電極制備和原電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)定2

1、課時(shí)教學(xué)實(shí)施方案課程：物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)授課班級(jí)：12級(jí)化工1-3班授課學(xué)期：2014-2015學(xué)年1學(xué)期課題電極制備和原電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)定計(jì)劃學(xué)時(shí)5教學(xué)目的1理解對(duì)消法測(cè)定電動(dòng)勢(shì)的原理；2、掌握SDC-H數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀及UJ-25型電位差計(jì)、檢流計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電池的使用方法；3、測(cè)定丹尼爾電池電動(dòng)勢(shì)，銅、鋅電極的電極電勢(shì)。重點(diǎn)測(cè)定丹尼爾電池電動(dòng)勢(shì)，銅、鋅電極的電極的準(zhǔn)備難點(diǎn)能斯特方程求電動(dòng)勢(shì)、電極電勢(shì)教具準(zhǔn)備SDC-H數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀5套、銅、鋅電極和飽和甘汞電極各5個(gè)、鹽橋5個(gè)、UJ-25型電位差計(jì)、工作電源、檢流計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電池兩套、導(dǎo)線(xiàn)飽和的KCI溶液、6M的HNO3溶液、3M稀硫酸、0.1M的

2、CuSO4溶液、0.1M的ZnSO4溶液、鍍銅液、5個(gè)蒸餾水瓶、10個(gè)100mL小燒杯（每桌兩個(gè)）、砂紙、濾紙、盛有廢紙的燒杯、4個(gè)廣口瓶回收廢溶液電鍍裝置一套：工作電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、銅片、導(dǎo)線(xiàn)、安培表、方形槽教學(xué)后記（包括教學(xué)要點(diǎn)、步驟、方法、時(shí)間安排及板書(shū)設(shè)計(jì)、作業(yè)布置等）一、講解實(shí)驗(yàn)原理-內(nèi)消法測(cè)定原理20分鐘二、講解SDC-U數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀和UJ-25型電位差計(jì)的使用方法40分鐘三、銅、鋅、飽和甘汞電極的準(zhǔn)備30分鐘四、電鍍裝置的使用20分鐘五、指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)30分鐘六、指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。150分鐘教學(xué)作業(yè)布置：撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)程設(shè)計(jì)備注:案實(shí)驗(yàn)一：原電

3、池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定及應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定，了解對(duì)消法測(cè)電動(dòng)勢(shì)的基本原理、儀器構(gòu)造和使用方法。2、掌握SDC-H數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀及UJ-25型電位差計(jì)、檢流計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電池的使用方法；3、測(cè)定丹尼爾電池電動(dòng)勢(shì)，銅、鋅電極的電極電勢(shì)二、實(shí)驗(yàn)原理原電池由正、負(fù)兩極和電解質(zhì)組成。電池在放電過(guò)程中，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極上則發(fā)生氧化反應(yīng)，電池反應(yīng)是電池中所有反應(yīng)的總和。電池除了可用作電源外，還可以用來(lái)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)得知，在恒溫、恒壓、可逆條件下，電池反應(yīng)有以下關(guān)系：“Gm二-nFE（式I式中'：rGm是電池反應(yīng)的吉布斯自由能增量；n為電極反應(yīng)中電子

4、得失數(shù)；F為法拉第常數(shù)；E為電池的電動(dòng)勢(shì)。從式中可知，測(cè)得電池的電動(dòng)勢(shì)E后,便可求得：Gm，進(jìn)而又可求得其他熱力學(xué)參數(shù)。但需注意，首先要求被測(cè)電池反應(yīng)本身是可逆的，即要求電池的電極反應(yīng)是可逆的，并且不存在不可逆的液接界。同時(shí)要求電池必須在可逆情況下工作，即放電和充電過(guò)程都必須在準(zhǔn)平衡狀態(tài)下進(jìn)行，此時(shí)只允許有無(wú)限小的電流通過(guò)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(shí)，所涉及的電池應(yīng)盡量避免出現(xiàn)液接界，在精確度要求不高的測(cè)量中，常用鹽橋”來(lái)減小液接界電勢(shì)。為了使電池反應(yīng)在接近熱力學(xué)可逆條件下進(jìn)行，一般采用電位差計(jì)測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)。1對(duì)消法（補(bǔ)償法）測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)可逆電池必須滿(mǎn)足的條件之一是

