化学电池温度系数的测定.ppt

实验77化学电池温度系数的测定 77 1实验目的 1 测定化学电池在不同温度下的电动势 计算电池反应的热力学函数 G H和 S 2 掌握电位差计的测量原理和使用方法 77 2实验原理电池除可用来作为电源外 还可用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 电池反应应该有以下关系 G nFE 1 根据吉布斯 亥姆霍兹 Gibbs Helmholtz 公式 G 反应热 H 熵变 S和温度T的关系为 G H T S 2 代入 1 式可得 H nFE nFT 3 S nF 4 因此 在恒压下 一般在常压下 测量一定温度T时的电池电动势E 即可求得电池反应的 G 测定不同温度下的电动势 最后以电动势对温度作图 即可从曲线上求得电池的温度系数 利用 3 和 4 式 即可得到 H和 S 如果电池反应中反应物和生成物的活度均为1 温度为298K 则所测定的电动势和热力学函数即为 和 例如 电池符号Zn ZnS04 0 1000mol L 1 KCl 饱和 Hg2Cl2 Hg负极反应正极反应总电极反应 由此可知 如果在298K测定电池电动势 即可得 由 1 式求得 根据不同温度下测得的电动势 绘制E T曲线 并通过作切线斜率求取20 30 40 和50 四个温度下E和 进而算出和 77 3操作步骤 1 电极制备 1 锌电极用砂子打磨和用硫酸浸洗锌电极以除去表面上的氧化层 然后用水洗涤 再用蒸馏水淋洗后备用 然后浸入饱和硝酸亚汞溶液中3 5s 取出后用滤纸擦拭锌电极 使锌电极表面有一层均匀锌汞齐 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 1000mol L 1ZnSO4溶液的小烧杯中 用针管或吸气球自支管抽气 将溶液吸入电极管至出电极约1cm 停止抽气 旋紧活夹 电极的虹吸管 包括管口 不可有气泡 也不能有漏液的现象 2 在20 30 40 和50 等几个温度下 采用SDC 数字电位差综合测试仪 测定下列电池的电动势 Zn ZnS04 0 1000mol L 1 KCl 饱和 Hg2Cl2 Hg 以内标为基准进行测量a 校验 将 测量选择 旋钮置于 内标 将 100 位旋钮置于 1 补偿 旋钮逆时针旋到底 其他旋钮均置于 0 此时 电位指示 显示 1 00000 V 若显示小于 1 00000 V可调节补偿电位器以达到显示 1 00000 V 若显示大于 1 00000 V应适当减小 100 10 4 旋钮 使显示小于 1 00000 V 再调节补偿电位器以达到 1 00000 V 待 检零指示 显示数值稳定后 按一下 采零 键 此时 检零指示 显示为 0000 b 测量 将 测量选择 置于 测量 用测试线将被测电动势按 极性与 测量插孔 连接 调节 100 10 4 五个旋钮 使 检零指示 显示数值为负且绝对值最小 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 77 4注意事项 1 制备电极时 防止将正负极接错 并严格控制电镀电流 2 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 3 电阻箱10 4档值若稍有误差 可调节 补偿 电位器达到对应值 4 清洗电极并用滤纸擦干 放回盒内 77 5问题讨论 1 本实验中 如果采用0 1mol L 1或2 0mol L 1的KCl溶液 对电池电动势测量有否影响 为什么 2 如何用测得的电动势数据来计算电池反应的平衡常数 77 6参考答案 1 本实验中 如果采用0 1mol L 1或2 0mol L 1的KCl溶液 对电池电动势测量有否影响 为什么 答 有 根据Nernest方程 电解质浓度对电池电动势有影响 故对电池电动势测量有影响 式中 E E RT 2F lnKK