原电池电动势的测定及其应用.doc

实验名称 原电池电动势的测定及其应用 班组 姓名 同组者姓名 日期 年 月 日 一、实验目的 1．理解电极、电极电势、电池电动势、可逆电池电动势的意义。 2．掌握用对消法测定电池电动势的基本原理和数字式电子电位差计的使用方法。 3．学会几种电极和盐桥的制备方法。 二、实验原理 1.对消法测电动势的原理： 测量电池电动势只能在无电流通过电池的情况下进行，因此需用对消法(又叫补偿法)来测定电动势。对消法测定电动势就是在所研究的电池的外电路上加一个方向相反的电压。当两者相等时，电路的电流为零（通过检流计指示）。对消法测电动势常用的仪器为电位差计，其简单原理如右图所示： 【Ew、Es、Ex 分别为工作电池、标准电池、待测电池。】 当K与Es接通时，调节Rf及滑动头至C1，使检流计中无电流通过。此时有Es＝UC1A，工作回路电流I＝UC1A /RC1A=Es/RC1A 当K与Ex接通时，调节滑头至C2，使检流计中无电流通过，此时有Ex＝UC2A，工作回路电流I=UC2A/RC2A=Ex/RC2A 因此 Es/RC1A =Ex/ RC2A 即 Ex＝ RC2A?(Es/RC1A ) 2．电极电势的测定原理： 原电池是化学能转变为电能的装置，在电池放电反应中，正极（右边）起还原反应，负极（左边）起氧化反应。电池的电动势等于组成电池的两个电极电位的差值。即： (1) 式中E是原电池的电动势； 分别代表正、负极的电极电势。 其中： (3) 在式(2)(3)中： 分别代表正、负电极的标准电极电势；R=8.134J.mol-1.K-1； T是绝对温度；Z是反应中得失电子的数量；F=96500C，称法拉第常数； 为参与电极反应的物质的还原态的活度。 3.浓差电池： 一种物质从高浓度（或高压力）状态向低浓度（或低压力）状态转移，从而产生电动势，而这种电池的标准电动势为零。 三、仪器与试剂 EM-3C型数字式电子电位差计（南京大学应用物理研究所监制）1台； 标准电池（中华人民共和国上海电工仪器厂）1个； 饱和甘汞电极（上海康宁电光技术有限公司）1个； 铜电极2个 锌电极1个 ZnSO4溶液（0.1mol/L） CuSO4溶液（0.1mol/L） CuSO4溶液（0.01mol/L） 饱和KCl溶液 H2SO4溶液（6mol/L） HNO3溶液（6mol/L） 四、实验步骤 （一）、电极制备 1、锌电极 （1）将锌电极在6mol/L硫酸溶液中浸泡片刻,除去表面上的氧 化层，取出后用水洗涤，再用蒸馏水淋洗。 （2）浸入含有饱和硝酸亚汞溶液和棉花的烧杯中约5s，使电极表面上形成一层光亮均匀的锌汞齐，再用蒸馏水淋洗后用滤纸擦拭，然后插入0.1mol/L的ZnSO4溶液中待用。 （3）把汞齐化的锌电极插入清洁的电极管内并塞紧，将电极管的虹吸管口浸入0.1mol/L ZnSO4溶液中，用洗耳球自支管抽气，将溶液吸入电极管直到较虹吸管略高一点时，停止抽气，旋紧螺旋夹。电极的虹吸管口内(包括管口)不可有气泡，也不能有漏液现象。 注意： 1、电极应浸洗干净，否则内部会存在一个微小的电势，会抵消一部分电势，从而影响实验结果。 2、锌汞齐化能消除金属表面机械应力不同的影响，使该电极具有稳定的电极电位。 3、实验前应先检查半电极管是否漏气；装液前，需要用少量的电解质溶液淋洗，以确保浓度的准确性。 2、铜电极 将铜电极在6mol/L硝酸溶液中浸泡片刻，取出后用水洗涤，再用 蒸馏水淋洗，其余制作步骤同上。 （二）电池组合 按右图所示，将饱和KCl溶液注入50mL的小烧杯中，得 电池1：Zn|ZnSO4(0.1mol/L)||KCl(饱和)|Hg2Cl2|Hg 电池2：Hg|Hg2Cl2|KCl(饱和)||CuSO4(0.1mol/L)|Cu 电池3：Zn|ZnSO4(0.1mol/L)||CuSO4(0.1mol/L)|Cu 电池4：CuSO4(0.01mol/L)|Cu||CuSO4(0.1mol/L)|Cu （三）标定电位差 数字式电子电位差计使用方法： 1．校正： （1）打开电源开关，预热10min； （2）将标准电池按“+” 、“-”极性与“外标插孔”连接； （3）将“功能选择”旋钮置于“外标”； （4）调节“103 mV～10-2 mV”六个旋钮，使“电动势指示”显示的数值与标准电池数值相同； （5）按下“校准”按钮。 2．测量： （1）将电池按“+” 、“-”极性与“测量插孔