原电池电动势测定(同名16729)

1、原电池电动势的测定纲要：本实验采纳抵消法测定原电池的可逆电动势，为了使电池反响在凑近热力学可逆条件下进行，使用电位差计丈量。制作Cu电极和Zn电极，经过盐桥连结制作原电池，掌握一些电极的制备和办理方法。并且经过电池电动势的测定研究构成此电池的化学反响的热力学性质，从而学会有关热力学函数的计算。Abstract:Thisexperimentusethecompensationmethodtomeasuretheemfofthereversiblebattery,andusethepotentiometerinordertomaketheprocessofthebatteryreactionthe

2、rmodynamicallyreversible.AndlearnsomepreparationofelectrodeandsaltbridgebymakingtheZnelectrodeandCuelectrodeandusingthesaltbridgetomakethebattery.Andwecanstudythethermodynamicpropertyofthechemicalreactionaccordingtotheexperimentaldata,sothatwecanlearnhowtocalculatesomerelatedthermodynamicfunctions.重

3、点词:抵消法电极盐桥电池电动势热力学函数Keywords:compensationmethodelectrodesaltbridgebatteryemfthermodynamicfunctions1.实验目的1.1认识抵消法测定电池电动势及电极电势的原理和方法；1.2学会测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势；1.3掌握一些电极的制备和办理方法；1.4熟习数字式电子电位差计的工作原理以及正确的使用方法。实验原理及方法2.1不可以直接使用伏特计丈量：当电池与伏特计接通后，通路中有电流经过。而有电流经过电极时，就是发生极化现象，使电极偏离均衡状态。极-化作用的存在将没法测得可逆电动势

4、。此外，电池自己存在内阻，在这类状况下，伏特计所测得的只是是不行逆电池的端电压。2.2对除去法测定原电池的电动势：测定电池电动必然须要求电池反响自己是可逆的，即电池一定在可逆的状况下工作，同意有无穷小的电流经过电池。所以采纳抵消法测定原电池电动势。此时只2.3抵消法的原理：在待测电池上一个大小相等，方向相反的外加电势差，这样待测电池中没有电流经过时，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势，达到丈量未知电动势的目的。2.4有关的热力学性质：电池放电过程中，正极起复原反响，负极起氧化反响，电池反响是电池中全部反响的总和。在恒温恒压、可逆的条件下，电池反响有：GnEF式中，是电池反响的吉布斯自由能变

5、化量，n为电池反响中得失电子的数量；E为电池电动势；F是法拉第常数。2.5盐桥的原理：G及其余热力学函数，但要求电池反响是“可逆”的，即电池反响测定E值后，即可求得为可逆，不存在任何不行逆的液接界；其次要求电池在可逆下工作，即充放电一定在准平衡状态下工作，只同意无穷小的电流经过电池，所以在设计时设定所谓“盐桥”来除去液接界。所谓液接界是指电池的两个电极四周的电解质溶液性质不一样，不处于均衡态，当这两种溶液相接触时存在一个液接液面，在液界面双侧会有离子向相反方向扩散，随时间延伸，扩散达到相对稳固，而在液界面上产生一个细小电势差，称之为“液接界电势”。常用盐桥来除去或降低液接界电势。常有盐桥采纳高

6、浓度或饱和KCl溶液充满玻璃管，其两头分别与两种溶液相接时，界面上主要由K+的摩尔电导率凑近，所以、Cl的向稀溶液扩散，K+、Cl减小了液接界电势，并且盐桥两头液接界电势符号相反，可使两头液接界电势抵消一部分。2.6电池的电动势及电极电视的表达式：CuZn电池：Zn(s)|ZnSO4(m1)|CuSO4(m2)|Cu（s）当电池放电时：负极氧化ZnZn2+(Zn2+)+2e-正极复原Cu2+(Cu2+)+2e-Cu总反响：Zn+Cu2+=Zn2+Cu则电池反响的G=G+RT(Zn2Cu)Cu2Zn为物质的活度，纯固体物质的活度为1标准态时：G=G=nEF则E=E-RTlnnFZn2Cu2而E=

7、所以，对CuZn电池：=CuRT1RT12,Cu2FlnZn2,Znln(5)Cu22FZn2对单个离子，其没法确立，但强电解质活度与均匀摩尔浓度有以下关系：Zn2m1Cu2m2是离子的均匀活度系数，其大小与物质浓度、离子种类、实验温度有关。,Zn2=,Cu2=0.152.7标准电池电动势的温度校订：因为标准电池电动势的温度的函数，所以调理前须第一计算出标准电池电动势的正确值。常用的镉汞标准电池电动的温度校订公式为：t202-0.0090(t/-20)3+0.00006(t/-E/V=E/V39.94(t/-20)+0.929(t/-20)20)410-6E20=1.01862V实验仪器与药品

8、UJ25型电位差计1台标准电池1个检流计1台直流稳压电源1台电流表1台电压表1台饱和甘汞电极1支铜、锌电极电极管金相砂纸硫酸锌（AR）五水合硫酸铜（AR）饱和氯化钾溶液实验步骤4.1接通“稳压电源”的电路，将电流种类转变为直流电源。4.2用两根长导线连结直流稳压电源和UJ25型直流高电势电位差计：将红色接线柱与“”连结，将黑色负极接线柱与“”端连结。4.3将AC1516直流复射式检流计（注意正负极的对应）并联在电源的两头，选择量程为7.5V。将直流稳压电源的输出电压调至3V（此时指针指在60刻度处）。4.4将检流计的档位调至电源设置为“220V”.接通电源，检查检流计的光标能否出现，将检流计的

