实验132 电动势法测定化学反应的热力学函数1

1、授课班级：化学授课班级：化学1010级级1 1、2 2班班主讲教师：王主讲教师：王 琼琼知识拓展：可逆电池电动势的测定的应用 1 1、测定化学反应的平衡常数；、测定化学反应的平衡常数； 2 2、测定电池的标准电动势及标准电极电势；、测定电池的标准电动势及标准电极电势； 3 3、测定电解质溶液的离子平均活度系数；、测定电解质溶液的离子平均活度系数； 4 4、测定极化曲线；、测定极化曲线； 5 5、难溶盐的活度积和弱酸的解离平衡常数；、难溶盐的活度积和弱酸的解离平衡常数； 6 6、获得溶液的、获得溶液的pHpH值；值； 7 7、获得溶液中离子的迁移数；、获得溶液中离子的迁移数； 8 8、用电动势测

2、定方法研究化学反应动力学，、用电动势测定方法研究化学反应动力学， 获得反应速率常数。获得反应速率常数。一、实验目的一、实验目的 根据可逆热力学体系的要求设计可逆电池，测定其在不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同温度下的电动势值，计算电池反应的热力学函数 G、 S及及 H 。 巩固电位差计测定原电池电动势的原理和方法，掌握电巩固电位差计测定原电池电动势的原理和方法，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。法。 掌握锌电极的制备方法。掌握锌电极的制备方法。 二、实验原理 1

3、 1、 在在恒温恒压可逆恒温恒压可逆的条件下，原电池电化学反应吉布的条件下，原电池电化学反应吉布斯自由能的减少等于体系所作的最大有用功。结合法拉第斯自由能的减少等于体系所作的最大有用功。结合法拉第定律，则有：定律，则有：nFEGpTEnFSpTEnFTnFEHn为电极反应中转移的电子数为电极反应中转移的电子数F为法拉第常数，为法拉第常数，96485.33830.0083C/mol ，由美国国家标准局由美国国家标准局所依据的电解实验得到。所依据的电解实验得到。 E为电池的电动势为电池的电动势 2、用、用坡根多夫对消法坡根多夫对消法测定原电池电动势测定原电池电动势 温度系数二、实验原理二、实验原理

4、422Zn(s)|ZnSO (.,0.1000/)(.,.),KCl aq.,sat. |( )|( )aqmol LKCl aq satHg Cl s Hg l正极反应：正极反应：22( )2( )2Hg Cl seHg lCl负极反应：负极反应：22ZneZn化学反应：化学反应： 222( )( )2Hg Cl sZnHg lClZn电动势：电动势： ZnE甘汞2(ln)(ln)2ClZnRTRTFF2+甘汞Zn/Zn122ln()lnC lZnRTF2+甘 汞Zn/Zn（）三、仪器与试剂三、仪器与试剂 仪器：仪器：数字电位差计数字电位差计 1台台超级恒温槽超级恒温槽 1台台接触温度计接触

5、温度计 1支支甘汞电极甘汞电极 1支支小烧杯小烧杯 2支支 KCl(S)KCl (饱和饱和) H2SO4溶液溶液高纯锌片高纯锌片试剂：1、锌电极的制备、锌电极的制备将锌片剪成将锌片剪成1cm9cm的条形的条形 除杂处理除杂处理 砂纸磨光砂纸磨光 3mol/LH2SO4浸洗浸洗 自来水自来水 冲洗冲洗 蒸馏水淋洗蒸馏水淋洗 置于溶液中待用置于溶液中待用四、实验步骤四、实验步骤2 2、组合电池，并测定其电动势、组合电池，并测定其电动势 用所制备的锌电极与饱和甘汞电极，组装成原电池。用所制备的锌电极与饱和甘汞电极，组装成原电池。 接通恒温槽电源进行恒温，使其达到接通恒温槽电源进行恒温，使其达到25

6、（实验的初始实验的初始温度也可根据实验时环境温度来确定温度也可根据实验时环境温度来确定）。把被测电池放）。把被测电池放入恒温槽中恒温约入恒温槽中恒温约15 min，同时将原电池引出线连接到数，同时将原电池引出线连接到数字式电位差计上，测定其电动势，连续测三次。字式电位差计上，测定其电动势，连续测三次。 调节恒温槽，令槽温升温调节恒温槽，令槽温升温5 ，重复上述测定，然后继续，重复上述测定，然后继续再升温再升温5并进行测定，共测并进行测定，共测56个温度点。个温度点。 测定完毕后，将电极取出，并把其他仪器整理好，恢复测定完毕后，将电极取出，并把其他仪器整理好，恢复到实验前的状态。到实验前的状态。

7、 五、实验记录及数据处理 1 1、将测得数据列成下表：、将测得数据列成下表： 室温：室温： ；气压计读数：；气压计读数： 。次序次序t/t/T/T/K KE/VE/V( E/ T)p/V K-1 S/J K-1 mol-1 G/J mol-1 H/J mol-1五、实验记录及数据处理 2 2、作、作E-TE-T图，通过作曲线切线之斜率或回归为方程并图，通过作曲线切线之斜率或回归为方程并求导计算所测温度的求导计算所测温度的( ( E/ E/ T)T)p p 。利用公式。利用公式(1)(1)(3)(3)，分别求出该电池反应的，分别求出该电池反应的 G G、 S S及及 H H 。3、将实验所得的电池反应的热力学函数变化值与文、将实验所得的电池反应的热力学函数变化值与文献值进行比较，并对实验结果进行讨论。献值进行比较，并对实验结果进行讨论。 六、提问与思考1 1、用测电动势的方法求热力学函数有何优越性？、用测电动势的方法求热力学函数有何优越性？2 2、如何用所测定的电池电动势数据来求算电池反应的、如何用所测定的电池电动势数据来求算电池反应的热力学函数变化值？热力学函数变化值？3 3、本实验中的电池电动势与电池中氯化钾的浓度是否、本实验中的电池电动势与电池中氯化钾的浓度是否有关？为什么？有关？为什么？ KCl溶液浓