电池电动势实验.doc

实验十二 原电池电动势的测定I目的要求一、测定CuZn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势二、学会一些电极的制备和处理方法三、掌握电位差计的测量原理和正确使用方法基本原理在恒温恒压条件下，可逆电池所做的电功是最大非体积功W，而W等于体系自由能的降低即为DrGm，而根据热力学与电化学的关系，我们可得 DrGm =nFE (1) 由此可见利用对消法测定电池的电动势即可获得相应的电池反应的自由能的改变。式中的n是电池反应中得失电子的数目，F为法拉第常数。 根据吉布斯亥姆霍茨公式 DrGm=DrHmTDrSm (2) (3)将（1）和（3）式代入（2）式即得： (4)由实验可测得不同温度时的E值，以E对T作图，从曲线的斜率可求出任一温度下的值，根据（2）（4）（3）式可求出该反应的势力学函数DrGm 、DrSm、DrHm。 本实验测定下列电池的电动势，并由不同温度下电动势的测量求算该电池反应的热力学函数。 电池为：（1）Zn | ZnSO4(0. 1000 mol L-1) | CuSO4(0. 1000 mol L-1) | Cu, (饱和KCl盐桥) 该电池的正极反应为：Cu2+2eCu(s) 负极反应为：Zn (s)Zn2+2e 总电池反应为：Cu2+Zn(s) Cu(s)Zn2+各电极电位为： (5) (6)Cu-Zn电池的电动势为：；，；如：CuSO4:0. 1000 mol L-1：； 实验中可以准确测量不同温度的E值，便可计算不同温度下该电池反应的DrGm。以E对T作图求出某任一温度的便可计算该温度下的DrSm，由DrGm和DrSm可求出该反应的DrHm。.仪器和试剂.操作步骤一、电极制备 1锌电极 用稀硫酸浸洗锌电极以除去表面上的氧化层，取出后用水洗涤，再用蒸馏水淋洗，然后浸入饱和硝酸亚汞溶液中35s，取出后用滤纸擦拭锌电极，使锌电极表面上有一层均匀锌汞齐，再用蒸馏水淋洗(汞有毒，用过的滤纸应投入指定的有盖的广口瓶中，瓶中应有水淹没滤纸，不要随便乱丢)，把处理好的锌电极插入清洁的电极管内并塞紧，将电极管的虹吸管管口插入盛有0.1000molkg-1ZnSO4溶液的小烧杯内，用针管或吸气球自支管抽气，将溶液吸入电极管至高出电极约1cm，停止抽气，旋紧活夹，电极的虹吸管内(包括管口)不可有气泡，也不能有漏液现象。2铜电极 将铜电极在约6moldm-1的硝酸溶液内浸洗，除去氧化层和杂物，然后取出用水冲洗，再用蒸馏水淋洗。将铜电极置于电镀烧杯中作阴极，另取一个经清洁处理的铜棒作阳极，进行电镀，电流密度。控制在20mAcm-1为宜。其电镀装置如图121所示。电镀半小时，使铜电极表面有一层均匀的新鲜铜，再取出。装配铜电极的方法与锌电极相同。镀铜溶液的配制：100mL水中溶解15gCuSO45H2O、5g乙醇、5g硫酸。3. 甘汞电极二、电池组合 将饱和KCl溶液注入50mL的小烧杯内，制盐桥，再将上面制备的锌电极和铜电极置于小烧杯内，即成CuZn电池，（1）Zn | ZnSO4(0. 1000 mol L-1) | CuSO4(0. 1000 mol L-1) | Cu,电池装置如122所示。同法组成下列电池：（2）Hg | Hg2Cl2 | KC1 (饱和) | CuSO4(0. 1000 mol L-1) Cu,（3）Zn | ZnSO4(0. 1000 mol L-1) | KC1 (饱和) | Hg2C12 | Hg.(4) Cu | CuSO4(0. 0100 mol L-1) | CuSO4(0. 1000 mol L-1 ) | Cu.三、电动势测定，1按照电位差计电路图，接好电动势测量线路。2分别测定以上四个电池的电动势。 3. 测定以上第（2）号电池不同温度的电动势。.实验记录及数据处理1.查阅文献填表25 Cu2+2e-=Cu:=0.337V, Zn2+2e-=Zn: = - 0.7628V, 饱和甘汞电极：:CuSO4:0. 1000 mol L-1的平均活度系数=0.16； 0. 0100 mol L-1的平均活度系数=0.41ZnSO4(0.1000 mol L-1)的平均活度系数=0.15；表1：实验数据记录实验温度： 大气压： 室温： 测定次数第一次第二次第三次实验平均值理论值相对误差/%电池1电池2电池3电池4表2：实验数据记录及处理： ；项目测定值/V计算值/V相对误差/%Cu电极电势Zn电极电势表3：电池（2）Hg | Hg2Cl2 | KC1 (饱和) | CuSO4(0. 1000 mol L-1) Cu,随温度变化实验数据记录 大气压： 室温：温度/KE测定值/VE平均值/V（1）（2）