电池电动势的测定与热力学函数的测定 2014.3.19

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1、电池电动势测定与热力学函数测定姓名陈博殷学号20112401073年级11化4课程名称物理化学实验实验时间2014/3/19指导老师蔡跃鹏、林晓明一、【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、加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解；3、测定电池（1）的电动势；4、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；5、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△G、△S、△H。二、【实验原理】1、用对消法测定原电池电动势：原因：原电池电动势不能用伏特计直接测量，因为电池与伏特计连接后有电流通过，就会在电

2、极上发生生极化，结果使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，所以伏特计测得的只是不可逆电池的端电压。而测量可逆电池的电动势，只能在无电流通过电池的情况下进行，因此，采用对消法。原理：在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电源，这样待测电池中没有电流通过，外加电源的大小即等亍待测电池的电动势。对消法实验原理图2、原电池电动势书写：电池书写习惯左方负极，右方正极。负极为氧化反应，正极为还原反应。如果电池反应自发，则电池电动势为正。符号“

3、”表示两相界面，“‖”表示盐桥。3、电池电动势理论值计算原理：规定原电池的电动势E=φ+-φ-，φ+=φ-ln，φ-=φ-ln对于电池Hg

4、Hg2

5、Cl2(s)

6、KCl(饱和)‖AgNO3(0.02mol/L)

7、Ag负极反应：Hg+Cl-（饱和）→1/2Hg2Cl2+e-，正极反应：Ag++e-→Ag总反应：Hg+Cl-（饱和）+Ag+→1/2Hg2Cl2+Ag6正极银电极的电极电位：φAg/Ag+=φ-lnφAg/Ag+=0.799-0.00097（t-25），αAg+≈[Ag+]=0.02负极饱和甘汞电极电位：φ饱和甘汞=φ-ln因其氯离子浓度在一定温度下是个定值，故其电极电位只与温度有关，其关系式：φ饱和甘汞=0.2415-0.00065(t–25)而电池电动势E=φ+-φ-；可以算出该电池电动势的理论值，与测定值比较即可。

8、4、电动势法测定化学反应的ΔG、ΔS、ΔH：在恒温恒压可逆条件下，电池所做的电功是最大有用功，ΔG=-nEF根据吉布斯-亥姆霍兹公式，ΔS=-nF（）p，ΔH=-nEF+nFT（）p。按照化学反应设计一个电池，测量各个温度T下电池的电动势E，作E-T图，从曲线的斜率可求得任意温度下（）p的值，即可求得该反应的ΔG、ΔS、ΔH。三、【仪器与试剂】1、实验仪器SDC数字电位差计（1台）、超级恒温槽（1台）、饱和甘汞电极（1支）、银电极（1只）、250mL烧杯（1个）、20mL烧杯（2个）、U形管（1个）2、实验试剂0.02mol/L的硝酸银溶液、饱和氯化钾溶液、硝酸钾、琼脂四、【实验步骤】

9、1、.制备盐桥3%琼脂-饱和硝酸钾盐桥的制备方法：在250mL烧杯中，加入100mL蒸馏水和3g琼脂，盖上表面皿，放在石棉网上用小火加热至近沸，继续加热至琼脂完全溶解。然后加入40g硝酸钾，充分搅拌使硝酸钾完全溶解后，趁热用滴管将它灌入干净的U形管中，两端要装满，中间不能有气泡，静置待琼脂凝固后便可使用。制备好的盐桥丌使用时应浸入饱和硝酸钾溶液中，防止盐桥干涸。2、组合电池将饱和甘汞电极插入装有饱和硝酸钾溶液的广口瓶中。将一个20mL小烧杯洗净后，用数毫升0.02mol/L的硝酸银溶液连同银电极一起淌洗，然后装此溶液至烧杯的2/3处，插入银电极，用硝酸钾盐桥不饱和甘汞电极连接构成电池。

10、3、测定电池的电动势①根据Nernst公式计算实验温度下电池Hg

11、Hg2Cl2(s)

12、KCl(饱和)‖AgNO3(0.02mol/L)

13、Ag的电动势理论值。②正确接好测量该6电池的线路。电池与电位差计连接时应注意极性。盐桥的两支管应标号，让标负号的一端始终与含氯离子的溶液接触。仪器要注意摆布合理并便亍操作。③接通恒温槽电源进行恒温，用SDC数字电位差计测量电池的电动势。把被测电池放入恒温槽中恒温15min，同时将原电池引出线连接到SDC型数字式电位差计的待测接线柱上（注意正负极的连接），调节恒温水槽温度达到25.1℃，温度波动范围要求控制在正负0.2℃之内，测定其电动势。④然后调节恒温

14、槽，令恒温升温10℃，重复上述操作。⑤测量完毕后，倒去两个小烧杯的溶液，洗净烧杯的溶液。盐桥两端淋洗后，浸入硝酸钾溶液中保存。五、【数据记录与处理】室温：22℃次序t/℃T/KE测定值/V测定值E平均值/V理论计算值/V相对误差%一次二次三次①25298.150.460920.460320.460260.460500.457010.76②35308.150.455720.455530.455410.455550.450441.13①25℃时，φ