电动势的测定及其应用..docx

电动势的测定及其应用一、?实验目的：1．掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用。2．学会制备银电极、银-氯化银电极的制备和盐桥的制备。3.了解可逆电池电动势的应用。二、实验原理：?原电池是由两个“半电池”组成，每一个半电池中包含一个电极和相应的电解质溶液。不同的半电池可以组成各种各样的原电池。电池反应中正极起还原作用，负极起氧化作用，而电池反应是电池中两个电极反应的总和。其电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和。若已知一半电池的电极电势，通过测定电动势，即可求得另一半电池的电极电势。目前尚不能从实验上测定单个半电池的电极电势。在电化学中，电极电势是以某一电极为标准而求出其它电极的相对值。现在国际上采用的标准电极是标准氢电极，即αH+=1，PH2=1atm?时被氢气所饱和的铂电极。但氢电极使用比较麻烦，因此常把具有稳定电势的电极，如甘汞电极、银-氯化银电极等作为第二类参比电极。?通过测定电池电动势可求算某些反应的ΔH、ΔG、ΔS等热力学函数，电解质的平均活度系数，难溶盐的溶度积和溶液的pH值等数据。但要求上述数据，必须时能够设计成一个可逆电池，该电池反应就是所需求的反应。例如用电动势法求AgCl的Ksp，需设计成如下电池：?只要测得该电池的电动势，就可以通过上式求得AgCl的KSP又例如通过电动势的测定，求溶液的pH值，可设计如下电池：所以只要测得电动势，就可通过上式求得未知溶液的pH值。电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为当伏特计与待测电池接通后，整个线路上便有电流通过，此时电池内部由于存在内电阻而产生电位降，并在电池两电极发生化学反应，溶液浓度发生变化，电动势数值不稳定，所以么准确测定电池电动势，只有在无电流的情况下进行，所以测定电池电动势采取对消法。对消法原理示意图三、?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1支、铂电极、饱和甘汞电极各1支、盐桥2根、?未知pH液、醌氢醌、饱和KCl溶液、硝酸银溶液（0.100mol/L）四、实验步骤：本实验测定下列两个电池的电动势：1.2.电动势的测定：（1）组成四个电池；（2）将标准电池，待测电池，检流计接至型电位差计上（注意正负极不能接错）；（3）校正电位计：先读取环境温度，校正标准电池的电动势；（4）测量待测电池电动势。五、注意事项:?1．在连接线路时，切勿将标准电池、工作电池、待测电池的正负极接错。?2．盐桥使用时要注意不要污染，认准一端装氯化物，用后要及时清洗，并在饱和硝酸钾溶液中保存。?3．电池电动势测定时不要长时间通电，测量要快。?六、数据处理：1.数据记录：电池序号电动势（mV）1492.1202351.7352.数据计算：（1）由第1个电池求φθAg+，Ag及百分误差将实验测得的φθAg+，Ag值与理论计算值进行比较，要求百分误差小于1％。已知饱和甘汞电极电势与温度的关系为：?φ甘汞＝0.2412-6.61×10-4(t-25)-1.75×10-6(t-25)2-9.16×10-10(t-25)3?φθAg+，Ag与温度关系为φθAg+，Ag＝0.7991-9.88×10-4(t-25)+7×10-7(t-25)2φ甘汞=0.2412-6.61×10-4(27-25)-1.75×10-6(27-25)2-9.16×10-10(27-25)3?=0.2399 V?φθAg+，Ag=E+φ甘汞＝0.49212+0.2399＝0.7320 V??φAg+，Ag=φθAg+，Ag+RT lnαAg+/F φθAg+，Ag= 0.7320-8.314×(273.2+27)/96485×ln(0.100×0.794)? =0.7320+0.0655=0.7975 V而理论计算值φθAg+，Ag=0.7991-9.88×10-4(t-25)+7×10-7(t-25)2 =0.7991-9.88×10-4(27-25)+7×10-7(27-25)2 =0.7971?V??|[φθAg+，Ag（理论）-φθAg+，Ag（测量）]/φθAg+，Ag（理论）|=|0.7971-0.7975|/0.7971×100％=0.05％＜1％（2）由第2个电池求未知溶液的pH值已知φθ醌氢醌=0.6994－7.4×10-4(t-25)??=0.6994-7.4×10-4(27-25)?=0.6979?V?φ甘汞=0.2412-6.61×10-4(t-25)-1.75×10-6(t-25)2-9.16×10-10(t-25)3=0.2412-6.61×10-4(27-25)-1.75×10-6(27-25)2-9.16×10-10(27-25)3? =0.2399?V=(0.6979-0.351735