电动势的测定及其应用

1、实验报告电动势的测定及其应用一.实验目的1 .掌握对消法测定电动势的原理及电位差计，检流计及标准电池使用注意事项及简单原理。2 .学会制备银电极，银氯化银电极，盐桥的方法。3 . 了解可逆电池电动势的应用。二.实验原理原电池由正、负两极和电解质组成。电池在放电过程中，正极上发生还原反应，负极 则发生氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。电池除可用作电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质，从 化学热力学得知，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： rG=-nFE式中,G是电池反应的吉布斯自由能增量；n为电极反应中电子得失数；F为法拉第常数；E为电池的电动势。从式中可知，测得电池的电动势E后，便可求得 rGn,进而又可求得其他热力学参数。但须注意，首先要求被测电池反应本身是可逆的，即要求电 池的电极反应是可逆的，并且不存在不可逆的液接界。同时要求电池必须在可逆情况 下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流 通过电池。因此，在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽 量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用

2、“盐桥”来减小液接界电势。为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，一般均采用电位差计测量电池的 电动势。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能分别测定出两个电 极的电势，就可计算得到由它们组成的电池电动势。附【实验装置】（阅读了解）UJ25型电位差计图5.8.2 UJ31型电位差计面板图UJ25型箱式电位差计是一种测量低 电势的电位差计，其测量范围为1 V 17.1mV （ Ki 置 1 档）或10 V 171mV （ K1 置 10 档）。使用11 7V 6.4V外接工作电源，标准电池和 灵敏电流计均外接，其面板图如图5.8.2所示。调节工作电流（即校准）时分别调节Rp1 （粗调）、Rp2 （中调）和Rp3 （细调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调 节工作电流。Rn是为了适应温度不同时标准电池电动势的变化而设置的，当温度不同引起标准电池电动势变化时，通过调节Rn,使工作电流保持不变。Rx被分成I ( 1)、n ( 0.1)和出(0.001)三个电阻转盘，并在转盘上标出对应Rx的电压值，电位差计处于补偿状态时可以从这三个转盘上直接读出未知电动势或未知电压。左下方的“粗”和

3、“细”两个按钮，其作用是：按下“粗”铵钮，保护电阻和灵敏电流计串联，此时电流计的灵敏度降低；按下“细”按钮，保护电阻被短路，此时电流计的灵敏度提高。 K 2 为标准电池和未知电动势的转换开关。标准电池、灵敏电流计、工作电源和未知电动势Ex 由相应的接线柱外接。UJ25 型电位差计的使用方法：( 1 )将 K 2 置到“断” ， K1 置于“1”档或“10 ”档(视被测量值而定)，分别接上标准电池、灵敏电流计、工作电源。被测电动势(或电压)接于“未知 1 ” (或“未知2” ) 。(2) 根据温度修正公式计算标准电池的电动势En(t) 的值，调节Rn 的示值与其相等。将心置“标准”档，按下 “粗”按钮，调节 Rpi、Rp2和Rp3,使灵敏电流计指针指零，再按下 “细”按钮，用Rp2和Rp3精确调节至灵敏电流计指针指零。此操作过程称为“校准” 。(3)将K2置“未知1”(或“未知2”)位置，按下“粗”按钮，调节读数转盘I、n使灵敏电流计指零，再按下 “细”按钮，精确调节读数转盘出使灵敏电流计指零。读数转盘I、n和出的示值乘以相应的倍率后相加，再乘以K1所用的倍率，即为被测电动势(或电压)

4、Ex 。此操作过程称作“测量” 。三仪器与药品UJ-25 型电位差计1 台， 直流辐射式检流计1 台， 稳流电源 1 台， 电位差计稳压电源 1 台，韦斯顿标准电池1 台，银电极 2 支，铂电极、饱和甘汞电极各 1 支，盐桥玻管 4 根。镀银液，盐桥液，硝酸银溶液L) ，未知 pH 液，盐酸液L) ， (1mol/L) ，醌氢醌。四实验步骤本实验测定下列四个电池的电动势:Hg (l) Hg2cMs) | 饱和 KCl 溶液 |CuSO4(0.100mol / kg) |Cu(s)Hg (l) Hg2cl2(s)| 饱和 KCl 溶液 |AgNO3(0.100m) | Ag(s)Ag(s) | KCl (0.01m)与饱和 AgCl 液|AgNO3(0.010m) | Ag(s)Ag (s)+AgCl (s)|HCl (0.100m)|AgNO3(0.100m) | Ag(s)1 盐桥的制备为了消除液接电势，必须使用盐桥，其制备方法是以质量比例琼胶：KNO： HkO=：20： 50的比例加入到烧杯中，于电炉上加热并不断用玻璃棒搅拌使之溶解，然后用滴 管将它注入干净的 U形管中，U形管中以

