原电池电动势的测定与应用物化实验报告之欧阳索引创编

1、欧阳索引创编原电电动的定及力学数的测欧阳百（2021.03.07）一、实验目的1)2)3)4)5)掌握电位差计的测量原理测量电池电动势的方法；掌握电动势法测定化学反热力学函数变化值的有关原理和 方法；加深对可逆电池，可逆电、盐桥等概念的理解；了解可逆电池电动势测定应用；根据可逆热力学体系的要设计可逆电池其不温下的电动势值，计算电池应的热力学函 eq oac(, )G eq oac(, ) eq oac(, )H二、实验原理用对消法测原电池电动势：原电池电动势不能能用伏计直接测量，因为电池与伏特计连接后有电流通过，就会在极上发生生极化，结果使电极偏离平衡状态。另外，电池本身内阻，所以伏特计测得的

2、只是不可逆电池的端电压。而测量可电池的电动势，只能在无电流通过电池的情况下进行，因此，用对消法。对消法是在待测电池上并联一个大小相等、方向相的外加电源，这样待测电池中没有电 流通过，外加电源的大小等于待测电池的电动势。欧阳索引创编 / 欧阳索引创 / 电池电动势定原理： | Hg2Cl2(s) 饱 ) | | AgNO3 (0.02 mol/L) | Ag根据电极电位的能斯特公，正极银电极的电极电位：其中 / Ag t ；而 / RT 1F 负极饱和甘汞电极电位因氯离子浓度在一定温度下是个定值，故其电极电位只与温度有，其关系式： 饱甘汞 = - 0.00065(t 而电池电动势理论 / Ag

3、饱和甘汞算出该电池电动势理论值。与测定值比较即可电动势法测化学反应 eq oac(, ) eq oac(, )H eq oac(, )S如果原电池内进行的化学应是可逆的，且电池在可逆条件下工 作，则此电池反应在定温压下的吉布斯函数变化 G 和电池的 电动势 以下关系式： rGm=-nFE从热力学可知： H=-nFE+ S注意事项：桥制备不使用：重测量中须注意盐桥的两端不能对调； 极要接反；三、实验仪器及用品实验仪欧阳索引创编欧阳索引创编SDC电位差计和汞电极亮电极电极250mL 烧杯、杯、U管实验试0.02mol/L的酸银溶液、饱和氯化钾溶液、硝酸钾、脂四、实验步骤制备盐琼脂饱和硝酸钾盐桥的制

4、备方法：在杯中，加入蒸水和3琼脂，盖上表面皿，放石棉网上用小火加热至近沸，继续加热至琼脂全溶解加入0g酸钾，充分搅拌使硝酸钾完全溶解后，热用滴管将它灌入干净U管，两端要装满，中间不能有泡，静置待琼脂凝固后便可使用。制备好的盐桥丌使用时应浸饱和硝酸钾溶液中，防止盐桥干涸。 组合电将饱和甘汞电极插入装有和硝酸钾溶液的广口瓶中。将一个 烧杯洗净后升0.02mol/L硝银溶液连同银电极一起淌洗，然后装此溶液烧杯2/3，插入银电极，用硝酸钾 盐桥不饱和甘汞电极连接成电池。测定电的电动势据N公计算实验温度下电池（I的电动势理论值。确好测量电池I的路。电池与电位差计连时应注意极性。盐桥的两支管应标，让标负号

5、的一端始终不含氯离子的 溶液接触。仪器要注意摆合理并便于操作。欧阳索引创编 / Ag欧阳索引创编 / AgDC字位计测量电I电势隔min一次， 共测三次。通温槽电源进行恒，使其分别达35.2温波动范围要求控制在正负0内把被测电池入恒温槽中恒温15min将电池引出线连接DC型数字式电位差计的待测接线柱上（注意正负极连接），测定其电动势，5钟测1 次，直至电位差计读书稳为止。量毕后，倒去两个烧杯的液，洗净烧杯的溶液。 五、实验数据记录与处理、电动势的测 / 0.799 t ； / Ag RT 1F a；饱甘汞 = - 0.00065(t ；通过以上三式可求得电池动势理论 / Ag 饱和甘汞的理论值

6、。气压：测 定 温 度测定值/V测定平均值理 论 算 相 /V /V差测定次数第一次第二次第三次25.035.00.45740 0.45740 0.45740 0.457400.45099 0.45100 0.45100 0.450990.457010.450440.08%0.12%、热力学函数测定-定 、 S eq oac(, )。欧阳索引创编 2欧阳索引创编 2作-T（见下图），求得斜率为-， 图 的 直 线 方 程 ： Y =0.64812-6.410 X =-6.410所以当 T=298K 时 rGm=-nFE=-1965000.45740 = -44139.1 -44.14kJ/mo

