物理化学实验b-实验15电动势的测定

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1、实验彩电幼势的测空实验日期：2003年4月18日分0王懿（002102）同组实验者：李泽平对消法測电动势原理图一、实验目的1.掌握电位差计的测量原理和测定电池电动势的方法。2.了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念。3.测定Ag/AgZn/Zn2f电极电势和Ag浓差电池电动势。二、实验原理1.对消法测电动势的原理电池电动势不能直接用伏特计來测量，因为电池与伏特计联接后冇电流通过，就会在电极上发生电极极化，结果使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，所以伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。测量电池电动势只能在无电流通过电池的情况卜•进行，因此需用对消法（乂叫补偿

2、法）來测定电动势。对消法的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的电动势。对消法测电动势常用的仪器为电位差计，其简单原理如图所示。电位差计山三个回路组成：工作电流回路、标准回路和测量回路。（1）工作电流回路在B为均匀滑线电阻，通过可变电阻R与工作电源E构成冋路。其作用是调节可变电阻R,使流过回路的电流为某一定值，这样AB上有一定的电位降产生。工作电源E可用蓄电池或稳压电源，其输出电压必须大于待测电池的电动势。（2）标准回路S为电动势精确己知的标准电池，C是可在AB上移动的接触点，K是双

3、向开关，KC间冇一灵頌度很高的检流计G。当K扳向S—方时，AGGS回路的作用是校准丄作电流回路以标定八B上的电位降。（3）测量回路当双向开关K换向X一方时，用AGGX回路根据校正好的AB上的电位降来测最未知电池的电动势。在保持校准后的工作电流不变（即固定R）的条件卜，在AB上迅速移动到Q点，使G屮无电流通过，此时X的电动势与AC?间的电位降等值反向而对消，于是C2点所标记的电位降数值X即为的电动势。由于使用过程中工作电池的电压会冇所变化，要求每次测量前均盂重新校正标准回路的电路。2.电极电势的测定原理电极是市两个电极（半电极）组成的。电池电动势是两电极电势的代数

4、和。当电极电势均以还原电势表示时，E=（p+-（p_以丹尼尔电池为例：ZnZn2+(a})Cu2+(a2]Cu负极反应Zn—>Zn2++2e~(p_=/(Z«/Zn2+)-RT,12Fa(Zn2+)正极反应Cu"+2e~tCu电极反应C严+Zz2Td+Z〃"15-2半电池E”斜船式中(p0(Zn/Zn2+).(p°(Cu2+/Cu)^别为锌电极和铜电极的标准电极电势。E0为溶液中锌离子的活度a(Zn2+)和铜离了的活度a(Cu2+)均等于1时的电池电动势。在电化学屮，电极电势的绝对值至今述无法测定，而是以某一点电极的电极电势作为零，然后将苴它的电极与它纽成电池，

5、规定该电池的电动势为该被测电极的电极电势。通常将标准氢电极(即氢气为101325Pa下的理想气体、溶液中a(H)为1)的电极电势规定为零。由于氢电极制备及使丿IJ不方便等缺点，一般常用另外一些制备工艺简单、易于复制、电势稳定的电极作为参比电极来代替氢电极。常用的有甘汞电极和氯化银电极等，这些电极与标准氢电极比较而得到的电势以精确测定。三、仪器与药品粕密电位差计(包括直流稳压电源、分流器、补偿电位计；标准电池、检流计各1台)；半电池管3个；饱和片汞电极1只、锌电极1只；银电极2只;15ml小烧杯5个。0.1000mol/KgZnS0i>0.1000mol/KgAg

6、NOs.0.lOOOmol/KgKCl.饱和KC1盐桥、饱和KNOs盐桥、饱和硝酸亚汞溶液。四、实验步骤1.电极制备(1)锌电极用抛光砂纸将锌电极表面打轉光滑，然后用口来水冲洗，用滤纸擦干，再浸入饱和硝酸亚汞溶液中3-5秒，取出后用滤纸擦拭锌电极，使锌电极表而有一层均匀的汞齐，再用蒸係水洗净(注意：汞盐有毒，用过的滤纸应投入指定的容器小，容器小应有水淹没滤纸，切勿随便乱丢)。(1)银电极将两根银电极用抛光砂纸轻轻擦亮，再用蒸锚水洗净擦干。把处理好的两根Ag电极浸入AgNOs溶液中，测量其间的电动势值。两根电极间的电位差小于0.005伏方可在浓差电池中使用，否则，

7、需重新处理电极或重新挑选电极。1.半电池的制作(1)Zn/ZnS04(0.1000mol/Kg)半电池的制作安装半电池。用洗耳球从支管D处将(0.lOOOmol/K^ZnSO,溶液慢慢吸入半电池管少许，洗涤两次后，吸入适量溶液，立即把D处夹紧。然后取出半电池，检查管内冇无气泡以及溶液是否从管内流出。(2)Ag/AgNO3(O.1000mol/Kg)半电池的制作制作方法同(l)o(3)Ag/Ag(b)KCl(O.1000mol/Kg)半电池的制作在一干净的小烧杯中加入0.1000mol/KgKC1溶液，再加入一滴0.1000mol/KgAgNOs溶液,搅拌均匀，呈

8、白色混沌溶液。将此溶液吸