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文档简介
会计学1原电池电动势的测量1.测定Zn-Cu电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势;2.学会一些电极的制备和处理方法;3.掌握电位差计(包括数字式电子电位差计)的测量原理和正确使用方法。Ⅰ实验目的第1页/共17页电位差计是根据补偿法(或对消法)测量原理设计的一种平衡式电压测量仪器。其基本工作原理如图所示。En为标准电池,它的电动势已经准确知道。Ex为被测电池的电动势。G为灵敏检流计,用来做示零仪表。Rn为标准电池的补偿电阻,其电阻值大小是根据工作电流来选择的。R是被测电池的补偿电阻,它由已知电阻值的各进位盘组成,通过它可以调节不同电阻数值使其电位降与Ex对消。r是调节工作电流的变阻器,E为工作电源,K为换向开关。
Ⅱ实验原理第2页/共17页合上K1,调r使G为0,有En=IRn;此时电位差计的工作电流为I=En/Rn。再将K2合上,旋转各进位盘的触头,使G为0,则有Ex=IRc;于是有Ex=En
第3页/共17页Ⅲ实验步骤
1.具体操作方法1.按照下图将线路接好,调节工作电压在指定范围。第4页/共17页
2.将(N、X1、X2)转换开关放在“断”的位置,并将下方三个电计按钮全部松开,然后与面板上所示符号一致,不可接错。调节检流计零点。依次接上工作电源,标准电池、检流计、以及待测电池。连接时应注意极性。3.根据实际室温计算标准电池的电动势,并调节温度补偿旋钮,使数值为校正后的标准电池电动势值。镉汞标准电池的温度校正公式为:Et/V=1.018646-[40.6(t/℃-20)+0.95(t/℃-20)2-0.01(t/℃-20)3]×10-6,式中Et为t℃时的标准电池电动势;t为环境温度(℃);1.018646为标准电池在20℃时的电动势值。第5页/共17页4.将换向开关放在“N”位置上,先按“粗”电计按钮,观察检流计光点偏转情况,松开按钮,旋动“粗”、“中”、“细”、“微”电阻旋钮,调节工作电流。当检流计偏转已很小时,可按下“细”按钮再作以上操作,直至检流计示零。注意按电计按钮的时间要短(<1s),以免长时间有电流通过电池。调节旋钮时,电计按钮要松开。5.将换向开关放在“X1”或“X2”的位置上,如上述同样方法,依次从大到小调节面板中部的六个大旋钮,直至检流计示零。读出大旋钮下方小孔中的数字,即为待测电池的电动势。第6页/共17页2.注意事项:1.接线时要注意极性不能接错。如果检流计本身是好的,按键后检流计光点不动,则说明线路中必有断路。如果检流计光点总是朝一个方向偏转,则表明达不到补偿,这可能是由以下原因造成:
①被测电势高于电位差计的限量;
②工作电源没有输出,或输出电动势过高或过低;
③工作电流回路中有断路;
④工作电源、标准电池或待测电池的极性接反。第7页/共17页2.对被测电势应先确定极性和估计其电动势的大小后,才可用电位差计进行测量。3.只有在松开电计按钮的情况下,才能调节可变电阻旋钮,否则会损坏标准电池,影响测量结果。4.开始测量时,未被对消的电动势必定很大,那么通过检流计的电流也是很大的,为避免检流计损坏,应先将灵敏度旋钮放在最低档。以后在未被对消的电动势逐渐调小的过程中,再将检流计灵敏度放大。第8页/共17页5.为了避免使用汞齐电极时汞的污染,本实验直接使用锌片和铜片为电极,使用前请打磨冲洗。6.甘汞电极使用时请将电极帽取下,用毕后用氯化钾溶液浸泡。7.溶液使用后,倒入回收瓶。第9页/共17页Ⅳ实验总结1数据处理1.写出实验时的室温T及该温度下标准电池的电动势值E标准;2.列出各电池电动势的测量值:a) (-)Zn|ZnSO4(0.1mol/dm3)‖CuSO4(0.1mol/dm3)|Cu(+)
E=(-)Cu|CuSO4(0.01mol/dm3)‖CuSO4(0.1mol/dm3)|Cu(+)
E=c) (-)Zn|ZnSO4(0.1mol/dm3)‖饱和甘汞电极(+)E=d) (-)饱和甘汞电极‖CuSO4(0.1mol/dm3)|Cu(+)E=第10页/共17页3.根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式II-12-11,计算实验温度时饱和甘汞电极的电极电势;4.根据电池(3)、(4)的电动势测量值:(a) 由公式II-12-6分别计算铜、锌电极的;(b)由公式I-12-7和II-12-8分别计算铜、锌电极的,注意公式中应使用活度(c)由电极电势温度校正公式分别计算铜,锌测量电极298K时的标准电极电势并与表II-12-1中的比较,算其相对误差。第11页/共17页5.根据表II-12-1中的值,计算电池(1)两电极的.和E理论,与E测比较,算出相对误差;6.计算浓差电池(2)的E理论,与测量值比较并算出相对误差。第12页/共17页工作电源要有足够的容量,才能保证工作电流恒定。接线时要注意极性不能接错。如果检流计本身是好的,按键后检流计光点不动,则说明线路中必有断路。如果检流计光点总是朝一个方向偏转,则表明达不到补偿,这可能是由以下原因造成:
①被测电势高于电位差计的限量;
②工作电源没有输出,或输出电动势低于规定值;
③工作电流回路中有断路;
④工作电源、标准电池或待测电池的极性接反。2讨论第13页/共17页原电池电动势的测量,在物理化学研究工作中具有重要的实际意义,有很多应用。首先,可以获得热力学函数的改变值。其次,可以用于计算化学反应的平衡常数、弱酸和弱碱的离解常数、难溶盐的溶解度等,还有电解质的活度、活度系数、离子迁移数等。Ⅴ实验延伸第14页/共17页1复旦大学等编
物理化学实验(第三版).北京:高等教育出版社,2005
Ⅵ参考文献第15页/共17页Ⅶ思考题1.在用电位差
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