原电池电动势的测定及其应用

PAGEPAGE4电动势的测定及其应用姓名学号：学院：班级：一.实验目的：1.掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用。2.学会银电极，银—氯化银电极的制备和盐桥的制备。3.了解可逆电池电动势的应用。二.实验原理要准确测定电池的电动势，只有在无电流通过的情况下进行，对消法就是根据这个要求设计的。本实验采用对消法测定电池的电动势。图中EW工作电池，AB为均匀的电阻线，D是双臂电钥，G为检流计，EX为待测待测电池的电动势。测定时先使D向上，与S.C相通，并把C点移至标准电池在测定温度时的电动势值处，调节可变电阻R，直到G中无电流通过。这样就校正了ＡＢ电阻丝上的读数。显然一经校正，可变电阻Ｒ就不能任意变动了。然后使D向下，移动滑动触点C，使G中无电流通过。Ex=Es.c*Rx/Rs.c通过通过对电池电动势的测量可求算某些反应的DH，DS，DG等热力学函数，电解质的平均活度系数，难溶盐的活度积和溶液的pH等物理化学参数。1.用电动势法求AgCl的Ksp,需设计成如下的电池：Ag—AgCl∣HCl(m)‖AgNO3(m)∣Ag负极反应：Ag+Cl-(m)→AgCl+e正极反应：Ag+(m)+e→Ag总反应：Ag+(m)+Cl_(m)→AgCl电池电动势：E=φ右-φ左=（φΘAg+,Ag+lnaAg+）-(φΘAg+,AgCl,Cl-+Ln)=EΘ-ln因为ΔGΘ=-nEΘF=-RTlnEΘ=ln所以lgKsp=lgaAg++lgaCl--2.通过电动势的测定，求溶液的PH，可设计如下电池：Hg—Hg2Cl2∣饱和KCl溶液‖饱和有醌氢醌的未知PH溶液∣Pt醌氢醌为等摩尔的醌和氢醌的结晶化合物（用Q表示），在水中的溶解度很小，作为正极时其反应为：Q+2H++2e→H2Q其电极电位右=ΘQ,H2Q—ln=ΘQ,H2Q—PH因为E=右-左=ΘQ,H2Q—PH-甘汞所以PH=三．仪器与药品：1.仪器UJ—34Ａ型电位差计1台银电极1支直流辐射式检流计1台饱和甘汞电极（参比电极）1支稳压直流电源1台导线4根标准电池2节盐桥1个小烧杯（50ｍＬ）4只铂电极1支银—氯化银电极1支2.药品HCl(0.100m)HCl(1M)AgNO3(0.100m)未知PH溶液HCl饱和溶液醌氢醌琼脂四.实验步骤：本实验测定如下三个电池的电动势：①Hg—Hg2Cl2∣饱和ＫCl溶液‖AgNO3(0.100m)∣Ag②Hg—Hg2Cl2∣饱和KCl溶液‖饱和有醌氢醌的未知PH溶液∣Pt电动势测定：1.按图组成三个电池。2.将标准电池、工作电池、待测电池以及检流计分别按图接入电位差计。

有盐桥的双液电池UJ—34Ａ型电位差计面板示意图3.校正电位计：先读取标准电池上所附温度计上的温度值，计算标准电池在该温度时的电动势，将标准电池的温度补偿旋钮调节在该电动势处，然后将转换开关扳向N处，转动工作电池调节旋钮粗、中、细、微（相当于原理图中R），依次按下电计按钮“粗”“细”，直到检流计指零为止。此时电位计已经校正好了，由于工作电池的电动势会发生变化，因此在测量过程中经常要校正电位计。4.测量待测电池的电动势：将转换开关扳向x1(或x2)位置，从大到小旋转电势测量旋钮，按下点击按钮“粗”“细”，直到检流计指零为止，6个小窗内的读数即为待测电池的电动势。同时记下室温。实验完毕后，必须把盐桥放在水中加热使溶解，洗净，其他各仪器复原。检流计必须短路放置。五．实验数据记录与处理1.由电池（1）求银离子的标准电极电势：所测电动式的结果：461.267mv第一个电池为Hg/HgCl/KCl(饱和)//AgNO3/Ag电池的电极反应是;负极：Hg+Cl=1/2Hg2Cl2+e正极：Ag+e=Ag电极总反应为：Hg+Cl+Ag=1/2HgCl+Ag已知饱和甘汞电极的电位与温度的关系为:Ψ甘汞=0.2412-6.61×10（t-25℃）-1.75×10（t-25℃）-9.16×10（t-25℃）将温度t=21℃，代入可得:Ψ甘汞=0.2438ΨAg,Ag1=0.7991-9.88×10（t-25℃）+7×10（t-25℃）将温度t=21℃，代入可得ΨAg,Ag的理论值ΨAg,Ag=0.7951由于电池的电动势E=ΨAg,Ag-Ψ甘汞所以Ψ0Ag,Ag2=E-RTln(aAg2)/2F+Ψ甘汞=0.461+8.314×294×ln10÷96500+0.2438=0.7632由实验测得的银离子的电极电势与标准电极电势的绝地误差为:ΨAg,Ag1-Ψ0Ag,Ag2=0.7951-0.7632=0.319相对误差为：(ΨAg,Ag1-Ψ0Ag,Ag2)/ΨAg,Ag1=(0.7951-0.7632)/0.7951=4.01%2.由电池（2)求未知溶液的PH值所测电动式的结果：337.510mv已知Ψ醌氢醌=0.694-7.4×10（t-25℃）将温度t=21℃代入可得:Ψ醌氢醌=0.7024PH=（Ψ醌氢醌-E-Ψ甘汞)/(2.303RT/F)=（0.7024-0.3375-0.2438）/【（2.303×8.314×294）/96500】=2.