物理化学实验内容

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1、实验1.6原电池电动势的测定一、实验目的1．掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法。2．通过电池电动势的测量，加深对可逆电池、浓差电池、可逆电极、盐桥等基本概念的理解。3．了解与掌握金属电极的制备与处理技术。4．掌握原电池热力学函数的计算。二、基本原理原电池是化学能转变为电能的装置，它是由两个“半电池”组成，而每一个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液。在电池放电反应中，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之和。电池电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和。在恒温、恒压、可逆条件下，原电池电动势与各热力学函数的关系如下：(1.

2、6-1)(1.6-2)(1.6-3)式中：F为法拉第常数（96487C），z是原电池发生一单位进度反应时得或失的电子摩尔数，E是可逆电池的电动势。故只要在恒温、恒压下，测出可逆电池的电动势E，即可求出原电池的各热力学函数。反之，由原电池的各热力学函数，可求出可逆电池的电动势E和浓度系数。书写电池的结构图示式，必须规范。以Cu-Zn电池为例，电池结构的书写、电动势和电极电势的表达式为：电池结构Zn

3、ZnSO4()‖CuSO4()

4、CuotherstaffoftheCentre.Duringthewar,ZhuwastransferredbacktoJiangxi,andDir

5、ectorofthenewOfficeinJingdezhen,JiangxiCommitteeSecretary.Startingin1939servedasrecorderoftheWestNorthOrganization,SecretaryoftheSpecialCommitteeAfterthevictoryofthelongMarch,hehasbeentheNorthwestOfficeoftheFederationofStateenterprisesMinister,ShenmufuguSARmissions,DirectorofNingxiaCountyp

6、artyCommitteeSecretaryandrecorderoftheCountypartyCommitteeSecretary,Ministersand负极反应ZnZn2+()+2e正极反应Cu2+()+2eCu电池总反应Zn+Cu2+()Zn2+()+Cu根据能斯特方程，电池电动势与各物活度间的关系为：(1.6-4)式中为在标准条件下溶液中锌和铜离子活度(和)以及锌和铜活度均等于1时的电池电动势（即原电池的标准电动势）。假设Cu、Zn为纯固体，它们的活度为1，则式（1.6-4）可简化为：(1.6-5)由于整个电池反应是由两个电极反应所组成，因此，电池电动势的表达式

7、为正、负两电极电势之差。若正极的电极电势为，负极的电极电势，则有：(1.6-6)由于某电极电势的绝对值无法测定，因此必须选择某一电极作为电极电势的参考标准。现在，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参考标准（标准氢电极是氢气压力为一标准压力、溶液中为1，规定其电极电势为零）。将标准氢电极与待测电极组成电池，标准氢电极为负极，所测得的电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不方便，因此常用另外一些易制备、电极电势较为稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极主要有：甘汞电极、银-氯化银电极等。这些参比电极与标准氢电极比较而得的电极电势，已精确测出。可逆

8、电池具有较好的重现性与稳定性。可逆电池必须具备的条件为：（1）电极反应必须可逆。（2）电池在工作（充放电）时，所通过的电流必须无限小，此时电池可在接近平衡状态下工作，即能量必须可逆。（3）电池中所进行的其它过程必须可逆。如溶液间无扩散、无液体接界电势等。因此，在制备可逆电池、测量可逆电池的电动势时，应符合上述可逆电池条件。在精确度不很高地测量中，常用正、负离子迁移数比较接近的电解质构成“盐桥”otherstaffoftheCentre.Duringthewar,ZhuwastransferredbacktoJiangxi,andDirectorofthenewOfficei

9、nJingdezhen,JiangxiCommitteeSecretary.Startingin1939servedasrecorderoftheWestNorthOrganization,SecretaryoftheSpecialCommitteeAfterthevictoryofthelongMarch,hehasbeentheNorthwestOfficeoftheFederationofStateenterprisesMinister,ShenmufuguSARmissions,DirectorofNing