电动势的测定

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电动势的测定,1,一、实验目的,2.了解对可逆电池、可逆电极、盐桥等概念。,1.掌握电位差计的测定原理和测定电池电动势的方法。,3.测定Ag、Zn电极电势和Ag浓差电池电动势。,2,二、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,可逆电池的电动势,。,3,二、实验原理,2.对消法测电动势的原理,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。,利用对消法可在电池无电流（或极小电流）通过时测得其两极间的电势差，即为该电池的平衡电动势。,4,二、实验原理,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，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势（如图1）。,图1 对消法测电动势示意图,E,w,-,工作电源；,E,s,-,标准电池；,R,-,调节电阻；,E,X,-,待测电池；,R,AC,-,标准电池电动势补偿电阻；,R,AD,-,待测电池电动势补偿电阻；,K,1,、K,2,-转换电键； G,-,检流计,Ew,5,二、实验原理,电池（1）：,负极反应：,正极反应：,总反应：,规定电池的电动势等于正、负电极的电极电势之差，即：,6,二、实验原理,银电极的电极电势：,饱和甘汞电极的电极电势：,7,二、实验原理,同理锌电极的电极电势：,电池（2）：,浓差,电池（3）：,8,三、仪器与试剂,仪器：,EM-3C数字电位差计1台,饱和甘汞电极1支,银电极2支,锌电极1支,250 mL烧杯1个,50 mL小烧杯 2个,电极瓶2个,0.01 mol,L,-1,的AgNO,3,溶液,0.1 mol,L,-1,的AgNO,3,溶液,0.1 mol,L,-1,的ZnSO,4,溶液,饱和氯化钾溶液,饱和硝酸钾溶液,琼脂,稀硫酸,饱和硝酸亚汞溶液,试剂：,9,四、实验步骤,1.制备盐桥,在250 mL烧杯中，加入100 mL蒸馏水和3g 琼脂，盖上表面皿，放在石棉网上用小火加热至近沸，继续加热至琼脂完全溶解。然后加入40g硝酸钾，充分搅拌使硝酸钾完全溶解后，趁热用滴管将它灌入干净的U形管中，两端要装满，中间不能有气泡，静置待琼脂凝固后便可使用。,制备好的盐桥不使用时应浸入饱和硝酸钾溶液中，防止盐桥干涸。,10,二、实验原理,2.电极处理：,2.1 锌电极： 先用稀硫酸溶液洗去锌电极表面的氧化物，再用蒸馏水淋洗干净,浸入饱和硝酸亚汞溶液中约5s，表面上即生成一层光亮的汞齐，用蒸馏水冲洗晾干后，插入0.1000molL-1 ZnSO,4,中待用。,2.2 银电极： 将两支银电极用抛光砂纸轻轻擦亮，再用蒸馏水淋洗干净擦干。把两支处理好的银电极插入,0.1 mol,L-1的AgNO3,溶液中，测量两电极间的电势值。电位差小于0.005V即可在浓差电池中使用。,11,四、实验步骤,3.组合电池,取一电极瓶洗净后，插入银电极，用数毫升,0.10 mol,L,-1,的硝酸银溶液连同银电极一起淌洗，然后装此溶液至恰当处，用硝酸钾盐桥与饱和甘汞电极连接构成电池。,取一电极瓶洗净后，插入银电极，用数毫升,0.01 mol,L,-1,的硝酸银溶液连同银电极一起淌洗，然后装此溶液至恰当处，用硝酸钾盐桥与,0.10 mol,L,-1,的硝酸银溶液组成电池。,另取,50,mL,小烧杯，洗净后用数毫升,0.1 mol,L,-1,ZnSO,4,溶液连接同锌电极一起淌洗，然后装此混合液至烧杯的,2/3,处，用盐桥与饱和甘汞电极组成电池。,12,四、实验步骤,4.测定电池的电动势,根据,Nernst,公式计算实验温度下电池,（,1,）、（,2,）、 （,3,）,的电动势理论值。,正确接好测量电池（,1,）的线路。用数字电位差计测量电池（,1,）的电动势。每隔,2,分钟测一次，共测三次。,同法，用数字电位差计测量电池（,2,）,、 （,3,）,的电动势，要测至平衡时为止。,测量完毕后，倒去两个小烧杯的溶液，洗净烧杯的溶液。盐桥两端淋洗后，浸入硝酸钾溶液中保存。,13,四、实验步骤,5.电动势与温度关系的测定,调节恒温槽的温度为,20,，温度恒定,10,分钟后，测定电池（,2,）的电动势。,升温,5 ,左右，测定,20,50 ,下的电动势。,测量完毕后，倒去小烧杯和电极瓶的溶液，洗净仪器。盐桥两端淋洗后，浸入硝酸钾溶液中保存。,读取室温和大气压。,14,五、实验记录及数据处理,室温：,；气压计读数：,。,电池测定记录,电动势与温度关系测定记录,15,五、实验记录及数据处理,根据浓差电池计算的溶度积。,作电势与温度曲线，求温度系数。,根据温度系数，计算各热力学函数。,16,六、实验注意事项,1.为使极化影响降到最小，测量前可初步估算被测电池的电动势大小，以便在测量时能迅速找到平衡点。,2.测量电池电动势时，在对消点前，测量回路有电流通过，在测量过程中不能使测量回路一直连通，应接通一下调一下，直至平衡。,3.为判断所测量的电动势是否为平衡电势，可在约15 min内等间隔地测量78个数据。若这些数据是在平均值附近摆动，偏差小于0.5 mV，则可认为已达平衡，并取最后三个数据的平均值作为该电池的电动势。,17,七、提问与思考,1.为何测电动势要用对消法？对消法的原理是什么？,2.测电动势为何要用盐桥？盐桥选用原则是什么？,3.标准电池的构造以及使用时要注意什么？,4.如果测量过程中，检零指示呈溢出符号，试从接线上分析可能是什么原因？,18,八、参考文献,1.复旦大学等编物理化学实验第三版北京：高等教育出版社，2004,2.北京大学物理化学教研室教学组编物理化学实验第四版北京：北京大学出版社，2001,3.清华大学物理化学实验编写组编物理化学实验北京：清华大学出版社，1991,4.许炎妹，邵晨主编大学化学实验北京：科学出版社，2008,5.夏海涛主编物理化学实验哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003,6.刘寿长，张建民，徐顺主编物理化学实验与技术郑州：郑州大学出版社，2004,7.吴子生，严忠主编物理化学实验指导书长春：东北师范大学出版社，1995,19,