实验讲义--原电池电动势、热力学函数的测定

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1、原电池电动势实验三原电池电动势的测定和应用一.实验目的1、掌握用电化学工作站测定原电池电动势的原理和方法。2、了解电动势测定的应用。二、实验原理可设计成原电池的化学反应，发生失去电子进行氧化反应的部分可作为阳极，发生获得电子进行述原反应的部分可作为阴极，两个半电池组成一个原电池。电池的书写习惯是左方为负极，即阳极，右方为正极，即阴极。符号T表示两相界面，液相与液和之间一般加上盐桥，以符号“丨丨”表示，。如电池反应是自发的，则其电动势为正，等于阴极电极电势d与阳极电极电势艮之差，即E=E+-E_以铜■锌电池为例。铜■锌电池又称丹尼尔电池(Daniellcell),是一-种典型的原屯池。此屯池

2、可用图示表示如下：一ZnZnSO4(a}=CuSO4(a2=mol-kg~'^Cu+左边为阳极，起氧化反应ZnZ〃"(®)+2幺其电极电势为EeRTa(Zn)_2Fa(Z/?+)右边为阴极，起还原反应Cu2+(a2)2eCu其电极电势RTta(Cu)—m—2Fa(Cu2+)总的电池反应Zn+Cu2+(a2)原电池电动势EE—数船数溜Ee、硏分别为锌电极和铜电极的标准还原电极电势，a(Zn2+)和g(Q严)分别为Z/?+和C/+的离子活度。本实验所测定的三个电池为:1、原电池一亦(/)

3、血24⑸〔KM饱和)AgNO,(0.0Imol-dm'3)

4、Ag(5)+阳极屯极屯势EJV=EHg2Cl

5、2wHg/V=0.2410-7.6x1(T4(〃匸25)阴极电极电势E?+/V=0.799—0.00097x(//G25)原电池电动势RTE=E+EV©*/lw(g)EmfHg2、原电池—Ag〔AgC心)

6、kC/(0.1加AgNO3(0.0mol-dm'3^Ag+阳极电极电势RTE_=E3asci(s)/a8——a(Cr)FE”A旳(S)/恕/V=0.2221-0.000645x(〃匸25)阴极电极电势原电池电动势E=E+-E_=昭+w-+¥li]b(CT)a(Agj]其屮0.0lmohkg-]AgNO3的人=0.90OAmol-kg~'KCl的人=0.77稀水溶液中mol•dm~3

7、浓度可近似取mol•kg~l浓度的数值。3、原屯池一Hg(l^Hg2Cl2(s)KCl(饱和)H+(O.lmol-dm^HAc+OAmol•dm'3NaAcQH2QPt+阳极电极电势E_/V=EHsiCh⑴他/V=0.2410-7.6x1(T4(//&25)阴极屯极屯势RTE+=EQ/H2Q=E^/H2Q^—lna(H+)E%h、qN=0.6994一7.4x10"4(f/匸25)RT原电池电动势E=E,-E_=E^f/hQ+—ln^(/7+)-EM(A)/^r=E爲仗一半X—EH_Eq)H仗—£处2。2($”处-E)P_(2.303RT/F)由此可知，只要测出原电池3的电动势，就可计算

8、出待测溶液(HAc和MzAc缓冲溶液)的pH值。通过原电池电动势的测定，还可以得到许多有用的数据，如离子活度等。特别是通过测定不同温度下原电池的电动势，得到原电池屯动势的温度系数OE/dT)p,由此可求出许多热力学函数，如计算相应电池反应的摩尔反应吉尔斯函数变=-zFE，摩尔反应焙rH,n=-zFE+zFT(—)p及摩尔反应爛SrSm=zF(—)p等。如果电池反应中，反应物和生成物的活度均为1,温度为29&15K,则所测定的电动势和热力学函数即为相应电池反应的标准E&(298.15K)、△(298.15K)、和△,3：(298.15K)。三、仪器和药品!1!、实验步骤LK3200屯化学工

9、作站(含附件)1台0.01mol.dm-3AgNO3溶液标准电池1个0.1mol.dm3KC1溶液甘汞电极(饱和)1支0.2mol.dm-3HAc溶液银■氯化银电极1支0.2mol.dm3NaAc溶液光釦电极1支酿氢醍固体粉末(黑色)银电极1支kno3盐桥3个吸耳球1个100ml烧杯1个洗瓶1个50ml广口瓶3个饱和氯化钾溶液10ml移掖管3支1、完成电化学工作站、标准电池、工作电池的接线工作，经教师检查无误后进行实验。2、取一广口瓶，洗净后，用少许0.01mol.dm-3AgNO3溶液连同银电极一起淌洗，然后装入0.01mol.dm-3AgNO3溶液约1/3,插入银电极，作为阴极。插在装

10、有饱和氯化钾溶液的广口瓶中的廿汞电极作为阳极，将KNO3盐桥（1）插入构成二电极的溶液中，组合成一个原电池。接电化学工作站的三电极（注意参比电极和对电极接同一极），测原电池的电动势。测完后，银电极（阴极）的电池溶液不要倒掉，留作制备下一个电池（2）使用。3、在淌洗过的广口瓶中装入约1/3的0.1moLdm3KC1溶液，并插入银■氯化银电极，作为阳极。用KAQ盐桥（2）将银■氯化银电极邙H极）和电池（1）中已制备好的银电极