电动势法测定化学反应的热力学常数.docx

电动势法测定化学反应的 ∆𝑟𝐺𝑚， ∆𝑟𝐻𝑚， ∆𝑟𝑆𝑚一． 实验目的1. 学习电动势的测量方法；2. 掌握用电动势法测定化学反应热力学函数值的原理和方法二． 实验原理在恒温、恒压、可逆条件下, 电池反应的 与电动势的关系如下：∆𝑟𝐺𝑚（A.1 ）∆𝑟𝐺𝑚=‒𝑛𝐸𝐹式中 n 为电池反应得失电子数；E 为电池的电动势；F 为法拉第常数由吉布斯-亥姆霍兹公式（A.2）∆𝑟𝐺𝑚=∆𝑟𝐻𝑚+𝑇(∂∆𝑟𝐺𝑚∂𝑇)𝑝又 （A.3 ）∆𝑟𝐺𝑚=∆𝑟𝐻𝑚‒𝑇∆𝑟𝑆𝑚由上面三式得：（A.4 ）∆𝑟𝑆𝑚=‒(∂∆𝑟𝐺𝑚∂𝑇)𝑝将式 A.1 代入式 A.4 得：（A.5）∆𝑟𝑆𝑚=𝑛𝐹(∂𝐸∂𝑇)𝑝式中 称为电池电动势的温度系数∂𝐸∂𝑇)𝑝将式 A.5 代入式 A.3 变换后可得：（A.6）∆𝑟𝐻𝑚=∆𝑟𝐺𝑚+𝑇∆𝑟𝑆𝑚=‒𝑛𝐸𝐹+𝑛𝐹(∂𝐸∂𝑇)𝑝因此，在恒定压力下，测得不同温度时可你电池的电动势，以电动势 E 对温度 T 作图从曲线上可以求任一温度下的 ，用公式 A.5 计算电池反应的热力学函数 用公(∂𝐸∂𝑇)𝑝 ∆𝑟𝑆𝑚式 A.6 计算 、用公式 A.3 计算 。

∆𝑟𝐻𝑚 ∆𝑟𝐺𝑚本实验测定下面反应的热力学函数： 𝐶6𝐻4𝑂2+2𝐻𝐶𝑙+2𝐻𝑔=𝐻𝑔2𝐶𝑙2+𝐶6𝐻4(𝑂𝐻)2醌（Q） 对苯二酚用饱和甘汞电极与醌氢醌电极将上述化学反应组成电池：𝐻𝑔(𝑙)|𝐻𝑔2𝐶𝑙2(𝑠)|𝐾𝐶𝑙(饱 和 )||𝐻+， 𝐶6𝐻4𝑂2， 𝐶6𝐻4(𝑂𝐻)2|𝑃𝑡电池中电极反应为：2𝐻𝑔+2𝐶𝑙‒‒2𝑒‒=𝐻𝑔2𝐶𝑙2𝐶6𝐻4𝑂2+2𝐻++2𝑒‒=𝐶6𝐻4(𝑂𝐻)2测得该电池电动势的温度系数，便可计算电池反应的的 ∆𝑟𝐺𝑚， ∆𝑟𝐻𝑚， ∆𝑟𝑆𝑚三． 试剂与仪器恒温槽 双层三口瓶铂电极溶液（ 0.2 ）𝑁𝑎2𝐻𝑃𝑂4 𝑚𝑜𝑙∙𝑑𝑚‒3醌氢醌（A.R.）电子电位差计温度计（0.1℃）饱和甘汞电极柠檬酸溶液（0.1 ）𝑚𝑜𝑙∙𝑑𝑚‒3KCl（A.R.）四． 实验步骤1. 打开恒温槽，调节温度至 18℃2. 组合电池：取 0.003mol 磷酸二氢钠（1.07g） ，0.003mol 柠檬酸（0.63g）放入100mL 烧杯中，加 50ml 去离子水溶解，再用少量多次的方式加入醌氢醌至饱和。

搅拌均匀后，装入可通恒温水的双层三口瓶中，插入铂电极和饱和甘汞电极，组成电池3. 恒温 20~30 分钟，用电位差计测量该电池的电动势，测量几次，各次测量差应小于 0.0002V，测量三次以上取平均值4. 改变实验温度，每次升高 3℃，重复第 3 步5. 测五个不同温度下的电动势五． 实验数据室温：21.9℃；大气压：101.87kPa温度/℃T/K 电动势 E/mV 电动势平均值E/mV平均误差/mV1 17.9 290.9 280.54 280.57 280.59 280.57 0.032 21.0 294.0 279.12 279.14 279.17 279.14 0.033 24.0 297.0 278.81 278.75 278.76 278.77 0.044 26.9 299.9 276.42 276.41 276.40 276.41 0.015 29.8 302.8 275.14 275.23 275.10 275.16 0.08线性回归方程为： 𝑦=413.21717‒0.45537𝑥当 T=298K 时，E=277.52mV∆𝑟𝐺𝑚=‒𝑛𝐸𝐹=‒2×277.52×10‒3×96485=‒53.553𝑘𝐽∙𝑚𝑜𝑙‒1∆𝑟𝑆𝑚=𝑛𝐹(∂𝐸∂𝑇)𝑝=2×96485×(‒0.45537×10‒3)=‒87.873𝐽∙𝑚𝑜𝑙‒1∙𝐾‒1∆𝑟𝐻𝑚=∆𝑟𝐺𝑚+𝑇∆𝑟𝑆𝑚=‒53.553+298×(‒87.873×10‒3)=‒79.739𝑘𝐽∙𝑚𝑜𝑙‒1六． 思考题1. 用本实验中的方法测定电池反应热力学函数时，为什么要求电池内进行的化学反应是可逆的？答：因为用来计算热力学函数的公式应用条件为可逆反应。

2. 能用于设计电池的化学反应应具备什么条件？答：可逆，氧还，放热。