原电池电动势的测定与应用物化实验报告

.原电池电动势的测定及热力学函数的测定一、实验目的掌握电位差计的测量原理和测量电池电动势的方法；掌握电动势法测定化学反应热力学函数变化值的有关原理和方法；加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解；了解可逆电池电动势测定的应用；、△S、△H。二、实验原理用对消法测定原电池电动势：原电池电动势不能能用伏特计直接测量，因为电池与伏特计连接后有电流通过，就会在电池电动势测定原理：Hg|HgCl(s)|KCl(饱和)||AgNO(0.02mol/L)|Ag22 3根据电极电位的能斯特公式，正极银电极的电极电位：

RT 1其中Ag/Ag

0.7990.00097(t25)；而

Ag/Ag

Ag/Ag

Flna

Ag负极饱和甘汞电极电位因其氯离子浓度在一定温度下是个定值，故其电极电位只与温度关，其关系式：φ =0.2415-0.00065(t–25)饱和甘汞而电池电动势E — 可以算出该电池电动势的理论值与测定值理论 Ag/Ag 饱和甘汞比较即可。S：如果原电池内进行的化学反应是可逆的，且电池在可逆条件下工作，则此电池反应在定温定Word文档.压下的吉布斯函数变化△G和电池的电动势E有以下关系式：△G=-nFE从热力学可知：rm从热力学可知：△△S注意事项：①盐桥的制备不使用：重复测量中须注意盐桥的两端不能对调；②电极不要接反；三、.实验仪器及用品实验仪器SDC数字电位差计、饱和甘汞电极、光亮铂电极、银电极、250mL烧杯、20mL烧杯、U形管实验试剂0.02mol/L的硝酸银溶液、饱和氯化钾溶液、硝酸钾、琼脂四、实验步骤制备盐桥3%琼脂250mL100mL3g琼脂，盖上40g硝酸钾，U形管中，两端要装满，中间不防止盐桥干涸。组合电池20mL小烧杯洗净后，用数毫2/3测定电池的电动势①根据Nernst公式计算实验温度下电池（I）的电动势理论值。②正确接好测量电池（I）的线路。电池与电位差计连接时应注意极性。盐桥的两支管应标号，让标负号的一端始终不含氯离子的溶液接触。仪器要注意摆布合理并便于操作。Word文档.③用SDC数字电位差计测量电池（I）的电动势。每隔2min测一次，共测三次。25.235.20.215min型数字式电位差计的待测接线柱上（注意正负极的连接），51次，直至电位差计读书稳定为止。⑤测量完毕后，倒去两个小烧0.55杯的溶液，洗净烧杯的溶液。五、实验数据记录与处理1、电动势的测定Ag/Ag

0.7990.00097(t25)；RT 1Ag/Ag

Ag/Ag

Flna

；Agφ =0.2415-0.00065(t–25)；饱和甘汞通过以上三式可求得电池电动势E — 的理论值。理论 Ag/Ag 饱和甘汞气压：101.6KPa测定温度/℃测定次数第一次测定值/V第二次第三次测定平均值/V理论计算值/V相对误差25.00.457400.457400.457400.457400.457010.08%35.00.450990.451000.451000.450990.450440.12%作E-T图（见下图），求得斜率作E-T图（见下图），求得斜率Word文档.E-T图的直线方程为：Y=0.64812-6.4×10∧-4E-T图的直线方程为：Y=0.64812-6.4×10∧-4X，故△G=-nFE=-1×96500×0.45740=-44139.1J/mol=-44.14kJ/mol因为所以△S=1×96500×(-6.4×10因为所以△S=1×96500×(-6.4×10∧-4)=-61.6J/(mol·K)△G△，=-44139.1-61.×rm热力学函数次序t/℃T/KE/V△H（KJ/mol）125.02980.45740 -6.4×10∧-4 -44139.1-61.6-62.5235.03080.45100 -43521.5-62.53、将实验所得的电池反应的热力学函数变化值和理论值进行比较1电池总反应Hgl)Cl)

HgCl(s)Ag(s)2 2 2查参考文献得Ag+(aq)、Cl-(aq)、AgCl(c)在298K时各自的的标准生成焓变ΔHº、标准f m生成自由能变ΔGº及标准熵Sº，由此计算出电池反应的ΔHº、ΔGº、Δ

如下所示.f m m f m f m f mWord文档.Ag+(aq)、Cl-(aq)、AgCl(c)的ΔHº、ΔGº、ΔSºf m f m f mΔHºm(298K)/kJ/mol ΔGºm(298K)/kJ/molf f

Sºm298K/J/(mol·K)Hg(l)Ag+(aq)Cl—(aq)HgCl22Ag(s)电池反应

0105.90-167.44-265.220-71.07

077.11-131.17-210.7450-51.31

75.02373.9355.20192.542.55-69.35而热力学函数（298K）的理论值:ΔGº=-44.1kJ/mol；ΔSº=-61.6J/(mol·K)；ΔHº=-62.5kJ/molr m r m r m则对比文献值可得：Δº-44.1-51.31=-14.1%r mΔº（-61.6（-69.3）51%r mΔº-62.5-71.0r m六、分析与讨论根据上述实验结果，可知本次实验误差较大，经讨论认为引起的误差主要有以下几点：1）用对消法测电动势时，要求电流为0，达到可逆电池的要求，但在实验过程中，调节时E-T2因此应该进行更多组在不同温度下的测定，绘出的关系图，拟合线性，求出斜率，这样误差才小。3）本实验测定的并不是可逆电池，但在溶液间插入了盐桥，近似地当作可逆电池来处理。4）这次实验中有很多的近似处理，比如液接电势、接触电势和扩散电势的忽略，电池近似处理为可逆电池等等。因而，实验结果与实际值有一定的偏差。5）调节电桥平衡的操作时间应尽可能的短，否则电极上较长时间的有电流通过，会发生电Word文档.误差；0.2℃左右波动。④恒温槽温盐桥能够完全消除液接电位。七、思考题1、为何测电动势要用对消法，对消法的原理是什么？（又叫补偿法情况下准确测定电池的电动势。中没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。2、测电动势为何要用盐桥，如何选用盐桥以适应各种不同的体系？答：盐桥可将液接电势降低到最小的作用。选择盐桥的原则是：盐桥中的盐浓度尽量（一般用饱和溶液，正负离子迁移数接近，与电池中的电解质不发生反应。所选取的3的多数体系的盐桥。3、用测电动势的方法求热力学函数有何优越性？答：电动势测定法比其它方法（例如量热