实验10电动势的测定.ppt-湖南大学.ppt

湖南大学化学实验教学中心 湖南大学化学实验教学中心 湖南大学化学实验教学中心 主讲教师：董奇志 物理化学实验 湖南大学化学实验教学中心 1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术 2.学会几种电极和盐桥的制备方法 3.学会测定原电池电动势的方法和相关计算 一、实验目的 ??? 凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池(或原电池)。 ??? 可逆电池应满足如下条件: ??? (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆； (2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界； (3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，即测量时通过电池的电流应为无限小。 二、实验原理 不行:因为我们所测量是可逆电池的电动势。 (1)电池与伏特计接通后有电流通过，电池内就会发生电化学变化，电极被极化，则所测值就不是在可逆条件下测得的。 (2)电流不断流出，电池中溶液浓度不断变化，因而电位也不断变化。 (3)电池本身内有电阻，用伏特计所测值只是电动势的一部分，称为电位降，而不是该电池的电动势。 由上述分析可知，对仪器工作原理设计时，必须在无电流或极小电流通过电池。i 0 能否用伏特计直接去测量电池电动势? AB：均匀滑线阻，R：可变电阻，Vw：工作电池，X：待测电池，S：标准电池(电动势已知精确值)，K：双向开关，c：与K相连的可在AB上移动的接触点，G：高灵敏度检流计。 ?将AB滑线电阻c置于B段，然后将K连接到标准电池S上；迅速调节c至c2点，使G无电流通过，此时S的电动势与Ac2的电势降等值反向 ? 将c置于AB滑线电阻的B段，然后将K连接到待测电池X上； ? 迅速调节c到c1直至G中无电流通过，此时X的电动势与Ac1的电势降等值反向； 波根多夫对消法原理 c2 c1 c 故 ??? SDC－II型数字式电子电位差计， 铜电极，锌电极，饱和甘汞电极， 0.1 mol·L-1?CuSO4?溶液， 0.1 mol·L-1?ZnSO4?溶液， 饱和 KCl 溶液。 镀铜溶液 三、仪器与试剂 1. 电极制备 先把锌片和铜片用抛光砂纸轻轻擦亮，去掉氧化层，然后用水、蒸馏水冲洗，备用。 四、实验步骤 （1）铜电极的制备： 将备用铜电极在1∶3的稀硝酸中浸泡片刻，进一步除去氧化物，用水冲洗干净。以此电极作为负极，另一铜板作正极在镀铜液中电镀，控制电镀的电流为20mA，电镀30min得表面呈红色的Cu电极，洗净后放入0.10 mol.dm-3的CuSO4溶液中备用。 （2）锌电极的制备 将备用锌电极在稀硫酸溶液中浸泡片刻，进一步除掉氧化层。取出后用自来水洗涤，再用蒸馏水淋洗，然后浸入饱和硝酸亚汞溶液中6～10s，取出后用滤纸擦拭锌电极，使锌电极表面上有一层均匀的汞齐，再用蒸馏水洗净（汞有剧毒，用过的滤纸不能乱丢，应放入指定的地方），将洗净后的锌电极插入0.10 mol.dm-3 的ZnSO4溶液中待用。 3. 盐桥的制作 在90mL去离子水中加入约1.5g琼脂(不要过多)加热（近沸时，但注意不要失水）使之完全溶解后再加入30gKCl，待其溶解后趁热用滴管吸满后沿管壁快速连续一次将溶液装入U型管中，加满后再在U形管两端加一滴试剂。(注意：管中不得有气泡！)静止冷却，待凝结后即可使用。共做3个。盐桥两端要形成凸液面，管中不得有气泡。??? 4. 组装原电池 将冷却的盐桥倒插入两半电池中即可。 （2）将电位差计选择旋钮旋至“测定”档，接上测量导线（+接+，-接-），接通电池。 （1 ) 记录室温，打开SDC－II型数字式电子电位差计预热 10~15 分钟。将选择旋钮旋到“内标”档，用1.00000 V电压进行“采零”。 5. 测定铜锌原电池电动势 ??? （3）从高位到低位逐级调整电位值，按下测量按钮，观察电流显示。高电位档调节时，当平衡显示从OUL跳过某个数字又跳回OUL时，将该档退回到低值，再调整下一档。在低电位档调节时，调节至平衡显示从负值逐渐小，过零后变正值时，将该档回到低值，继续调整下一档。直至调整到最后一位连续调节档。当平衡显示为零或接近于零时，读出所调节的电位值，此即该电池的电动势。每个电池连续测三次，取平均值。 五、结果讨论 1. 根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算出 室温时饱和甘汞电极的电极电势。 ?2. 查相关数据，计算室温条件下所测三个电池电动势的理论值，将计算得到的理论值与实验值进行比较，计算产生的误差并分析其产生的原因。 ?3. 根据讲义中第二个与第三个电池的电动势的实验值分别计算