7、l因为所以 S=196500(-6.410-4 ) =-61.6 J/(molK)因为 eq oac(, ) ，所以 H=-44139.1-61.6298=-62.5kJ/mol热力学函数次序t/T/KE/V （KJ/mol 1225.0 29835.0 3080.45740 -6.4-4 -44139.10.45100 -43521.5-61.6-62.5-62.5所得的池反应的热力学函数变化值和理论值进行比电池总反应 (l ) 1(饱) Hg Cl ( ( s2 查参考文献得 Ag+(aq)AgCl(c) 在 298K 各自的的标准生成焓变 、准生成自能变 及准熵 Sm由此计算出电池反应的

8、 、fGm、fSm 如所示.、AgCl(c) fHmfGm、fSmfHm(298K)/kJ/mol fGm(298K)/kJ/molSm298K/J/(molK)Hg(l)ClHg2Cl2(s)-167.44-265.22-131.17-210.745欧阳索引创编 电池反应欧阳索引创编-71.07 -51.31 而热力学函数（298K）的理论值:rGm=-44.1kJ/molrSm= J/(molK) rHm= 则对比文献值可得：rGm 相对误差-44.1-） -14.1%rSm 相误差（-69.35/-69.35 rHm 相对误差-62.5-） /-71.07=-12.1%六、分析与讨论根据

9、上述实验结果，可知次实验误差较大，经讨论认为引起的 误差主要有以下几点：）用对消法测动势时，要求电流为 ，达到可逆电池的要求，但在实验过程中，调节时路中总有微小电流通过，而产生极化现象。但当外加电压大于动势时，原电池相当于电解池，使反应电势增加；相反，当外压小于电动势时，原电池放电极化，使反应电势降低，这会影实验结果的测定。而且有少量电流也会使内阻分走部分电压，致测量电压并不等于电动势而等于外 电路电压。）在本次实验们进行了两组不同温度的数据测量，使的热力学计算方法均为粗计算，作 E-T 也只是 2 个据点，因数据处理方法粗略，所计算结果相对误差也较大。因此应该进行更多组在不同温度下测定，绘出

10、 E/T 的系图，拟合线 性，求出斜率，这样误差小。欧阳索引创编欧阳索引创编）本实验测定并不是可逆电池，但在溶液间插入了盐桥，近地当作可逆电池来处理。常，常用的盐桥是氯化钾盐桥，离子相对迁移速率较为一致。对于硝酸银溶液，不能使用氯化钾盐桥，而是采用了硝酸钾盐。虽然硝酸钾盐桥的正负离子迁移数较接近，但是它们与通电无共同离子，因而在使用时会改变参考电极的浓度和引入外来子，从而可能改变参考电极电位，造 成实验误差。）这次实验中很多的近似处理，比如液接电势、接触电势和散电势的忽略，电池近似理为可逆电池等等。因而，实验结果 与实际值有一定的偏差。节桥平衡操作时间应尽可能的短则极上较长时的有电流通过，会发

11、生电反应使得溶液浓度下降、电极表面极化，这样可逆电极变成不逆的，会给实验带来较大误差。而实验中所用仪器不稳定，需较长的时间才能大致调节到平衡，即使是同一个电动势值短时间内测得的数据都有较大波动， 所以不能很快调节到平衡会造成实验的误差；6 ）验程中，恒温槽温度存在波动，会造成不稳定，温度0.2左右波动温槽温度存波动实验测定过程中，电池反应并不完全是在同温度下进行，进行数据处理时也会带来一定的误差。在此外实中采用盐桥来消除液接电位，但实际 实验中不能保证盐桥能够全消除液接电位。实的理论考数据是在标准状况下的数值实过程欧阳索引创编欧阳索引创编的温度和大气压都有变化所以也存在一定的误差。七、思考题、

12、为何测电动要用对消法，对消法的原理是什么？答：原电池电动势不能直用伏特计来测量，因为电池与伏特计 接通后会有电流通过，在池两级上会存在极化现象，使电极偏 离平衡状态，另外，电池身有内阻，伏特计测量得到的仅是不 可逆电池的端电压。采用消法（又叫补偿法）可在无电流或很 小电流通过电池的情况下确测定电池的电动势。对消法的原理是：在待测池上并联一个大小相等、方向相反的 外加电势差，这样待测电中没有电流通过，外加电势差的大小 即等于待测电池的电动势2 、电势为何要用盐桥，如何选用盐桥以适应各种不同的 系？答：盐桥可将液接电势降到最小的作用。选择盐桥的原则是：盐桥中的盐浓度尽量用和溶液数接近，与电池中的电解质不发生应。所选取的 KNO3 的水中的溶解度很大，正负负离子迁移接近，与大多数电解质不发生反应， 故可以作为大多数体系的桥。、用测电动势方法求热力学函数有何优越性？答：电动势测定法比其它法（例如量热法）更精确，误差更小。 因为电池电动势可以测得准，其数