化学电池温度系数的测定.ppt

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1、实验77化学电池温度系数的测定77.1实验目的(1)测定化学电池在不同温度下的电动势，计算电池反应的热力学函数△G、△H和△S。(2)掌握电位差计的测量原理和使用方法。77.2实验原理电池除可用来作为电源外，还可用来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应应该有以下关系：△G=-nFE(1)根据吉布斯-亥姆霍兹(Gibbs-Helmholtz)公式，△G、反应热△H、熵变△S和温度T的关系为：△G-△H=-T△S(2)代入（1）式可得△H=-nFE+nFT(3)△S=-=nF(4)因此，在恒压下（一般在常压下），测量一定温度T时

2、的电池电动势E，即可求得电池反应的△G。测定不同温度下的电动势，最后以电动势对温度作图，即可从曲线上求得电池的温度系数。利用（3）和（4）式，即可得到△H和△S。如果电池反应中反应物和生成物的活度均为1，温度为298K，则所测定的电动势和热力学函数即为、、和。例如：电池符号Zn│ZnS04(0.1000mol·L-1)‖KCl(饱和)│Hg2Cl2│Hg负极反应正极反应总电极反应由此可知，如果在298K测定电池电动势，即可得，由（1）式求得。根据不同温度下测得的电动势，绘制E-T曲线，并通过作切线斜率求取20℃、30℃、40℃和50℃四个温度下E和，进而算出和。77.3操

3、作步骤1.电极制备（1）锌电极用砂子打磨和用硫酸浸洗锌电极以除去表面上的氧化层，然后用水洗涤，再用蒸馏水淋洗后备用，然后浸入饱和硝酸亚汞溶液中3～5s，取出后用滤纸擦拭锌电极，使锌电极表面有一层均匀锌汞齐，再用蒸馏水淋洗（汞有毒，用过的滤纸应投入指定的有盖的广口瓶中，瓶中应有水淹没滤纸，不要随便乱丢）把处理好的锌电极插入清洁的电极管内并塞紧，将电极管的虹吸管管口插入盛有0.1000mol·L-1ZnSO4溶液的小烧杯中,用针管或吸气球自支管抽气,将溶液吸入电极管至出电极约1cm,停止抽气,旋紧活夹,电极的虹吸管(包括管口)不可有气泡,也不能有漏液的现象。2.在20℃、30℃、40

4、℃和50℃等几个温度下，采用SDC-Ⅱ数字电位差综合测试仪，测定下列电池的电动势：Zn│ZnS04(0.1000mol·L-1)‖KCl(饱和)│Hg2Cl2│Hg以内标为基准进行测量a）校验①将“测量选择”旋钮置于“内标”。②将“100”位旋钮置于“1”，“补偿”旋钮逆时针旋到底，其他旋钮均置于“0”，此时，“电位指示”显示“1.00000”V，若显示小于“1.00000”V可调节补偿电位器以达到显示“1.00000”V，若显示大于“1.00000”V应适当减小“100～10-4”旋钮，使显示小于“1.00000”V，再调节补偿电位器以达到“1.00000”V。③待“检零指示”

5、显示数值稳定后，按一下“采零”键，此时，“检零指示”显示为“0000”。b）测量①将“测量选择”置于“测量”。②用测试线将被测电动势按“+”、“-”极性与“测量插孔”连接。③调节“100～10-4”五个旋钮，使“检零指示”显示数值为负且绝对值最小。④调节“补偿旋钮”，使“检零指示”显示为“0000”，此时，“电位显示”数值即为被测电动势的值。77.4注意事项(1)制备电极时，防止将正负极接错，并严格控制电镀电流。(2)测量过程中，若“检零指示”显示溢出符号“OU.L",说明“电位指示”显示的数值与被测电动势值相差过大。(3)电阻箱10-4档值若稍有误差，可调节“补偿”电位器达到对

6、应值。(4)清洗电极并用滤纸擦干，放回盒内。77.5问题讨论（1）本实验中，如果采用0.1mol·L-1或2.0mol·L-1的KCl溶液，对电池电动势测量有否影响？为什么？（2）如何用测得的电动势数据来计算电池反应的平衡常数？77.6参考答案（1）本实验中，如果采用0.1mol·L-1或2.0mol·L-1的KCl溶液，对电池电动势测量有否影响？为什么？答：有，根据Nernest方程，电解质浓度对电池电动势有影响。故对电池电动势测量有影响。式中,Eθ=E-(RT/2F)lnKK即为该电池反应的平衡常数。只要测出电池电势E及电池中各物质活度aZn2+和aCu2+，就可以求出，进一

7、步算出平衡常数K。（2）如何用测得的电动势数据来计算电池反应的平衡常数？答：