华师物化实验-原电池电动势的测定与应用

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1、华南师范大学实验报告学生姓名：dxh学号：专业：化学师范年级、班级：2011级化教六班课程名称：物理化学实验实验项目：原电池电动势的测定与应用指导老师：蔡跃鹏实验评分：【实验目的】1.掌握电位差计的测量原理和测量电池电动势的方法；2.掌握电动势法测定化学反应热力学函数变化值的有关原理和方法；3.加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解；4•测定电池(1)的电动势；5.了解可逆电池电动势测定的应用；6.根据可逆热力学体系的要求设计可逆电池，测定其在不同温度下的电动势值，计算电池反应的热力学函数AG、AS.AHO【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

2、反应的部分可作为阳极，发生获得电子进行还原反应的部分可作为阴极，两个半点池组成一个原电池。电池的书写习惯是左方为负极，即阳极，右方为正极，即阴极。符号表示两相界面，潭相与液相之间一般加上盐桥，以符号“”表示，。如电池反应是自发的，则翼电动势为正，等于阴极电极电势乞与阳极电极电势E.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),是一种典型的原电池。此电池可用图示表示如下：-ZnZnSOA(a}=mol-^g"1)；；CuSO4(a2=mol-kg^^Cu+左边为阳极，起氧化反应ZnZn2+(a})+2e其电极电势为=E-

3、=E°-^a(Zn)d(Zn")右边为阴极，起还原反应Cw2+(tz2)+2eCu其电极电势总的电池反应Zn+Cu2+(a2)Zn"(%)+Cu原电池电动势E=(E—E&)-空二耳口啤1+_2Fa(Ci严)2Fa(Cu2')Ee_、群分别为锌电极和铜电极的标准还原电极电势，a(Zn2+)和a(C/+)分别为乙严和C严的离子活度。本实验所测定的三个电池为：1•原电池-Hg(l^Hg2Cl2(si[KCl(饱和)”AgNO'O.OMo/•如严)

4、心($)+阳极电极电势EJV=Ehz?zh“/U=0.2410—7.6x1O'4(f/&25)RT阴极电极电势E严=後”+—In

5、^(Ar)E?+/V=0.799—0.00097x(/心25)原电池电动势E=E+-E_=E^fAg+等1认亦-E陥g)庶2・原电池—AgKgC/($)

6、KG(O.Mo/・d〃h)”AgN03(0.0mol-dm~3)Ag+阳极电极电势E_=Efsm——lnd(CT)FE°Agg/V=0.2221-0.000645x(t/V-25)RT阴极电极电势E严=E^/Ag+〒lz(制)原电池电动势E=E+_E_=E；亦_E%a(sm+号ln[a(C厂)a(Ag+)]其中O.Ohnol•kglAgNO3的儿二0.90OAmobkg]KCl的人=0.77稀水溶液中mol-dm

7、~3浓度可近似取mol•kg浓度的数值。3.原电池*—Hg(/)

8、〃g2G2($)

9、KC7(饱和)(O.bnol•dm~^HAc+0.1/nolNaAc'QHQPz阴极电极电势RTE+=EQ/H^=E^/HiQ+—a（H^r=0.6994一7.4X1（〃匸25）原电池电动势RTE-E+E_-Eqeq十尸）^Hg2ci2（s）/HS-K2.303刃即H-Equq__E）卩~（2.303RT/F）由此可知，只要测出原电池3的电动势，就可计算出待测溶液（HAc^WNciAc缓冲溶液）的pH值。测定可逆原电池的电动势常采用对消法（又称补偿法），其原理和方法在附录1、2、3

10、中作了详细的介绍。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，得到原电池电动势的温度系数（dE/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△=-zFE+zFtAp及摩尔反应*商ArSw=zF（—）p等。cT01如果电池反应中，反应物和生成物的活度均为1,温度为298.15K,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0（298.15K）、欽29&15K）、和4『S：（298.15K）。【仪器和药品】ZD-WC数字电位差计（含附件）标准电池甘汞电极

11、（饱和）银-氯化银电极光钳电极银电极吸耳球利用对消法可以很准确的测量出原电池的电动势，因此用电化学方法求出的化学反应的热力学函数2、亠0”、等比用量热法或化学平衡常数法求得的热力学数据更为准确可靠。原电池设计与制造的难度主要是电极的制备，所以对一些常用电极的制备方法作一些了解还是很有必要的（详见附录5）。1台0.01moI.dm-3AgN03溶液1个0.1moI.dm-3KCI溶液1支0.2mol.dm-3HAc溶液1支0.2mol.dm-3NaAc溶液1支醍氢醍固体粉末（黑色）1支KN03盐桥3个1个100ml烧杯1个洗瓶饱和氯化钾溶液1个50ml