实验十-原电池电动势的测定

1、深 圳 大学实 验 报 告课程名称： 物理化学实验（2）实验项目名称:学院专业指导教师:报告人：学号:班级：实验时间：2012.10.12实验报告提交时间： 教务部制/I、目的要求1、测定CuZn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电位。2、了解可逆电池，可逆电极，盐桥等概念。3、学会一些电极的制备和处理方法。H、仪器与试剂NDM-1精密数字直流电压测定仪，标准电池(惠斯登电池)，铜棒电极，锌棒电极，玻璃电极管2个，饱和甘汞电极，氯化亚汞，洗耳球，小烧杯，细砂纸 ZnS04(0.100moldm-3),CuS04(0.100 moldmf3)，KCI(0.100 moldm-3),饱和KCI溶液

2、，稀硫酸、稀硝酸。皿、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

3、。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© +，负极电势为© -，则电池电动势E = © + ©-。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

4、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。电极电势的测定原理:原电池是化学能转变为电能的装置，在电池放电反应中，正极（右边）起还原反应，负极起氧化反应。电池的电动势等于组成的电池的两个电极电位的差值。即: 右 左E= =RTn还原ZF 氧化R=8.314J? mol 1 K 1RTlnZF还原氧化F=96500CW、实验步骤一、电极制备为参与电极反应的物质的活度。纯固体物质的活度为11、锌电极：用砂纸轻轻打磨锌电极表面上氧化层，再用稀硫酸浸洗，然后用水洗涤，再 用蒸馏水淋洗后放入玻璃电极管，管内加入Zn S04（0.100moldm3）溶液。2、铜电极：用砂纸轻轻打

5、磨铜电极表面上氧化层，再用稀硝酸浸洗，然后用水洗涤，再 用蒸馏水淋洗后放入玻璃电极管，管内加入CuSO4（0.100moldm-3）溶液。3、电池的组合及其电动势的测量(重复测量3次，取平均)3-1、 Zn |ZnS%0.1000M) II CuS%0.100M) | Cu3-2、Zn |ZnS04(0.1000M) II KCl(饱和)|Hg2Cl2 | Hg3-3、Hg | Hg2Cl2 |KCl(饱和)II CuS04(0.1000M) | CuV、实验数据记录实测电动势（V）电动势平均值（V）电池3-1/Zn- Cu电池1.09381.09391.09401.0939电池3-2/Z n

6、-甘汞电池1.04741.04751.04761.0475电池3-3/甘汞-Cu电池0.046730.046700.046690.0467W、实验数据处理1、由于使用标准氢电极不方便，实验测定时采用第二级的标准电极，用甘汞电极，参照附录五的表V-5-24，根据甘汞电极的电极电势温度校正公式得实验温度为24 T的电极电势为0.2423V。2、由实验数据记录可知，甘汞电极在实验温度下的电极电势为0.2423V,实验测得Zn-甘右*左*汞电池的电动势为1.0475V，则由 E= = 工可得 =0.2423V-1.0475V= 0.8052V，即锌电极的电极电势为0.8052V ;同理可得铜电极=0.

7、2423V 0.0467V=0.2890V。3、据附录五的表 V-5-30，查找得 ZnSO4(0.100moldm-3)和 CuS04(0.100 moldm-3)的平均活 度系数 丫±= 0.15，由于 a (Zn+) = Y±mi，a (Cu+) = Y±m2，贝U a (Cu) =0.15， a (Zn) =0.15, 则RT 还原 In+ ( 0.0592 ln (1/Cu+) =0.3427V，同理由ZF氧化可得，铜的可得锌的标准电极电势是0.7515V。4、由书中70页公式可算得298K时铜电极标准电极电势为 0.3427V，锌电极的标准电极 电势为

8、一0.7514V。又查文献值知铜电极的标准电极电势为 0.337V，锌电极的标准电极电势为 0.7628V，则铜电极的绝对误差为(0.3427 0.337) /0.337X 100% =0.57%，锌电极的绝对 误差为(0.7514 0.7628)十 0.7628=1.14%。实验数据处理结果整理如下:电极电势(V)TK标准电极电势(V)298K标准电极电势(V)298K 标准电极电势(V)文献值误差铜电极0.28900.34270.34270.3370.0057锌电极-0.8052-0.7515-0.75140.76280.0114切、实验思考问题1、电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有

9、什么作用 ？如何保护及正确使用？答：电位差计用来精确测量电动势；工作电源为电路提供电源电压；标准电池用以对抗待测电池电动势，使电路中无电流通过，这时测出的两极的电势差就等于该电池的电动势；检流计是检测微弱电量用的高灵敏度的机械式指示电表，用于电位差计中作为指零仪表。测量过程中，检流计受到冲击，应迅速按下短路按钮，保护检流计。使用检流计时， 按按钮的时间要短，以防止过多的电量通过标准电池或被测电池，造成严重的极化现象， 破坏被测电池的可逆状态。2、参比电极应具备什么条件？它有什么功用？答：参比电极必须是电极反应为单一的可逆反应，电极电势稳定和重现性好。通常多用微溶盐电极作为参比电极。参比电极应不

10、容易发生极化；如果一旦电流过大，产生极化， 则断电后其电极电势应能很快恢复原值； 在温度变化时，其电极电势滞后变化应较小。参 比电极电极电位恒定，不随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化且容易制备。其主要作 用是代替标准氢电极测定电池电动势。3、若电池的极性接反了有什么后果？答：实验是使用对消法来测定电池电动势的， 如果接反了回路的电压就无法回归到零， 就无法测定待测电池电动势。4、盐桥有什么作用？选用作盐桥的物质应有什么原则？答：在两种溶液之间插入盐桥以代替原来的两种溶液的直接接触，减免和稳定液接电位，使液接电位减至最小以致接近消除。防止试液中的有害离子扩散到参比电极的内盐桥溶液 中影响其电极

11、电位。作为盐桥使用的电解质的要求：（1）盐桥电解质不能与两端电极溶液发生化学反应；（2）盐桥电解质溶液中的正、负离子的迁移速率应该极其接近；（3）盐桥电解质溶液的浓度通常很高，甚至达到饱和状态。%、实验注意事项：1. 甘汞电极使用时应将上面的塞子拔开。2. 注意甘汞电极的保护和轻放。3. 实验结束，将电压测定仪正负接线夹短路，关闭电源。实验结论：本次实验利用电位差计，测定铜电极和锌电极的电极电势，实验测得铜的电极电势0.2890V, TK标准电极电势为0.3427V, 298K标准电极电势0.3427V,误差为0.57%。 同理得到锌电极的电极电势-0.8052V，TK标准电极电势为-0.7515 V，298K标准电极电