实验十二原电池电动势的测定及应用

原电池电动势的测定及应用1实验十二原电池电动势的测定及应用专业：11化学姓名：赖煊荣座号：32同组人：黄音彬时间：2014.3.25Ⅰ、实验目的1．掌握可逆电池电动势的测量原理及数字式电子电位差计的正确使用方法。2．学会几种电极和盐桥的制备方法。3．通过原电池电动势的测定求算有关热力学函数。Ⅱ、实验原理1．求难溶盐AgCl的溶度积KSP设计电池如下：Ag(s)-AgCl(s)｜HCl(0.1000mol·kg-1)‖AgNO3(0.1000mol·kg-1)｜Ag(s)银电极反应:Ag++e→Ag银－氯化银电极反应:Ag+Cl-→AgCl+e总的电池反应为:Ag++Cl-→AgCl已知aAg+、aCl-，测得电池动势E，即可求KSP。2．求铜电极(或银电极)的标准电极电势(1)对铜电极可设计电池如下：Hg(l)-Hg2Cl2(s)｜KCl(饱和)‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(s)铜电极的反应为：Cu2++2e→Cu甘汞电极的反应为：2Hg+2Cl-→Hg2Cl2+2e已知aCu2+及Φ(饱和甘汞)，测得电动势E，即可求得Φº（Cu2+/Cu）。(2)对银电极可设计电池如下：Hg(l)-Hg2Cl2(s)｜KCl(饱和)‖AgNO3(0.1000mol·kg-1)｜Ag(s)银电极的反应为：Ag++e→Ag甘汞电极的反应为：2Hg+2Cl-→Hg2Cl2+2e已知aAg+及Φ(饱和甘汞)，测得电动势E，即可求得Φº（Ag+/Ag）。3．测定浓差电池的电动势设计电池如下：Cu(s)｜CuSO4(0.0100mol·kg-1)‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(s)电池的电动势Ⅲ、仪器药品1．仪器原电池电动势的测定及应用2ZD—WC数字式电子电位差计1台、标准电池1只、银电极2只、铜电极2只、铂电极2只、饱和甘汞电极1只、锌电极1只、恒温夹套烧杯2只、盐桥玻管数只、超级恒温槽1台、精密稳压电源（或恒电位仪）1台、导线等。2．药品AgNO3(0.1000mol·kg-1)、CuSO4(0.0100mol·kg-1)、ZnSO4(0.100mol·kg-1)、KCl饱和溶液CuSO4(0.1000mol·kg-1)、Ⅳ、实验步骤1．电极的制备2．盐桥制备3．电动势的测定分别测定下列四个原电池的电动势。①Zn(s)｜ZnSO4(0.1000mol·kg-1)‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(s)②Hg(l)-Hg2Cl2(s)｜饱和KCl溶液‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(s)③Hg(l)-Hg2Cl2(s)｜饱和KCl溶液‖AgNO3(0.1000mol·kg-1)｜Ag(s)④浓差电池Cu(s)｜CuSO4(0.0100mol·kg-1)‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(s)Ⅵ、数据处理1、实验数据记录表1实验室条件的记录表项目实验开始时实验结束时温度/℃21.922.1压力/hp1022.71022.0湿度/%54.955.0表2实验数据记录表项目Zn-CuHg-CuHg-AgCu-Cu理论E/mv1114.1181.20454.0023.54测定值E1/mv1116.7252.00489.7713.09测定值E2/mv1109.6951.65490.4912.59测定值E3/mv1111.3251.62490.6812.19平均值1112.5851.76490.3112.622、实验数据处理2.1计算时遇到电极电位公式(式中t为℃)如下：φ(饱和甘汞)=0.24240-7.6×10-4(t-25)2.2计算时有关电解质的离子平均活度系数γ±(25℃)如下：0.1000mol·kg-1AgNO3γAg+=γ±=0.7340.1000mol·kg-1CuSO4γCu2+=γ±=0.162.3由测得的六个原电池的电动势进行以下计算：（1）由原电池①和④获得其电动势值。由原电池①得E1=1112.58mV由原电池④得E4=12.62mV（2）由原电池②和③计算铜电极和银电极的标准电极电势。原电池电动势的测定及应用3=51.76*10-3-8.314*295/(2*96500)*ln0.16+0.24240-7.6×10-4=0.27V=490.31*10-3-8.314*295/96500*ln0.734+0.24240-7.6×10-4=0.72VⅦ、结果分析误差分析：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，时间久了会有极化现象，误差会变大。实验得到的铜电极和银电极的标准电极电势与标准的电极电势稍有偏差，由于实验处在变温的环境条件下进行，没有进行恒温处理，温度对电极电势有一定的影响，所以实验结果有一定偏差。Ⅷ、思考问题1．电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用?如何保护及正确使用?答：电位差计用来精确测量电动势；工作电源为电路提供电源电压；标准电池用以对抗待测电池电动势，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；检流计是检测微弱电量用的高灵敏度的机械式指示电表，用于电位差计中作为指零仪表。测量过程中，检流计受到冲击，应迅速按下短路按钮，保护检流计。使用检流计时，按按钮的时间要短，以防止过多的电量通过标准电池或被测电池，造成严重的极化现象，破坏被测电池的可逆状态。2．参比电极应具备什么条件?它有什么功用?答：参比电极必须是电极反应为单一的可逆反应，电极电势稳定和重现性好。通常多用微溶盐电极作为参比电极。参比电极应不容易发生极化；如果一旦电流过大，产生极化，则断电后其电极电势应能很快恢复原值；在温度变化时，其电极电势滞后变化应较小。参比电极电极电位恒定,不随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化且容易制备。其主要作用是代替标准氢电极测定电池电动势。3．若电池的极性接反了有什么后果?答：实验是使用对消法来测定电池电动势的，如果接反了回路的电压就无法回归到零，就无法测定待测电池电动势。4．盐桥有什么作用?选用作盐桥的物质应有什么原则?答：在两种溶液之间插入盐桥以代替原来的两种溶液的直接接触，减免和稳定液接电位，使液接电位减至最小以致接近消除。防止试液中的有害离子扩散到参比电极的内盐桥溶液中影响其电极电位。作为盐桥使用的电解质的要求：（1）盐桥电解质不能与两端电极溶液发生化学反应；（2）盐桥电解质溶液中的正、负离子的迁移速率应该极其接近；（3）盐桥电解质溶液的浓度通常很高，甚至达到饱和状态。