原电池电动势的测定.doc

原电池电动势的测定一实验目的：1掌握对消法测定电动势的原理及电位差计，检流计及标准电池使用注意事项及简单原理。2学会制备银电极，银氯化银电极，盐桥的方法。3了解可逆电池电动势的应用。二实验原理：1原电池是由两个“半电池”组成，每个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液。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。常用盐桥来降低液接电势。2测量电池的电动势要在接近热力学可逆条件下进行，即在无电池通过的情况下，不能用仪特计直接测量。因此方法在测量过程中有电流通过伏特计，处于非平衡态。用对消法可达到测量原电池电动势的目的.三实验仪器及试剂：UJ-25型电位差计1台,直流辐射式检流计1台,稳流电源1台，电位差计稳压电源1台，韦斯顿标准电池1台, Ag电极2支, 饱和甘汞电极Pt电极各1支,盐桥玻管4根。盐桥液，硝酸银溶液（0.100mol/L），未知pH液,盐酸液（0.100mol/L）,(1mol/L),醌氢醌。四实验操作：本实验测定下列四个电池的电动势：1) Hg(l) + Hg2Cl2(s) | 饱和KCl | AgNO3(0.100mol) | Ag(s)2) Ag(s) | KCl(0.010mol)与饱和AgCl | Ag NO3(0.010mol) | Ag(s)3) Hg(l)+Hg2Cl2(s) | 饱和KCl | 饱和有醌氢醌的未知PH | Pt(s)4) Ag(s) + AgCl(s) | HCl(0.100mol) | AgNO3(0.100mol) | Ag(s)1电极制备（1）Pt电极和饱和甘汞电极已备，使用前洗净，若铂片有油污，用丙酮浸泡，再用蒸馏水淋洗。（2）醌氢醌电极 已备。2盐桥制备将盐桥液熔化，用滴管将它灌入干净的U形管中，U形管中以及管两端不能留气泡，冷却后待用。3电动势的测定（1）按图组成四个电池 饱和KCl AgNO3（0.100mol）（2）将标准电池，工作电流，待测电池，检流计接至UJ25型电位差计，注意正负极不接错。（3）校正工作电流 读取温度计的温度值t=14oC，根据En=1.01865-4.0610-5(t-20)-9.510-7(t-20)2，求出标准电池的电动势Et=1.01841V。调节标准电池温度补偿旋钮至该电动势。将转换开关转到N，Rf调节旋钮(粗中细微)，分别按下电位差计“粗”“细”按钮，直至检流计示零。（4）测量未知电动势 将转换开关转到”X1”(或“X2”) 位置，从大到小旋转旋钮，按下电计按钮，“粗”、”细”，至检流计光标至零，读取大小。4清洗电极、电极管。五注意事项：1. 连接线路时，切勿正、负极接反。 2. 测试时必须先按电位计上“粗”按钮，待检流计示零后，再按“细”按钮，以免检流计偏转过猛而损坏.当偏转幅度较大时，摁“短路”键，可使光标偏转幅度减小，以免损毁仪器。按按钮时间要短，不超过ls，以防止过多电量通过标准电池和待测电池，造成 严重极化现象，破坏电池的电化学可逆状态。六数据处理：当 T=287.15K：电池类型Ag-甘汞电池Ag-Ag电池甘汞-Pt电极电池(Ag+AgCl)-A电池数据0.418600V0.406900V0.110930V0.443671V1. 根据第二、四个电池的测定结果，求算AgCl的Ksp。 - =- +1.62010-4t+3.1310-7t20.1molHCl =- 1.62010-4 14+3.1310-7142 =0.79840.1mol AgNO3 =0.73010.01mol HCl =0.89620.01mol AgNO3 =0.8972 2)Ksp=(0.89720.01)+ (0.89620.01)-(0.4069009.648530104)/(2.3038.314287.15) Ksp=5.8210-12 Ksp=(0.73010.1)+ (0.79840.1)-(0.4436709.648530104)/(2.3038.314287.15) Ksp=9.5410-9 2.由第一个电池求 ,Ag，将实验测得的 ,Ag值与理论值比较。 甘汞 0.2412-6.6110-4(t-25)-1.7510-6(t-25)2-9.1610-10(t-25)3 =0.2483V =0.7991-9.8810-4(t-25)+710-7(t-25)2=0.8100V由EERT/nF 得E =ERT/nF 甘汞 RT/nF 0.4960V d=(0.496000-0.418700)/0.496000100%=15.58%3.由第三个电池求未知溶液得pH 醌氢醌 =0.6994-7.410-4(t-25)=0.70754V pH=（醌氢醌 E-甘汞 ）/(2.303RT/F)=(0.70754-0.110930-0.2483)/ (2.3038.314287.15)/9.6485311046.1151 七思考题1对消法测定电池电动势的装置中，电位差计，工作电源，标准电池及检流计各起什么作用？1）电位差计：调节电阻，使外电路上加一个方向相反的电动势几乎相等的电池其I=0；2) 工作电源：将未知电压和已知电压相比较采精确测量未知电压；3）标准电池：I=Er/Rr作为校正电位差计工作电流标准作用；4）检流计：用来做示零指示或专门用来判别电路是否电位相等，是否有微弱电流。2如果用氢电极作为参比电极排成下面电池，测定银电极电势，实验中会出现什么现象？ 如何纠正? Ag | AgNO3(a=1) | H+(a=1) | H2Pt现象：溶液中的H和NO3-形成HNO3，HNO3有强氧化性与Ag反应产生气泡。纠正：将Ag电极换成更不活泼的Pt电极3.测量过程中，若检流计光点总往一个方向偏转，可能什么原因？电路的正负极接上了；外加电压过大或过小，可进行适当调整；所测量的电池电动势大于外加的电压的范围；盐桥制备过程中，管壁内有大量气泡，使电路出现故障。4是否可以用两个准确的转盘电阻代替电位差计使用？试画出线路图，说明实验过程。可以，调节电阻箱的电阻比例，通过毫安表的变化进行测量。acba回路使由稳压电源，可变电阻和检流计过回路的电流为某一定值。在电位差计的滑线电阻上产生确定的电位降，其数值由已知电动计组成。稳压电源为工作电源，其输出电压必须大于待测电池的电动势。调节可变电阻使流势的标准电池R校准。另一回路abG由待测电池X检流计G组成，移动B点，当回路中无电流时，电池的电势等于a，b二点的电位降。八讨论. 误差分析1）实验操作过程中，检流计光标不稳定，很难指向零点，说明测量电路回路有电流通过，所测E(测)E(理论)。2）冲洗电极管后，电极管中所留的水会对电解质溶液起稀释作用，会影响电池的实际电动势。. 醌氢醌电极使用方便，但有一定使用范围。由于pH8.5时，氢醌会发生电离，改变了分子状态的浓度，对体系氧化还原电势产生很大影响，此外，氢醌在碱性溶液中容易氧化，也会影响测定结果。绝不能在含硼酸盐的溶液中测，因氢醌要与其生成络合物，在有其它强氧化剂或还原剂存在时亦不能实用。III.实验所用被测电池反应是可逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，且不存在不可逆接触，同时要求电池必须在可逆条件下工作，放电，充电过程都必须在标准平衡状态下进行，此时只允许无限小的电流通过电池，所以实验中“盐桥”来减小液界电势。IV.电动势的测量方法，在物理化学研究中具有重要的实际意义，通过电池电动势测