实验十六可逆电池电动势的测定

1、实验报告、数据记录和处理1 室温时各电池的电池电动势测定T室温=289.15K表1室温时各电池的电池电动势电池ENEN123a0.4558270.4550270.4550970.455317b0.2023230.2004010.1990000.200575C0.5002980.5004380.5005130.500416d0.4444300.4436990.4436460.4439252.数据处理(1 )写出a、b、c、d各被测电池的表达式、电极反应和电池反应。a.电池的表达式：HgIHg2C2 （S） IKCI（饱和）II AgNOs （0 0I00 moH） | Ag 电极反应：Hg +（

2、饱和）+ Ag + = 1/2 Hg 2CI2 + Ag负极：Hg + Ch （饱和）=1/2 Hg2Cl2 + &正极:Ag + + e- = Ag2b.电池的表达式：HgIHgzCb （S）| KCI （饱和）I Q,QH ,H+ | Pt电极反应:CeH4O2 （醍）+ 2H+=C 6H4 （OH） 2 （氢醍）负极：2Hg+ 2CP 2e 一 HgzCb正极：Q + 2H十+ 2歹-> QH2电池的表达式Hg I Hg2Cl2 （s） I KCI （饱和）II AgNO 3 （0.100 moll.）电极反应：Hg + C（饱和）+ Ag + = 1/2 Hg2Cl2+

3、Ag负极:Hg + Cl-（饱和）=1/2 Hg2Cl2+ e*正极:Ag + + e- = Agd.电池的表达式：Ag I AgCI (S) I HCI(0.1 moH_) II AgNO 3(0.100 moM_) | Ag电极反应:Ag + + C= Ag负极：Ag + Cl- - G' > AgCI正极：Ag+ + Ag(2)由电池(a)的电动势计算银电极电势。根据能斯特公式计算银电极的标准电极电势。与文献值比较，求相对误差(已知0.0100 mol kg J AgNO 3溶液的离子平均活度系数丫 ±=0.90)0饱和甘汞电极电势和银电极的标准电极电势文献值见附

4、表9-17。查附表7计算饱和甘汞电极的电极电势和银电极的标准电极电势：饱和甘汞=0.24735 VAg Ag =°.8°773 V由E二 Ag jAg_饱和甘汞得：Ag Ag 二叮 0267 V再由能斯特方程 9Ag iAa RFT I门，1得寫-Ag-AgAg =0.70267 + 8.314*289.15/96500*ln(1/0.01) =0.81739 V 并计算银电极标准电极电势的相对误差：相对误差=(0.81739-0.80773>0.80773*100%=1.20%(3)醍氢醍电极的电极电势和缓冲溶液标准电极电势见附表 9-17o根据缓冲溶液的浓度和醋酸

5、的电离常数(查附表由电池(b)的电动势求PH。醍氢醍电极的9-15),计算缓冲溶液PH的理论值，活度系数(_=0.791 )。与上面用电动势法测得的PH相比较，求相对误差。已知25C时O-lmol dm A NaAC的离 子平均查附表917计算醍氢醍电极的标准电极电势:QQH =0.6994 -0.00074*(t -25) = 0.70606 V由E= QQH2 一 饱和甘汞得：qqh 2 =0.200575 + 0.24735=0.44793 VRT 1再由'qqh2 = qqh2 一 RT|n得缓;中溶液白勺PHF :H-PH = (0.70606 044793广96500/8.

