BH-053983 原电池电动势的测定实验报告Experimental report on measurement of electromotive force of
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1 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
原电池电动势的测定及其应用实验报告
原电池电动势的测定及其应用实验报告 林传信 高分子101 12 一、实验目的 1、理解电极、电极电势、电池电动势、可逆电池电动势的意义 2、掌握用对消法测定电池电动势的基本原理和数字式电子电位差计的使用方法 3、学会几种电极和盐桥的制备方法 二、对消法侧电动势的基本原理： 测量电动势只能在无电流通过电池的情况下进行，因此需要用对消法（补偿法）来测定电 动势。对消法测定电动势就是在所研究的电池的外电路上加一个方向相反的电压。当两者 相等时，电路的电流为零（通过检流计指示）。对消法测电动势常用的仪器为电位差计， 其简单原理如图所示 A C A C E E X S 12= 电极电势的测定原理： 原电池是化学能转变为电能的装置，在电池放电反应中，正极（右边）起还原反应，负极起 氧化反应。电池的电动势等于组成的电池的两个电极电位的差值。即： E= +?—-?=右?—左? 氧化还原αα??θ ln ZF RT -=-+ 氧化 还原αα??θ ln _ZF RT -=- R=?11--?K mol F=96500C α 为参与电极反应的物质的活度。纯固体物质的活度为1。 浓差电池： 一种物质从高浓度（或高压力）状态向低浓度（或低压力）状态转移，从而产生电动势，而 这种电池的标准电动势为零。 三、电池组合： ⑴Hg Cl g KCl L mol ZnSO Zn 224H )()1.0(饱和 ⑵Cu L mol KCl Cl Hg Hg ）（饱和0.1CuSO )(422 ⑶Cu L mol SO Cu L mol ZnSO Zn )1.0()1.0(44
⑷Cu L mol CuSO Cu L mol CuSO )1.0()01.0(44 四、数据处理 实验室温度T= 标准电动势Es= 电池电极电动势： 五、误差分析 在较长的电极电势测量过程中，工作回路中电流发生变化，导致测量误差 部分电解质溶液在测量过程中发生电解，浓度变化影响测量的结果
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，当温度不同引起标准电池电动势变化时，通过调节n R ，使工作电流保持不变。x R 被分成Ⅰ（1?）、Ⅱ（1.0?）和Ⅲ（001.0?）三个电阻转盘，并在转盘上标出对应x R 的电压值，电位差计处于补偿状态时可以从这三个转盘上直接读出未知电动势或未知电压。左下方的“粗”和“细”两个按钮，其作用是：按下“粗”铵钮，保护电阻和灵敏电流计串联，此时电流计的灵敏度降低；按下“细”按钮，保护电阻被短路，此时电流计的灵敏度提高。2K 为标准电池和未知电动势的转换开关。标准电池、灵敏电流计、工作电源和未知电动势x E 由相应的接线柱外接。 UJ25型电位差计的使用方法： （1）将2K 置到“断”，1K 置于“1?”档或“10?”档（视被测量值而定），分别接上标准电池、灵敏电流计、工作电源。被测电动势（或电压）接于“未知1”（或“未知2”）。 (2)根据温度修正公式计算标准电池的电动势)(t E n 的值，调节n R 的示值与其相等。将2K 置“标准”档，按下 “粗”按钮，调节1p R 、2p R 和3p R ，使灵敏电流计指针指零，再按下 “细”按钮，用2p R 和3p R 精确调节至灵敏电流计指针指零。此操作过程称为“校准”。 (3) 将2K 置“未知1”(或“未知2”)位置，按下“粗”按钮，调节读数转盘Ⅰ、 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及其应用
原电池电动势的测定及其应用 1. 简述对消法测原电池电动势的测量原理。 答：电位差计是根据补偿法(或称对消法)测量原理设计的一种平衡式电压测量仪器。其工作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，这样待测电池中就没有电流通过，外加电势差的大小就等于待测电池的电动势。如图所示，电位差计有工作、标准、测量三条回路。 1）校准工作电流I W 开关K 打向1，预先调好标准回路中的标准电阻Rn ，调节工作回路的电阻r 至检流计无电流通过，工作 电流I W 就已被确定。 2）测量未知电池电动势E W 开关K 打向2，调节测量回路的电阻 R X 至检流计无电流通过，此时I R X 与被测电池电动势对消。 2. 简述铜电极电位测定的基本原理。 答：实验只能测得两个电极构成的电池的电动势E ，而无法测得单个电极的电极电势φ。若选定一个电极作为标准，使其与任意其它电极组成电池，测其电动势，就可得出各电极的相对电极电势φ 。通常将氢电极在氢气压力为100KPa ，溶液中氢离子活度为1时的电极电势规定为零伏，称为标准氢电极，然后与其它被测电极进行比较。以标准氢电极作阳极即负极；而将待测电极作阴极即正极，组成原电池，然后用电位差计测量该电池的电动势，这个数值n n W R E I =X W X R I E =N X N X R R E E =
和符号就是待测电极的氢标还原电极电势的数值和符号。由于使用标准氢电极不方便，在实际测定时往往采用第二级的标准电极，甘汞电极是其中最常用的一种。这些电极与标准氢电极比较而得到的电势已精确测出。 3. 在原电池电动势的测定过程中应尽可能的做到在可逆条件下进行，为此在实验过程中应注意什么？ 答：电动势的测量方法属于平衡测量，在测量过程中尽可能地做到在可逆条件下进行。为此应注意以下几点： （1）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。 （2）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)，而不直接用锌棒。因为锌棒中不可避免地会含有其它金属杂质，在溶液中本身会成为微电池，锌电极电势较低(-0.7627V)，在溶液中，氢离子会在锌的杂质(金属)上放电，锌是较活泼的金属，易被氧化。如果直接用锌棒做电极，将严重影响测量结果的准确度。锌汞齐化，能使锌溶解于汞中，或者说锌原子扩散在惰性金属汞中，处于饱和的平衡状态，此时锌的活度仍等于1，氢在汞上的超电势较大，在该实验条件下，不会释放出氢气。所以汞齐化后，锌电极易建立平衡。制备铜电极也应注意：电镀前，铜电极基材表面要求平整清洁，电镀时，电流密度不宜过大，一般控制在20mA·cm-2左右，以保证镀层紧密。电镀后，电极不宜在空气中暴露时间过长，否则会使镀层氧化，应尽快洗净，置于电极管中，用溶液浸没，并超出1cm左右，同时应尽快进行测量。 （3）为判断所测量的电动势是否为平衡电势，一般应在15min 左右时间内，等间隔地测量7-8个数据。若这些数据是在平均值附近摆动，偏差小于±0.5mV，则可认为已达平衡，可取其平均值作为该电池的电动势。 （4）前面已讲到必须要求电池反应可逆，而且要求电池在可逆情况下工作。但严格说来，本实验测定的并不是可逆电池。因为当
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 原电池电动势的测定实验报告1 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hi;+，负极电势为hi;-，则电池电动势E = hi;+ - hi;- 。 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