实验十二原电池电动势地测定及应用

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1、实用标准文档实验十二原电池电动势的测定及应用Ⅰ、实验目的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．学会几种电极和盐桥的制备方法。3．通过原电池电动势的测定求算有关热力学函数。Ⅱ、实验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：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

2、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aH+文案大全实用标准文档为1)，其电极电势规定为零。将标准氢电极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

3、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。1．求难溶盐AgCl的溶度积KSP设计电池如下：Ag(s)-AgCl(s)｜HCl(0.1000mol·kg-1)‖AgNO3(0.1000mol·kg-1)｜Ag(s)银电极反应:Ag++e→Ag银－氯化银电极反应:Ag+Cl-→AgCl+e总的电池反应为:Ag++Cl-→AgCl又式（5）中n=1，在纯水中AgCl溶解度极小，所以活度积就等于溶度积。所以：（6）代入（4）化简之有：已知aAg+、aCl-，测得电池动势E，即可求KSP。2．求电池反应的ΔrGm、ΔrSm、ΔrH

4、m、ΔrGmº分别测定“1”中电池（Ⅳ实验步骤中3电动势测定）在各个温度下的电动势，作E—T图，从曲线斜率可求得任一温度下的（〆E/〆T）p，利用公式(1)，(2)，(3)，(5)，即可求得该电池反应的ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm、ΔrGmº。3．求铜电极(或银电极)的标准电极电势对铜电极可设计电池如下：Hg(l)-Hg2Cl2(s)｜KCl(饱和)‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(s)文案大全实用标准文档铜电极的反应为：Cu2++2e→Cu甘汞电极的反应为：2Hg+2Cl-→Hg2Cl2+2e电池电动势：所以已知aCu2+及Φ(饱和甘汞)，测得电动势E，即可求得Φº（

5、Cu2+/Cu）。对银电极可设计电池如下：Hg(l)-Hg2Cl2(s)｜KCl(饱和)‖AgNO3(0.1000mol·kg-1)｜Ag(s)银电极的反应为：Ag++e→Ag甘汞电极的反应为：2Hg+2Cl-→Hg2Cl2+2e电池电动势：所以已知aAg+及Φ(饱和甘汞)，测得电动势E，即可求得Φº（Ag+/Ag）。4．测定浓差电池的电动势设计电池如下：Cu(s)｜CuSO4(0.0100mol·kg-1)‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(s)电池的电动势5.测定溶液的pH值文案大全实用标准文档利用各种氢离子指示电极与参比电极组成电池，即可从电池电动势算出溶液的pH值

6、，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。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：可见，Q·QH2电极的作用相当于一个氢电极，电池的电动势为：已知φ°Q·QH2及φ(饱和甘汞)，测得电动势E，即可求pH。由于Q·QH2易在碱性

7、液中氧化，待测液之pH值不超过8.5。Ⅲ、仪器药品1．仪器UJ34A直流电位差计1台（内附检流计、工作电源）、标准电池1只、银电极2只、铜电极2只、铂电极2只、饱和甘汞电极1只、锌电极1只、恒温夹套烧杯2只、盐桥数只、超级恒温槽1台、精密稳压电源（或恒电位仪）1台、毫安表1只、滑线电阻1只、导线等。2．药品文案大全实用标准文档HCl(0.1000mol·kg-1)、AgNO3(0.1000mol·kg-1)、CuSO4(0.1000