实验七 电动势的测定及其应用

《实验七 电动势的测定及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、实验十六电动势的测定及其应用电动势的测量在物理化学研究中具有重要意义。通过电池电动势的测量可以获得氧化还原体系的许多热力学函数。电池电动势的测量必须在可逆条件下进行。首先要求电池反应本身是可逆的，同时要求电池必须在可逆情况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通过电池。因此，需用对消法来测定电动势。其测量原理是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池电动势。对消法测定电池电动势常用的仪器为电位差计及标准电池

2、、工作电源、检流计等配套仪器，有关电位差计的工作原理及使用方法请仔细阅读“基础知识与技术部分”中第四章的有关内容。本实验包括以下几部分：(1)电极电势的测定；(2)溶度积的测定；(3)溶液pH值的测定；(4)求电池反应的ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm、ΔrGӨm。(一)电极势的测定【目的要求】1.学会几种金属电极的制备方法。2.掌握几种金属电极的电极电势的测定方法。【实验原理】可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。设正极电势为φ+，负极电势为φ-，则：E＝φ+－φ-电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的

3、电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极(其电极电势规定为零)作为标准，与待测电极组成一电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极，如：甘汞电极、银-氯化银电极等。本实验是测定几种金属电极的电极势。将待测电极与饱和甘汞电极组成如下电池：Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜KCl(饱和溶液)‖Mn＋(a±)｜M(S)金属电极的反应为：Mn+＋ne→M甘汞电极的反应为：2Hg＋2Cl-→Hg2Cl2＋2e电池电动势为：(1)式中：φ(饱和甘汞)＝0

4、.24240－7.6×10-4(t－25)(t为℃)，a＝γ±m【仪器试剂】原电池测量装置1套；银电极1支；铜电极1支；锌电极1支；饱和甘汞电极1支。AgNO3(0.1000mol·kg-1)；CuSO4(0.1000mol·kg-1)；ZnSO4(0.1000mol·kg-1)；KNO3饱和溶液；KCl饱和溶液。【实验步骤】1.铜、银、锌等金属电极的制备见本实验的讨论部分。2.测定以下三个原电池的电动势。(1)Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(S

5、)(2)Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液‖AgNO3(0.1000mol·kg-1)｜Ag(S)(3)Zn(S)｜ZnSO4(0.1000mol·kg-1)‖KCl(饱和)｜Hg2Cl2(S)-Hg(l)【数据处理】由测定的电池电动势数据，利用公式(1)计算银、铜、锌的标准电极电势。其中离子平均活度系数γ±(25℃)见附录二十九。 (三)测定溶液的pH值【目的要求】1.掌握通过测定可逆电池电动势测定溶液的pH值2.了解氢离子指示电极的构成【实验原理】利用各种氢离子指示电极与参比电极组成电池，即可从

6、电池电动势算出溶液的pH值，常用指示电极有：氢电极、醌氢醌电极和玻璃电极。今讨论醌氢醌(Q·QH2)电极。Q·QH2为醌(Q)与氢醌(QH2)等摩尔混合物，在水溶液中部分分解。(Q·QH2)(Q)(QH2)它在水中溶解度很小。将待测pH溶液用Q·QH2饱和后，再插入一只光亮Pt电极就构成了Q·QH2电极，可用它构成如下电池：Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液‖由Q·QH2饱和的待测pH溶液(H+)｜Pt(S)Q·QH2电极反应为：Q＋2H+＋2e→QH2因为在稀溶液中aH+＝CH+，所以：φQ·QH

7、2＝φӨQ·QH2－pH可见，Q·QH2电极的作用相当于一个氢电极，电池的电动势为：E＝φ+－φ-＝φӨQ·QH2－pH－φ(饱和甘汞)pH＝(φӨQ·QH2－E－φ(饱和甘汞))÷(6)其中φӨQ·QH2＝0.6994－7.4×10-4(t－25)，φ(饱和甘汞)见(一)。【仪器试剂】原电池测量装置1套；Pt电极1只；饱和甘汞电极1只。KCl饱和溶液；醌氢醌(固体)；未知pH值溶液。【实验步骤】测定以下电池的电动势Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液‖由Q·QH2饱和的待测pH溶液｜Pt(S)【数据

8、处理】根据公式(6)计算未知溶液的pH值。 思考题1.电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？如何保护及正确使用？2.参比电极应具备什么条件？它有什么功用？3.盐桥有什么作用？选用作盐桥的物质应有什么原则？4.UJ-25型电位差计测定电动势过程中，有时检流计向一个方向偏转，分析原因。【讨论】在测量金属电极的电极电势时，金属电极要加以处理。现介绍几种常用金属电极的制备方法。1.