5、通過(guò)的電流為無(wú)限小。當(dāng)有限電流通過(guò)時(shí)，在電池內(nèi)阻上要產(chǎn)生電位降，從而使得兩極間的電位差較電池電動(dòng)勢(shì)為小。因此，只有在沒(méi)有電流通過(guò)電池時(shí)兩電極間的電位差才與電池電動(dòng)勢(shì)相等。之所以不能直接用伏特計(jì)來(lái)測(cè)量一個(gè)可逆電池的電動(dòng)勢(shì)，就是因?yàn)槭褂梅赜?jì)時(shí)必須使有限的電流通過(guò)回路才能驅(qū)動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，所得結(jié)果必然不是可逆電池的電動(dòng)勢(shì)，而只是不可逆電池兩極間的電位差。圖i-i對(duì)消法測(cè)量原理示意圖一般采用對(duì)消法測(cè)可逆電池的電動(dòng)勢(shì)，常用的儀器為電位差計(jì)。電位差計(jì)是按照對(duì)消法測(cè)量原理而設(shè)計(jì)的一種平衡式電壓測(cè)量?jī)x器。它與標(biāo)準(zhǔn)電池、檢流計(jì)等相配合，成為電壓測(cè)量的基本儀器。圖1-1是對(duì)消法測(cè)量原理示意圖，其中Ew是工作電池，R

6、p是可變電阻，AC是均勻的滑線(xiàn)電阻，Es是標(biāo)準(zhǔn)電池，Ex是待測(cè)電池，G是檢流計(jì)，K是換向開(kāi)關(guān)。 工作電流回路，也叫電源回路。從工作電池正極開(kāi)始，經(jīng)滑線(xiàn)電阻AC,再經(jīng)工作電流調(diào)節(jié)電阻Rp，回到工作電池負(fù)極。它的作用是借助于調(diào)節(jié)Rp使在AB上產(chǎn)生一定的電位降。 標(biāo)準(zhǔn)回路，也叫校準(zhǔn)回路，是校準(zhǔn)工作電流回路。從標(biāo)準(zhǔn)電池的正極開(kāi)始（當(dāng)換向開(kāi)關(guān)K扳向Es一方時(shí)），經(jīng)滑線(xiàn)電阻上AB段，再經(jīng)檢流計(jì)G，回到標(biāo)準(zhǔn)電池負(fù)極。它的作用是用標(biāo)準(zhǔn)工作電流回路以標(biāo)定AB上的電位降。借助于調(diào)節(jié)Rp，使G中無(wú)電流通過(guò)，此時(shí)AB段上的電位降與標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)相對(duì)消，大小相等而方向相反。 測(cè)量回路。從待測(cè)電池的正極開(kāi)始（當(dāng)換向開(kāi)關(guān)K

7、扳向Ex一方時(shí)），經(jīng)滑線(xiàn)電阻上AB段，再經(jīng)檢流計(jì)G,回到待測(cè)電他負(fù)極。它的作用是用標(biāo)定好了的滑線(xiàn)電阻AC上的電位降來(lái)測(cè)量未知電池的電動(dòng)勢(shì)。在保持校準(zhǔn)后的工作:案電流I不變(即固定Rp)的條件下，在AC上尋找出B點(diǎn)，使得G中電流為零,即Ig=0,此時(shí)在滑線(xiàn)電阻AB段上的電位降與待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)Ex相對(duì)消,大小相等而方向相反。2、原電池電動(dòng)勢(shì)主要是兩個(gè)電極的電極電勢(shì)的代數(shù)和，如能分別測(cè)定出兩個(gè)電極的電勢(shì)，就可以計(jì)算得到由他們組成的電池電動(dòng)勢(shì)。F面以鋅-銅電池為例進(jìn)行分析。銅鋅電池表達(dá)式：Zn(s)|ZnSO4(ai)IICuSO4)|Cu(s)負(fù)極反應(yīng):負(fù)極反應(yīng):Zn(s)Zn(a+2e正極反應(yīng):

