化学电池温度系数的测定

1、1/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术实验实验7 77 7 化学电池温度系数的测定化学电池温度系数的测定77.1 77.1 实验目的实验目的 (1) (1) 测定化学电池在不同温度下的电动势，计算电测定化学电池在不同温度下的电动势，计算电池反应的热力学函数池反应的热力学函数G G、H H 和和S S。 (2) (2) 掌握电位差计的测量原理和使用方法。掌握电位差计的测量原理和使用方法。2/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系

2、系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术77.2 77.2 实验原理实验原理 电池除可用来作为电源外，还可用来研究构成此电池电池除可用来作为电源外，还可用来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应应该有以下关系：恒压、可逆条件下，电池反应应该有以下关系： G G= =- -nFEnFE ( (1 1) ) 根据吉布斯根据吉布斯- -亥姆霍兹亥姆霍兹(Gibbs-Helmholt(Gibbs-Helmholtz z) )公式，公式，G G、反应热反应热H H、熵变、熵变S S 和

3、温度和温度T T 的关系为：的关系为： G G- -H H= =- -T TS S ( (2 2) )代入（代入（1 1）式可得）式可得 H H=-=-nFEnFE + + nFTnFT (3) (3) S S=- = =- = nFnF (4 (4) )()pET()pGT ()pET3/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术 因此，在恒压下（一般在常压下），测量一定温度因此，在恒压下（一般在常压下），测量一定温度T T时的电池电动势时的电池电动势E E，即可求得电池反应的，即可求

4、得电池反应的G G。测定不同温。测定不同温度下的电动势，最后以电动势对温度作图，即可从曲线上度下的电动势，最后以电动势对温度作图，即可从曲线上求得电池的温度系数求得电池的温度系数 。利用（。利用（3 3）和（）和（4 4）式，即可）式，即可得到得到H H 和和S S。 如果电池反应中反应物和生成物的活度均为如果电池反应中反应物和生成物的活度均为1 1，温度，温度为为298K298K，则所测定的电动势和热力学函数即为，则所测定的电动势和热力学函数即为 、 、 和和 。 例如：电池符号例如：电池符号 ZnZnS0ZnZnS04 4(0.1000 mol(0.1000 molL L-1-1 ) )K

5、Cl(KCl(饱和饱和)Hg)Hg2 2ClCl2 2Hg Hg 负极反应负极反应 正极反应正极反应 总电极反应总电极反应 ()pETE298G298H298Se2)a(ZnZn2Zn2Hge2)a(Hg22Hg22Hg)a (Zn)a (HgZn222Zn2Hg224/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术 由此可知，如果在由此可知，如果在298 K298 K测定电池电动势，即可测定电池电动势，即可得得 ，由（，由（1 1）式求得）式求得 。 根据不同温度下测得的电动势，绘制根据不

6、同温度下测得的电动势，绘制E E- -T T 曲线，并曲线，并通过作切线斜率求取通过作切线斜率求取20 20 、30 30 、40 40 和和50 50 四个四个温度下温度下E E 和和 ，进而算出，进而算出 和和 。EE)Zn/Zn()Hg/Hg()Zn/Zn()Hg/Hg(22E298G()TET298H298S5/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术77.3 77.3 操作步骤操作步骤1.1.电极制备电极制备 （1 1）锌电极）锌电极 用砂子打磨和用硫酸浸洗锌电极以除去表面上

7、的氧化用砂子打磨和用硫酸浸洗锌电极以除去表面上的氧化层，然后用水洗涤，再用蒸馏水淋洗后备用，然后浸入饱层，然后用水洗涤，再用蒸馏水淋洗后备用，然后浸入饱和硝酸亚汞溶液中和硝酸亚汞溶液中3 35 s5 s，取出后用滤纸擦拭锌电极，使，取出后用滤纸擦拭锌电极，使锌电极表面有一层均匀锌汞齐，再用蒸馏水淋洗（汞有毒，锌电极表面有一层均匀锌汞齐，再用蒸馏水淋洗（汞有毒，用过的滤纸应投入指定的有盖的广口瓶中，瓶中应有水淹用过的滤纸应投入指定的有盖的广口瓶中，瓶中应有水淹没滤纸，不要随便乱丢）把处理好的锌电极插入清洁的电没滤纸，不要随便乱丢）把处理好的锌电极插入清洁的电极管内并塞紧，将电极管的虹吸管管口插入