9、波段有保护状态“短档”拨至“1”档。此光阴标可以自由挪动。经过“调零”旋钮和屏幕上的小旋钮将光标归零。4.5将检流计和电位差计的指零仪（电计）用两根粗导线连结。4.6因为标准电池电动势是温度的函数，所以调理前一定第一计算出标准电池电动势的正确值。本实验在T=17.2的环境下进行，依据电池电动势的Et=1.01872V。调理标准电池温度赔偿旋钮，使其数值等于标准电压。4.7调理电位差的工作电流：将“换向开关”扳向“N”而后按下“粗”按钮，察看检流计的光标倾向，依据检流计的光标旋转“粗、中”。当光点凑近零后，按下“细”旋钮，调理“细、微”按钮。使光标指向零刻度线。4.8制备电极：Cu电极：取一根C

10、u棒，用金相砂纸打磨，除掉表面的杂物和氧化物。用蒸馏水琳洗，而后插入电极管（注意活塞与电极管要塞紧）。用烧杯取适当的CuSO4溶液。将电极管的虹吸管浸入液面以下，用洗耳球从另一端小孔中汲取CuSO溶液至液面淹没铜棒的下端。4用相同的方法制作Zn电极。将溶液换为ZnSO44.9电池的组合：将饱和的KCl溶液注入50ml的小烧杯中作为盐桥。将锌电极的电极管的虹吸管置于小烧杯中。相同方式放入铜电极。将制作好的CuZn原电池接入待测电动势端，即“未知1”。将“换向开关”扳向“X1”。挨次按下“粗”、“细”按钮。依据检流计光点的偏转方向，旋转向“丈量旋钮”至检流计的光点指示零位。六个丈量档所示的电压值总

11、和即为被丈量的电动势EX。读出示数并记录。4.10依据上一步骤，挨次测出ZnHg原电池以及HgCu原电池的电动势。读出原电池的电动势并记录。实验数据记录与办理：5.1本实验进行时室温T=17.2=290.35K甘汞/V=0.24157.61104(T298)=0.24735.2实验测得电动势数据：组别被测原电池电动势E/V（1）(-)Zn|Zn2+(0.10molL-1)|Cu2+(0.10molL-1)|Cu(+)1.091611（2）(-)Hg|Hg2Cl2|KCl(饱和)|Cu2+(0.10molL-1)|Cu(+)0.021611（3）(-)ZnZnSO4(0.1000mol/L)KC

12、l(饱和)Hg2Cl2Hg(+)1.0720045.3将计算所得T、T、298列表，并计算相对偏差。本实验是在室温下测得电极电势，要计算298K标准电极电势T，则T298K(T298)1(T298)22Cu电极：0.016103VK1,0，298K0.3419VZn电极：0.100103VK1,0.62106VK2，298K0.7627V实验值计算：1）Zn：E甘汞Zn2/ZnZn2/Zn甘汞E0.24731.0720040.8247VRTln10.8247RT1-0.77216VZn2ZnZn2Zn2Fln0.15Zn22F0.1Zn2Zn(298K)Zn2Zn(T)(T298)1(T298

13、)220.772160.100103(290.35298)0.62106(290.35298)20.77157V22）Cu：ECu2/Cu甘汞Cu2/Cu甘汞E0.24730.021610.26891VRT10.26891RT1Cu2/CuCu2/Cu2Fln2Fln0.32145VCu20.150.1Cu2/Cu(298K)Cu2/Cu(T)(T298)1(T298)210320.321450.016(290.35298)0.32133V理论值计算：Cu2/Cu(298K)0.3419VZn2/Zn(298K)0.7627VCu2/Cu(T)Cu2/Cu(298K)(T298)1(T298)

14、220.34190.016103(290.35298)0.3420VZn2Zn(T)Zn2Zn(298K)(T298)1(T298)220.76270.100103(290.35298)0.62106(290.35298)220.76328VCu2/CuZn2/Zn(T)Cu2/Cu(T)RTln10.3420RTln10.31319V2FCu22F0.100(T)Zn2/Zn(T)RTln10.76328RTln10.79209V2FZn22F0.100Etheory=Cu2/Cu(T)Zn2/Zn(T)0.31319V0.79209V1.1083V（Cu2/Cu）(Zn2/Zn)电极电势E

15、CuZnTT298TT298实验值0.268910.321450.32133-0.8247-0.77216-0.771571.0916理论值0.313190.340200.3419-0.79209-0.76328-0.76271.1053Eexp.Etheory1.09161.10531.2%相对偏差：1.1053100%Etheory实验思虑与议论6.1实验的注意事项及领会：在拿取的标准电池时要轻拿轻放，安稳搁置，不要使其倾斜和倒置。在接线时注意正负极防止两极短路。2.在制作盐桥时，用洗耳球汲取溶液转入U型管要防止有气泡进入。此时要控制好吸入溶液的速度。假如有气泡出现会影响离子的迁徙。且在制

16、作电极时要塞紧橡皮塞，防备电极管的溶液流出。在使用电位差计时，控制“粗”“细”两按键开关时不要长时间按下不放。长时间按住示数会有颠簸，不太能稳固下来。在丈量电压时，动作要快速，时间久了电池可能发生极化现象，会对实验结果造成偏差。在开始丈量的时，经过检流计的电流是相对较大的，为了防止检流计破坏，应当将敏捷度的旋钮放在最低档，在以后的丈量过程中渐渐将检流计的敏捷度调大。6.2思虑题：1）在用电位差计丈量电动势的过程中，若检流计的光点老是向一个方向偏转，可能是什么原由？有可能是电池的正负极接反了，致使电动势不可以互相抵消，在这类状况下不可以出现电流为零的状况。或许，在调理的过程中标准电池或许待测电池的