原电池电动势测定新

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1、实验七原电池电动势的测定及其应用【目的要求】1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术。2.学会铜、锌等电极和盐桥的制备方法。3.加深对原电池、电极电势等概念的理解。【基本原理】　　凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池(或原电池)。对定温定压下的可逆电池而言:(ΔrGm)T，P=—nFE　　　　　式中，F为法拉弟(Farady)常数，n为电极反应式中电子的计量系数，E为电池的电动势。　　可逆电池应满足如下条件:　　(1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆。　　(2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界。　　(3)电池必须在可逆的情况下工作，即充

2、放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。　　因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。用电位差计测量电动势也可满足通过电池电流为无限小的条件。　　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，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极作为标准(标准氢电极是氢气压力为101325Pa，溶液中各物质活度为1，其电极电势规定为零。将标准氢电极与待测电极组成

3、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。常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测出。　　下面以铜锌电池为例：　　对铜电极可设计电池如下:Zn(S)｜ZnSO4(a1)‖CuSO4(a2)｜Cu(S)正极（铜电极）的反应为:Cu+2e→Cu负极（锌电极）的反应为:Zn→Zn+2e电池反应：Cu+Zn→Zn+Cu　　相应的电极电势分别为：φCu/Cu=φ0Cu/Cu-（RT/2F）ln（aCu/aCu）φZn/Zn=φ0Zn/Zn-（RT/

4、2F）ln（aZn/aZn）　　所以，铜锌电池的电动势为　　E=φCu/Cu-φZn/Zn　　=[φ0Cu/Cu-φ0Zn/Zn]-（RT/2F）ln（aCuaZn）/（aCuaZn）　　　=E0-（RT/2F）ln（aCuaZn）/（aCuaZn）纯固体的活度为1，所以，上式变为:E=E0-（RT/2F）ln（aZn）/（aCu）　　电池电动势不能用伏特计来直接测量，因为当把伏特计与电池接通后，由于电池的放电，不断发生化学变化，电池中溶液的浓度将不断改变，因而电动势也会发生变化。另一方面，电池本身存在内电阻，所以伏特计所量出的只是两极上的电势降，而不是电池

5、的电动势。只有在没有电流通过时的电势降才是电池的真正的电动势。　　电势差计是可以利用对消法原理进行电势差测量的仪器。即能在电池无电流（或极小电流）通过时测得其两极的电势差。这时的电势差是电池的电动势。【仪器和试剂】1.仪器：电位差计（1台）　铜电极（1只）　锌电极（1只）　　　　　　　直流复射式检流计（1台）　滑线电阻（1只）　　毫安表（1只）　精密稳压电源(或蓄电池)　1台　　　　　　　　　　　　　　盐桥（数只）　饱和甘汞电极（1只）2.药品：　0.1MCuSO4　6M稀HNO3　KCl饱和溶液　　镀铜溶液　　0.1MZnSO4　3M稀H2SO4　Hg2(

6、NO3)2饱和溶液　纯汞【实验步骤】　　1）、电极的制备　　①锌电极的制备　　将锌电极在3M稀硫酸溶液中浸泡片刻，取出洗净，浸入汞或饱和硝酸亚汞溶液中约10s，表面上即生成一层光亮的汞齐，用水冲洗晾干后，插入0.1MZnSO4中待用。　　②铜电极的制备　　将铜电极在6M稀硝酸中浸泡片刻，取出洗净，作为负极，以另一铜板作正极在镀铜液中电镀(镀铜液组成为:每升中含125gCuSO4·5H2O，25gH2SO4，50mL乙醇)。线路见图。控制电流为20mA，电镀20min得表面呈红色的Cu电极，洗净后放入0.1000mol·kg-1CuSO4中备用。2）、盐桥制备

7、（教师已制备好）　　3）、电动势的测定　　①按有关电位差计附录，接好测量电路→计算室温下的标准电池的电动势→标定电位差计的工作电流。　　②分别测定下列三个原电池的电动势。　　A、Zn(S)｜ZnSO4(0.1000M)‖KCl（饱和）

8、Hg2Cl2(S)-Hg(l)　　B、Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜KCl（饱和）‖CuSO4(0.1000M)｜Cu(S)　　C、Zn(S)｜ZnSO4(0.1000M)‖CuSO4(0.1000M)｜Cu(S)　　测量时应在夹套中通入25℃恒温水。为了保证所测电池电动势的正确，必须严格遵守电位差计的正确使用方法。当数值稳

9、定在±0.1mV之内时即可认为电池已达到平衡。　　【