用电位差计测电动势的实验总结.docx

用电位差计测电动势的实验总结 　　原电池电动势的测定与应用　　华南师范大学化学与环境学院合作:指导老师：林晓明　　一、实验目的　　①掌握电位差计的测量原理和原电池电动势的测定方法；②加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解；③测定电池(Ⅰ)及电池的电动势；④了解可逆电池电动势测定的应用。　　二、实验原理　　1.用对消法测定原电池电动势：　　原电池电动势不能能用伏特计直接测量，因为电池与伏特计连接后有电流通过，就会在电极上发生极化，结果使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，所以伏特计测得的只是不可逆电池的端电压。而测量可逆电池的电动势，只能在无电流通过电池的情况下进行，因此采用对消法。　　对消法是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电源，这样待测电池中没有电流通过，外加电源的大小即等于待测电池的电动势。　　本实验使用的电动势测量仪器是SDC型数字电位差计，它是利用对消法原理设计的。2.原电池电动势测定：　　电池的书写习惯是左方为负极，右方为正极。负极进行氧化反应，正极进行还原反应。如果电池反应是自发的，则电池电动势为正。符号“|”表示两相界面，“||”表示盐桥。　　在电池中，电极都具有一定的电极电势。当电池处于平衡态时，两个电极的电极电势只差就等于该可你电池的电动势，规定电池的电动势等于正、负电极的电极电势之差，即　　E=φ+-φ-　　式中，E是原电池的电动势。φ+、φ-分别代表正、负极的电极电势。根据电极电位的能斯特方程，有　　?=?+　　-RT/ZF·ln(α　　还原　　/α　　氧化　　)　　?=?-　　-RT/ZF·ln(α　　还原　　/α　　氧化　　)　　电池Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)‖AgNO3(/L)|Ag负极反应：Hg+Cl??→1/2Hg2Cl2+e正极反应：Ag+e??→Ag总反应：Hg+Cl+Ag　　-+　　+　　---　　??→1/2Hg2Cl2+Ag　　根据电极电位的能斯特公式，正极银电极的电极电位：　　φ　　其中φ　　Ag/Ag+　　=φ　　θ　　Ag/Ag++lgɑAg+　　θ　　Ag/Ag+=-　　+　　又因AgNO3浓度很稀，ɑAg+≈[Ag]=　　负极饱和甘汞电极电位因其氯离子浓度在一定温度下是个定值，故其电极电位只与温度有关，其关系式：　　φ　　+　　饱和甘汞　　-　　=-(t–25)　　而电池电动势E=φ-φ；可以算出该电池电动势的理论值。与测定值比较即可。3.电动势测定的应用：　　求溶液的pH值，通常将醌氢醌电极与饱和甘汞电极组成原电池，测定其电动势，则溶液的pH值可求。　　电池Hg|Hg2Cl2|KCl||HQ·QH2|Pt醌氢醌是一种暗褐色晶体，在水中溶解度很小，在水溶液中依下式部分溶解。　　C6H4O2·C6H4(OH)2==C6H4O2(醌)+C6H4(OH)2(氢醌)　　在酸性溶液中，对苯二酚解离度极小，因此醌与对苯二酚的活度可以认为相同，即α醌=α氢醌。　　醌氢醌电极的制备很简单，只需待测pH值溶液以醌氢醌饱和，浸入惰性电极中即可。醌氢醌电极作为还原电极时，电极反应是　　C6H4O2+2H++2e-→C6H4(OH）2　　其电动势为：φ其中φ　　θ　　醌氢醌　　醌氢醌　　+　　=φ　　θ　　醌氢醌　　–RT/F·ln1/αH+=φ　　θ　　醌氢醌　　-/F·pH　　=　　通过实验测得电池的电动势，就可以计算出溶液的pH值。　　三、实验仪器及用品　　1.实验仪器：　　SDC数字电位差计、超级恒温槽、饱和甘汞电极、光亮铂电极、银电极、250mL烧杯、20mL烧杯、U形管。2.实验试剂：　　/L的硝酸银溶液、饱和氯化钾溶液、硝酸钾、琼脂。　　四、实验步骤　　1.制备盐桥　　3%琼脂-饱和硝酸钾盐桥的制备方法：在250mL烧杯中，加入100mL蒸馏水和3g琼脂，盖上表面皿，放在石棉网上用小火加热至近沸，继续加热至琼脂完全溶解。然后加入40g硝酸钾，充分搅拌使硝酸钾完全溶解后，趁热用滴管将它灌入干净的U形管中，两端要装满，中间不能有气泡，静置待琼脂凝固后便可使用。制备好的盐桥丌使用时应浸入饱和硝酸钾溶液中，防止盐桥干涸。2.组合电池　　将饱和甘汞电极插入装有饱和硝酸钾溶液的广口瓶中。将一个20mL小烧杯洗净后，用数毫升/L的硝酸银溶液连同银电极一起淌洗，然后装此溶液至烧杯的2/3处，插入银电极，用硝酸钾盐桥不饱和甘汞电极连接构成电池。3.测定电池的电动势　　①根据Nernst公式计算实验温度下电池、的电动势理论值。　　②正确接好测量电池的线路。电池与电位差计连接时应注意极性。盐桥的两支管应标号，让标负号的