实验15 电动势的测定

1、实验15 电动势的测定一、实验目的 1掌握电位差计的测量原理和测定电池电动势的方法。 2了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念。 3测定岭Ag+/Ag、ZnZn2+|电极电势和Ag浓差电池电动势。二、实验原理 1对消法测电动势的原理 电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为电池与伏特计联接后有电流通过，就会在电极上发生电极极化，结果使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，所以伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。测量电池电动势只能在无电流通过电池的情况下进行，因此需用对消法(又叫补偿法)来测定电动势。对消法的原理是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加

2、电势差的大小即等于待测电池的电动势。对消法测电动势常用的仪器为电位差计，其简单原理如图151所示。电位差计由三个回路组成：工作电流回路、标准回路和测量回路。 (1)工作电流回路 朋为均匀沿线电阻，通过可变电阻及与上作电源万构成回路，其作用是调节可变电阻R，使流过回路的电流成为某一定值。这样AB上有一定的电位降低产生，工作电源E可用蓄电池或稳压电源，其输出电压必须大于待测电池的电动势。 （2）标准回路S为电动势精确已知的标准电池，C是可在AB上移动的接触点，K是双向开关，KC间有一灵敏度很高的检流计G，当K扳向S一方时，AC1GS回路的作用时校准工作回路的以确定AB上的电位降。如标准电池S的电动

3、势为1.01865伏，则先将C点移动到AB上标记1.01865伏的C1处，迅速调节R直至G中无电流通过。这时S的电动势与AC1之间的电位降与AC1间的电位降大小相等、方向相反而对消。 （3）测量回路当双向开关K换向X的一方时，用AC2GX回路根据校正好的AB上的电位降来测量未知电池的电动势。在保证校准工作电流不变的情况下，在AB上迅速移动到C2点，使G中无电流通过，这时X的电动势与AC1间的电位的电位降大小相等，方向相反而对消，于是C2点所标记的电位降为X的电动势。由于使用过程中电流的电压会有所变化，要求每次测量前均重新校准工作回路的电流。2电极电势的测定原理电池使由2个半电池组成的。电池电动

4、势是两电极的代数和。当电势都以还原电势表示时，以丹尼尔电池为例：Zn|Zn2+(a1)|Cu2+(a2)|Cu负极反应：ZnZn2+2e-正极反应：Cu2+2e-Cu电池反应：Zn+Cu2+Cu+Zn2+在电化学中，电极电势的绝对值至今还无法测定，而是以某一电极的电极电势作为零，然后将其它的电极与它组成电池，规定该电池的电动势为该被测电极的电极电势。通常将标准氢电极(即氢气为101325Pa下的理想气体、溶液中“(H)为1)的电极电势规定为零。由于氢电极制备及使用不方便等缺点，一般常用另外一些制备工艺简单、易于复制、电势稳定的电极作为参比电极来代替氢电极。常用的有甘汞电极和氯化银电极等，这些电

5、极与标准氢电极比较而得到的电势已精确测定。本实验要求制备锌电极、银电极，然后用饱和甘汞电极作参比电核，测量达两个电极的电极电势、测量银浓差电池的电动势。三、仪器与药品精密电位差计(包括直流稳压电源、分流器、补偿电位计；标准电池、捡流计各1台)；半电油管3个；饱和甘汞电极1只、锌电极1只；银电极2只；15创小烧杯5个。 -1znS04、-1-1KCl、饱和KCl盐桥、饱和KNO3盐桥、饱和硝酸亚汞溶液。四、实验步骤1电极制备(1)锌电极用抛光砂纸将锌电极表面打磨光滑，然后用自来水冲洗，用滤纸擦干，再浸入饱和硝酸亚汞溶液中35秒，取出后用滤纸擦拭锌电极，使锌电极表面有一层均匀的汞齐，再用蒸馏水洗净

6、(注意：汞盐有毒，用过的滤纸应投入指定的容器中，容器中应有水淹没滤纸，切勿随便乱丢)。(2)银电极 把两根银电极用抛光砂纸轻轻擦亮，再用蒸馏水洗净擦干。把处理好的两根吨电极浸入AgN岛溶液中，测量其间的电动势值。两根电极间的电位差小于0.005伏方可在浓差电池中使用，否则，需重新处理电极或重新挑选电极。2半电池的制作 (1)Zn|ZnSO4(0.1000mol/kg-1)半电池的制作 如图15-2安装半电池。用洗耳球从支管D处将0.1000mol/kg-1ZnSO4溶液慢慢吸入半电池管少许，洗涤两次后，吸入适量溶液，立即把D处夹紧。然后取出半电池，检查管内有无气泡以及溶液是否从管内流出。 (2

7、)Ag|AgNO3：(-1)半电池的制作: 制作方法同(1)。 (3)Ag|Ag+(-1)半电池的制作:在干净的小烧杯中加入-1 KCl溶液，再加入滴-1AgNO3溶液，搅拌均匀，呈白色混浊溶液。特此溶液吸入插有银电极的半电池管内，将D处夹紧，检查有无漏气。 3电动势的测定 (1)参看本书第二部分仪器8，弄懂电位差计的使用方法，并接好测量线路。 (2)按室温下的标准电池的电动势值(见本书第二部分仪器7)，对电位差计的工作电流进行标定。(3)选择合适的盐桥，然后分别测量下列各电池的电动势值：Zn|ZnSO4(-1)|饱和甘汞电极饱和甘汞电极|AgNO3(-1)|Ag银浓差电池电动势Ag|Ag+(

8、b)KCl(-1)|AgNO3(-1)|Ag五、关键操作及注意事项 1半电池管和小烧杯必须清洗干净，实验前先检查半电池管是否漏气。 2制作半电池以及将半电池插入盐桥时，注意不要进入气泡。 3，AgNO3：废液必须倒入回收瓶中。六、数据处理 1计算室沮下饱和甘汞电极的电极电势，校正公式见本书第二部分仪器7。 2根据所测电池电动势的实验值E实分别计算Zn+Zn和Ag+Ag的电极电势(实验值)。 3从附表中查出25下锌电极和银电极的标准电极电势及其湿度系数以及活度系数，由此计算室温下锌、银的电极电势，并与2的实验值进行比较，求出相对误差。 4根据所测得的银浓差电池电动势置，通过下述(4)、(5)式计算AgCl的