实验十 原电池电动势的测定处理.doc.temp.doc

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1、原电池电动势的测定及其应用Ⅰ、目的要求1、测定Cu—Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电位。2、了解可逆电池，可逆电极，盐桥等概念。3、学会一些电极的制备和处理方法。Ⅱ、仪器与试剂NDM-1精密数字直流电压测定仪、标准电池(惠斯登电池)、铜棒电极，锌棒电极、玻璃电极管2个、饱和甘汞电极（SCE）、洗耳球、小烧杯、细砂纸、ZnSO4(0.100moldm-3),CuSO4(0.100moldm-3)，KCl(0.100moldm-3),饱和KCl溶液，稀硫酸、稀硝酸。Ⅲ、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

2、定压下的可逆电池而言:(ΔrGm)T，P = -Nfe                        (1)                        (2)        (3)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

3、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、电极电势稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极有

4、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。下面以铜锌电池为例：对铜电极可设计电池如下:Zn(S)｜ZnSO4(a1)‖CuSO4(a2)｜Cu(S)正极（铜电极）的反应为:Cu+2e→Cu负极（锌电极）的反应为:Zn→Zn+2e电池反应：Cu+Zn→Zn+Cu相应的电极电势分别为：φCu/Cu=φ0Cu/Cu—（RT/2F）ln（aCu/aCu）φZn/Zn=φ0Zn/Zn—（RT/2F）ln（aZn/aZn）所以，铜锌电池的电动势为E=φCu/Cu—φZn/Zn　　　　=[φ0Cu/Cu—φ0Zn/Zn]—（

5、RT/2F）ln（aCuaZn）/（aCuaZn）　　　=E0—（RT/2F）ln（aCuaZn）/（aCuaZn）纯固体的活度为1，所以，上式变为：E=E0—（RT/2F）ln（aZn）/（aCu）电池电动势不能用伏特计来直接测量，因为当把伏特计与电池接通后，由于电池的放电，不断发生化学变化，电池中溶液的浓度将不断改变，因而电动势也会发生变化。另一方面，电池本身存在内电阻，所以伏特计所量出的只是两极上的电势降，而不是电池的电动势。只有在没有电流通过时的电势降才是电池的真正的电动势。　　电势差计是可以利用对消法原理进行电势差测量的仪器。即能在

6、电池无电流（或极小电流）通过时测得其两极的电势差。这时的电势差是电池的电动势。Ⅳ、实验步骤一、电极制备1、锌电极用砂纸轻轻打磨锌电极表面上氧化层，再用稀硫酸浸洗，然后用水洗涤，再用蒸馏水淋洗后放入玻璃电极管，管内加入ZnSO4(0.100moldm-3)溶液。2、铜电极用砂纸轻轻打磨铜电极表面上氧化层，再用稀硝酸浸洗，然后用水洗涤，再用蒸馏水淋洗后放入玻璃电极管，管内加入CuSO4(0.100moldm-3)溶液。二、电池的组合及其电动势的测量（重复测量3次，取平均）1、Zn│ZnS04(0.1000M)‖CuS04(0.100M)│Cu2、

7、Zn│ZnS04(0.1000M)‖KCl(饱和)│Hg2Cl2│Hg3、Hg│Hg2Cl2│KCl(饱和)‖CuS04(0.1000M)│Cu实验装置图：Ⅴ、数据记录和数据处理实验温度：29℃实验气压：100.93KPa饱和标准电池A：1018.0mVE20=1.01864V饱和标准电池B：1018.0mVE20=1.01862V仪器误差：（1018.64+1018.62）/2-1017.95=0.68mV实测电动势（V）电动势平均值（V）校准值（V）Cu-Zn电池1.08721.08741.08751.08741.0881甘汞-Zn电池1

8、.03911.03891.03881.03891.0395Cu-甘汞电池0.04750.04760.04770.04760.04831、根据饱和甘汞电极的电极电势温