电极制备电动势的测定.doc

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物理化学实验报告 学号:姓名:班级: 电极的制备和电动势的测定 平均室温:20.3 ℃ 平均气压: 98.05Kpa 同组人: 日期: 一、实验目的 学会铜电极、锌电极、甘汞电极的制备和处理方法。 掌握电势差计的测量原理和测定电池电动势的方法。 加深对原电池、电极电势等概念的理解。 实验原理 电池由正、负两个电极组成,电池在工作过程中,正极发生还原反应,负极发生氧化反应,电池反应是电池中所有反应的总和。电池的电动势等于两个电极的电极电势的差值:      ?       ???E=?      以Cu?Zn电池为例:Zn|ZnSO4(aZn2+)||CuSO4(aCu2+)|Cu    电池的总的反应为: Zn+ Cu2+(aCu2+)→Cu +Zn2+(aZn2+)    根据能斯特方程,Cu-Zn电池的电动势为:                      =  纯固体的活度为1,即a(Cu)=a(Zn)=1  所以  电池电动势不能用伏特计直接测量。 因为当伏特计与电池接通后,由于存在电流I,使电动势值发生变化;另一方面,由于电池本身存在内电阻,所以伏特计所量出的只是两极的电势降,而不是电池的电动势。只有在没有电流通过时的电势降才是电池真正的电动势。 ( = I(R内+R外) 伏特计测量:U=IR外 U/( = R外 /(R内 + R外) 当R外((,I(0,U/( ( 1,U ( ( 电势差计的测量原理: 当转换开关K合至1,调节r,使检流计G中无电流通过,此时标准电池EN和标准电池的补偿电阻RN两端的电势分别相等,此时有下列关系:EN = IRN(I为工作电流 ) 当转换开关K合至2,调节滑线电阻A,再次使检流计G指示为零,此时在可调电阻R上的电阻值设为RK,则有: EX = IRK 式中I仍为前面所调的工作电流值,因此有: EX = EN·RK/RN 即当标准电池电动势EN和标准电池电动势的补偿电阻RN的数值确定时,只要正确读出RK的值,就能正确测出未知电动势EX。 三、仪器与试剂 电位差计一台,电线若干,饱和甘汞电极一只,铜片,锌片,烧杯三个,U型管。 硫酸锌溶液(0.1000 mol·L-1); 硫酸铜溶液(0.1000 mol·L-1);稀硫酸(3 mol·L-1);稀硝酸(6 mol·L-1);氯化钾溶液(饱和);琼胶。 四、主要实验步骤 (1)锌电极的制备:用砂纸打磨锌片至光亮,再用稀硫酸洗净锌电极表面的氧化物,再用蒸馏水淋洗;然后浸入饱和硝酸亚汞溶液中3-5s,用镊子夹住一小团湿棉花轻轻擦拭电极,使锌表面上有一层均匀的汞齐,再用蒸馏水冲洗干净;放入0.1000 mol.L-1的ZnSO4溶液中,即制成了锌电极。 (2)铜电极的制备:用砂纸打磨铜片至光亮,再用稀硝酸洗净铜片表面的氧化物,再用蒸馏水淋洗,再用0.1M的CuSO4溶液淋洗后,纯铜片放入0.1 mol.L-1的CuSO4溶液中,即制成了铜电极。 (3)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:在100 mL的饱和KCl溶液中加入1g琼脂,煮沸,用滴管将它灌入干净的U形管中,U形管中以及管两端不能留有气泡,冷却后待用。 (4)电池组合 将上面制备的锌电极和铜电极,中间用盐桥连接。锌片与铜片分别以阳极和阴极连入电位差计。即成Cu-Zn电池: Zn|ZnSO4(0.1000 mol.L-1)‖CuSO4(0.1000 mol.L-1)︱Cu 同法组成下列电池: Zn|ZnSO4(0.1000 mol.L-1)||KCl(饱和)|Hg2Cl2|Hg Hg|Hg2Cl2|KCl(饱和)||CuSO4(0.1000 mol.L-1) |Cu ? (5)电动势的测定 连接电源线,打开开关,预热15 min 调零 将测试线分别插入测量孔,将100旋钮置于“1”,补偿旋钮逆时针旋到底,其他旋钮均置零。此时“电位指标”显示1.0000V,将测试线短接。等“检零指示”数值稳定后,按一下“采零”键,此时应该显示为“0” C. 测量待测电池电动势 将“测量选择”转换开关拨向“测量”;连接测量电池;调节100-10-4旋钮,使“检零指示”显示数值为负且绝对值最小。调节补偿旋钮,使“检零指示”显示数值“000”,此时,“电位显示”数值即为电池电动势。 (6)实验完毕,把盐桥放在水中加热溶解,洗净,其它各仪器复原。 数据记录及处理 表1:电池电动势测定值记录 编号 电池表示式 E(V)(实验值) a Zn(ZnSO4(0.1000 mol/L) (( CuSO4(0.1

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