e11 原电池电动势的测定及应用2--.doc

河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸 PAGE PAGE 2 第 次课 4 学时 本次课题（或教材章节题目）：实验11 原电池电动势的测定和应用 教学要求： 理解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。 重 点：精密电位差计和标准电池的使用。 难 点：精密电位差计与标准电池的使用； 电池电动势的理论计算。 教学手段及教具：演示讲授，实际操作。 内容及时间分配： 演示讲授实验原理、实验步骤及注意事项、数据处理 0.5h 实验操作 3.5h 课后作业 对实验数据进行处理，完成实验报告各项内容。 参考资料 河北科技大学物理化学教研室编，物理化学实验，北京理工大学出版社，2005 北京大学化学系物理化学教研室，物理化学实验(第3 版)，北京大学出版社，1995 清华大学化学系物理化学编写组，物理化学实验，清华大学出版社，1991 复旦大学等，物理化学实验，高等教育出版社，1993 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