5、及管两端不能留有气泡，冷却后待用。2 电动势的测定 按右图组成三个电池。 将待测电池接至电位差计上，用测试线将待测电池按“+” 、 “ - ”极与“测量”插孔连接，注意正负极不能接错。将“测量”旋钮置于“内标”，将“X 100”旋钮置于“ 1”，“补偿”旋钮逆时 针旋转到底，其它旋钮均置于“ 0” ，此时“电位指示”显示“” V。 待“检零指示” 显示数值稳定后， 按一下采零键， 此时， “检零指示” 显示 “ 0000” 。 将“测量选择”旋钮置于“测量” ， 依次调节“ 100 : 10 4 ”五个旋钮，使“检零指示”显示数值为负且绝对值最小，此时“电位指示”显示的数值即为被测电动势的 值。依照上述步骤测定三个电池的电动势，每个电池测三次。实验完毕，把盐桥放在水中加热溶解，洗净，其它各仪器复原，检流计短路放置。 五实验注意事项 1 连接线路时，红线接阳极，黑线接阴极。2. 测试时必须先按电位计上“校准”按钮，待检流计示零后，再按“测量”按钮，以免检流计偏转过猛而损坏，测定时电计旋钮按下的时间尽量短，以防止电流通过而改变电极表面的平衡状态。3. 开始时电流计应置于其灵敏度最低档，以后

6、逐步提高灵敏度档次。4. 盐桥内不能有气泡。5. 标准电池不能倒置，晃动。6. 工作电源的电压会发生变化，故在测量过程中要经常标准化。另外，新制备的电池电动势不够稳定，应隔数分钟测一次，取其平均值。7 .测定过程中，检流计一直向一边偏转，可能是正负极接错，导线有断路，工作电源电压不够等造成，应进行检查。8 .试验完毕，把盐桥放入水中加热溶解，洗净，其它各仪器复原，检流计短路放置。六.数据处理（参考）实验称取的琼胶、KNO的质量分别为3g、40g,移取的蒸储水的体积为 100mL温度 t =18.6 C。1 .根据第三、四个电池的测定结果，求算 AgCl的Ksp第三个电池为：Ag(s) | KCl (0.01 m)与饱和 AgCl 液|AgNO3(0.010m) | Ag(s)电池的电极反应为负极:Ag Cl (0.01m) AgCl e正极:Ag (0.01m) e Ag电极总反应:Ag (0.01m) Cl (0.01m)AgCl其中左边半电池的制备方法为：往L的氯化钾溶液中滴加 2滴L硝酸银溶液，边滴边搅拌（不可多加），然后插入新制成的银电极即可。所测电动势的结果为：测量次数123

7、平均值电动势E/V因为 L 的 AgNO3 的 25 C 0.902 , L 的 KCl 溶液的 25 C 0.901, -25 C_3所以 aAgc(AgNO3) 0.01 0.902 9.02 10 mol / LaClc25C(KCl) 0.01 0.901 9.01 103mol/L由 F 96485C / mol , R 8.314J K mol , T 18.6 273.15 291.75K ,将上述数据代入公式lg Ksp lg aAglg aCllg Ksp lg9.02 10 3 lg9.01 10EF-,可得2.303RT0.3406 96485 八 _9.9732.303 8.314 291.75因此Ksd 1.641 10 10sp第四个电池为：Ag(s)+AgCl (s)|HCl (0.100m)|AgNO3(0.100m) | Ag(s)电池的电极反应为负极:Ag Cl (0.100 m) AgCl e正极:Ag (0.100m) eAgAg (0.100m) Cl(0.100 m) AgCl测量次数123平均值电动势E/V电极总反应:所测电动势的结果为:已

8、知0c时L的HCl溶液的平均活度系数0 C 0.8027,温度t C时的它。可通过下式求得,t c .lg lg0 C47 21.620 10 t 3.13 10 t将t =18.6 C代入可得HCl溶液的186c 0.986 ,所以aCl18.6C(KCl) 0.1 0.9869.8610 2mol/L。由于AgNO3的浓度为L ,则aAg18 6C.(AgNO3) 0.1 0.9029.02 102 mol / L ,所以解得lg Ksp lg aAglg 9.029.336综合两个电池求得的溶度积可得Ksp结2由第二个电池求Ag,Ag1g aCl10 2KspAgClio10EF2.303RTlg9.86 10 2104.610 10 10的Ksp为:4.610 10 100.4218 964852.303 8.314 291.753.126 10 10第一个电池为： Hg(l) Hg2cl2 (s) | 饱和 KCl 溶液 |AgNO 3(0.100m)| Ag(s)电池的电极反应为负极:一1 一Hg Cl- Hg 2cl2 e2正极:Ag (0.100m) e Ag1_电极总反应:Hg Cl Ag (0.100m) 5 Hg2cl2 Ag所测电动势的结果为：测量次数123平均值电动势E/V已知饱和甘汞电极电势与温度关系为：甘汞 0.2412 6.61 10 4(t 25)1.75 10 6 (t25)2 9.16 10 10(t 25)3将温度t=l8.6 C代入，可得甘汞0.2454VAg ,Ag与温度关系为:Ag Ag 0.7991*g , *g9.8810 4(t 25)727 10 7(t 25)2将温度t=18.6C代入可得Ag ,Ag的理论值为Ag,Ag0.8055/由于电池的电动势为E Ag ,Ag甘汞，所以Aq Aq E 甘汞 0.5384+0.2454 0.7838V g , *g实验测得的Ag,Ag与理

《电动势的测定及其应用》由会员汽***分享，可在线阅读，更多相关《电动势的测定及其应用》请在金锄头文库上搜索。