電動勢及其測定實驗報告

1、 實驗名稱 電動勢的測定及應(yīng)用 一、 實驗目的 1、通過實驗加深對可逆電池、可逆電極概念的理解。2、掌握對消法測定電池電動勢的原理及電位差計的使用方法。3、通過測量電池AgAgNO3（b1）KCl（b2）Ag-AgClAg的電動勢求AgCl的溶度積Ksp4、了解標準電池的使用和不同鹽橋的使用條件。二、 實驗原理1、可逆電池的電動勢： 電池的書寫習慣是左方為負極，右方為正極。負極進行氧化反應(yīng)，正極進行還原反應(yīng)。如果電池的反應(yīng)時自發(fā)的，則電池電動勢為正。符號“”表示兩相的界面，“”表示鹽橋。在電池中，電極具有一定的電極電勢。當電池處于平衡態(tài)時，兩個電極的電極電勢之差，即： E=+-可逆電池具備的條

2、件為：（1）電極上的化學反應(yīng)可向正反兩個方向進行，即反應(yīng)可逆。（2） 電池在工作時，所通過的電流必須無限小，此時電池可在接近平衡狀態(tài)下進行，即能量可逆。（3）電池中所進行的其他過程可逆。如溶液間的無擴散、無液體接界的電勢。因此在制備可逆電池、測定可逆電池的電動勢時應(yīng)符合上述的條件，在精度不高的測量中，常用正負離子遷移數(shù)比較接近的鹽類構(gòu)成“鹽橋”來減少液體接界電勢。要達到工作電流零的條件，必須使電池在接近熱力學平衡條件下工作。測量可逆電池的電動勢不能直接用伏特計來測量。因為電池與伏特計相接后，整個線路便有電流通過，此時電池內(nèi)部由于存在內(nèi)電阻而產(chǎn)生某一電位降便在電池兩極發(fā)生化學反應(yīng)，溶液濃度發(fā)生變

3、化，電動勢數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。所以要準確測定電池的電動勢，只有在電流無限小的情況下進行，所采用的對消法就是根據(jù)這個要求設(shè)計的。2、對消法測定原電池電動勢原理：在待測電池并聯(lián)一個大小相等，方向相反的外加電勢差，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。3、電極：（1）標準氫電極：電極電勢的絕對值無法測定，手冊上所列的電極電勢均為相對電極電勢，即以標準氫電極（標準氫電極是氫氣壓力為101325pa，溶液中aH+為1，其電極電勢規(guī)定為零）。將標準氫電極與待測電極組成電池，所測電池電勢就是待測電極的電極電勢。（2）參比電極：由于氫電極使用不便，常用另外一些易制備、電極電勢穩(wěn)定的電極作

4、為參比電極。常用的參比電極有甘汞電極、銀-氯化銀電極等。這些電極與標準氫電極比較而得的電極電勢已精確測出。E甘汞=0.2415-0.00076 （t/-25）4、電池：電池（1）：（-）Hg（s）Hg2Cl2（s）KCl（飽和）AgNO3（c）Ag（s）（+）電池（2）：（-）Hg（s）Hg2Cl2（s）KCl（飽和）KCl（c）AgCl（s）,Ag（s）（+）三、 實驗儀器、試劑儀器：EM-3C數(shù)字式電子電位差計；檢流計；標準電池；銀電極；銀氯化銀電極；飽和甘汞電極；50ml燒杯，導線、濾紙若干。試劑：0.01 ，0.03 ，0.05，0.07，0.09（mol/dm-3）KCl溶液；0.0

5、1 ，0.03 ，0.05，0.07 ，0.09（mol/dm-3）AgNO3溶液；飽和KCl溶液。四、 實驗步驟1、打開EM-3C數(shù)字式電子電位差計總電源預熱15分鐘。2、讀室溫，利用韋斯頓標準電池電動勢溫度校正公式，計算標準電池在室溫時的電動勢Es。 Es=1.01845-4.05×10-5（T/K-293.15）-9.5×10-7（T/K-293.15）23、將電位差計面板右側(cè)的撥位開關(guān)撥到“外標”，調(diào)節(jié)左側(cè)撥位開關(guān)至標準電池的實際Es值。用導線把標準電池正負極和電位差計面板右側(cè)的“外標”測量孔的正負極相連接。按下標準按鈕，觀察右邊平衡指示LED顯示值是否為零，為零時