8、Cu)+2eCu(s)電池反應(yīng):Zn+Cu)Zn(a)+Cu根據(jù)能斯特公式，鋅電極和銅電極的電極電勢(shì)分別為:'Zn2/Zn二Zn2/ZnRTlnaZn2FaZn2(式1-2)%光血-昏n也2FaCu2(式1-3)/Cu_申Zn2站=Cu2光u_旱1n半2Facu2/Cu_申Zn2站=Cu2光u_旱1n半2Facu2Zn2/ZnRTazn2FaZn2'-RTlnaZn22FsE2FE2FRTlnaZn2aCu2電極電勢(shì)的大小與電極性質(zhì)、溶液中有關(guān)離子的活度及溫度有關(guān)。在電化學(xué)中電極電勢(shì)的數(shù)值是相對(duì)值，通常將標(biāo)準(zhǔn)氫電極(p=100kPa,aH+=1)的電極電勢(shì)定為零，將它作為負(fù)極與

9、待測(cè)電極組成一原電池，此電池的電動(dòng)勢(shì)即為該待測(cè)電極的電極電勢(shì)。由于使用氫電極較麻煩，故常用其他可逆電極作為比較電極，常用的比較電極有甘汞電極，氯化銀電極等。對(duì)于298K時(shí)各電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)可以在物理化學(xué)手冊(cè)中查到。本實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)溫度下測(cè)得的電極電勢(shì)t。由(1-2)、(1-3)兩式計(jì)算。為方便可采用下式求出298K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì);：298k:案(式1-4)(式1-4)12®T=®298+a(T-298)+廬(T-298)式中，aB為電池電極的溫度系數(shù)。對(duì)Zn-Cu電池來(lái)說(shuō):銅電極（Cu/Cu）,a=）.000016V?K,B=0鋅電極（Zn2+/Zn）,a=0.0001V

10、?K,B=0.62x-1a/?K-2三、儀器和試劑穩(wěn)壓電源是能為負(fù)載提供穩(wěn)定之久電源的電子裝置，其作用是將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡?.2V），要求其為整個(gè)電路提供電源，其值不應(yīng)小于標(biāo)準(zhǔn)電池或待測(cè)電池的值。1、儀器:SDC-U數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀5套銅、鋅電極和飽和甘汞電極各5個(gè)、鹽橋5個(gè)UJ-25型電位差計(jì)、穩(wěn)壓電源、檢流計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電池兩套、導(dǎo)線(xiàn)若干電鍍裝置：工作電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、銅片、導(dǎo)線(xiàn)、安培表、方形槽5個(gè)蒸餾水瓶、10個(gè)100mL小燒杯（每桌兩個(gè)）砂紙、濾紙、盛有廢紙的燒杯、4個(gè)廣口瓶回收廢溶液2、試劑:飽和的KCl溶液、鍍銅液6M的HNO3溶液、3M稀硫酸0.1M的CuSO4溶液、0.

11、1M的ZnSO4溶液、四、實(shí)驗(yàn)步驟1、前期準(zhǔn)備工作1）鹽橋的制備將約100mL蒸餾水中加入約3g左右瓊脂，加熱至瓊脂完全溶解，加入30g左右的KCl充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?，趁熱裝入“U形管中，不要夾帶氣泡或留有斷層，靜置待瓊脂凝結(jié)后即可使用，不用時(shí)將其放入飽和KCl溶液中存放。2）常規(guī)溶液的配制 0.1M的CuSO4溶液500mL:12.5gCuSC45H20+500mL蒸餾水 0.1M的ZnSO4溶液500mL:8.05gZnSO4+500mL蒸餾水 6M的HNO3溶液500mL:187.5mLHNO3+500mL蒸餾水 3M稀硫酸500mL:83.3mLH2SO4+500mL蒸餾水教案3）鍍銅

12、液的制備100mL蒸餾水+15gCuSO4?5H20+5gH2SO4+5g無(wú)水乙醇2、電極的制備1）鋅電極的制備用砂紙將鋅電極打磨2cm,將其浸在3M稀硫酸中浸洗幾秒鐘洗凈鋅表面的氧化物（冒泡即可），用大量的自來(lái)水沖洗，然后用蒸餾水淋洗，用濾紙吸干，放在盛有0.1M的ZnS04溶液中待測(cè)。將鋅電極進(jìn)行汞齊化處理的目的是因?yàn)殇\棒中不可避免地會(huì)含有其他金屬雜質(zhì)，在溶液中本身會(huì)成為微電池，鋅電極電勢(shì)較低（-0.7627V）,在溶液中，氫離子會(huì)在鋅的雜質(zhì)（金屬）上放電，且鋅是較活潑的金屬，易被氧化，影響實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性，進(jìn)行汞齊化時(shí)為了消除金屬表面機(jī)械應(yīng)力和表面副反應(yīng)的影響，以獲得重現(xiàn)性好的電極電勢(shì)。鋅汞齊

