电动势法测定化学反应的
一. 实验目的
1. 学习电动势的测量
方法
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;
2. 掌握用电动势法测定化学反应热力学函数值的原理和方法。
二. 实验原理
在恒温、恒压、可逆条件下, 电池反应的
与电动势的关系如下:
(A.1)
式中n为电池反应得失电子数;E为电池的电动势;F为法拉第常数。
由吉布斯-亥姆霍兹公式
(A.2)
又
(A.3)
由上面三式得:
(A.4)
将式A.1代入式A.4得:
(A.5)
式中
称为电池电动势的温度系数。
将式A.5代入式A.3变换后可得:
(A.6)
因此,在恒定压力下,测得不同温度时可你电池的电动势,以电动势E对温度T作图从曲线上可以求任一温度下的
,用公式A.5计算电池反应的热力学函数
用公式A.6计算
、用公式A.3计算
。
本实验测定下面反应的热力学函数:
醌(Q) 对苯二酚
用饱和甘汞电极与醌氢醌电极将上述化学反应组成电池:
电池中电极反应为:
测得该电池电动势的温度系数,便可计算电池反应的的
。
三. 试剂与仪器
恒温槽
双层三口瓶
铂电极
溶液(0.2
)
醌氢醌(A.R.)
电子电位差计
温度计(0.1℃)
饱和甘汞电极
柠檬酸溶液(0.1
)
KCl(A.R.)
四. 实验步骤
1. 打开恒温槽,调节温度至18℃。
2. 组合电池:取0.003mol磷酸二氢钠(1.07g),0.003mol柠檬酸(0.63g)放入100mL烧杯中,加50ml去离子水溶解,再用少量多次的方式加入醌氢醌至饱和。搅拌均匀后,装入可通恒温水的双层三口瓶中,插入铂电极和饱和甘汞电极,组成电池。
3. 恒温20~30分钟,用电位差计测量该电池的电动势,测量几次,各次测量差应小于0.0002V,测量三次以上取平均值。
4. 改变实验温度,每次升高3℃,重复第3步。
5. 测五个不同温度下的电动势。
五. 实验数据
室温:21.9℃;大气压:101.87kPa
温度/℃
T/K
电动势E/mV
电动势平均值E/mV
平均误差/mV
1
17.9
290.9
280.54
280.57
280.59
280.57
0.03
2
21.0
294.0
279.12
279.14
279.17
279.14
0.03
3
24.0
297.0
278.81
278.75
278.76
278.77
0.04
4
26.9
299.9
276.42
276.41
276.40
276.41
0.01
5
29.8
302.8
275.14
275.23
275.10
275.16
0.08
线性回归方程为:
当T=298K时,E=277.52mV
六. 思考题
1. 用本实验中的方法测定电池反应热力学函数时,为什么
要求
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电池内进行的化学反应是可逆的?
答:因为用来计算热力学函数的公式应用条件为可逆反应。
2. 能用于设计电池的化学反应应具备什么条件?
答:可逆,氧还,放热。