原电池电动势的测定实验报告

原电池电动势的测定实验报告原电池电动势的测定实验报告 原电池电动势的测定实验报告 1 实验目的 1 掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术 2 学会几种电极和盐桥的制备方法 3 学会测定原电池电动势并计算相关的电极电势 实验原理 凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池 或原电池 可逆电池应满足如下条件 1 电池反应可逆 亦即电池电极反应可逆 2 电池中不允许存在 任何不可逆的液接界 3 电池必须在可逆的情况下工作 即充放电过 程必须在平衡态下进行 即测量时通过电池的电流应为无限小 因此在制备可逆电池 测定可逆电池的电动势时应符合上述条 件 在精确度不高的测量中 用正负离子迁移数比较接近的盐类构 成 盐桥 来消除液接电位 用电位差计测量电动势可满足通过电池电 流为无限小的条件 电位差计测定电动势的原理称为对消法 可使 测定时流过电池的电流接近无限小 从而可以准确地测定电池的电 动势 可逆电池的电动势可看作正 负两个电极的电势之差 设正极 电势为 hi 负极电势为 hi 则电池电动势 E hi hi 电极电势的绝对值无法测定 手册上所列的电极电势均为相对 电极电势 即以标准氢电极作为标准 规定其电极电势为零 将标 准氢电极与待测电极组成电池 所测电池电动势就是待测电极的电 极电势 由于氢电极使用不便 常用另外一些易制备 电极电势稳 定的电极作为参比电极 常用的参比电极有甘汞电极 银 氯化银电 极等 这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测出 具体的 电极电位可参考相关文献资料 以饱和甘汞电极与铜 硫酸铜电极或锌 硫酸锌电极组成电池 测定电池的电动势 根据甘汞电极的电极电势 可推得这两个电极 的电极电势 仪器和试剂 SDC II 型数字式电子电位差计 铜电极 锌电极 饱和甘汞电 极 0 1 mol L 1 CuSO4 溶液 0 1 mol L 1 ZnSO4 溶液 饱和 KCl 溶 液 实验步骤 1 记录室温 打开 SDC II 型数字式电子电位差计预热 5 分钟 将测定旋钮旋到 内标 档 用 1 00000 V 电压进行 采零 2 电极制备 先把锌片和铜片用抛光砂纸轻轻擦亮 去掉氧化 层 然后用水 蒸馏水洗净 制成极片 3 半电池的制作 向两个 50 mL 烧杯中分别加入 1 2 杯深 0 1000 mol L 1 CuSO4 溶液和 0 1000 mol L 1 ZnSO4 溶液 再电极插 入电极管 打开夹在乳胶管上的弹簧夹 将电极管的尖嘴插入溶液 中 用洗耳球从乳胶管处吸气 使溶液从弯管流出电极管 待电极 一半浸没于溶液中时 用弹簧夹将胶管夹住 提起电极管 保证液 体不会漏出电极管 如有滴漏 检查电极是否插紧 4 原电池的制作 向一个 50 mL 烧杯中加入约 1 2 杯饱和氯 化钾溶液 将制备好的两个电极管的弯管挂在杯壁上 要保证电极 管尖端上没有气泡 以免电池断路 5 测定铜锌原电池电动势 将电位差计测量旋钮旋至测定档 接上测量导线 用导线上的鳄鱼夹夹住电极引线 接通外电路 从高位到低位逐级调整电位值 观察平衡显示 在高电位档调 节时 当平衡显示从 OVL 跳过某个数字又跳回 OVL 时 将该档退回 到低值 再调整下一档 在低电位档调节时 调节至平衡显示从负 值逐渐小 过零后变正值时 将该档回到低值 继续调整下一档 直至调整到最后一位连续调节档 当平衡显示为零或接近于零时 读出所调节的电位值 此即该电池的电动势 6 测定电极电势 取出饱和甘汞电极 拔去电极头上的橡皮帽 置于烧杯中 将测量导线的两个鳄鱼夹分别夹在锌电极和甘汞电极 上 同上法测定电动势 再同样测量由铜电极和甘汞电极组成的电 池的电动势 根据所测得的电动势及甘汞电极的电极电势 计算所 测量电极的电极电势 思考题 1 如何正确使用电位差计 2 参比电极应具备什么条件 3 若电池的极性接反了 测定时会发生什么现象 4 盐桥有什么作用 选用作盐桥的物质应有什么原则 原电池电动势的测定实验报告 2 一 实验目的和要求 用补偿法测量原电池电动势 并用数学方法分析 二 实验原理 补偿法测电源电动势的原理 必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势 因为有电流通过电极时 极化作用的存在将无法测得可逆电动势 为此 可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的 电动势 使电路中没有电流通过 这时测得的两级的电势差就等于 该电池的电动势 E 如图所示 电位差计就是根据补偿法原理设计的 它由工作电 流回路 标准回路和测量电极回路组成 工作电流电路 首先调节可变电阻 RP 使均匀划线 AB 上有 一定的电势降 标准回路 将变换开关 SW 合向 Es 对工作电流进行标定 借助调节 Rp 使得 IG 0 来实现 Es UCA 测量回路 SW 扳回 Ex 调节电势测量旋钮 直到 IG 0 读出 Ex UJ 25 高电势直流电位差计 1 转换开关旋钮 相当于上图中 SW 指在 N 处 即 SW 接通 EN 指在 X1 即接通未知电池 EX 2 电计按钮 原理图中的 K 3 工作电流调节旋钮 粗 中 细 微旋钮相当于原理图中 的可变电阻 RP 4 电势测量旋钮 中间 6 只旋钮 10 10 10 10 10 10 被测电动势由此示出 三 仪器与试剂 仪器 电位差计一台 惠斯登标准电池一只 工作电源 饱和 甘汞电池一支 银 氯化银电极一支 100mL 容量瓶 5 个 50mL 滴 定管一支 恒温槽一套 饱和氯化钾盐桥 试剂 0 200mol LKCl 溶液 四 实验步骤 1 配制溶液 将 0 200 mol L 的 KCl 溶液分别稀释成 0 0100 mol L 0 0300 mol L 0 0500 mol L 0 0700mol L 0 0900 mol L 各 100mL 2 根据补偿法原理连接电路 恒温槽恒温至 25 3 将转换开关拨至 N 处 调节工作电流调节旋钮粗 中 细 依次按下电计旋钮粗 细 直至检流计示数为零 4 连好待测电池 Hg Hg2Cl2 KCl 饱和 KCl c AgCl Ag 5 将转换开关拨至 X1 位置 从大到小旋转测量旋钮 按下电 计按钮 直至检流计示数为零为止 6 个小窗口的读数即为待测电 极的电动势 6 改变电极中 c 依次为 0 0100 mol L 0 0300 mol L 0 0500 mol L 0 0700 mol L 0 0900mol L 测各不同 浓度下的电极电势 Ex 五 实验数据记录和处理 室温 15 3 大气压 102 63KPa EN 1 018791233V 饱和甘汞电极的电极电势与温度的关系为 E V 0 2415 7 6 10 t 25 0 2341V 0 01000 03000 05000 0700 浓度 mol L 电动势 V E Cl AgCl lg Cl 0 09730 3314 2 0000 0 07690 3110 5229 0 06580 29999 3010 0 05930 2934 1549 0 09000 05320 2873 0458 由外推法可知 Cl AgCl 0 24V 查得文献值 E Cl AgCl 0 2221V 相对偏差 Er 0 24 0 2221 0