13、化，成為Zn（Hg），能使鋅溶解于汞中，并處于飽和狀態(tài)，此時(shí)鋅在汞齊中和純態(tài)的化學(xué)勢(shì)相等，活度仍為1，氫在汞上的超電勢(shì)較大，在該實(shí)驗(yàn)條件下，不會(huì)釋放出氫氣。鋅汞齊電極的電極電勢(shì)和鋅電極的電極電勢(shì)相等。在制備鋅汞齊電極時(shí)，首先用稀硫酸溶液洗凈鋅表面的氧化物，再用蒸餾水淋洗，然后浸入汞或飽和硝酸亞汞溶液中約35s，取出后用濾紙擦拭鋅電極，使鋅電極表面有一層均勻光亮的鋅汞齊（汞有毒！用過(guò)的濾紙應(yīng)投入指定的有蓋的廣口瓶中，瓶中應(yīng)有水淹沒(méi)濾紙，不要隨便亂丟），用蒸餾水沖洗干凈并用濾紙吸干表面的水份。注：小燒杯中溶液的量不可過(guò)多，沒(méi)過(guò)電極1.5cm即可，否則打磨過(guò)的電極與未打磨過(guò)的電極同時(shí)插入溶液中，本身

14、產(chǎn)生微弱電勢(shì)，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。2）銅電極的制備1Cu電極用細(xì)砂紙磨光4cm左右在HNO3（6molL-）浸洗片刻，除去氧化物自來(lái)水沖洗蒸餾水淋洗接電池負(fù)極電鍍（i=2025mAcm-2,2030min）,使表面形成一層新鮮的鍍層蒸餾水淋洗用濾紙吸干，置于0.1M的CuSO4溶液中待測(cè)。線(xiàn)路見(jiàn)圖1-2鍍銅裝置。圏1-2熊銅裝宣4|注：由于銅表面極易氧化，故需在測(cè)量前進(jìn)行電鍍，電鍍前，銅電極表面要求平整光潔，電鍍時(shí)電流密度不宜過(guò)大，電流密度過(guò)大，會(huì)使得鍍層質(zhì)量下降，電鍍不均勻，電流密度小，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。(5組調(diào)節(jié)電流為0.4A)3、電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定1測(cè)定電池Zn(s)|ZnS04(0.1000m

15、olkg-1)|CuS04(0.1000molkg-1)|Cu(s)A. Zn(s)|ZnSO4(0.1000molkg-1)|甘汞電極(KCl(飽和)/Hg2Cb/Hg)甘汞電極|CuSO4(0.1000molkg-1)|Cu(s)2)SDC-U數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀使用方法，其面板圖如圖1-3所示。&關(guān)-目闕L圖1-3數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀面板圖 開(kāi)機(jī)用電源線(xiàn)將儀表后面板的電源插座與220V電源連接，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)(ON)，預(yù)熱15min再進(jìn)行下一步操作。 以?xún)?nèi)標(biāo)為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量A.校驗(yàn)將測(cè)量選擇”旋鈕置于內(nèi)標(biāo)”a. 將測(cè)量線(xiàn)分別插入測(cè)量插孔內(nèi)，將“10'為旋鈕置于“1，補(bǔ)償”旋鈕

16、逆時(shí)針旋到底，其他旋鈕均置于“0”此時(shí)，電位指標(biāo)”顯示“1.00000”V各兩測(cè)試線(xiàn)短接。b. 待檢零指示”顯示數(shù)值穩(wěn)定后，按一下歸零”鍵，此時(shí)，檢零指示”顯示為“0000”B.測(cè)量將測(cè)量選擇”置于測(cè)量”a. 用測(cè)試線(xiàn)將被測(cè)電動(dòng)勢(shì)按“+”-”極性與測(cè)量插孔”連接。b. 調(diào)節(jié)“l(fā)0l0-4”五個(gè)旋鈕，使“檢零指示”顯示數(shù)值為負(fù)且絕對(duì)值最小調(diào)節(jié)“補(bǔ)償旋鈕”，使“檢零指示”顯示為“0000”此時(shí)，“電位顯示”數(shù)值即為被測(cè)電動(dòng)勢(shì)的值。注：若測(cè)量過(guò)程中，若“檢零指示”顯示溢出符號(hào)“OU.L”，說(shuō)明“電位指示”顯示的數(shù)值與被測(cè)電動(dòng)勢(shì)的值相差過(guò)大。電阻箱10-4檔值若稍有誤差可調(diào)節(jié)“補(bǔ)償”電位器達(dá)響應(yīng)值。

