物化实验报告电池电动势的测定及其应用

精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜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：2021级化教六班课程名称：物理化学实验实验项目：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应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，计算电池反应的热力学函数△G、△S、△H。【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”表示，。精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜如电池反应是自发的，则其电动势为正，等于阴极电极电势E?与阳极电极电势E?之差，即E?E??E?以铜-锌电池为例。铜-锌电池又称丹尼尔电池（Daniellcell），是一种典型的原电池。此电池可用图示表示如下：?ZnZnSO4(a1?1mol?kg?1)CuSO4(a2?1mol?kg?1)Cu?左边为阳极，起氧化反应ZnZn2?(a1)?2e其电极电势为?E阳?E??E??RTa(Zn)ln2Fa(Zn2?)右边为阴极，起还原反应Cu2?(a2)?2eCu其电极电势?E阴?E??E??RTa(Cu)ln2?2Fa(Cu)总的电池反应Zn?Cu2?(a2)Zn2?(a1)?Cu精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜原电池电动势RTa(Zn2?)RTa(Zn2?)?=E?E?(E??E?)?lnln2?2?2Fa(Cu)2Fa(Cu)????E?、E?分别为锌电极和铜电极的标准还原电极电势，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(0.01mol?dm?3)Ag(s)?阳极电极电势E?/V?EHg2Cl2(s)/Hg/V?0.2410?7.6?10?4(t/℃?25)?阴极电极电势E??EAg?/Ag?E?Ag?/AgRTlna(Ag?)FE?/V?0.799?0.00097?(t/℃?25)Ag?/Ag?原电池电动势E?E??E??E?Ag?/AgRT精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜lna(Ag?)?EHg2Cl2(s)/HgF2．原电池?AgAgCl(s)KCl(0.1mol?dm?3)AgNO3(0.01mol?dm?3)Ag?阳极电极电势E??E?AgCl(S)/Ag?RTlna(Cl?)FRTlna(Ag?)FRTlna(Cl?)a(Ag?)FE?AgCl(S)/Ag/V?0.2221?0.000645?(t/℃?25)?阴极电极电势E??EAg?/Ag?E?Ag?/Ag??E原电池电动势E?E??E??E?AgCl(S)/Ag??Ag/Ag??其中0.01mol?kg?1AgNO3的???0.900.1mol?kg?1KCl的???0.77稀水溶液中mol?dm?3浓度可近似取mol?kg?1浓度的数值。3.原精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜电池?Hg(l)Hg2Cl2(s)KCl(饱和)H?(0.1mol?dm?3HAc?0.1mol?dm?3NaAc),Q?H2QPt?阳极电极电势E?/V?EHg2Cl2(s)/Hg/V?0.2410?7.6?10?4(t/℃?25)?阴极电极电势E??EQ/H2Q?EQ/H2Q?RTlna(H?)FRTlna(H?)?EHg2Cl2(s)/HgF??4EQ?25)/H2Q/V?0.6994?7.4?10(t/℃?原电池电动势E?E??E??EQ/H2Q??=EQ/H2Q?2.303RTPH?EHg2Cl2(s)/HgF即pH??EQ/H2Q?EHg2Cl2(s)/Hg?E)(2.303RT/F)由此可知，只要测出原电池3的电动势，就可计算出待测溶精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜液（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，如计算相应电池反应的摩尔反应吉尔斯函数变?rGm??zFE，摩尔反应焓?rHm?E?E?S?zF()p等。及摩尔反应熵??zFE?zF()prm?T?T如果电池反应中，反应物和生成物的活度均为1，温度为298.15K，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应的热力学函数?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）。精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜【仪器和药品】ZD－WC数字电位差计（含附件）1台0.01mol.dm-3AgNO3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0.1mol.dm-3KCl溶液1支0.2mol.dm-3HAc溶液1支0.2mol.dm-3NaAc溶液1支KNO3盐桥1个100ml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50ml广口瓶10ml移掖管3个3支图11.1ZD-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，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精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜形管中，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①根据Nernst公式计算实验温度下电池（I）的电动势理论值。②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。③用SDC数字电位差计测量电池（I）的电动势。每隔2min测一次，共测三次。④接通恒温槽电源进行恒温，使其分别达到21.5℃25.2℃、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，然后精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜再升温并进行测定。○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/Ag??0.799?0.00097(t?25)?0.799?0.00097(26.4?25)?0.7942V??Ag/Ag??Ag?/Ag??RT1lnFaAg?0.7893??8.314*299.551ln?0.6920V965000.02?饱和甘汞?0.2415—0.00065（26.4?25）?0.238VE理论??Ag/Ag?—?饱和甘汞?0.4540VE-T图精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜篇二：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101.7kPa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、基本原理测定电池电动势必须要求电池反应本身是可逆的，即电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ψT=ψTθ-(RT/2F)*ln(1/a);—a=r±*m(r±参见附录表V-5-30)ψTθ=ψ298θ+α(T-298)+0.5β(T-298)^2—α，β为电池电极的温度系数：铜电极(Cu2+/Cu)，α=-0.000016V/K，β=0锌电极[Zn2+/Zn(Hg)]，α=0.0001V/K，β=0.62*10-6V/K三、仪器、试剂SDC-Ⅱ数字电位差综合测试仪、YJ56电镀仪毫安表、饱和精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜甘汞电极、U型玻璃管等；0.1000mol/LCuSO4溶液、0.0100mol/LCuSO4溶液、0.1000mol/LZnSO4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㈠、电极制备Ⅰ.铜电极①取2片铜片，用沙皮纸将其表面打磨干净，再放入稀硝酸溶液中处理片刻，用蒸馏水冲洗干净；②将处理后的铜片放入电镀液(0.1000mol/LCuSO4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；Ⅱ.锌电极①取一片锌片，用沙皮纸将其表面的氧化物打磨去除，放入稀硫酸溶液中片刻，使其表面氧化物进一步反应完全；②用蒸馏水冲洗锌片后，将其放入Hg2Cl2溶液约6秒钟，使其表面汞齐化；精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜③取出后再用蒸馏水淋洗，用纸吸干表面的水，放入0.1000mol/LZnSO4溶液中备用；㈡、制盐桥①在100ml烧杯中加入适量蒸馏水，用电磁炉煮沸；②称取12g琼脂和20g纯KCl，加入沸水中③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；④冷却后即为盐桥；㈢、测定各组电池的电动势a.(-)Zn｜ZnSO4(0.1000mol/L)‖KCl(饱和)｜Hg2Cl2｜Hg(+)b.(-)Zn｜ZnSO4(0.1000mol/L)‖KCl(饱和)｜AgCl｜Ag(+)c.(-)Hg｜Hg2Cl2｜KCl(饱和)‖CuSO4(0.1000mol/L)｜Cu(+)d.(-)Ag｜AgCl｜KCl(饱和)‖CuSO4(0.1000mol/L)｜Cu(+)e.(-)Zn｜ZnSO4(0.1000mol/L)‖CuSO4(0.1000mol/L)｜Cu(+)f.(-)Cu｜CuSO4(0.0100mol/L)‖CuSO4(0.1000mol/L)｜Cu(+)①打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；②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精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜接好；③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