6、校準完畢。4、測量待測電池（1）的電動勢：50ml燒杯中倒入約25ml 0.01 mol·dm-3AgNO3溶液，將Ag電極洗干凈后插入該AgNO3溶液中；另取飽和甘汞電極1支插入飽和KCl溶液的容器內(nèi)；將KNO3鹽橋的兩個支腳插入上述兩個容器中，構(gòu)成電池（1）。將撥位開關(guān)撥到“測量“位置，再仔細調(diào)節(jié)左側(cè)旋鈕，觀察右邊平衡指示LED顯示值，當平衡指示值在正負20以內(nèi)時，測量完畢，記下測量數(shù)據(jù)。重復實驗步驟，測量0.03、0.05、0.07、0.09（mol·dm-3）AgNO3溶液至全部待測溶液測量完畢。5、測量待測電池（2）的電動勢：50ml燒杯中倒入約25ml 0.01

7、 mol·dm-3KCl溶液，將銀-氯化銀電極從避光容器中取出，洗干凈插入該KCl溶液中；另取飽和甘汞電極1支插入飽和KCl溶液的容器內(nèi)；將KCl鹽橋的兩個支腳插入上述兩個容器中；構(gòu)成了電池（2）。將撥位開關(guān)撥到“測量“位置，再仔細調(diào)節(jié)左側(cè)旋鈕，觀察右邊平衡指示LED顯示值，當平衡指示值在正負20以內(nèi)時，測量完畢，記下測量數(shù)據(jù)。重復實驗步驟，測量0.03、0.05、0.07、0.09（mol·dm-3）KCl溶液至全部待測溶液測量完畢。6、測定完畢后，將所有電極放回原處；廢棄溶液倒入指定的回收瓶中；KCl鹽橋放回飽和KCl溶液中，KNO3鹽橋放回指定的回收瓶中；洗凈所有小燒

8、杯并放入烘箱中干燥。五、 數(shù)據(jù)記錄與處理室溫：28.5 標準電池溫度： 28.5 Es： 1.01804V E甘汞： 0.23884 V1、 測量電池（1）：C（AgNO3）/mol.dm-3EX/VE（Ag/Ag）/Va（Ag）lna（Ag）AgNO30.010.43000.66880.00902-4.7080.9020.030.45800.69680.02526-3.6790.8420.050.47110.70990.04080-3.1990.8160.070.47810.71690.05551-2.8910.7930.090.48490.72370.06984-2.6620.776 以E

9、（Ag/Ag）對lna（Ag）作圖，得：由外推法，當lna（Ag） = 0 時，可求得E= E（Ag/Ag）= 0.79479V2、測量電池（2）：C（KCl）/mol.dm-3EX/VE（AgCl/Ag）/Va（Cl-）lna（Cl-）KCl0.010.067900.306740.00902-4.7080.9020.030.051820.290660.02538-3.6740.8460.050.045810.284650.04080-3.1990.8160.070.045870.284290.05551-2.8910.7930.090.044070.282910.06984-2.6620.7

10、76以E（AgCl/Ag）對lna（Cl-）作圖，得：由外推法，當lna（Cl-） = 0 時，可求得E= E（AgCl/Ag）= 0.249V3、AgCl的Ksp：由AgCl/Ag電極和AgNO3/Ag構(gòu)成的電池（3）： （-）Ag AgNO3（c）KCl（c）AgCl（s），Ag（s）（+）EMF = E（AgCl/Ag）- E（Ag/Ag）= 0.249V - 0.795V = -0.546VlnKsp（AgCl）= F ×EMF/（R×T）= 96485×（-0.546）/（8.314×301.65）= -21.01Ksp = 7.54×10-10六、 結(jié)果與討論 1、為什么在測量原電池電動勢時，要用對消法進行測量？而不能使用伏特計來測量？答：要準確測量電池電動勢只有在電流無限小的可逆情況下進行，對消法可達到此目的。伏特計與待測電池接通后，要使