17、以外標(biāo)為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量A.校驗(yàn)將測(cè)量選擇”旋鈕置于外標(biāo)”a. 按已知電動(dòng)勢(shì)的標(biāo)準(zhǔn)電池按“+”“-”極性與“外標(biāo)插孔”連接調(diào)節(jié)“1010-4”五個(gè)旋鈕和補(bǔ)償”旋鈕，使電位顯示”的數(shù)值與外標(biāo)電池?cái)?shù)值相同。b. 待檢零指示”顯示數(shù)值穩(wěn)定后，按一下歸零”鍵，此時(shí)，檢零指示”顯示為“0000”B.測(cè)量拔出“外標(biāo)插孔”的測(cè)試線(xiàn)，再用測(cè)試線(xiàn)將被測(cè)電動(dòng)勢(shì)按“+”“-極性接入“測(cè)量插孔”a. 將“測(cè)量選擇”置于“測(cè)量”調(diào)節(jié)“1010-4”五個(gè)旋鈕，使“檢零指示”顯示數(shù)值為負(fù)且絕對(duì)值最小b. 調(diào)節(jié)“補(bǔ)償旋鈕”，使“檢零指示”顯示為“000Q”此時(shí)，“電位顯示”數(shù)值即為被測(cè)電動(dòng)勢(shì)的值。 關(guān)機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，規(guī)整儀器，關(guān)閉

18、電源。3）UJ-25型電位差計(jì)，其面板圖如圖1-4所示圖1-4UJ-25型電位差計(jì)面板圖1電計(jì)按鈕（共3個(gè)）；2轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；3電勢(shì)測(cè)量旋鈕（共6個(gè)）；4工作電流調(diào)節(jié)旋鈕（共4個(gè)）；5標(biāo)準(zhǔn)電池溫度補(bǔ)償旋鈕電位差計(jì)使用時(shí)都配用靈敏檢流計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)電池以及工作電源。UJ-25型電位差計(jì)測(cè)電動(dòng)勢(shì)的范圍其上限為600V，下限為0.000001V，但當(dāng)測(cè)量高于1.911110V以上電壓時(shí)，就必須配用分壓箱來(lái)提高上限。下面說(shuō)明測(cè)量1.911110V以下電壓的方法： 使用前，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)放在斷的位置，電計(jì)按鈕全部松開(kāi) 依次接上工作電源、標(biāo)準(zhǔn)電池、檢流計(jì)、被測(cè)電池。 溫度校正標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)。C-20 將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“

19、N'(標(biāo)準(zhǔn))，按粗”電計(jì)按鈕，旋動(dòng)粗”中”細(xì)”微”旋鈕，觀察檢流計(jì)光點(diǎn)偏轉(zhuǎn)情況，直至檢流計(jì)示零；按細(xì)”電計(jì)按鈕，重復(fù)上述操作。 將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于X1或X2，從左到右依次調(diào)節(jié)測(cè)量盤(pán)，先在電計(jì)按鈕在粗”時(shí)檢流計(jì)示零，按細(xì)”電計(jì)按鈕，重復(fù)操作。 讀取測(cè)量盤(pán)下方小孔示數(shù)即為所測(cè)電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值。4、實(shí)驗(yàn)完畢拆除線(xiàn)路和儀器電源，將鹽橋和飽和甘汞電極放回飽和KCI溶液中保存，其它試劑倒入廢液桶中，清洗電極和燒杯，整理儀器及桌面。五、數(shù)據(jù)處理1、室溫記錄：t=C2、記錄上列三組電池的電動(dòng)勢(shì)測(cè)定值時(shí)間.min電池、電動(dòng)勢(shì)2468101214平均值理論值Cu-Zn甘汞-ZnCu-甘汞時(shí)間.min電池、電動(dòng)勢(shì)2