6、314/2.303/289.15=4.50根据缓冲溶液浓度和酷酸的电离常数(查附表9-15),计算缓冲溶液PH的理论值查附表9-15得醋酸的电离常数Kan=1.745*1 O'5' NaACPH=-lg(1-745*1 O'5) lg0.V(0.1*0.791)= 4.656并计算醋酸溶液PH的相对误差：相对误差=(4.656-4.50) /4.656M00%=3.35%10（4） 由电池（C）的电动势计算0. WOOmOI kg AgNO3溶液的离子平均活度系数。银电极标准电极电势用附表9-17中的尖系式求得o由E= AgjAg '饱和甘汞得：cpAgFg =

7、0.500416 + 0.24735=0.74777 VRT 1再由银电极的能斯特方程<t>A.=(pe +° -RTln 得GA +Ag*gAgTAgPa-(Ag | Ag - 'AgAg)RTh Ag十96500( 0. 80773 0. 74777)=0.0900958.314 289.15ol±T Ag ； AgNOa二AgNOs则 Y=AgN03 =0.090095/0.100=0.90095（5）*由电池（a）、（C）的电动势计算下列浓差电池Ag AgNO3 O.OIOOmol kg JtAgNO3 0.1000mol kg J ;Ag的电动

8、势，与用能斯特公式计算结果相比较，0.1000 mol kg J AgNO 3溶液的-=0.734。由 Ea-Ag I Ag,a饱和甘汞得：:：Ag ,Ag,a 严八丘。=爲丨Ag,c_饱和甘汞得：AgiAg,c=。"V再由 E 浓差 AgiAg* Ag ,Agf=°.0451g +( aq) + e Ag(S)反反 极：池： 正应电应该浓差电池的负极反应：Ag(S)e- -> Ag+(aq)+ "1 + -1Ag (O.IOOOmol Kg ) Ag (O.OIOOmol Kg )由浓差电池的能斯特方程求 E浓差RTln -AglAg(C)E浓差=lnF:

9、Ag|Ag,(a)8.314289J50. 10. 73496500ln 0. 010. 9623=0.050615 VKsp。已知 0.10 mol kg HCI(6 )*由电池(d)的电动势计算氯化银溶度积溶液离子平均活度系数一 =0.796 o由电池d的电池反应写出能斯特方程求氯化银的Ksp：FSPE = EJRTln 化+心厂=A-RTIn KspFAg cl此电池反应的标准平衡常数为氯化银溶度积的倒数K-.经简化得 In KSP=!n(: Agj)RT'0.443925=ln (0.1 0.734 0. 1 0.796)8.314x289.15=-22.96所以 Ksp= 1

10、.065 x IO10回答问题及讨论1测定电池电动势为什么要用补偿法？本实验的测定过程中，在找到光点不偏转的位置之前，仍有电流通过被测定电池，对测量会带来什么影响？如何减少这些影响？答：热力学可逆电池的条件之一就是必须非常接近平衡状态，即通过的电流无限小，所以因此要用补偿法来削减电流，使待测电池工作在可逆状态。影响：有电流通过时会使电极极化，使测得的电动势偏小。措施：减少电流通过电池的时间，可以实现预估电池电动势的大小，然后迅速调节。2.在测量时找到平衡点后（即检流计光点不偏转时），附图43中CC段电阻中有无电流通过?电流方向如何？c BGC段线路中有无电流通过?电流方向如何?答：CC，段有电

11、流通过，方向由C到C, CBGC段无电流通过。3UJ25型电位差计中IW测量盘线路（见附图44）对应附图43中的哪部分线路？答：对应CC段电阻。4.若检流计光点只向一边偏转，因而找不到光点不发生偏转的平衡点，试分析可能的原因是什么？答：待测电池的正负极接反了；工作电池的电压太低。5 盐桥的作用是什么？一般物理化学教科书中介绍的比较理想的盐桥用电解质是KC1与NH 4N0 3。本实验中为什么不用这两种电解质，而用饱和KNO 3溶液制备盐桥？答：盐桥作用：降低液面接触电势，并且连通电路。本实验中由于CI-及NH4嘟会与Ag+发生反应，分别生成沉淀和络合物，影响电极电势测定，故选用饱和KNO 3溶液制备盐桥。6检流计的使用及维护中最重要的注意事项是什么？标准电池及工作电池的作用有什么不同？使用标准电池时应注意哪些问题？答：检流计注意事项：检流计使用时不能剧烈震动；通过检流计