原电池电动势的测定及其应用

实验报告课程名称：生物大学化学实验P指导老师：成绩：__________________实验名称：原电池电动势的测定及其应用实验类型：同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、实验材料与试剂（必填）四、实验器材与仪器（必填）五、操作方法和实验步骤（必填）六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析（必填）八、讨论、心得一、实验目的和要求（1）掌握补偿法测定电池电动势的原理和方法。（2）掌握电位差计、检流计与标准电池的使用方法。（3）学会电极和盐桥的制备方法。（4）掌握通过测量原电池电动势计算热力学函数变化值的原理、方法及其他应用。二、实验内容和原理（1）补偿法测量电动势原理采用补偿法测定原电池电动势，其原理为：严格控制电流在接近于零的情况下来决定电池的电动势，为此，可用一个方向相反但数值相同的电动势，对抗待测电池的电动势，使电路中无电流通过，这时测出的两极的电势差就等于该电池的电动势E。（2）电动势与热力学函数的关系测定某一原电池在不同温度下的电动势E，即可求得电动势的温度系数(∂E/∂T)p,由E和(∂E/∂T)p并结合式（2.50）~式（2.52），可计算电池反应的∆rGm、∆rSm和∆rHm。∆rGm=-zFE（2.50）∆rSm=zF(∂E/∂T)p（2.51）∆rHm=∆rGm+T∆rSm（2.52）式中：z为反应的电荷数；F为法拉第常量。三、实验仪器与试剂仪器：UJ-25型电位差计1台；检流计1台；惠斯登标准电池1只；1.5V干电池两节；饱和甘汞电极1支；银-氯化银电极1支；100mL容量瓶5只；50mL酸式滴定管1支；洗瓶1只；恒温槽1套；饱和装订线KNO3盐桥试剂：0.200mol·Lˉ¹KCl溶液四、操作方法和实验步骤电极制备和盐桥的制备。实验室预先制成。（1）配置溶液。用滴定管和容量瓶。将0.200mol·Lˉ¹KCl溶液分别稀释成0.0100mol·Lˉ¹、0.0300mol·Lˉ¹、0.0500mol·Lˉ¹、0.0700mol·Lˉ¹和0.0900mol·Lˉ¹各100mL。（2）根据补偿法原理接好测量线路。（3）校正工作电流。先读取环境温度，根据惠斯登标准电池电动势与温度的关系Et/V=1.018625-[39.94(t/℃-20)+0.929(t/℃-20)²-0.0090(t/℃-20)³+0.00006(t/℃-20)]*10ˉ6计算出环境温度下的标准电池电动势值，调节标准电池的温度补偿旋钮至计算值；将转换开关拨至“N”处，转动工作电流调节旋钮粗、中、细，依次按下电计旋钮“粗”、“细”，直至检流计指示为零。在测量过程中，经常要检查是否发生偏离，加以校正。（4）测量待测电池电动势。将转换开关拨向X1或X2位置，从大到小旋转测量旋钮，按下电计按钮，直至检流计指示为零，6个小窗口内读数即为待测电池的电动势。五、实验数据记录和处理室温16.3℃；大气压102.63KPa;EN=1.01876V饱和甘汞电极的电极电势与温度的关系为E/V=0.2415-7.6*10ˉ（t/℃-25）=0.2481浓度/mol·Lˉ¹0.01000.03000.05000.07000.0900电动势/V0.11400.10260.09360.08400.0736E(Clˉ|AgCl)0.36210.35070.34170.33210.3217lgClˉ-2.0000-1.5229-1.3010-1.1549-1.0458y=-0.0399x+0.2855R²=0.92010.3150.320.3250.330.3350.340.3450.350.3550.360.3650.37-2.5-2-1.5-1-0.50E(Clˉ|AgCl)E(Clˉ|AgCl)线性(E(Clˉ|AgCl))由外推法可知：(Clˉ|AgCl)=0.2855V六、实验结果与分析R²=0.9201，可见本次实验线性拟合较好。误差分析：补偿法必须使回路中电流为零，但是电流为零是理想条件，实际过程中难免会有电流通过（调节过程中），所以原电池或多或少会有极化现象，因此存在误差。所以我们测电压时要动作迅速，时间久了误差会变大。检流计只需要基本不偏转即可。思考题2、测量过程中，若检流计光点总往一个方向偏转，可能是哪些原因引起的？电压始终偏大或偏小，这时可根据偏转情况改变电压大小。如果无论怎么改变电压偏转任然不变，可能是工作电流没有校正好，需从新校正工作电流后再测。3、测量电动势时为何要用盐桥？如何使用盐桥来适应不同的系统？盐桥可以使两种溶液联成电流回路，而两种溶液之间不相接触，起传递电子的作用。做盐桥的电解质应该为不与两种电解质反应的稳定强电解质，且不能改变两种溶液中溶质的浓度。