电动势的测定

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学号：

成绩：基础物理化学试验报告

试验名称：电动势的测定班级：药学2班组号：01

试验人姓名：蔡慧

同组人姓名：曾白霜、俞超文指导老师：王存嫦试验日期：2023/5/18

湘南学院化学与生命科学系

一、试验目的

1.通过试验加深对可逆电池、可逆电极和盐桥等概念的理解。

2.了解DZ3328电子电位差UJ-25型电位差计的测量原理和使用方法。

二、试验原理

原电池是由正负电极和一定的电解质溶液所组成。电池的电动势等于两个电极电位的差值（液接电位用盐桥已消除），即E?E??E?，E?是正极的电极电位，E?是负极的电极电位。

电极电势的大小与电极的性质和溶液中有关离子的活度有关，以铜-锌电池为例：

?E??ECu??RTInCu2F?Cu2??ZnRT?E?E?InZn?2F?Zn2?

RT?Zn2?RT?Zn2??E?E??E??E?E?In?E?In2F?Cu2?2F?Cu2??Cu?Zn??(E??ECu?EZn,设?Cu??Zn?1)

????和EZn分别为铜电极和锌电极的标准电极电势，ECu=0.337，EZn=-0.763。ECu由化学热力学可知，在恒温、恒压和可逆条件下，电池反应的吉布斯能变化

与电池的电动势存在?G??nFE的关系。若要通过测定E求取?G，则电池本身必需是可逆的。本试验用饱和KCl溶液做盐桥。

三、试验仪器药品及材料

DZ3328缜密数字式电子电位差计1台，电极管2个50ml烧杯3个250ml烧杯1个饱和甘汞电极1个CuSO4溶液ZnSO4溶液饱和KCl溶液

饱和Hg2(NO3)2溶液HNO3溶液

四、试验步骤

1.电极的制备。根据所测电池的电动势可见，需要三个电极。（1）锌电极的制备

将锌电极（10毫米*30毫米的锌片）整平后，用砂纸擦去表面上的氧化层，然后焊接在橡皮塞相连的铜丝上。高温的烙铁千万不要碰其导线，焊接时将焊锡放在锌片的一端，然后将铜丝放在其上面，利用烙铁的高温将铜丝与锌片焊在一起。再用硫酸溶液浸洗锌电极3-5秒，进一步出去表面上的氧化层，用蒸馏水洗净后，用滤纸将其擦干，再浸入饱和硝酸亚汞溶液中3-5秒，取出用蒸馏水洗净，滤纸擦干，然后置于电极管中，吸入0.1000M硫酸锌溶液。用洗耳球吸气法，将溶液吸入电极管中，要求电极管中不能有气泡，不能漏液，锌片要浸没2/3,。注意硝酸亚汞有剧毒，用过的滤纸应放入回收瓶中，以便统一处理。（2）铜电极的制备

将铜电极（10毫米*30毫米的铜片）整平，用砂纸擦去表面上的氧化层，然后焊接在与橡皮塞相连的铜丝上，再用稀硝酸溶液浸洗铜电极3-5秒，进一步除去表面上的氧化层，取出用蒸馏水洗净，用滤纸吸干，置于电极管中，吸入0.1000M硫酸铜溶液，其要求与锌电极一致。严格来说，铜片要进行电镀，以保证其铜电极的纯度，但本试验中我们没有进行这一步操作。

2.制作盐桥

在标有氧化钾字样的小烧杯中装入2/3体积的饱和KCL溶液。

3.用DZ3328数字式电位差计测电动势（1）接通电源

将开关拨至测量档，然后预热5分钟。（2）测电动势

开关始终指向测量档，将两电极放在盐桥液中，在盐桥液中两电极不能直接接触。接好测量电路，要求电位差计输入的正负极与待测电池的正负极连接好，正极接正极，负极接负极。

显示窗口上有两行数字，上行是电流I，下行是外加电动势值。若I=000000uA，表示回路中无电流通过，则下行显示的电动势即为待测电池的电动势。若I为正值，说明外加电动势大于待测电池的电动势，若I为负值，说明外加电动势小于待测电池的电动势。

各档位值1.99999V的调理，共6位数，则好与电流I的6位数相对应。减小数值：按一下I不为零的对应数字，将进入该位的调理，再按一下该数字键，数字将减小。增加数值：按一下I不为零的对应数字，将进入该位调理，再按一下?键，数字将增加。

每隔两分钟测一次，当数值稳定在?0.5mV之内即可认为电池已达到平衡，记录下来最终三个数据，取其平均值为所测值。

4.试验数据记录：

室温24.5℃大气压98660Pa原电池电动势（mV）

测量值锌电极-甘汞电极甘汞电极-铜电极锌电极-铜电极1.057570.046121.104341.058230.046041.103651.058431.046011.10388平均值1.058080.046061.10396五、试验数据处理

利用能斯特方程计算上述个电电动势的理论值

0.1000MCuSO4???0.160.1000MZnSO4???0.15

4?(饱和甘汞)?0.2412-7.6?10-（t-25）=

0.2412?7.6?10?4(24.5?25)?0.2416mV

?Cu??Cu?C?0.16?0.1?0.016

2??Zn??Zn?C?0.15?0.1?0.015

2??ECu?ECu?8.314?297.651?RT?In=0.284mVInCu=0.337?2?965000.0162F?Cu2??EZn?EZn??RT8.314?297.651=0.8186mVInZn??0.763??In2F?Zn2?2?965000.015EZn?Cu?ECu?EZn?0.284?0.8168?1.1008mV

EZn?甘汞?E甘汞?EZn?0.2416?0.8168?1.0584mVE甘汞?Cu?ECu?E甘汞?0.284?0.2416?0.0424mV

原电池测量平均值锌电极-甘汞电极甘汞电极-铜电极锌电极-铜电极1.058080.046061.10396电动势（mV）理论计算值1.05840.042401.1008相对误差％0.038.630.28

六、误差分析

根据对数据的处理，计算得到相对误差，从数据来看，相对误差较小。

产生误差的原因：

(1).仪器的不稳定是误差的主要来源。试验中所用仪器需要较长时间才能调理到平衡，导致电极上较长时间有电流通过，电池放电，使溶液浓度下降，电极表面极化，使电动势偏离平均值，出现较大误差。

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