原电池电动势的测定与应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,原电池电动势的测定与应用,李 国 良,物理化学研究所,一、实验目的,加深对可逆电极、可逆电池、盐桥等概念的理解掌握电位差计的测定原理和原电池电动势的测定方法测定以下电池（,I,）及电池（,II,）的电动势了解可逆电池电动势测定的应用二、实验原理,可逆电池的电动势,电池的书写习惯是左方为负极，右方为正极负极进行氧化反应，正极进行还原反应如果电池,反应是自发的，则电池电动势为正符号“”表示,两相界面，“”表示盐桥在电池中，电极都具有一定的电极电势当电,池处于平衡态时，两个电极的电极电势之差就等于,该,可逆电池的电动势,规定电池的电动势等于正、,负电极的电极电势之差，即：,二、实验原理,电池（I）：,负极反应：,正极反应：,总反应：,二、实验原理,银电极的电极电势：,饱和甘汞电极的电极电势：,二、实验原理,醌氢醌电极电极电势：,电池（II）：,正极反应：,二、实验原理,原电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为电池与伏特计接通后有电流通过，在电池两极上会发生极化现象，使电极偏离平衡状态另外，电池本身有内阻，伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。

准确测定电池的电动势只能在无电流（或极小电流）通过电池的情况下进行，需用对消法二、实验原理,对消法,测定原电池电动势,E,w,-,工作电源；,E,N,-,标准电池；,E,X,-,待测电池；,R,-,调节电阻；,R,X,-,待测电池电动势补偿电阻；,R,N,-,标准电池电动势补偿电阻；,K,-转换电键；G,-,检流计,原理：是在待测电池上并联一个大小相等，方向相反,的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加,电势差的大小即等于待测电池的电动势三、仪器与试剂,仪器：,SDC数字电位差计1台,饱和甘汞电极1支,光亮铂电极1支,银电极1支,250 mL烧杯1个,20 mL小烧杯 2个,U形管2个,0.02 mol,L-1的硝酸银溶液,0.2 mol,L-1的醋酸钠溶液,0.2 mol,L-1的醋酸溶液,饱和氯化钾溶液,醌氢醌晶体,硝酸钾,琼脂,试剂：,四、实验步骤,1、制备盐桥,在250 mL烧杯中，加入100 mL蒸馏水和3g 琼脂，盖上表面皿，放在石棉网上用小火加热至近沸，继续加热至琼脂完全溶解然后加入40g硝酸钾，充分搅拌使硝酸钾完全溶解后，趁热用滴管将它灌入干净的U形管中，两端要装满，中间不能有气泡，静置待琼脂凝固后便可使用。

制备好的盐桥不使用时应浸入饱和硝酸钾溶液中，防止盐桥干涸四、实验步骤,2、组合电池,取一,20,mL,小烧杯洗净后，用数毫升,0.02 mol,L,-1,的硝酸银溶液连同银电极一起淌洗，然后装此溶液至烧杯的,2/3,处，插入银电极，用硝酸钾盐桥与饱和甘汞电极连接构成电池另取一,20,mL,小烧杯，洗净后用数毫升,0.2 mol,L,-1,的,c,与,0.2 mol,L,-1,的,NaAc,的混合溶液连接同铂电极一起淌洗，然后装此混合液至烧杯的,2/3,处，加入少量醌氢醌粉末，用干净的小玻棒搅匀使之溶解，但仍保持溶液中含少量固体，然后插入光亮铂电极，架上盐桥与饱和甘汞电极组成电池四、实验步骤,3、测定电池的电动势,根据,Nernst,公式计算实验温度下电池,（,I,）、（,II,）,的电动势理论值正确接好测量电池（,I,）的线路用,SDC,数字电位差计测量电池（,I,）的电动势每隔,2,分钟测一次，共测三次同法，用,SDC,数字电位差计测量电池（,II,）的电动势，要测至平衡时为止测量完毕后，倒去两个小烧杯的溶液，洗净烧杯的溶液盐桥两端淋洗后，浸入硝酸钾溶液中保存五、实验记录及数据处理,室温：,；气压计读数：,。

电池（I）测定记录,测定值（,V,）,测定平均值（,V,）,理论计算值（,V,）,相对误差,一次,二次,三次,电 动 势（,V,）,pH值,测 定 值,利用电动势,求得的pH值,理论值,2分钟,4分钟,6分钟,电池（II）测定记录,六、实验注意事项,（1）为使极化影响降到最小，测量前可初步估算被测电池的电动势大小，以便在测量时能迅速找到平衡点2）测量电池电动势时，在对消点前，测量回路有电流通过，在测量过程中不能使测量回路一直连通，应接通一下调一下，直至平衡3）,为判断所测量的电动势是否为平衡电势，可在约15 min内等间隔地测量78个数据若这些数据是在平均值附近摆动，偏差小于0.5 mV，则可认为已达平衡，并取最后三个数据的平均值作为该电池的电动势七、提问与思考,1、为何测电动势要用对消法？对消法的原理是什么？,2、测电动势为何要用盐桥？如何选用盐桥以适合不同体系？,3、使用醌氢醌电极的限制条件得什么？,4、如果测量过程中，检零指示呈溢出符号，试从接线上分析可能是什么原因？,八、参考文献,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，2004,2、北京大学物理化学教研室教学组编物理化学实验北京：北京大学出版社，1981,3、清华大学物理化学实验编写组编物理化学实验北京：清华大学出版社，1991,4、柯以侃主编大学化学实验北京：化学工业出版社，2001,5、夏海涛主编物理化学实验哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003,6、刘寿长，张建民，徐顺主编物理化学实验与技术郑州：郑州大学出版社，2004,7、吴子生，严忠主编物理化学实验指导书长春：东北师范大学出版社，1995,。