物理化学原电池实验预习、思考题、选择题、课后习题

预习提问（1）补偿法测定原电池电动势的基本原理是什么？（2）为什么不能采用伏特表测定原电池电动势？（3）在用电位差计测量电动势过程中，若检流计的光点总是向一个方向偏转，可能是什么原因?（4）用Zn(Hg)与Cu组成电池时，有人认为锌表面有汞，因而铜应为负极，汞为正极。请分析此结论是否正确?（5）选择“盐桥”液应注意什么问题?（6）标准电池和工作电源各有什么作用？（7）锌汞为何要齐化？（8）如何维护和使用标准电池以及检流计？（9）简述原电池电动势的测量的应用20个思考题（1）补偿法测定原电池电动势的基本原理是什么？电位差计是一种可在无电流（或极小电流）通过测量电路时测得其两极间的电势差，即为该电池的平衡电动势的仪器。其原理是在待测电极上并联一个大小相等，方向相反的外加电势，这样待测电池就没有电流通过，外加电势的大小就等于待测电池的电动势。（2）为什么不能采用伏特表测定原电池电动势？实验要求测量原电池的电动势是可逆电池的电动势，电池是在可逆状态下工作，不允许有电流通过（或只允许极小的电流通过），而用伏特表测量会有电流通过，故不能使用伏特表。（3）在用电位差计测量电动势过程中，若检流计的光点总是向一个方向偏转，可能是什么原因?答：①工电源电动势偏小②工作电路出现断路③待测电路电极反接（4）用Zn(Hg)与Cu组成电池时，有人认为锌表面有汞，因而铜应为负极，汞为正极。请分析此结论是否正确?答：不正确，因为Zn的电极电势远小于Hg的的电极电势，而Cu的和Hg的电极电势相差不大（5）选择“盐桥”液应注意什么问题?选择盐桥的原则是什么？答：①盐桥中的浓度要很高，常用饱和溶液。如饱和KCl溶液、饱和KNO3溶液②γ+≈γ-，t+≈t-，且不与电池中的电解质发生反应。（6）标准电池和工作电源各有什么作用？标准电池是为了确定工作作电路大小，使得测量待测电路时通过待测电池中的电流保持在较小的范围，即电流极小，保证待测电池在可逆状态下工作。工作电源是为了在测量电池时能够提供一个与电池相反的电动势，对消电路中的电动势。（7）锌汞为何要齐化？在锌棒中不可避免地会含有其它金属杂质，在溶液中本身会成为微电池，锌电极电势较低(-0.7627V)，在溶液中，氢离子会在锌的杂质(金属)上放电，锌是较活泼的金属，易被氧化。如果直接用锌棒做电极，将严重影响测量结果的准确度。锌汞齐化，能使锌溶解于汞中，或者说锌原子扩散在惰性金属汞中，处于饱和的平衡状态，此时锌的活度仍等于1，氢在汞上的超电势较大，在该实验条件下，不会释放出氢气。所以汞齐化后，锌电极易建立平衡。（8）如何维护和使用标准电池以及检流计？标准电池的使用：切勿将电池倒转、倾斜或者摇动正负极不能接错校正电位计用，不作电源，不允许有10-4A以上的电流通过，故绝不可用伏特计测其电压或用万用表试其是否为通路B.检流计的使用：检流计两端的电压不能过大，否则会造成电流超过检流计的最大量程值，损坏检流计。在使用之前要检查指针是否指零，如果不指零就要手动调节，否则会测出错误的值；最后，和检流计相串联的滑动变阻器要足够大，在减少滑动变阻器的时候尽量缓慢，不可忽变！（9）简述原电池电动势的测量的应用计算化学反应热力学函数值的变化测量溶液的PH值计算化学平衡常数，判断氧化还原反应方向计算难溶盐的溶度积和络合离子稳定（不稳定）常数求标准电极电势，计算离子活度系数电位滴定，确定某些容量分析过程中的滴定终点在离子选择电极，电位—PH图等方面有重要作用（10）.影响实验测量准确度的因素有哪些？电极制备的好坏，溶液的浓度变化，电位差计的准确度，盐桥对液接电势的消除程度等。（11）.标准电池的电动势是否是一成不变的？标准电池电动势与实验室温度有关，它的大小是一个和温度有关的数学达式。（12）.实验过程刚接通电路过程出现检流计光标不动可能是什么原因？可能是原电池中电极管出现气泡或者断层而形成断路，或者标准电池已经损坏，也可能是检流计的工作电池已经消耗完。（13）.电镀时候出现镀层不紧密的原因是什么？电流密度过大，导致在电镀的时候也电解了水产生气体，从而使电极表面的的镀层过于疏松。（14）.电极管的密封性不好会对实验有什么影响？导致电极管中的溶液流入盐桥当中，以至于电极电势偏离原有值。（15）什么是可逆电池？