电动势的测定

化学与材料科学学院,电极制备,及电动势的测定,实验地点,:608,1.,学会铜电极、锌电极和甘汞电极的制备和处理方法；,2.,掌握电势差计的测量原理和测定电池电动势的方法；,3.,加深对原电池、电极电势等概念的理解。,一、实验目的,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。,原电池是化学能转变为电能的装置，它是由两个“半电池”所组成，而每一个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液，由半电池可组成不同的原电池。在电池放电反应中，正极起还原反应，负极起氧化反应。,1.,原电池,A.,原电池的电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的,代数和,。,+,0,-,0,代表正、负电极的标准电极电势,.,R,=8.134J.mol,-1,.K,-1,。,T,是绝对温度。,Z,是反应中得失电子的数量。,F=96500C,，称法拉第常数。,为参与电极反应的物质的还原态的活度。,B.,电池的书写习惯是,左边,为负极,右边,为正极，符号“”表示两相界面，“,”,表示盐桥，盐桥的作用主要是降低和消除两相之间的接界电势。,对于,Cu-Zn,电池，其电池表示式为,Zn|ZnSO4(m1)|CnSO4(m2)|Cu,电极反应,a.,甘汞,-Zn,b.Cu-,甘汞,c.Cu-Zn,确定,Zn,电极的电极电势。,利用能斯特方程求出,Zn,电极的标准,电极电势。,查文献，,求,Zn,电极的标准电极电势的相对误差。,这是电池电动势的实验值。,利用能斯特方程求出电池电动势的理论值,。,求,相对误差。,0.10.3337,1.00.2801,饱和,0.2412,2.,对消法原理,工作回路,标定回路,待测回路,3.,电池电动势的应用,(P.443),a.,醌氢醌,(QH,2,Q),是由等分子的醌,(Q),和氢醌,(H,2,Q),构成的分子化合物，它在水中溶解度很小，且易达到如下解离平衡：,C,6,H,4,O,2,C,6,H,4,(OH),2,=C,6,H,4,O,2,+C,6,H,4,(OH),2,QH,2,Q Q H,2,Q,b.,在含有,H+,的溶液中加入少许,QH,2,Q,，插入隋性,Pt,电极即构成醌氢醌电极，其电极反应为,Q +2H,+,+2e =H,2,Q,c.,电极电势为：,由于醌氢醌的溶解度很小，其解离产物,Q,和,H,2,Q,的活度因子均可视为,1,，又由于两者浓度相等，故,d.,与甘汞电极组成电池,4.,盐桥,a.,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。,b.“,盐桥,”中正负离子的,迁移数,应该相等或相近。,试剂,：氯化钾溶液（饱和）,硫酸锌溶液（,0.1000mol.L,-1,）；,硫酸铜溶液（,0.1000mol.L,-1,）；,醌氢醌固体。,三、实验仪器和试剂,仪器,：电势差计,1,台；标准电池,1,只；,电线若干；铜电极,1,支,锌电极,1,支；甘汞电极,1,支,电极架,1,只。,1.,电极制备,（,1,）锌电极,（,2,）铜电极,（,3,）甘汞电极,四、实验步骤,a.Zn|ZnSO,4,(0.1000mol.L,-1,)KCl(,饱和,)|Hg,2,Cl,2,Hg,b.Hg,Hg,2,Cl,2,|,KCl,(,饱和,)CuSO,4,(0.1000mol.L,-1,)|Cu,c.Zn|ZnSO,4,(0.1000mol.L,-1,)CuSO,4,(0.1000mol.L,-1,)|Cu,d.Hg,Hg,2,Cl,2,|,稀盐酸,醌氢醌,|Pt,（,S,）,（,1,）按规定接好电势差计的测量电池电动势线路。,（,2,）以饱和,KCl,溶液为盐桥，分别将上面制备好的电极组成电池，并接入电势差计的测量端，测量其电动势。,2.,电池电动势的测量,1,为什么不能用伏特计测量电池电动势？,2,对消法测量电池电动势的主要原理是什么？,3,应用电势差计测量电动势过程中若检流计光点总往一个方向偏转，这可能是什么原因？,六、实验思考讨论题,