电池电动势及温度系数的测定.doc

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1、电池电动势及温度系数的测定姓名：吴春明班级：工艺五班学号：一、实验目的（1）掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作。（2）通过原电池电动势的测定求算电池反应的ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm等热力学函数。（3）熟悉原电池的图式表示法和电极、电池反应的书写。二、实验仪器器材：SDC－II数字电位差综合测试仪，恒温水浴，原电池装置，AgCl/Ag电极，Ag电极，盐桥。药品：0.1mol·L-1NaCl溶液，0.1mol·L-1AgNO3溶液。三、实验原理1、热力学基础可逆电动势为E的电池按指定电池反应式，当反应进度ξ＝1mol时，反应的吉布斯函数变为：（1）式中E为可逆电池的电动势

2、，单位为伏特（V）；F为法拉第常数，常取96500C·mol-1，z为电极反应式中电子的化学计量数，ΔrGm的单位为J·mol-1。所以，在一定的温度和压力下，测出可逆电池的电动势，即可计算出电池反应的摩尔反应吉布斯函数变ΔrGm。又根据热力学基本方程，可以得到：（2）式中称为电池的温度系数，表示电池电动势随温度的变化。在系列温度下测得系列电动势值，作E—T图，从曲线斜率可求得电池的温度系数。进而算出ΔrSm。由吉布斯－亥姆霍兹公式可计算化学反应的摩尔反应焓，即：(3)2、对消法测定电动势的原理根据可逆过程的定义，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。

3、(2)电池中不允许存在任何不可逆的液体接界。(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，允许通过的电流无限小。如图将选择开关SW接上，调节活动触点的位置至D1时检流计G中没有电流通过，此时标准电池的电动势正好与AD1线段所示的电势差的数值相等而方向相反。即：R(AD1)*I=ES(4)完成上述标定后，将SW拨到待测电池Ex上，重新调节接触点，若调到D2位置时检流计G中无电流通过，则AD2线段上的电势降等于待测电池Ex的电动势，即：(5)由（4）式和（5）式，得：（6）由于电阻与电阻线长度l成正比，所以：（7）分别读出Es和Ex接通时均匀电阻上的AD1、AD2

4、长度，即可计算出Ex。本实验测定由AgClAg和Ag+/Ag电对组成的原电池的电动势，该电池可以用图示式表示为：(-)Ag

5、AgCl(s),Cl-(0.1mol·L-1)

6、

7、Ag+(0.1mol·L-1)

8、Ag(+)即AgCl/Ag作为阳极（负极），浸入含Cl-的溶液中，电极反应为：（8）Ag+/Ag作为阴极（正极），浸入含Ag+的溶液中，电极反应为：（9）总的电池反应为：（10）电池中用到两种不同的溶液，需通过盐桥连接。电池电动势的Nernst方程式为：E=-RT/Fln(l/ag+cl-)（11）三、实验步骤1．组装电池将AgCl/Ag电极（负极）插入原电池装置的NaCl溶液

9、中，Ag电极（正极）插入AgNO3溶液中，装入盐桥，将电池与电位差计相接，注意正负极要对应。将电池放入到恒温水浴中。2．电位差计采零将电位差计“测量选择”钮打到“内标”，调节各电位钮，使电位指示为1V，然后按一下“采零”钮，使“检零指示”为“0”。电位差计的详细操作见仪器说明。3．原电池电动势的测量待电池中溶液的温度稳定后（约需10～15分钟），可以测量其电动势。将电位差计“测量选择”钮打到“测量”，调节各电位钮，直到“检零指示”为0，此时电位指示值就是该温度下的电池电动势，每个温度下读三次，每次间隔1～2分钟。在25℃下，待测电池的电动势约为0.45V，调节时可参考此值。第一次

10、测量可以控制恒温槽温度比室温高1～2℃，此后每次升温3～5℃，共测5～6次。注意测量温度不应高于50℃。五、数据处理t/℃电动势值E/V电动势平均值/VT/K/V·KΔrGm/KJ.mol-1ΔrSm/J.K-1.mol-1ΔrHm/KJ.mol-125.00.450020.44997298.15-0.-43.422-314.4935-137.18870.449920.4499828.10.440070.43989301.25-0.-42.450-273.9635-124.98150.439810.4398031.00.431620.43145304.15-0.-41.635-2

11、33.4335-112.63340.431400.4313234.20.424300.42357307.35-0.-40.875-192.9035-100.16390.423400.4230037.00.417890.41780310.15-0.-40.3178-152.3735-87.57600.417800.4177040.00.412800.41270313.15-0.-39.826-111.8435-74.84970.412710.41260六、数据处理由得ΔrGm得依次