20、468101214平均值理論值Cu-Zn甘汞-ZnCu-甘汞3、計(jì)算時(shí)遇到電極電位公式（式中t為°C）如下：:（飽和甘汞）/V=0.24380-6.510-4（恢-25）乍8甘汞/V=0.2415V:298Cu2/Cu/V=0.337V；幾Zn2/Zn/V=-0.7628V；4、計(jì)算時(shí)有關(guān)電解質(zhì)的離子平均活度系數(shù)±25C)如下：-1j-h0.1000molkgCuSO4YCu)=Y=0.16-124-0.1000molkgZnS04YZn)=y=0.155、由測(cè)得的三個(gè)原電池的電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行以下計(jì)算：cp,cp(1)由原電池B獲得Zn2/Zn和Zn2/Zncp,cp由原電池C獲

21、得Cu2/Cu和Cu2/Cu將原電池A測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)同B與C得到的電極電動(dòng)勢(shì)計(jì)算該電池的電動(dòng)勢(shì)。兩者進(jìn)行比較。注：1、在連接線(xiàn)路時(shí)，切勿將標(biāo)準(zhǔn)電池、工作電池、待測(cè)電池的正負(fù)極接反。2、測(cè)量過(guò)程中，若檢流計(jì)受到?jīng)_擊，立即按短路，以保護(hù)檢流計(jì)。3、由于工作電池的電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化，測(cè)量過(guò)程中要經(jīng)常標(biāo)定電位差計(jì)。4、測(cè)量時(shí)，電計(jì)按鈕按下的時(shí)間應(yīng)盡量短，防止電流通過(guò)，改變電極平衡狀態(tài)。5、注意保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)電池，不可橫放、倒置及搖動(dòng)，正負(fù)二極導(dǎo)線(xiàn)，不可相碰，以免短路，使用時(shí)只能通過(guò)電鍵短暫的接通并迅速的找到平衡點(diǎn)。6、測(cè)量前，應(yīng)大概計(jì)算一下待測(cè)電池的理論電動(dòng)勢(shì)，盡量減少測(cè)量時(shí)間7、為防止飽和甘汞電極電極電勢(shì)數(shù)據(jù)不

22、穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將甘汞電極浸泡在飽和KCl溶液中，建立平衡。若數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，應(yīng)及時(shí)更換飽和甘汞電極中的溶液。甘汞電極在使用時(shí)，電極上端小孔的橡皮塞應(yīng)拔去，以防止產(chǎn)生擴(kuò)散電位影響測(cè)試結(jié)果。注意汞蒸氣有毒，使用甘汞電極時(shí)要小心。(4)將計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)值比較。六、附錄：1、直流電位差計(jì)采用補(bǔ)償測(cè)量法，以標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)作為實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，直接測(cè)量電動(dòng)勢(shì)或電壓，間接測(cè)量電流、電阻以及其他電和非電的量值。它的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量時(shí)幾乎不損耗被測(cè)對(duì)象的能量，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定可靠，而且有很高的準(zhǔn)確度，因此為教學(xué)、科研、生產(chǎn)及計(jì)量檢修部門(mén)所廣泛使用。UJ-25型電位差計(jì)工作原理UJ-25型電位差計(jì)為高精度0.01級(jí)、高電勢(shì)電位差

23、計(jì)，它的測(cè)量盤(pán)結(jié)構(gòu)屬于串聯(lián)代換式線(xiàn)路，即測(cè)量電阻是由代換十進(jìn)盤(pán)組成的。其原理線(xiàn)路簡(jiǎn)圖如圖1-4所示。圖1-5UJ-25型電位差計(jì)原理圖2、檢流計(jì)檢流計(jì)又稱(chēng)為電流計(jì)，它是屬于高感度的精密電流表。在平衡式直流電測(cè)量（如作為電位差計(jì)、電橋的附件）中主要用于示零，而在光電測(cè)量中用于微弱直流電流的測(cè)量。圖1-6直流復(fù)射式檢流計(jì)原理示意圖在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，目前應(yīng)用較多的是磁電式直流復(fù)射式檢流計(jì)，其工作原理是在磁電式電流表的可動(dòng)線(xiàn)圈上連接一個(gè)小反射鏡，并用磷青銅絲懸吊起來(lái)。當(dāng)被測(cè)電流通過(guò)可動(dòng)線(xiàn)圈時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩使線(xiàn)圈偏轉(zhuǎn)，而磷青銅吊絲扭力所產(chǎn)生的反力矩阻止了可動(dòng)線(xiàn)圈的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而停留在某一偏轉(zhuǎn)角上。為使可動(dòng)

