原電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)定新

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1、實(shí)驗(yàn)七原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定及其應(yīng)用【目的要求】1.掌握可逆電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量原理和電位差計(jì)的操作技術(shù)。2.學(xué)會(huì)銅、鋅等電極和鹽橋的制備方法。3.加深對(duì)原電池、電極電勢(shì)等概念的理解?！净驹怼俊　》彩悄苁够瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置都稱之為電池(或原電池)。對(duì)定溫定壓下的可逆電池而言:(ΔrGm)T，P=—nFE　　　　　式中，F(xiàn)為法拉弟(Farady)常數(shù)，n為電極反應(yīng)式中電子的計(jì)量系數(shù)，E為電池的電動(dòng)勢(shì)?！　】赡骐姵貞?yīng)滿足如下條件:　　(1)電池反應(yīng)可逆，亦即電池電極反應(yīng)可逆?！　?2)電池中不允許存在任何不可逆的液接界?！　?3)電池必須在可逆的情況下工作，即充

2、放電過(guò)程必須在平衡態(tài)下進(jìn)行，亦即允許通過(guò)電池的電流為無(wú)限小?！　∫虼嗽谥苽淇赡骐姵?、測(cè)定可逆電池的電動(dòng)勢(shì)時(shí)應(yīng)符合上述條件，在精確度不高的測(cè)量中，常用正負(fù)離子遷移數(shù)比較接近的鹽類構(gòu)成“鹽橋”來(lái)消除液接電位。用電位差計(jì)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)也可滿足通過(guò)電池電流為無(wú)限小的條件。　　可逆電池的電動(dòng)勢(shì)可看作正、負(fù)兩個(gè)電極的電勢(shì)之差。設(shè)正極電勢(shì)為φ，負(fù)極電勢(shì)為φ，則:E　=　φ?。ˇ铡　‰姌O電勢(shì)的絕對(duì)值無(wú)法測(cè)定，手冊(cè)上所列的電極電勢(shì)均為相對(duì)電極電勢(shì)，即以標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)氫電極是氫氣壓力為101325Pa，溶液中各物質(zhì)活度為1，其電極電勢(shì)規(guī)定為零。將標(biāo)準(zhǔn)氫電極與待測(cè)電極組成

3、一電池，所測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)就是待測(cè)電極的電極電勢(shì)。由于氫電極使用不便，常用另外一些易制備、電極電勢(shì)穩(wěn)定的電極作為參比電極。常用的參比電極有甘汞電極、銀-氯化銀電極等。這些電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極比較而得的電勢(shì)已精確測(cè)出?！　∠旅嬉糟~鋅電池為例：　　對(duì)銅電極可設(shè)計(jì)電池如下:Zn(S)｜ZnSO4(a1)‖CuSO4(a2)｜Cu(S)正極（銅電極）的反應(yīng)為:Cu+2e→Cu負(fù)極（鋅電極）的反應(yīng)為:Zn→Zn+2e電池反應(yīng)：Cu+Zn→Zn+Cu　　相應(yīng)的電極電勢(shì)分別為：φCu/Cu=φ0Cu/Cu-（RT/2F）ln（aCu/aCu）φZ(yǔ)n/Zn=φ0Zn/Zn-（RT/

4、2F）ln（aZn/aZn）　　所以，銅鋅電池的電動(dòng)勢(shì)為　　E=φCu/Cu-φZ(yǔ)n/Zn　　=[φ0Cu/Cu-φ0Zn/Zn]-（RT/2F）ln（aCuaZn）/（aCuaZn）　　　=E0-（RT/2F）ln（aCuaZn）/（aCuaZn）純固體的活度為1，所以，上式變?yōu)?E=E0-（RT/2F）ln（aZn）/（aCu）　　電池電動(dòng)勢(shì)不能用伏特計(jì)來(lái)直接測(cè)量，因?yàn)楫?dāng)把伏特計(jì)與電池接通后，由于電池的放電，不斷發(fā)生化學(xué)變化，電池中溶液的濃度將不斷改變，因而電動(dòng)勢(shì)也會(huì)發(fā)生變化。另一方面，電池本身存在內(nèi)電阻，所以伏特計(jì)所量出的只是兩極上的電勢(shì)降，而不是電池

5、的電動(dòng)勢(shì)。只有在沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)的電勢(shì)降才是電池的真正的電動(dòng)勢(shì)。　　電勢(shì)差計(jì)是可以利用對(duì)消法原理進(jìn)行電勢(shì)差測(cè)量的儀器。即能在電池?zé)o電流（或極小電流）通過(guò)時(shí)測(cè)得其兩極的電勢(shì)差。這時(shí)的電勢(shì)差是電池的電動(dòng)勢(shì)。【儀器和試劑】1.儀器：電位差計(jì)（1臺(tái)）　銅電極（1只）　鋅電極（1只）　　　　　　　直流復(fù)射式檢流計(jì)（1臺(tái)）　滑線電阻（1只）　　毫安表（1只）　精密穩(wěn)壓電源(或蓄電池)　1臺(tái)　　　　　　　　　　　　　　鹽橋（數(shù)只）　飽和甘汞電極（1只）2.藥品：　0.1MCuSO4　6M稀HNO3　KCl飽和溶液　　鍍銅溶液　　0.1MZnSO4　3M稀H2SO4　Hg2(

6、NO3)2飽和溶液　純汞【實(shí)驗(yàn)步驟】　　1）、電極的制備　?、黉\電極的制備　　將鋅電極在3M稀硫酸溶液中浸泡片刻，取出洗凈，浸入汞或飽和硝酸亞汞溶液中約10s，表面上即生成一層光亮的汞齊，用水沖洗晾干后，插入0.1MZnSO4中待用。　?、阢~電極的制備　　將銅電極在6M稀硝酸中浸泡片刻，取出洗凈，作為負(fù)極，以另一銅板作正極在鍍銅液中電鍍(鍍銅液組成為:每升中含125gCuSO4·5H2O，25gH2SO4，50mL乙醇)。線路見(jiàn)圖?？刂齐娏鳛?0mA，電鍍20min得表面呈紅色的Cu電極，洗凈后放入0.1000mol·kg-1CuSO4中備用。2）、鹽橋制備

7、（教師已制備好）　　3）、電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定　?、侔从嘘P(guān)電位差計(jì)附錄，接好測(cè)量電路→計(jì)算室溫下的標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)→標(biāo)定電位差計(jì)的工作電流。　?、诜謩e測(cè)定下列三個(gè)原電池的電動(dòng)勢(shì)?！　、Zn(S)｜ZnSO4(0.1000M)‖KCl（飽和）

8、Hg2Cl2(S)-Hg(l)　　B、Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜KCl（飽和）‖CuSO4(0.1000M)｜Cu(S)　　C、Zn(S)｜ZnSO4(0.1000M)‖CuSO4(0.1000M)｜Cu(S)　　測(cè)量時(shí)應(yīng)在夾套中通入25℃恒溫水。為了保證所測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)的正確，必須嚴(yán)格遵守電位差計(jì)的正確使用方法。當(dāng)數(shù)值穩(wěn)

9、定在±0.1mV之內(nèi)時(shí)即可認(rèn)為電池已達(dá)到平衡?！　　?/p>