1、物化实验报告电池电动势的测定及其应用篇一：华师物化实验-原电池电动势的测定与应用华 南 师 范 大 学 实 验 报 告学生姓名：dxh 学号：专业：化学师范年级、班级：2023级化教六班 课程名称：物理化学实验 实验工程：原电池电动势的测定与应用 指导老师：蔡跃鹏 实验评分：【实验目的】1. 掌握电位差计的测量原理和测量电池电动势的方法；2. 掌握电动势法测定化学反响热力学函数变化值的有关原理和方法； 3. 加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解； 4. 测定电池（1）的电动势；5. 了解可逆电池电动势测定的应用；6. 根据可逆热力学体系的要求设计可逆电池，测定其在不同温度下的电动势值，计
2、算电池反响的热力学函数G、S、H。【实验原理】可设计成原电池的化学反响，发生失去电子进行氧化反响的局部可作为阳极，发生获得电子进行复原反响的局部可作为阴极，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 表示，。如电池反响是自发的，那么其电动势为正，等于阴极电极电势E与阳极电极电势E 之差，即EEE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：ZnZnSO4(a11molkg1)CuSO4(a21molkg1)Cu左边为阳极，起氧化反响ZnZn2(a1)2e其电极电势为E阳EE
3、RTa(Zn)ln 2Fa(Zn2)右边为阴极，起复原反响Cu2(a2)2eCu其电极电势E阴EERTa(Cu)ln22Fa(Cu)总的电池反响ZnCu2(a2)Zn2(a1)Cu原电池电动势RTa(Zn2)RTa(Zn2)=E E(EE)lnln222Fa(Cu)2Fa(Cu)E 、E分别为锌电极和铜电极的标准复原电极电势，a(Zn2)和a(Cu2)分别为 Zn2和Cu2的离子活度。本实验所测定的三个电池为：1原电池Hg(l)Hg2Cl2(s)KCl(AgNO3(0.01moldm3)Ag(s) 阳极电极电势 E/VEHg2Cl2(s)/Hg/V0.24107.6104(t/25)阴极电极电
4、势 EEAg/AgEAg/AgRTlna(Ag)FE/V0.7990.00097(t/25) Ag/Ag原电池电动势 EEEEAg/AgRTlna(Ag)EHg2Cl2(s)/Hg F2原电池 AgAgCl(s)KCl(0.1moldm3)AgNO3(0.01moldm3)Ag 阳极电极电势 EEAgCl(S)/AgRTlna(Cl) FRTlna(Ag) FRTlna(Cl)a(Ag) FEAgCl(S)/Ag/V0.22210.000645(t/25) 阴极电极电势 EEAg/AgEAg/AgE 原电池电动势 EEEEAgCl(S)/AgAg/Ag其中 0.01molkg1AgNO3的0.
5、900.1molkg1KCl的0.77稀水溶液中moldm3浓度可近似取molkg1浓度的数值。3.原电池Hg(l)Hg2Cl2(s)KCl(饱和)H(0.1moldm3HAc0.1moldm3NaAc),QH2QPt阳极电极电势 E/VEHg2Cl2(s)/Hg/V0.24107.6104(t/25)阴极电极电势 EEQ/H2QEQ/H2QRTlna(H) FRTlna(H)EHg2Cl2(s)/Hg F4EQ25)/H2Q/V0.69947.410(t/原电池电动势 EEEEQ/H2Q= EQ/H2Q2.303RTPHEHg2Cl2(s)/Hg F即 pHEQ/H2QEHg2Cl2(s)/
6、HgE)(2.303RT/F)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（HAc和NaAc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(ET)p，由此可求出许多热力学函数，如计算相应电池反响的摩尔反响吉尔斯函数变rGmzFE，摩尔反响焓rHmEESzF()p等。 及摩尔反响熵zFEzF()prmTT如果电池反响中，反响物和生成物的活度均为1，温度为298.15K，那么所测定的电动势和
7、热力学函数即为相应电池反响的标准E(298.15K)、rGm(298.15K)、和rSm(298.15K)。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响的热力学函数rGm、rHm、 rSm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）。【仪器和药品】ZDWC数字电位差计（含附件） 1台 0.01 mol.dm-3 AgNO3溶液 标准电池甘汞电极（饱和） 银-氯化银电极 光铂电极 银电极 吸耳球1个 0.1 mol.dm-3 KCl溶液 1支 0.
