原電池電動勢的測定

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1、原電池電動勢的測定一、實驗?zāi)康?、測定Cu-Zn電池的電動勢和Cu、Zn電極的電極電勢2、學(xué)會一些電極的制備和處理方法3、掌握電位差計的測量原理和正確使用方法二、實驗原理原電池電動勢不能直接用伏特計來測量，因為電池與伏特計接通后有電流通過，在電池兩極上會發(fā)生極化現(xiàn)象，使電極偏離平衡狀態(tài)。另外，電池本身有內(nèi)阻，伏特計所量得的僅是不可逆電池的端電壓。準(zhǔn)確測定電池的電動勢只能在無電流（或極小電流）通過電池的情況下進(jìn)行，需用對消法測定原電池電動勢：原理：是在待測電池上并聯(lián)一個大小相等，方向相反的外加電勢

2、差，這樣待測電池中沒有電流通過，外加電勢差的大小即等于待測電池的電動勢。Ew-工作電源；EN-標(biāo)準(zhǔn)電池；EX-待測電池；R-調(diào)節(jié)電阻；RX-待測電池電動勢補(bǔ)償電阻；RN-標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢補(bǔ)償電阻；K-轉(zhuǎn)換電鍵；G-檢流計電池由正、負(fù)兩極組成。電池在放電過程中，正極起還原反應(yīng)，負(fù)極起氧化反應(yīng)，電池內(nèi)部還可能發(fā)生其它反應(yīng)。電池反應(yīng)是電池中所有反應(yīng)的總和。locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.L

3、inping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame電池除可用來作為電源外，還可用它來研究構(gòu)成此電池的化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)性質(zhì)。從化學(xué)熱力學(xué)知道，在恒溫、恒壓、可逆條件下，電池反應(yīng)有以下關(guān)系：(9-1)式中△G是電池反應(yīng)的吉布斯自由能增量；n為電極反應(yīng)中得失電子的數(shù)目；F為法拉第常數(shù)(其數(shù)值為96500C

4、)；E為電池的電動勢。所以測出該電池的電動勢E后，便可求得，進(jìn)而又可求出其它熱力學(xué)函數(shù)。但必須注意，首先要求電池反應(yīng)本身是可逆的，即要求電池電極反應(yīng)是可逆的，并且不存在任何不可逆的液接界。同時要求電池必須在可逆情況下工作，即放電和充電過程都必須在準(zhǔn)平衡狀態(tài)下進(jìn)行，此時只允許有無限小的電流通過電池。因此，在用電化學(xué)方法研究化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)性質(zhì)時，所設(shè)計的電池應(yīng)盡量避免出現(xiàn)液接界，在精確度要求不高的測量中，出現(xiàn)液接界電勢時，常用“鹽橋”來消除或減小。在進(jìn)行電池電動勢測量時，為了使電池反應(yīng)在接近熱力學(xué)

5、可逆條件下進(jìn)行，采用電位差計測量。原電池電動勢主要是兩個電極的電極電勢的代數(shù)和，如能測定出兩個電極的電勢，就可計算得到由它們組成的電池的電動勢。由(9-1)式可推導(dǎo)出電池的電動勢以及電極電勢的表達(dá)式。下面以銅-鋅電池為例進(jìn)行分析。電池表示式為：符號“”代表固相（或）和液相（或）兩相界面；“”代表連通兩個液相的“鹽橋”；m1和m2分別為和的質(zhì)量摩爾濃度。當(dāng)電池放電時，負(fù)極起氧化反應(yīng)正極起還原反應(yīng)電池總反應(yīng)為電池反應(yīng)的吉布斯自由能變化值為（9-2）上述式中為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時自由能的變化值；為物質(zhì)的活度，純固

6、體物質(zhì)的活度等于1，則有（9-3）在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時，，則有：locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame（9-4）式中為電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢。由（9-1）

7、至（9-4）式可解得：（9-5）對于任一電池，其電動勢等于兩個電極電勢之差值，其計算式為：（9-6）對銅-鋅電池而言（9-7）（9-8）式中和是當(dāng)時，銅電極和鋅電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。對于單個離子，其活度是無法測定的，但強(qiáng)電解質(zhì)的活度與物質(zhì)的平均質(zhì)量摩爾濃度和平均活度系數(shù)之間有以下關(guān)系（9-9）（9-10）三、儀器與藥品UJ25型電位差計1臺標(biāo)準(zhǔn)電池1個檢流計1臺直流穩(wěn)壓電源1臺電流表1臺電壓表1臺飽和甘汞電極1支銅、鋅電極電極管金相砂紙鍍銅溶液(每升含五水合硫酸銅，硫酸，乙醇)硫酸鋅(AR)、五水

8、合硫酸銅（AR）飽和氯化鉀溶液飽和硝酸亞汞四、實驗步驟1.電極制備（1）鋅電極先用稀硫酸（約）洗凈鋅電極表面的氧化物，再用蒸餾水淋洗，然后浸入飽和硝酸亞汞溶液中3～5slocatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayon