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文档简介

原电池电动势的测定实验目的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．掌握数字式电位差计的测量原理和正确使用方法。实验原理电池放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。在恒温恒压、可逆的条件下，电池反应有：（1）式中，是电池反应的吉布斯自由能变化量，n为电池反应中得失电子的数目；E为电池电动势；F是法拉第常数。测定E值后，即可求得及其它热力学函数，但要求电池反应是“可逆”的，即电池反应为可逆，，不存在任何不可逆的液接界；其次要求电池在可逆下工作，即充放电必须在准平衡状态下工作，只允许无限小的电流通过电池，因此在设计时设定所谓“盐桥”来消除液接界。所谓液接界是指电池的两个电极周围的电解质溶液性质不同，不处于平衡态，当这两种溶液相接触时存在一个液接液面，在液界面两侧会有离子向相反方向扩散，随时间延长，扩散达到相对稳定，而在液界面上产生一个微小电势差，称之为“液接界电势”。常用盐桥来消除或降低液接界电势。常见盐桥采用高浓度或饱和KCl溶液充满玻璃管，其两端分别与两种溶液相接时，界面上主要由K+、Cl－的向稀溶液扩散，K+、Cl－的摩尔电导率接近，因此减小了液接界电势，而且盐桥两端液接界电势符号相反，可使两端液接界电势抵消一部分。在测量电池电动势时，为使其接近热力学可逆状态，采用电位差计测量，，原电池电动势是两个电极电动势的代数和，由（1）式可推导出电池电动势和电极电势的表达式。Cu－Zn电池：Zn(s)|ZnSO4(m1)||CuSO4(m2)|Cu（s）当电池放电时：负极氧化Zn→Zn2+(Zn2+)+2e- 正极还原Cu2+(Cu2+)+2e-→Cu总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu则电池反应的=+RT㏑()(2)标准态时：==(3)则=-(4)而=所以，对Cu－Zn电池：=(5)对单个离子，其α无法确定，但强电解质活度与平均摩尔浓度有以下关系：(6)是离子的平均活度系数，其大小与物质浓度、离子种类、实验温度有关。==0.15因为电极电势绝对值无法测定，实际测量中，需要将某一电极电势作为“零标准”，即参比电极，本实验中采用饱和甘汞电极作为零标准电极。电动势测定必须是在可逆状态下进行，电位差计即是应用对消法原理（在外电路上加一个方向相反而电动势几乎相等的电池）来达到平衡状态的。本实验是在室温下测得电极电势，要计算298K标准电极电势φTθ，则Cu电极：Zn电极：实验仪器与试剂DSC型电位差计1台标准电池1个饱和甘汞电极1支Cu、Zn电极各一根饱和硝酸亚汞A.R.CuSO4溶液0.1饱和KCl溶液A.R.HNO36烧杯若干砂纸未知电极的电位。3.若电池极性接反了有什么后果？解：电位差计的电源电动势与原电池提供的电源电动势方向相同，形成电路短路。4.盐桥有什么作用？选择“盐桥”液应注意什么问题？解：盐桥可以使得电池在可逆条件下工作，即充放电在准平衡状态下工作，只有无限小的电流

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