华师物化实验-原电池电动势的测定与应用.doc

华 南 师 范 大 学 实 验 报 告 学生姓名：dxh 学号： 专业：化学师范 年级、班级：2011级化教六班 课程名称：物理化学实验 实验项目：原电池电动势的测定与应用 指导老师：蔡跃鹏 实验评分： 【实验目的】 掌握电位差计的测量原理和测量电池电动势的方法； 掌握电动势法测定化学反应热力学函数变化值的有关原理和方法； 加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解； 测定电池（1）的电动势； 了解可逆电池电动势测定的应用； 根据可逆热力学体系的要求设计可逆电池，测定其在不同温度下的电动势值，计算电池反应的热力学函数△G、△S、△H。 【实验原理】 可设计成原电池的化学反应，发生失去电子进行氧化反应的部分可作为阳极，发生获得电子进行还原反应的部分可作为阴极，两个半点池组成一个原电池。电池的书写习惯是左方为负极，即阳极，右方为正极，即阴极。符号“|”表示两相界面，液相与液相之间一般加上盐桥，以符号“ ”表示，。如电池反应是自发的，则其电动势为正，等于阴极电极电势与阳极电极电势 之差，即 以铜-锌电池为例。铜-锌电池又称丹尼尔电池（Daniell cell） 左边为阳极，起氧化反应 其电极电势为 右边为阴极，起还原反应 其电极电势 总的电池反应 原电池电动势 = 、分别为锌电极和铜电极的标准还原电极电势，和分别为 和的离子活度。 本实验所测定的三个电池为： 1．原电池 阳极电极电势 阴极电极电势 原电池电动势 2．原电池 阳极电极电势 阴极电极电势 原电池电动势 其中 稀水溶液中浓度可近似取浓度的数值。 3. 原电池 阳极电极电势 阴极电极电势 原电池电动势 = 即 由此可知，只要测出原电池3的电动势，就可计算出待测溶液（缓冲溶液）的pH值。 测定可逆原电池的电动势常采用对消法（又称补偿法），其原理和方法在附录1、2、3中作了详细的介绍。通过原电池电动势的测定，还可以得到许多有用的数据，如离子活度等。特别是通过测定不同温度下原电池的电动势，得到原电池电动势的温度系数，由此可求出许多热力学函数，如计算相应电池反应的摩尔反应吉尔斯函数变，摩尔反应焓及摩尔反应熵 等。 如果电池反应中，反应物和生成物的活度均为1，温度为，则所测定的电动势和热力学函数即为相应电池反应的标准、、和。 利用对消法可以很准确的测量出原电池的电动势，因此用电化学方法求出的化学反应的热力学函数、、 等比用量热法或化学平衡常数法求得的热力学数据更为准确可靠。ZD－WC数字电位差计（含附件） 1台 0.01 mol.dm-3 AgNO3溶液 标准电池 1个 0.1 mol.dm-3 KCl溶液 甘汞电极（饱和） 1支 0.2 mol.dm-3 HAc溶液 银-氯化银电极 1支 0.2 mol.dm-3 NaAc溶液 光铂电极 1支 醌氢醌固体粉末（黑色） 银电极 1支 KNO3盐桥 3个 吸耳球 1个 100 ml烧杯 1个 洗瓶 1个 50 ml广口瓶 3个 饱和氯化钾溶液 10 ml移掖管 3支 图11.1 ZD-WC数字电位差计； 左图为全图，右图为操作面板 【实验步骤 】 1.制备盐桥 3%琼脂-饱和硝酸钾盐桥的制备方法：在250mL烧杯中，加入100mL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。 2.组合电池 将饱和甘汞电极插入装有饱和硝酸钾溶液的广口瓶中。将一个20mL小烧杯洗净后，用数毫升0.02mol/L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，用硝酸钾盐桥不饱和甘汞电极连接构成电池。 3.测定电池的电动势 ①根据Nernst公式计算实验温度下电池（I）的电动势理论值。 ②正确接好测量电池（I）的线路。电池与电位差计连接时应注意极性。盐桥的两支管应标号，让标负号的一端始终不含氯离子的溶液接触。仪器要注意摆布合理并便于操作。 ③用SDC数字电位差计测量电池（I）的电动势。每隔2min测一次