8、2 mol.dm-3 HAc溶液 1支 0.2 mol.dm-3 NaAc溶液 1支 KNO3盐桥 1个 100 ml烧杯3个 1个1支 醌氢醌固体粉末（黑色）洗瓶饱和氯化钾溶液1个 50 ml广口瓶10 ml移掖管3个 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【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，参加100mL蒸馏水和3g琼脂，盖上外表皿，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。然后参加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
9、可使用。制备好的盐桥不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0.02mol/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 根据Nernst公式计算实验温度下电池（I）的电动势理论值。 正确接好测量电池（I）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，让标负号的一端始终不含氯离子的溶液接触。仪器要注意摆布合理并便于操作。 用SDC数字电位差计测量电池（I）的电动势。每隔2min测一次，共测
10、三次。 接通恒温槽电源进行恒温，使其分别到达21.525.2、30.1，温度波动范围要求控制在正负0.2之内。把被测电池放入恒温槽中恒温15min，同时将原电池引出线连接到SDC型数字式电位差计的待测接线柱上（注意正负极的连接），测定其电动势，每5分钟测1次，直至电位差计读书稳定为止。5然后调节恒温槽，令恒温升温5，重复上述操作，然后再升温并进行测定。6测量完毕后，倒去两个小烧杯的溶液，洗净烧杯的溶液。盐桥两端淋洗后，浸入硝酸钾溶液中保存。【实验记录及数据处理】Ag/Ag0.7990.00097(t25)0.7990.00097(26.425)0.7942VAg/AgAg/AgRT1lnFaA
11、g0.78938.314x299.551ln0.6920V965000.02饱和甘汞0.24150.00065（26.425）0.238VE理论Ag/Ag饱和甘汞0.4540VE-T图篇二：大学物理化学实验报告-原电池电动势的测定物理化学实验报告院系 化学化工学院 班级 学号 姓名实验名称 ： 原电池电动势的测定 日期同组者姓名 史黄亮 室温16.84 气压 101.7 kPa成绩一、目的和要求1.学会一些电极的制备和处理方法；2.掌握对消法测定电池电动势及电极电势的原理和方法； 3.熟悉数字式电子电位差计的工作原理和正确的使用方法。二、根本原理测定电池电动势必须要求电池反响本身是可逆的，即电
12、池必须在可逆的情况下工作，此时只允许有无限小的电流通过电池。因此根据对消法原理（在外电路上加一个方向相反而电动势几乎相等的电池）设计了一种电位差计，以满足测量工作的需要。T温度下的电极电势 T=T-(RT/2F)xln(1/a); a= rxm (r参见附录表V-5-30)T=298+(T-298)+0.5(T-298) ，为电池电极的温度系数： 铜电极(Cu2+/Cu)，=-0.000016 V/K，=0锌电极Zn2+/Zn(Hg)，=0.0001 V/K，=0.62x10-6 V/K三、仪器、试剂SDC-数字电位差综合测试仪、YJ56电镀仪 毫安表、饱和甘汞电极、U型玻璃管等；0.1000
13、mol/L CuSO4溶液、0.0100mol/L CuSO4溶液、0.1000mol/L ZnSO4溶液、Hg2Cl2溶液、饱和KCl溶液、琼脂、氯化钾(A.R.)、 铜片、锌片等。四、实验步骤、电极制备 . 铜电极 取2片铜片，用沙皮纸将其外表打磨干净，再放入稀硝酸溶液中处理片刻，用蒸馏水冲洗干净； 将处理后的铜片放入电镀液(0.1000mol/L CuSO4溶液)中,与电源的负 极相连，电源的正极与另一片铜片相连，回路中连有一只毫安表，调节电镀装置使毫安表的读数为40左右，电镀约1h； . 锌电极 取一片锌片，用沙皮纸将其外表的氧化物打磨去除，放入稀硫酸溶液中片刻，使其外表氧化物进一步反
14、响完全； 用蒸馏水冲洗锌片后，将其放入Hg2Cl2溶液约6秒钟，使其外表汞齐化； 取出后再用蒸馏水淋洗，用纸吸干外表的水，放入0.1000 mol/L ZnSO4溶液中备用；、制盐桥 在100ml烧杯中参加适量蒸馏水，用电磁炉煮沸； 称取12g琼脂和20g纯KCl，参加沸水中 待固体完全溶解至溶液成浆糊状时，用胶头滴管将液体注入U型玻璃 管中，注满且没有气泡； 冷却后即为盐桥；、测定各组电池的电动势a. (-) ZnZnSO4(0.1000mol/L)KCl(饱和)Hg2Cl2Hg (+) b. (-) ZnZnSO4(0.1000mol/L)KCl(饱和)AgClAg (+) c. (-)
15、HgHg2Cl2KCl(饱和) CuSO4(0.1000mol/L) C u (+) d. (-) AgAgClKCl(饱和) CuSO4(0.1000mol/L) Cu (+) e. (-) ZnZnSO4(0.1000mol/L)CuSO4(0.1000mol/L) Cu (+) f. (-) CuCuSO4(0.0100mol/L) CuSO4(0.1000mol/L) Cu (+) 翻开数字式电位差计的电源，打到内标档，各旋钮打至0处，按下归零按钮； 切换到测量档，将以上电池的正负极对应数字式电位差计的正负极连接好； 调整各旋钮，使右侧显示值为零(有时需要等待片刻至数值稳定)，此时 左侧显示的数值即被测电池的电动势； 依次测定6组电池的电动势并记录下数据。五、原始数据六、数据处理在实验温度下，饱和甘汞电极的电极电势为： SCE = 0.24157.61x10-4x(T298)= 0.24157.61x10-4x(16.84273298) = 0.24771 V(1)-1(Zn2+(0.10molL)|Zn)= SCEE(1)
