电动势的测定

电动势的测定 实验目的实验目的 1 掌握对消法测量电动势的原理及电位差计的使用方法 2 测量下列三个电池的电动势 Hg 1 Hg2Cl2 s KCl 饱和 AgNO3 0 01mol l cAg s Hg 1 Hg2Cl2 s KCl 饱和 H 0 1mol L HAC 0 1mol l NaAC Q H2O Pt Hg 1 Hg2Cl2 s KCl 饱和 H 酒石酸 酒石酸纳溶液 Q H2O Pt 3 了解电动势法测定溶液 pH 值的原理 并计算 HAC NaAC 缓冲溶液的 pH 值 实验原理实验原理 可逆电池电动势的测定在化学上占有重要的地位 应用也十分广泛 如平常数 活度 系数 介电常数 溶解度 配合常数 离子活度以及某些热力学函数的改变量等均可以通 过电池电动势的测定来获得 要准确测定电池的电动势 只有在无电流通过的情况下进行 对消法就是根据这个要求设 计的 本实验采用对消法测定电池的电动势 图中 EW工作电池 AB 为均匀的电阻线 D 是双臂电钥 G 为检流计 EX 为待测待测电 池的电动势 测定时先使 D 向上 与 S C 相通 并把 C 点移至标准电池在测定温度时的电 动势值处 调节可变电阻 R 直到 G 中无电流通过 这样就校正了 电阻丝上的读数 显然一经校正 可变电阻 就不能任意变动了 然后使 D 向下 移动滑动触点 C 使 G 中 无电流通过 Ex Es c Rx Rs c 通过通过对电池电动势的测量可求算某些反应的 H S G等热力学函数 电解质 的平均活度系数 难溶盐的活度积和溶液的 pH 等物理化学参数 通过电动势的测定 求溶液的 PH 可设计如下电池 Hg Hg2Cl2 饱和 KCl 溶液 饱和有醌氢醌的未知 PH 溶液 Pt 醌氢醌为等摩尔的醌和氢醌的结晶化合物 用 Q 表示 在水中的溶解度很小 作为正极时 其反应为 Q 2H 2e H2Q 其电极电位 右 Q H2Q ln Q H2Q PH F RT 2 2 2 HQ QH aa a F RT303 2 因为 E 右 左 Q H2Q PH 甘汞 F RT303 2 所以 PH F E QHQ RT303 2 2 甘汞 由于醌氢醌电极的电池电动势与溶液中氢离子的活度有关 故可以更具测的的电池电动势 计算出醌氢醌电极的电动势 进而计算出溶液的 pH 值 实验仪器与试剂实验仪器与试剂 EM 3C 数字式电子电位差计 232 型甘汞电极 1 支 216 型银电极 1 支 100 型铂电极 一支 50ml 烧杯 4 个 U 型管一支 电炉一个 公用 饱和氯化钾溶液 0 1mol 酒石酸溶液 0 2mol 酒石酸钠溶液 醌氢醌 AC 硝酸钾 AC 琼 脂 AC 蒸馏水 实验步骤实验步骤 1 读取室温并记录 2 测量电池 1 的电池电动势 制备电池 去两个干净的 50ml 小烧杯 一个烧杯以饱和氯化钾溶液润洗后向其中 加入约 20ml 饱和氯化钾溶液并插入 1 支以饱和氯化钾溶液润洗过的甘汞电极 另一个 烧杯以 0 01mol l 硝酸银溶液润洗后加入约 20ml 0 01mol l 的硝酸银溶液并插入一支 以硝酸银溶液润洗过的银电极 然后以硝酸钾盐桥连接两个小烧杯中的溶液 将两根测量连接导线分别插入电位差计测量孔中 并于所测定的相应电极相连 负 极连甘汞电极 正极连银电极 按从小到大的顺序依次调式仪器 使 检零指针 在零 值附近基本恒定 此时 电位指示 所显示的数值即为电池 1 的电动势 要求测量 3 次 取平均值作为 1 的电动势 3 测量电池 2 的电池电动势 将 2 中的硝酸银溶液换为 10ml 0 2mol l 醋酸溶液和 10ml 0 2mol l 醋酸钠溶液 再加醌氢醌粉末 使其形成醌氢醌的过饱和溶液 电极换为铂电极 同样测量 3 次求得平均值 即为电池 2 的电池电动势 4 测量电池 3 的电池电动势 将 2 中的硝酸银溶液换为 10ml 0 2mol l 酒石酸溶液和 10ml 0 2mol l 酒石酸钠 溶液 再加醌氢醌粉末 使其形成醌氢醌的过饱和溶液 电极换为铂电极 同样测量 3 次求得平均值 即为电池 3 的电池电动势 5 在记一次试验温度 并与第一次记得温度结合 求平均值 作为实验温度 6 实验结束后 关闭电源 将 U 型管加热洗净 然后清洗玻璃管和电极 实验注意事项实验注意事项 1 制备盐桥是注意 U 型管中不能存在汽包 2 U 型管的两端做好标记 使做好标记的一端始终放在硝酸银溶液中 3 电池与电位差计连接时注意电极的极性 电极的正极与测量练级导线的正极相连 负极与测量连接导线的负极相连 4 组成电极 1 时 应先洗净盛硝酸银溶液的烧杯及银电极 并用硝酸银溶液润洗 以测量溶液不出现浑浊为标准 5 组成电极 2 3 时 注意醌氢醌加入的量不能太少也不宜太多 应使其处于饱和 状态 一般呈淡黄色 液面上有少量醌氢醌粉末为宜 实验数据记录及处理实验数据记录及处理 电池电池 1 1 电动势电动势电池电池 2 2 电动势电动势电池电池 3 3 电动势电动势大气压大气压 1 1444 02V444 02V187 52V187 52V229 20V229 20V88 74KPa88 74KPa 2 2444 03V444 03V187 49V187 49V230 01V230 01V 实验室室温实验室室温 3 3444 06V444 06V187 48V187 48V229 23V229 23V22 2 22 2 平均值平均值 444 033V444 033V187 50V187 50V229 48V229 48V 实验讨论及误差分析实验讨论及误差分析 1 仪器的不稳定带来较大误差 调节电桥平衡的操作时间应尽可能的短 否则电极上 较长时间的有电流通过 会发生电池反应使得溶液浓度下降 电极表面极化 这样可逆电 极变成不可逆的 会给实验带来较大误差 而实验中所用仪器不稳定 需要较长的时间才 能大致调节到平衡 即使是同一个电动势值 在很短的时间内测得的数据