电动势的测定与应用电动势的测定与应用.doc

华南师范大学实验报告 学生姓名 甘汉麟 学 号 20112401028 专 业 化学 (师范) 年级、班级 11化 5 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 实验指导老师 林晓明 实验时间 2014 年 4 月 9 日 【实验目的】 ①掌握电位差计的测量原理和原电池电动势的测定方法；? ②加深对可逆电极、可逆电池、盐桥等概念的理解； ③测定电池（I）的电动势； ④了解可逆电池电动势测定的应用；? ⑤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；? ⑥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】 ⑴ 用对消法测定原电池电动势 原电池电动势不能能用伏特计直接测量，因为电池与伏特计连接后有电流通过，就会在电极上发生生极化，结果使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，所以伏特计测得的只是不可逆电池的端电压。采用对消法（又叫补偿法）可在无电流（或极小电流）通过电池的情况下准确测定电池的电动势。 对消法原理是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。?? ⑵ 原电池电动势的测定 电池（I） Hg?|?Hg2Cl2?|?KCl(?饱和?)?|?|?AgNO3?(0.02?mol/L)?|?Ag?? 根据电极电位的能斯特公式，银电极的电极电位：?? 其中 φ?Ag/Ag+?=0.799-0.00097（t-25） 又因AgNO3浓度很稀 aAg+≈[ Ag+ ]=0.02 饱和甘汞电极的电极电位： 对饱和甘汞电极来说，其氯离子浓度在一定温度下是个定值，故其电极电位只与温度有关，其关系可直接写为 φ饱和甘汞?=?0.2415?-?0.00065(t?–?25)? 从上述电池的两个电极电位可算出电池的理论电动势，将测定值与之比较。 ?⑶ 电动势法测定化学反应的△G、△S、△H。 利用对消法测定电池的电动势，即可获得相应的电池反应的自由能改变值。 根据吉布斯-亥姆霍兹公式，有 因此，按照化学反应设计一个电池，测量各个温度T下电池的电动势E，作E-T图，即可求得该反应的热力学函数△G、△S及△H等。 【仪器与试剂】SDC数字电位差计 1台 饱和甘汞电极 1支 超级恒温槽 1台 20mL烧杯 2个 饱和氯化钾溶液 U型管 2个 银电极 1支 250mL烧杯 1个 硝酸钾 琼脂 0.02mol/L的硝酸银溶液  【实验步骤】 ⑴ 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。?? ⑵ 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，用硝酸钾盐桥与饱和甘汞电极连接构成电池。?? ⑶ 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接通恒温槽电源进行恒温，使其达到25℃，温度波动范围要求控制在±0.2℃之内。把被测电池放入恒温槽中恒温约15min，同时将原电池引出线连接到SDC型数字式电位差计的待测接线柱上（注意正负极的连接），盐桥的两支管应标好记号，让标负号的一端始终与含氯离子的溶液接触。仪器要注意摆布合理并便于操作。测定其电动势，直至电位差计读数稳定为止，平行测定三次。 ③将恒温槽的温度设定至35℃，再按步骤②的操作测定该电池的电动势，直至电位差计读数稳定为止，平行测定三次。 【数据记录与处理】 ⑴ 电动势的测定 室温 26.1 ℃ 气压 101.71 kPa t / ℃ T / K E1 / V E2 / V E3 / V / V 28.7 301.85 0.45526 0.455