可逆电池条件：两个电极反应以及总反应可逆，电池通过的电流无限小。（16）电位差计面板上的粗、细、短路的功用是什么？在标定与测量的操作中，可能遇到电流过大、检流计受到“冲击”的现象。为此，应迅速按下“短路”按钮，检流计的光点将会迅速恢复到零位置，使灵敏检流计得以保护。实际操作时，常常是按下“粗”或“细”按钮后，得知了检流计光点的偏转方向后，立即按下“短路”按钮。这样不仅保护了检流计免受冲击，而且可以缩短检流计光点的摆动时间，加快了测量的速度。（17）参比电极应具备什么条件？有何作用？条件：容易制备、电极电势稳定、不易在空气中发生反应作用：与待测电极形成电池，通过测量电池电动势减去已知参比电极电位得到未知电极电位（18）制备电极时候，正负极怎么接？电流密度控制在多少？应该所将要制备的的电极接在负极上，电流密度控制在20mA/cm2（19）检流计不用时为什么需短路？检流计使用时要保持水平位置.不使用时，须将两端短路，这时阻尼最强，可保护检流计可动部分少受损害（20）按下电位计上“粗”或“细”按钮要短，不能超过1s,为什么？防止过多电量通过标准电池和待测电池，造成严重极化现象，破坏电池的电化学可逆状态。书后思考题1.在用电位差计测量电动势过程中，若检流计的光点总是向一个方向偏转，可能是什么原因?答：①工电源电动势偏小②工作电路出现断路③待测电路电极反接2.用Zn(Hg)与Cu组成电池时，有人认为锌表面有汞，因而铜应为负极，汞为正极。请分析此结论是否正确?答：不正确，因为Zn的电极电势远小于Hg的的电极电势，而Cu的和Hg的电极电势相差不大3.选择“盐桥”液应注意什么问题?选择盐桥的原则是什么？答：①盐桥中的浓度要很高，常用饱和溶液。如饱和KCl溶液、饱和KNO3溶液②γ+≈γ-，t+≈t-，且不与电池中的电解质发生反应。25个选择题在用电位差计测量电动势过程中，若检流计的光点总是向一个方向偏转，下列哪个不会造成上述现象?（A）A.工电源电动势偏大B.工作电路出现断路C.待测电路电极反接D.工电源电动势偏小以下那个选项说法正确？（D）可以用伏特表直接测量原电池的电动势。检流计正负极不可以接反检流计可以检测大电流检流计不用时候要按短路关于补偿法测定原电池电动势说法正确的是（C）待测电路中电流可以很大待测电路中电压可以很大待测电路中电流应该是无限小以上说法都不正确关于可逆电池说法不正确的是（C）在充放电状态下都必须是准平衡状态几乎没有电流通过化学反应可以是不可逆的几乎没有能量的变化关于电池说法错误的是（B）电池在放电的时候正极发生还原反应，负极发生氧化反应电池在放电的时候正极失去电子，负极得到电子电池电动势是正极电极电势与负极电极电势之差电池在电解的时候阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应关于标准电池的说法错误的是（B）为了标定工作电路中的电流其电动势大小与温度无关正负极不能接反只在一定温度范围下使用7..检流计的使用不正确的是（D）检流计两端的电压不能过大，否则会造成电流超过检流计的最大量程值，损坏检流计。在使用之前要检查指针是否指零，如果不指零就要手动调节，否则会测出错误的值；和检流计相串联的滑动变阻器要足够大，在减少滑动变阻器的时候尽量缓慢，不可忽变！检流计可以直在测量较大的电流8.标准电池的使用不正确的是（D）：切勿将电池倒转、倾斜或者摇动正负极不能接错校正电位计用，不作电源，不允许有10-4A以上的电流通过可用伏特计测其电压或用万用表试其是否为通路9.下列说法不正确的是（B）A.电化学中电极电势的绝对值无法测定B.用电位差计测量电动势过程中，需要测出工作电路中的电流C.电位差计的工作原理是在外加电路上加上一个方向相反的电动势D.电池除可用来作为电源外，还可以用来研究构成此电池的化学热力学性质10.关于参比电极说法正确的是（C）难以制备电极电势稳定不易在空气中发生反应与待测电极形成电池，通过测量电池电动势减去已知参比电极电位得到未知电极电位①②①③②③④①②③④11.下列说法正确的是（A）盐桥能降低液接电势，故能完全消除液接电势。盐桥一般是饱和的KCl、饱和KNO3和浓的NH4NO3溶液在两个含有不同溶质的溶液形成的界面上，或者两种溶质相同而浓度不同的溶液界面上，存在微小的电势差，称为液接电势。