电极制备电动势的测定.doc

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