实验二原电池电动势的测定及应用

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1、实验二原电池电动势的测定及应用一、实验目的(1)掌握对消法测量电池电动势的原理。(2)学习一些电极和盐桥的制备和处理方法。(3)熟悉电位差计的使用方法。（4）通过原电池电动势的测定求算热力学函数。原电池是将化学能转变为电能的装置，它是由两个“半电池”组成。每一个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液。电池在放电反应过程中，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，电池反应是电池中两个电极反应的总和，其电动势为组成该电池的两个电极的电极电势的代数和.二、实验原理当电极电势均以还原电势表示时，若正极的电极电势为，负极的电极电势为，则：式中:E──电池的电动势,单位为V。、──

2、分别为正、负电极的电极电势，单位V。测量原电池的电动势，要在接近热力学可逆条件下进行，即在无电流通过的情况下测量，不能直接用伏特计测量。因为用伏特计测量时有电流通过电池内部和伏特计，电池内部会发生化学反应，而使浓度改变，电极被极化，测量处于非平衡状态。另外，电池本身存在内电阻，所以伏特计测得的只是两电极间的电势差，而不是电池的电动势。只有在没有电流通过、电池处在平衡状态下，才能测量到电池的电动势。采用电位差计可以在无电流通过时，测得在平衡状态下电池的电动势。对消法测量原电池电动势的原理示意图通过对电池电动势的测量可求算某些反应的H，S，G等热力学函数，电解质

3、的平均活度系数，难溶盐的活度积和溶液的pH等物理化学参数。但用电动势的方法求如上数据时，必须是能够设计成一个可逆电池，该电池所构成的反应应该是所求的化学反应。Hg(l)+Hg2Cl2(s)∣KCl(饱和)‖AgNO3(0.1mol·L-1)∣Ag(s)正极：Ag++e-→Ag负极：2Hg+2Cl-→Hg2Cl2+2e-电池电动势为1.求银电极的标准电极电势2.用电动势法求AgCl的KspAg(s)

4、AgCl(s)KCl(m1)

5、AgNO3(m2)

6、Ag(s)该电池的电极反应为：负极反应：Ag(s)＋Cl－(m1)AgCl(s)＋e-正极反应：Ag＋(m2)

7、＋e-Ag(s)电池总反应：Ag＋(m2)＋Cl－(m1)AgCl(s)又因为GQ=－nFEQ=(该反应n=1)，EQ=Hg(l)+Hg2Cl2(s)∣KCl(饱和)‖饱和醌氢醌的未知pH溶液

8、Pt(s)醌氢醌(Q·QH2)为醌(Q)和氢醌(QH2)等摩尔混合物，在水中溶解度很小。醌氢醌电极作为正极的电极反应为：其电极电势为:3.测定溶液的pH值若用饱和甘汞电极作参比电极，当溶液的pH<7.7时，醌氢醌为还原电极(正极)，则所组成的电池的电动势为：(当溶液的pH>7．7时，醌氢醌电极为负极)式中醌氢醌电极的标准电极电势，饱和甘汞电极的电势的值均与温度有关，

9、它们与温度的关系为：因此，若测定了电池的电动势，根据便可求得溶液的pH值。三、仪器与试剂电动势测定仪1台铂电极1只银电极1只银氯化银电极1只饱和甘汞电极1只盐桥1只加热套烧杯50ml6只250ml1只饱和氯化钾溶液0.1000MAgNO3溶液饱和醌氢醌的未知pH溶液琼脂饱和KNO3溶液四、实验步骤盐桥的制备称40gKNO3溶液100g蒸馏水中，搅拌溶解静置，取上层饱和溶液。称取3g琼脂，浸泡1-2分钟，再慢慢加热至沸腾，待琼脂全部溶解后，趁热将其注入U型管中，注入时不能有气泡，擦干外壁，冷却待用。注意：配一份溶液，装6只U型管。2.电极的准备铂电极先用丙酮浸泡1分

10、钟，再用蒸馏水淋洗，浸入蒸馏水。饱和甘汞电极和饱和氯化银电极使用前用蒸馏水淋洗，浸入蒸馏水。银电极用细砂纸轻轻打磨露出新鲜金属光泽，蒸馏水洗净，浸入蒸馏水。注意：进入电解液前需擦干。SDC-Ⅲ型综合数字电位差测试仪（操作面板）3.数字式电位差计的校正与测定插上电源，打开仪器开关，稳定10min.校正：打至标定档，将红黑（正负）导线一端插入“标定”接口，另一端连接内部标准电池，通过快速调节装置上6个旋钮，使电位为标准值。测量：将旋钮打至”测定档”位，将红黑导线一端插入“测量”接口，一端连接组合电池的正负极，通过快速调节装置上6个旋钮，使右侧减零窗口为0，记录此时电位

11、指示值即为该电池的电动势。①Hg(l)+Hg2Cl2(s)∣KCl(饱和)‖AgNO3(0.1mol·L-1)∣Ag(s)②Ag(s)+AgCl(s)∣KCl(饱和)‖AgNO3(0.1mol·L-1)∣Ag(s)③Hg(l)+Hg2Cl2(s)∣KCl(饱和)‖饱和醌氢醌的未知pH溶液

12、Pt(s)4．测定下列各电池在室温下的电动势(1)(2)(3)插入盐桥银

13、氯化银电极插入装有30mL饱和KCl溶液的50mL烧杯中银电极插入装有30mL0.1mol·L-1AgNO3溶液的50mL烧杯中铂电极插入装有30mL饱和有醌氢醌的未知pH溶液的50mL烧杯中插入盐桥插入盐

14、桥饱和甘汞