【2017年整理】实验八电动势的测定及其应用.doc

[适用对象] 化学教育 [实验学时] 3 学时 实验 电动势的测定及其应用电动势的测量在物理化学中有重要电池电动势热力学函数电池电动势电动势 对消法测定电池电动势基础知识与技术部分的有关内容。本实验包括以下几：(1)电极势的测定；(2)溶度积的测定；(3)溶液H值的测定；(4)求电池反应的ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm、ΔrG。 电极势的测定 【目的要求】 几种金属电极掌握几种金属电极的电极势的测定方法。 【实验原理】 可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。设正极电势为φ+，负极电势为φ，则： Eφ+－φ电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极(其电极电势规定为零)作为标准，与待测电极组成一电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极甘汞电极、银-氯化银电极等。 本实验是测定几种金属电极的电极势。将待测电极与饱和甘汞电极组成如下电池： Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜KCl(饱和溶液)‖Mn＋(a±)｜M(S) 金属电极的反应为： Mn+ ne → M 甘汞电极的反应为： 2Hg2Cl-→Hg2Cl2＋2e 电池电动势为： (1) 式中φ(饱和甘汞)0.24240－7.6×10-4(t－25) (t为℃)γ±m 【仪器】原电池测量装置套；银电极1；铜电极1；锌电极1；饱和甘汞电极1。 AgNO3(0.1000mol·kg-1)；CuSO4(0.1000mol·kg-1)；ZnSO4(0.100mol·kg-1)；KNO3饱和溶液；KCl饱和溶液。 【实验步骤】 1. 铜、锌金属电极的2. 测定以下三个原电池的电动势。 Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(S) Zn(S)｜Zn SO4 (0.1000mol·kg-1)‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(S)Zn(S)｜Zn SO4 (0.1000mol·kg-1)‖KCl(饱和｜Hg2Cl2(S) -Hg(l) ，。将转化开关打到N上，调节粗、中、细、微四个旋钮，依次按下电计旋钮“粗”、“细”，直至检流计指零， 在测量过程中，经常检查是否发生偏离，加以调正。 (3) 测量未知电池电动势。将转换开关打在X1或X2上，从大到小调节6个测量旋钮，依次按下电计旋钮“粗”、“细”，直至检流计指零， 6个小窗口读书即为Ex。 【数据处理】 由测定的电池电动势数据，利用公式(1)计算铜、锌的标准电极电势。 离子平均活度系数γ (25℃)见附录二十九。 测定溶液的H值 【目的要求】 1. 掌握通过测定可逆电池电动势测定溶液的pH值 2. 了解氢离子指示电极的构成 【实验原理】 利用各种氢离子指示电极与参比电极组成电池，即可从电池电动势算出溶液的pH值，常用指示电极有：氢电极、醌氢醌电极和玻璃电极。今讨论醌氢醌(Q·QH2)电极。Q·QH2为醌(Q)与氢醌(QH2)等摩尔混合物，在水溶液中部分分解。 Q·QH2) (Q) (QH2) 它在水中溶解度很小。将待测pH溶液用Q·QH2饱和后，再插入一只光亮Pt电极就构成了Q·QH2电极，可用它构成如下电池： Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液‖由Q·QH2饱和的待测pH溶液(H+)｜Pt(S) Q·QH2电极反应为： Q2H+＋2e→QH2 因为在稀溶液中aHCH，所以： φQ·QHφ?Q·QH－ pH 可见，Q·QH2电极的作用相当于一个氢电极，电池的电动势为： φ+－φ-＝φ?Q·QH－ pH－φ(饱和甘汞) φ?Q·QH－E－φ(饱和甘汞) (6) 其中φ? Q·QH0.6994－7.4×10-4(t－25)，φ(饱和甘汞)见。 【仪器】原电池测量装置套；Pt电极只；饱和甘汞电极1只。 KCl饱和溶液；醌氢醌(固体)；未知H值溶液。 【实验步骤】 测定以下电池的电动势 Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液‖由Q·QH2饱和的待测pH溶液｜Pt(S) 【数据处理】 根据公式(6)计算未知溶液的H值 【注意事项】 连接仪器时，防止将正负极接错。 【数据处理】Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(S) 相对误差： 2. Zn(S)｜Zn SO4 (0.1000mol·kg-1)‖KCl(饱和｜Hg2Cl2(S) -Hg(l) 相对误差： 3. Zn(S)｜Zn SO4 (0.1000mol·kg-1)‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(S) E(理论)＝0.