化学电池温度系数的测定市公开课获奖课件

1、试验77 化学电池温度系数测定77.1 试验目标 (1) 测定化学电池在不同温度下电动势，计算电池反应热力学函数G、H 和S。 (2) 掌握电位差计测量原理和使用方法。第1页第1页77.2 试验原理 电池除可用来作为电源外，还可用来研究构成此电池化学反应热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应应当有下列关系： G=-nFE (1) 依据吉布斯-亥姆霍兹(Gibbs-Helmholtz)公式，G、反应热H、熵变S 和温度T 关系为： G-H=-TS (2)代入（1）式可得 H=-nFE + nFT (3) S=- = nF (4)第2页第2页 因此，在恒压下（普通在常压下

2、），测量一定温度T时电池电动势E，即可求得电池反应G。测定不同温度下电动势，最终以电动势对温度作图，即可从曲线上求得电池温度系数 。利用（3）和（4）式，即可得到H 和S。 假如电池反应中反应物和生成物活度均为1，温度为298K，则所测定电动势和热力学函数即为 、 、 和 。 比如：电池符号 ZnZnS04(0.1000 molL-1 )KCl(饱和)Hg2Cl2Hg 负极反应 正极反应 总电极反应 第3页第3页 由此可知，假如在298 K测定电池电动势，即可得 ，由（1）式求得 。 依据不同温度下测得电动势，绘制E-T 曲线，并经过作切线斜率求取20 、30 、40 和50 四个温度下E 和

3、 ，进而算出 和 。第4页第4页77.3 操作环节1.电极制备 （1）锌电极 用砂子打磨和用硫酸浸洗锌电极以除去表面上氧化层，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35 s，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，用过滤纸应投入指定有盖广口瓶中，瓶中应有水淹没滤纸，不要随便乱丢）把处理好锌电极插入清洁电极管内并塞紧，将电极管虹吸管管口插入盛有0.1000 molL-1 ZnSO4溶液小烧杯中,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1 cm,停止抽气,旋紧活夹,电极虹吸管(包括管口)不可有气泡,也不能有漏液现象。 第5页

4、第5页2.在20 、30 、40 和50 等几种温度下，采用SDC-数字电位差综合测试仪，测定下列电池电动势： ZnZnS04(0.1000 molL-1)KCl(饱和)Hg2Cl2Hg第6页第6页 以内标为基准进行测量a）校验 将“测量选择”旋钮置于“内标”。 将“100”位旋钮置于“1”，“补偿”旋钮逆时针旋到底，其它旋钮均置于“0”，此时，“电位批示”显示“1.00000”V，若显示小于“1.00000”V可调整补偿电位器以达到显示“1.00000”V，若显示不小于“1.00000”V应适当减小“10010-4”旋钮，使显示小于“1.00000”V，再调整补偿电位器以达到“1.00000

5、”V。 待“检零批示”显示数值稳定后，按一下“采零”键，此时，“检零批示”显示为“0000”。第7页第7页 b）测量 将“测量选择”置于“测量”。 用测试线将被测电动势按“+”、“-”极性与“测量插孔”连接。 调整“100 10-4”五个旋钮，使“检零批示”显示数值为负且绝对值最小。 调整“补偿旋钮”，使“检零批示”显示为“0000”，此时，“电位显示”数值即为被测电动势值。第8页第8页77.4 注意事项 (1) 制备电极时，预防将正负极接错，并严格控制电镀电流。 (2) 测量过程中，若“检零批示”显示溢出符号“OU.L, 阐明“电位批示”显示数值与被测电动势值相差过大。 (3) 电阻箱10-4档值若稍有误差，可调整“补偿”电位器达到相应值。 (4) 清洗电极并用滤纸擦干，放回盒内。第9页第9页77.5 问题讨论 （1）本试验中，假如采用0.1 molL-1或2.0 molL-1KCl溶液，对电池电动势测量有否影响？为何？ （2）如何用测得电动势数据来计算电池反应平衡常数？第10页第10页77.6 参考答案 （1）本试验中，假如采用0.1 molL-1或2.0 molL-1KCl溶液，对电池电动势测量有否影响？为何？ 答：有，依据Nernest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。第11页第11页 式中, E=E-(RT/2F)lnK K即为该电池反