全国大学生化学实验竞赛实验题目

1、第五届全国大学生化学实验邀请赛实 验 试 卷选手编号： 实验C2 电动势法测定化学反应的热力学函数竞赛内容实验操作实验报告实验思考总分分 数504010100得 分重要说明：1、本实验竞赛时间为200分钟（以监考教师记录及考生签名为准）。每超时10分钟扣5分，最多不得超过30分钟；2、请注意合理运筹时间，如在等待反应进行过程中，可进行后续试验准备或思考问答题等；3、提供给每位选手的试剂、药品已足够，请注意试剂的用量。不必要的过量使用将被扣分；4、请仔细操作，打烂玻璃器皿将被扣分。5、实验完成后，请将所有玻璃仪器清洗干净，仪器设备归零。保持台面干净整洁，回复原状。不按此项要求做将被扣分；6、本实

2、验提供坐标纸一张。一、基本原理1. 化学电池电动势和温度系数的测定本实验采用补偿法（也称对消法）测量电池的平衡电动势，在待测电池上并联一个反向的外加电势，调节回路使得通过待测电池的电流趋近于零，测量待测电池的电动势。改变实验温度，测量不同温度下电池的电动势，求出电池电动势与温度的关系, 据此计算电池反应的热力学函数。2电池反应热力学函数DrGm、DrHm、DrSm的计算 恒温、恒压下，若系统只做电功，对于可逆电池反应其吉布斯自由能的变化值为：（共4页） 1 （1）根据Gibbs-Helmholtz方程： （2）式中，称为电池的温度系数。由吉布斯自由能的定义式，在恒温条件下有下式： （3）对于电

3、池：Ag½AgCl½KCl(a) ½Hg2Cl2½Hg据以上公式，在恒温、恒压下，通过实验测定电池在不同温度下的电动势，则可求得该电池反应在各温度下的DrGm、DrHm和DrSm。二、试剂与仪器1. 试剂和电极 序号名称纯度/规格浓度备注1镀银液所用试剂均为A.R.已配制2稀盐酸A.R.0.1moldm-33稀硝酸A.R.1 moldm-3浸泡Pt电极用4丙酮A.R.除电极油污5饱和KCl溶液A.R.室温下配制6KClA.R.公用试剂7去离子水<10-6 Scm-18Ag电极99.99%9Pt片电极99.99%10饱和甘汞电极2. 仪器序号仪器名称

4、型号数量备注1恒电位仪ZF-31制备Ag/AgCl电极用2高电势电位差计UJ2513直流复射式检流计AC1514饱和式韦斯顿标准电池BC915甲电池1.5V26数控超级低温恒温槽SDC-6171/10温度计1测量研究体系温度8夹层式恒温装置1电动势测量系统恒温用9高脚烧杯2镀Ag和AgCl用10100mL烧杯111打孔胶塞1插入Ag和Pt电极用12直尺113铁架台114自由夹2固定温度计和恒温装置15220, 400目砂纸16吸水纸17洗瓶118生胶带公用，可用于固定电极19废液回收瓶公用三、实验目的和实验步骤设计根据以下实验目的和所给出的信息，利用提供的仪器、试剂，设计并完成本实验。1. 实

5、验目的测量电池：Ag½AgCl½KCl(a) ½Hg2Cl2½Hg在20、25、30°C下的电动势，得到电池电动势与温度的关系, 据此计算25°C时电池反应的热力学函数DrGm、DrHm和DrSm。2. 相关知识A为了准确测量上述电池的电动势，需制备可逆Ag/AgCl电极。欲使电极具有良好的可逆性，通常先在Ag表面沉积一层致密的新鲜Ag镀层，然后通过在盐酸溶液中阳极氧化覆盖AgCl层。B. 本实验提供已配制好的镀银液、稀HCl溶液（0.1 moldm-3）、Ag电极（j = 2 mm）和Pt电极。实验表明使用该镀银液时阴极电流密度宜控

6、制为2 mAcm-2, 电镀宜30分钟，而在阳极氧化覆盖AgCl层时，阳极电流密度宜为23 mAcm-2。C. 在测量电动势时，使用饱和KCl溶液作电解质，该溶液对AgCl有一定的溶解作用。D. 通常在电镀前，基底需进行预处理：除去金属氧化层、除油污和抛光，使电极表面光洁平滑。本实验提供了金相砂纸和丙酮。对于Pt电极，使用前也需除去表面粘附的杂质，本实验提供稀硝酸。E. 为了准确测得电池电动势与温度的关系，必须注意到KCl在水中的溶解度随温度的变化，在实验设计时须对此加以考虑。F. 按实验目的的要求设定温度，恒温后可记录系统的实际温度值并开始测量。G. 按实验目的的要求，将饱和甘汞电极和制备的Ag/AgCl电极组成电池。请注意：电池Ag½AgCl½KCl(a) ½Hg2Cl2½Hg在25°C时的电动势小于0.05V。H. 对消法是测量电池电动势的常用技术手段，本实验提供了对消法测量电动势所需的仪器设备，请根据你对对消法原理的理解和对相关仪器使用方法的掌握进行测量。I. 标准电池的电动势与温度的关系由下式计算： Est/V = 1.01845 - 4.05×10-5(T/K 293.15) 9.5×10-7(T/K 293.15)2 + 1×10-8(T