8、盛有极管内并塞紧，将电极管的虹吸管管口插入盛有0.1000 0.1000 molmolL L-1-1 ZnSOZnSO4 4溶液的小烧杯中溶液的小烧杯中, ,用针管或吸气球自支管抽气用针管或吸气球自支管抽气, ,将溶液吸入电极管至出电极约将溶液吸入电极管至出电极约1 cm,1 cm,停止抽气停止抽气, ,旋紧活夹旋紧活夹, ,电电极的虹吸管极的虹吸管( (包括管口包括管口) )不可有气泡不可有气泡, ,也不能有漏液的现象。也不能有漏液的现象。 6/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术

9、术2.2.在在20 20 、30 30 、40 40 和和50 50 等几个温度下，等几个温度下，采用采用SDC-SDC-数字电位差综合测试仪，数字电位差综合测试仪，测定下列电池的电动势：测定下列电池的电动势： ZnZnS0ZnZnS04 4(0.1000(0.1000 mol molL L-1-1)KCl()KCl(饱和饱和)Hg)Hg2 2ClCl2 2HgHg7/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术 以内标为基准进行测量以内标为基准进行测量a a）校验）校验 将将“测量选择测

10、量选择”旋钮置于旋钮置于“内标内标”。 将将“10100 0”位旋钮置于位旋钮置于“1”1”，“补偿补偿”旋钮逆时旋钮逆时针旋到底，其他旋钮均置于针旋到底，其他旋钮均置于“0”0”，此时，此时，“电位指示电位指示”显示显示“1.00000”V1.00000”V，若显示小于，若显示小于“1.00000”V1.00000”V可调节补可调节补偿电位器以达到显示偿电位器以达到显示“1.00000”V1.00000”V，若显示大于，若显示大于“1.00000”V1.00000”V应适当减小应适当减小“10100 01010-4-4”旋钮，使显示小旋钮，使显示小于于 “ 1 . 0 0 0 0 0 ” V

11、1 . 0 0 0 0 0 ” V ， 再 调 节 补 偿 电 位 器 以 达 到， 再 调 节 补 偿 电 位 器 以 达 到“1.00000”V1.00000”V。 待待“检零指示检零指示”显示数值稳定后，按一下显示数值稳定后，按一下“采零采零”键，此时，键，此时，“检零指示检零指示”显示为显示为“00000000”。8/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术 b）测量）测量 将将“测量选择测量选择”置于置于“测量测量”。 用测试线将被测电动势按用测试线将被测电动势按“+”、“-

12、”极性与极性与“测量插孔测量插孔”连接。连接。 调节调节“100 10-4”五个旋钮，使五个旋钮，使“检零指示检零指示”显显示数值为负且绝对值最小。示数值为负且绝对值最小。 调节调节“补偿旋钮补偿旋钮”，使，使“检零指示检零指示”显示为显示为“0000”，此时，此时，“电位显示电位显示”数值即为被测电动势的数值即为被测电动势的值。值。9/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术77.4 77.4 注意事项注意事项 (1) (1) 制备电极时，防止将正负极接错，并严格控制制备电极时，防止

13、将正负极接错，并严格控制电镀电流。电镀电流。 (2) (2) 测量过程中，若测量过程中，若“检零指示检零指示”显示溢出符号显示溢出符号“OU.L, OU.L, 说明说明“电位指示电位指示”显示的数值与被测电动势值显示的数值与被测电动势值相差过大。相差过大。 (3) (3) 电阻箱电阻箱1010-4-4档值若稍有误差，可调节档值若稍有误差，可调节“补偿补偿”电位器达到对应值。电位器达到对应值。 (4) (4) 清洗电极并用滤纸擦干，放回盒内。清洗电极并用滤纸擦干，放回盒内。10/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学

14、通通用用化化学学实实验验技技术术77.5 77.5 问题讨论问题讨论 （1 1）本实验中，如果采用）本实验中，如果采用0.1 mol0.1 molL L-1-1或或2.0 2.0 molmolL L-1-1的的KClKCl溶液，对电池电动势测量有否影响？为什溶液，对电池电动势测量有否影响？为什么？么？ （2 2）如何用测得的电动势数据来计算电池反应的平）如何用测得的电动势数据来计算电池反应的平衡常数？衡常数？11/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术77.6 77.6 参考答案参考答案 （1 1）本实验中，如果采用）本实验中，如果采用0.1 mol0.1 molL L-1-1或或2.0 2.0 molmolL L-1-1的的KClKCl溶液，对电池电动势测量有否影响？为溶液，对电池电动势测量有否影响？为什么？什么？ 答：有，根据答：有，根据NernestNernest方程，电解质浓度对电池电动方程，电解质浓度对电池电动势有影响。故对电池电动势测量有影响。势有影响。故对电池电动势测量有影响。12/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术 式