一次电池电动势的测量与应用.doc

实验11 原电池电动势的测定和应用 一、实验目的 掌握对消法测定原电池电动势的原理和方法。 了解电动势测定的应用。 熟悉精密电位差计和标准电池的使用。 二、实验原理 可设计成原电池的化学反应，发生失去电子进行氧化反应的部分可作为阳极，发生获得电子进行还原反应的部分可作为阴极，两个半点池组成一个原电池。电池的书写习惯是左方为负极，即阳极，右方为正极，即阴极。符号“|”表示两相界面，液相与液相之间一般加上盐桥，以符号“ ”表示，。如电池反应是自发的，则其电动势为正，等于阴极电极电势与阳极电极电势 之差，即 以铜-锌电池为例。铜-锌电池又称丹尼尔电池（Daniell cell），是一种典型的原电池。此电池可用图示表示如下： 左边为阳极，起氧化反应 其电极电势为 右边为阴极，起还原反应 其电极电势 总的电池反应 原电池电动势 = 、分别为锌电极和铜电极的标准还原电极电势，和分别为 和的离子活度。 本实验所测定的三个电池为： 1．原电池 阳极电极电势 阴极电极电势 原电池电动势 2．原电池 阳极电极电势 阴极电极电势 原电池电动势 其中 稀水溶液中浓度可近似取浓度的数值。 3. 原电池 阳极电极电势 阴极电极电势 原电池电动势 = 即 由此可知，只要测出原电池3的电动势，就可计算出待测溶液（缓冲溶液）的pH值。 测定可逆原电池的电动势常采用对消法（又称补偿法），其原理和方法在附录1、2、3中作了详细的介绍。通过原电池电动势的测定，还可以得到许多有用的数据，如离子活度等。特别是通过测定不同温度下原电池的电动势，得到原电池电动势的温度系数，由此可求出许多热力学函数，如计算相应电池反应的摩尔反应吉尔斯函数变，摩尔反应焓及摩尔反应熵 等。 如果电池反应中，反应物和生成物的活度均为1，温度为，则所测定的电动势和热力学函数即为相应电池反应的标准、、和。 利用对消法可以很准确的测量出原电池的电动势，因此用电化学方法求出的化学反应的热力学函数、、 等比用量热法或化学平衡常数法求得的热力学数据更为准确可靠。原电池设计与制造的难度主要是电极的制备，所以对一些常用电极的制备方法作一些了解还是很有必要的（详见附录5）。 三、仪器和药品 ZD－WC数字电位差计（含附件） 1台 0.01 mol.dm-3 AgNO3溶液 标准电池 1个 0.1 mol.dm-3 KCl溶液 甘汞电极（饱和） 1支 0.2 mol.dm-3 HAc溶液 银-氯化银电极 1支 0.2 mol.dm-3 NaAc溶液 光铂电极 1支 醌氢醌固体粉末（黑色） 银电极 1支 KNO3盐桥 3个 吸耳球 1个 100 ml烧杯 1个 洗瓶 1个 50 ml广口瓶 3个 饱和氯化钾溶液 10 ml移掖管 3支 图11.1 ZD-WC数字电位差计； 左图为全图，右图为操作面板 四、实验步骤 1．完成电位差计与检流计、标准电池、工作电池的接线工作，经教师检查无误后，进行工作电流“标准化”操作，并熟悉仪器使用方法。 2．取一广口瓶 ，洗净后，用少许0.01 mol.dm-3 AgNO3溶液连同银电极一起淌洗， 然后装入0.01 mol.dm-3 AgNO3溶液约1/3，插入银电极 ，作为阴极。插在装有飽和氯化钾溶液的广口瓶中的甘汞电极作为阳极，将盐桥（1）插入构成二电极的溶液中，组合成一个原电池。接入电位差计（注意+、-），测原电池的电动势。测完后，银电极（阴极）的电池溶液不要倒掉，留作制备下一个电池（2）使用。 3．在淌洗过的广口瓶中装入约1/3的0.1 mol.dm-3 KCl溶液，并插入银-氯化银电极，作为阳极。用盐桥（2）将银-氯化银电极（阳极）和电池（1）中已制备好的银电极（阴极）组合成一个原电池。测其电动势。 4．取10 ml 0.2 mol.dm-3 HAc溶液及10 ml 0.2 mol.dm-3 NaAc溶液放入淌洗过的广口瓶中，再加入少量的 醌氢醌固体粉末（黑色），而后插入光铂电极，作阴极。架上KNO3盐桥（3），同饱和甘汞电极（阳极）组合成一个原电池。测其电动势。 五、注意事项 1．测定时特别注意标准电池不要摇动、倾斜，以防液体互混使电动势变化。 2．在工作电流“标准化”或测定未知电动势时，要瞬时按下电键而不能长时间按。 3.测原电池的电动势时，注意随时进行工作电流“标准化”的校正。 六