《物化实验报告范本》电动势的测定

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1、电动势的测量王若蛟(2006030021)生64同组人：吴大维实验日期2008年6月6日提交报告日期2008年6月13日指导老师王亚培1引言1.1实验目的1丄1掌握电位差计的测量原理和测定电池电动势的方法。L1.2了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念。1.1.3测定Ag、Zn电极电势和Ag浓差电池电动势。1.2实验原理电动热的测量在物理化学研究中有重要的意义和广泛的应用。在恒温恒压可逆条件下,电池反应的吉布斯自由能的改变值等于对外所作的最大非体积功，如果非体积功只有电功一种，则(ArG)r/,=-nEF式中：n为电池输出元电荷的物质量，单位为mo

2、l,E为可逆电池的电动如单位为V,F为法拉第常数。通过电动势的测量可以获得一系列的热力学函数。1.对消法测电动势的原理电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为电池与伏特计联接后必须有适量的电流流过，才能使伏特计显示，这时的电池已不是可逆电池。有电流通过，就会在电极上发生极化,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下进行，因此盅用刈消法(又叫补偿法)来测定电动势。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,这样待测电池屮没有电流通过，外加电

3、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2-13-1所示。电位差计由三个回路组成：工作电流回路、标准回路和测量回路。(1)工作电流回路AB为均匀滑线电阻，通过可变电阻R及工作电源E构成回路，其作用是调节可变电阻R,使流过回路的电流成为某一定值。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。(1)标准回路S为电动势精确已知的标准电池，C是可在AB上移动的接触点，K是双向开关，KC间有一灵敏度很高的检流计G。当K扳向S—方时，AC1GS回路的作用是校准工

4、作回路，以确定AB上的电位降。如标准电池S的电动势为1.01865伏，则先将C点移动到AB上标记1.01865伏的C1处，迅速调节R直至G屮无电流通过。这时S的电动势与AC1Z间的电位降与AC1间的电位降大小相等、方向相反而对消。(2)测量回路当双向开关K换向X的一方时，用AC2GX回路根据校正好的AB上的电位降来测量未知电池的电动势。在保持校准工作电流不变的情况下，在AB上迅速移动到C2点，使G屮无电流通过，这时X的电动势与AC1间的电位的电位降大小相等，方向相反而对消，于是C2点所标记的电位降为X的电动势。由于使用过程中工作电池的电压会有所

5、变化，要求每次测量前均需重新校准工作回路的电流。1.电极电势的测定原理可逆电池的电动势是正、负两电极的电势差。设正极电势为(p+，负极电势为申-，有E=(p+-(p_Zn—>Zn2++2e"负极反应:止极反应:RT.1~2Fn6/(Z/r+)以丹尼尔电池为例:Zn

6、Zn2+(aJUCu*(a2)

7、Cu(p_=(p&(Zn2+/Zn)-Cu2++2e->Cu1a(Cu2+)RT^=^0(Cu2+/Cu)-—In2F电池反应：Zn+Cu2+->Cu+Zn2+E=Ee_RT,na(Zn32Fa(Cu2+)式中(p0(Zn"/Zn)、(p0(Cu2+/

8、Cu)分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+)和铜离子的活度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还无法测定。通常规定标准氢电极(即氢气为101325Pa下的理想气体、溶液中a(H+)=l)的电极电势为零。将待测电极与标准电极组成电池，所测电池的电动势为该被测电极的电极电势。由于盘电极制备及使用不方便等缺点，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來代替氢电极。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己精确测定。本实验要求制备

9、锌电极、银电极，然后用饱和甘汞电极作参比电极，测量两个电极的电极电势、测量银浓差电池的电动势。2实验操作2.1仪器与药品精密数字电位差计；半电池管3个；饱和甘汞电极1支、锌电极1支；银电极2支；15ml小烧杯5个。0.1000mol/dm3ZnS04>0.1000mol/dm3AgN03^O.lOOOmol/dm3KCl>饱和KCI盐桥、饱和KNO3盐桥、饱和硝酸亚汞溶液。2.2实验步骤1.电极制备⑴锌电极用抛光砂纸将锌电极表面打磨光滑，然后用蒸饰水冲洗，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，使锌电极表面有一层均

10、匀的汞齐，再用蒸憾水洗净(注意：汞盐有毒，用过的滤纸应投入指定的容器中，容器中应有水淹没滤纸，切勿随便乱丢)。(2)银电极将两根银电极用抛光砂纸轻轻擦