原电池电动势的测定与应用

原电池电动势的测定与应用 一、【实验目的】 掌握电位差计的测量原理和测量原电池电动势的测定方法; 1) 2) 加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解; 2) 测定电池(1)及电池(2)的电动势; 3) 了解可逆电池电动势测定的应用; 二、【实验原理】 1.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，就会在电极上发生生极化，结果使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，所以伏特计测得的只是不可逆电池的端电压。而测量可逆电池的电动势，只能在无电流通过电池的情况下进行，因此，采用对消法。 对消法是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电源，这样待测电池中没有电流通过，外加电源的大小即等于待测电池的电动势。 本实验使用的电动势测量仪器是SDC型数字电位差计，它是利用对消法原理 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的。 2.电池电动势测定原理: 在电池中，电极都具有一定的电极电势。当电池处于平衡时，两个电极的电极电势之差就等于该可逆电池的电动势， 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 电池的电动势等于正、负电极的电动势之差，即 E=Φ-Φ+- 式中，E是原电池的电动势;ΦΦ代表正、负的电极电势。 +、- 电池(1)Hg | Hg2Cl2(s) | KCl( 饱和 ) | | AgNO3 (0.02 mol/L) | Ag -- 负极反应:Hg+Cl(饱和)?0.5HgCl+e22+-正极反应:Ag+e?Ag 根据电极电位的能斯特公式，正极银电极的电极电位: 其中 φAg/Ag+ =0.799-0.00097(t-25) +又因AgNO浓度很稀α?[Ag]=0.02 3Ag+ 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有关，其关系式: φ饱和甘汞 = 0.2415 - 0.00065(t – 25) 而电池电动势 E=φ+ - φ -;可以算出该电池电动势的理论值。与测定值比较即可。 3.电动势测定的应用: + 电池(2)Hg|Hg2Cl2(s)|KCl( 饱和 )||HQ?Q|Pt H2 醌氢醌是一种暗褐色晶体，在水中的溶解度很小，在水溶液中依下式部分溶解。 CHO?CH(OH)==CHO+CH(OH)642642642642 在酸性溶液中，对苯二酚的解离度极小，因此醌与对苯二酚的活度可以认为相同。 醌氢醌电极的制备很简单，只需在待测PH值溶液以醌氢醌饱和，浸入惰性电极(铂电极)中即可。醌氢醌电极作为还原电极时，电极反应是 +- CHO+2H+2e?CH(OH)642642 Θ其中φ=φ-(2.303RT/F)PH 醌氢醌醌氢醌Θφ=0.6994-0.00074(t-25) 醌氢醌 三、【实验仪器及用品】 1.实验仪器 SDC数字电位差计、 饱和甘汞电极、 光亮铂电极、 U形管 银电极、 250mL烧杯、 20mL烧杯 2.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 】 1.制备盐桥 3%琼脂-饱和硝酸钾盐桥的制备方法:在250mL烧杯中，加入100mL蒸馏水和3g琼脂，盖上表面皿，放在石棉网上用小火加热至近沸，继续加热至琼脂完全溶解。然后加入40g硝酸钾，充分搅拌使硝酸钾完全溶解后，趁热用滴管将它灌入干净的U形管中，两端要装满，中间不能有气泡，静置待琼脂凝固后便可使用。制备好的盐桥不使用时应浸入饱和硝酸钾溶液中，防止盐桥干涸。 2.组合电池 一个20mL小烧杯洗净后，用数 将饱和甘汞电极插入装有饱和硝酸钾溶液的广口瓶中。将 毫升0.02mol/L的硝酸银溶液连同银电极一起淌洗，然后装此溶液至烧杯的2/3处，插入银电极，用硝酸钾盐桥不饱和甘汞电极连接构成电池。 3.测定电池的电动势 ?根据Nernst公式计算实验温度下电池(I)的电动势理论值。 ?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。 ?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。 ?接通恒温槽电源进行恒温，使其分别达到21.5?25.2?、30.1?，温度波动范围要求控制在正负0.2?之内。把被测电池放入恒温槽中恒温15min，同时将原电池引出线连接到SDC型数字式电位差计的待测接线柱上(注意正负极的连接)，测定其电动势，每5分钟测1次，直至电位差计读书稳定为止。 5然后调节恒温槽，令恒温升温5?，重复上述操作，然后再升温并进行测定。 ? 6测量完毕后，倒去两个小烧杯的溶液，洗净烧杯的溶液。盐桥两端淋洗后，浸入硝? 酸钾溶液中保存。 五、【实验数据 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 与处理】 实验9:实验数据 室温:28? 气压:1014.9hPa 测量温度:30? 电池(1)测定记录 30? 测定值/V 测定平均值/V 理论计算值/V 相对误差 一次 二次 三次 0.454 0.452 0.4% 0.45400 0.45420 0.45380 35? 测定值/V 测定平均值/V 理论计算值/V 相对误差 一次 二次 三次 0.450 0.445 1.1% 0.45200 0.45110 0.44820 电池(2)测定记录 测量温度:35? 电动势/V PH值 测定值 计算值 理论值 2min 4min 6min 平均值 0.17150 0.17270 0.17290 0.1724 4.6 0.19 六、【结果讨论】 从以上的实验结果可以看出本次的实验误差较大，分析其可能原因有如下几点: 1)只有在电流无限小的情况下测量，才能达到可逆电池的要求，但在实验过程中电流无法达到无限小仍存在一定值的电流，于是产生的极化作用破坏了电池的可逆性，使电动势偏离可逆值。 2)仪器的不稳定带来较大误差，电极上较长时间的有电流通过，会发生电池反应使得溶液浓度下降、电极表面极化，这样可逆电极变成不可逆的，会给实验带来较大误差。而实验中所用仪器不稳定，需要较长的时间才能大致调节到平衡，即使是同一个电动势值，在很短的时间内测得的数据都有较大波动，所以不能很快调节到平衡是实验的误差主要来源。 3)恒温槽温度存在波动，电流不均匀，会造成不稳定，此外实验中采用盐桥来消除液接电位，但实际实验中不能保证盐桥能够完全消除液接电位。 4)本实验的理论参考数据是在 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 状况下的数值，而实验过程中的温度和大气压都有变化，所以计算的误差也较大。 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, 答:电池电动势不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，就会在电极上发生极化，结果使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，所以伏特计测得的只是不可逆电池的端电压。而测量可逆电池的电动势，只能在无电流通过电池的情况下进行，因此，采用对消法。对消法是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电源，这样待测电池中没有电流通过，外加电源的大小即等于待测电池的电动势。3.测电动势为何要用盐桥,如何选用盐桥以适合不同的体系, 答:(1)对于双液电池电动势的测定需用盐桥消除液体接界电势。 (2)选择盐桥中电解质的要求是:?高浓度(通常是饱和溶液);?电解质正、负离子的迁移速率接近相等;?不与电池中的溶液发生反应。具体选择时应防止盐桥中离子-+与原电池溶液中的物质发生反应，如原电池溶液中含有能与Cl作用而产生沉淀的Ag、Hg离+,子或含有能不K离子作用的ClO离子，则不可使用KCl盐桥，应选用KNO3或NH4NO3盐桥。 八、【参考文献】: [1] ]何广平,南俊民,孙艳辉等.《物理化学实验》[M].华南师范大学化学实验教学中心，化学工业出版社,2007. [2] 物理化学?下册.傅献彩.北京:高等教育出版社,2006,1