原电池电动势的测量.ppt

原电池电动势的测量 基础物理化学实验 1 测定Zn Cu电池的电动势和Cu Zn电极的电极电势 2 学会一些电极的制备和处理方法 3 掌握电位差计 包括数字式电子电位差计 的测量原理和正确使用方法 实验目的 电位差计是根据补偿法 或对消法 测量原理设计的一种平衡式电压测量仪器 其基本工作原理如图所示 En为标准电池 它的电动势已经准确知道 Ex为被测电池的电动势 G为灵敏检流计 用来做示零仪表 Rn为标准电池的补偿电阻 其电阻值大小是根据工作电流来选择的 R是被测电池的补偿电阻 它由已知电阻值的各进位盘组成 通过它可以调节不同电阻数值使其电位降与Ex对消 r是调节工作电流的变阻器 E为工作电源 K为换向开关 实验原理 合上K1 调r使G为0 有En IRn 此时电位差计的工作电流为I En Rn 再将K2合上 旋转各进位盘的触头 使G为0 则有Ex IRc 于是有Ex En 实验步骤 1 具体操作方法 1 按照下图将线路接好 调节工作电压在指定范围 2 将 N X1 X2 转换开关放在 断 的位置 并将下方三个电计按钮全部松开 然后与面板上所示符号一致 不可接错 调节检流计零点 依次接上工作电源 标准电池 检流计 以及待测电池 连接时应注意极性 3 根据实际室温计算标准电池的电动势 并调节温度补偿旋钮 使数值为校正后的标准电池电动势值 镉汞标准电池的温度校正公式为 Et V 1 018646 40 6 t 20 0 95 t 20 2 0 01 t 20 3 10 6 式中Et为t 时的标准电池电动势 t为环境温度 1 018646为标准电池在20 时的电动势值 4 将换向开关放在 N 位置上 先按 粗 电计按钮 观察检流计光点偏转情况 松开按钮 旋动 粗 中 细 微 电阻旋钮 调节工作电流 当检流计偏转已很小时 可按下 细 按钮再作以上操作 直至检流计示零 注意按电计按钮的时间要短 1s 以免长时间有电流通过电池 调节旋钮时 电计按钮要松开 5 将换向开关放在 X1 或 X2 的位置上 如上述同样方法 依次从大到小调节面板中部的六个大旋钮 直至检流计示零 读出大旋钮下方小孔中的数字 即为待测电池的电动势 2 注意事项 1 接线时要注意极性不能接错 如果检流计本身是好的 按键后检流计光点不动 则说明线路中必有断路 如果检流计光点总是朝一个方向偏转 则表明达不到补偿 这可能是由以下原因造成 被测电势高于电位差计的限量 工作电源没有输出 或输出电动势过高或过低 工作电流回路中有断路 工作电源 标准电池或待测电池的极性接反 2 对被测电势应先确定极性和估计其电动势的大小后 才可用电位差计进行测量 3 只有在松开电计按钮的情况下 才能调节可变电阻旋钮 否则会损坏标准电池 影响测量结果 4 开始测量时 未被对消的电动势必定很大 那么通过检流计的电流也是很大的 为避免检流计损坏 应先将灵敏度旋钮放在最低档 以后在未被对消的电动势逐渐调小的过程中 再将检流计灵敏度放大 5 为了避免使用汞齐电极时汞的污染 本实验直接使用锌片和铜片为电极 使用前请打磨冲洗 6 甘汞电极使用时请将电极帽取下 用毕后用氯化钾溶液浸泡 7 溶液使用后 倒入回收瓶 实验总结 1数据处理 1 写出实验时的室温T及该温度下标准电池的电动势值E标准 2 列出各电池电动势的测量值 a Zn ZnSO4 0 1mol dm3 CuSO4 0 1mol dm3 Cu E Cu CuSO4 0 01mol dm3 CuSO4 0 1mol dm3 Cu E c Zn ZnSO4 0 1mol dm3 饱和甘汞电极 E d 饱和甘汞电极 CuSO4 0 1mol dm3 Cu E 3 根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式II 12 11 计算实验温度时饱和甘汞电极的电极电势 4 根据电池 3 4 的电动势测量值 a 由公式II 12 6分别计算铜 锌电极的 b 由公式I 12 7和II 12 8分别计算铜 锌电极的 注意公式中应使用活度 c 由电极电势温度校正公式分别计算铜 锌测量电极298K时的标准电极电势并与表II 12 1中的比较 算其相对误差 5 根据表II 12 1中的值 计算电池 1 两电极的 和E理论 与E测比较 算出相对误差 6 计算浓差电池 2 的E理论 与测量值比较并算出相对误差 工作电源要有足够的容量 才能保证工作电流恒定 接线时要注意极性不能接错 如果检流计本身是好的 按键后检流计光点不动 则说明线路中必有断路 如果检流计光点总是朝一个方向偏转 则表明达不到补偿 这可能是由以下原因造成 被测电势高于电位差计的限量 工作电源没有输出 或输出电动势低于规定值 工作电流回路中有断路 工作电源 标准电池或待测电池的极性接反 2讨论 原电池电动势的测量 在物理化学研究工作中具有重要的实际意义 有很多应用 首先 可以获得热力学函数的改变值 其次 可以用于计算化学反应的平衡常数 弱酸和弱碱的离解常数 难溶盐的溶解度等 还有电解质的活度 活度系数 离子迁移数等 实验延伸 1复旦大学等编物理化学实验 第三版 北京 高等教育出版社 2005 参考文献 思考