有液接电势的电池界面上有浓度差扩散，而这是不可逆过程，所以测得的电动势并不是平衡的。12.关于原电池电动势的书写错误的是（C）Zn|ZnSO4(0.1000mol·kg-1)||KCl(饱和)|Hg2C12写在左边的电极是起氧化作用，为负极;写在右边的电极是起还原作用，为正极。用双垂线“||”表示盐桥，表示溶液与溶液中存在液接电势，通过盐桥降低到可以忽略不计。整个电池的电动势是用左边负极的电极电势减去右边正极的电极电势。用单垂线“|”表示不同的物相界面，有液接电势存在。13.关于锌电极的制备说法有错误的是（D）用6mol·dm-3硫酸浸洗锌电极以除去表面上的氧化层锌电极需要浸入饱和硝酸亚汞溶液中3-5s用饱和硝酸亚汞溶液处理取出后用滤纸擦拭锌电极，使锌电极表面上有一层均匀锌汞齐，再用蒸馏水淋洗直接从电极管上端倒入0.1000mol·kg-1ZnSO4溶液，待充满虹吸管后夹上夹子，然后把处理好的锌电极插入清洁的电极管内并塞紧14.关于铜电极的制备说法有错误的是（B）将铜电极在约6mol·dm-3的硝酸溶液内浸洗，除去氧化层和杂物，然后取出用水冲洗，再用蒸馏水淋洗。铜电极置于电镀烧杯中作阳极，另取一个经清洁处理的铜棒作阴极极，进行电镀，电流密度控制在20mA·cm-2为宜。电镀的时候两铜片不能碰触在一起。电镀时电极表面有气泡逸出时候，说明电流密度过大。15测量原电池电动势时应该避免电极极化，以下错误的是（D）测量前可根据电化学基本知识，初步估算一下被测电池的电动势大小，以便在测量时能迅速找到平衡点避免电极极化。按下电位计上“粗”或“细”按钮要短，不能超过1s。让待测电池通电的时间尽可能的短。以上均不能减少电极的极化。16.有关原电池电动势的测定实验说法不正确的是（D）严格说来，本实验测定的并不是可逆电池，由于我们在组装电池时，在两溶液之间插入了“盐桥”，则可近似地当作可逆电池来处理。为判断所测量的电动势是否为平衡电势，一般应在15min左右时间内，等间隔地测量7-8个数据。若这些数据是在平均值附近摆动，偏差小于±0.5mV，则可认为已达平衡，可取其平均值作为该电池的电动势。电动势的测量方法属于平衡测量，在测量过程中尽可能地做到在可逆条件下进行。在制备锌电极的过程中，擦过用饱和硝酸亚汞溶液处理的锌电极的滤纸可以随意丢弃

17.有关原电池电动势的测定实验说法不正确的是（B）电镀后，电极不宜在空气中暴露时间过长，否则会使镀层氧化，应尽快洗净，置于电极管中，用溶液浸没，并超出1cm左右，同时应尽快进行测量。实验过程不需要记录实验室温度。Cu|CuSO4(0.0100mol·kg-1)||CuSO4(0.1000mol·kg-1)|Cu，该种电池叫做浓差电池。电极电势的大小，不仅与电极种类、溶液浓度有关，而且与温度有关。18.对实验数据处理过程中有错误的是（D）对于任一电池，其电动势等于两个电极电势之差值，其计算式为：根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算实验温度下饱和甘汞电极的电极电势，然后根据与锌电极组成的电池的电动势测量值，可以计算出该温度下的锌的电极电势，然后再经过计算可以得到标准状态下的电极电势测量原电池电动势时通常是测得三组数据，求出平均值。标准电极电势是在标准大气压，溶质的活度是1mol/L,且在温度为298.5K。19.下述四种电池（或仪器）中哪一种是不能用作直流电源（C）（A）蓄电池（B）干电池（C）标准电池（D）直流稳压电源20.电位差计系统接线时，不用考虑极性的是（B）。（A）工作电池（B）检流计（C）被测电池（D）标准电池21．电池电动势的测定常用Poggendoff对消法，下列说法错误的是（C）电动势测定时要使电池反应在接近热力学可逆条件下进行在两个溶液中插入盐桥，液接电位仍在毫伏数量级，精确测定仍不能满足要求用对消法测定电动势简便易测，并可消除电极上副反应，避免标准电池损耗电动势测定可求电池反应的各种热力学参数。22.在测定Ag│AgNO3(m)的电极电势时，在盐桥中哪一种电解质是可以采用的？（C）(A)KCl（饱和）(B)NH4Cl(C)NH4NO3(D)NaCl23..在Zn-Cu电池电动势测定实验中，Zn/Zn2+电极是（C）(A)第一类可逆电极，作正极(B)第三类