24、線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)反映到標(biāo)尺上指示出數(shù)值來(lái)，利用檢流計(jì)內(nèi)的照明燈發(fā)出的一束光照射在可動(dòng)線(xiàn)圈上的小反射鏡上，又經(jīng)多次光點(diǎn)反射，最后在半透明的標(biāo)尺上成像，指示出可動(dòng)線(xiàn)圈的偏轉(zhuǎn)角，從而表示出電流的大小。圖1-6給出了目前常用的ACI5型直流復(fù)射式檢流計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-7標(biāo)準(zhǔn)電池示意圖標(biāo)準(zhǔn)電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，能復(fù)現(xiàn)并保存電壓?jiǎn)挝环氐牧恐档臉?biāo)準(zhǔn)量具。它能夠保持足夠恒定電動(dòng)勢(shì)的原電池，以供校準(zhǔn)用。3、標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)具有很好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，它在實(shí)際工作中作電壓測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)量具或工作量具，在直流電位差計(jì)電路中提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參考電壓。國(guó)際上規(guī)定威斯登（Weston）標(biāo)準(zhǔn)電池作為電勢(shì)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)，

25、其結(jié)構(gòu)如圖1-7所示。威斯登標(biāo)準(zhǔn)電池又稱(chēng)為鎘汞標(biāo)準(zhǔn)電池。標(biāo)準(zhǔn)電池分為飽和式和不飽和式兩類(lèi)。飽和式的可逆性好，重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好，但溫度系數(shù)大，須經(jīng)溫度校正，用于精密的測(cè)量中；不飽和式的可逆性差，穩(wěn)定性低，但其內(nèi)阻較?。ú淮笥?000），溫度系數(shù)很小，可省去溫度校正而用于精度要求不很高的測(cè)量中。4、測(cè)量前可根據(jù)電化學(xué)基本知識(shí)初步估算一下被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)大小，以便在測(cè)量時(shí)能迅速找到平衡點(diǎn)，這樣可避免電極極化。為了判斷所測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)是否為平衡點(diǎn)是，一般應(yīng)在15min左右的時(shí)間內(nèi)，等間隔地測(cè)量78個(gè)數(shù)據(jù)。若這些數(shù)據(jù)時(shí)在平均值附近擺動(dòng)，偏差小于土0.5mV,則可認(rèn)為已達(dá)到平衡，并取最后三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值作為

26、該電池的電動(dòng)勢(shì)。七、思考題1、為何測(cè)電動(dòng)勢(shì)要用對(duì)消法，對(duì)消法的原理是什么？答：因?yàn)樵姵仉妱?dòng)勢(shì)定義是在電流等于零時(shí)才能測(cè)出準(zhǔn)確值，當(dāng)電路中有電流時(shí)，電極處產(chǎn)生極化作用，即電極電勢(shì)降低，測(cè)量值低于實(shí)際值，故必須在電流趨于零時(shí)測(cè)量，而只有對(duì)消法可滿(mǎn)足這個(gè)條件其原理是在待測(cè)電池上并聯(lián)一個(gè)方向相反、數(shù)值相等的外電勢(shì)來(lái)抵消原電池的電動(dòng)勢(shì)，使連接兩電極的導(dǎo)線(xiàn)上的電流趨向于零，這時(shí)所測(cè)出的電動(dòng)勢(shì)就等于被測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)。2、標(biāo)準(zhǔn)電池的作用是什么？應(yīng)如何維護(hù)？答：標(biāo)準(zhǔn)電池的作用是在直流電位差計(jì)電路中提供一個(gè)穩(wěn)定的抑制數(shù)值的參考電壓，以此電動(dòng)勢(shì)來(lái)計(jì)算未知電池電動(dòng)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)電池在使用過(guò)程中，不可避免地會(huì)有充、放電流通過(guò)，

27、使電極電勢(shì)偏離其平衡電勢(shì)值，導(dǎo)致整個(gè)電動(dòng)勢(shì)的改變。雖然飽和式標(biāo)準(zhǔn)電池的去極化能力較強(qiáng)，充、放電流結(jié)束后電動(dòng)勢(shì)的恢復(fù)也較快，但應(yīng)對(duì)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電池的電流嚴(yán)格限制在允許的范圍內(nèi)。由于標(biāo)準(zhǔn)電池的溫度系數(shù)與正負(fù)極都有關(guān)系，故放置時(shí)必須使兩極處于同一溫度。飽和標(biāo)準(zhǔn)電池中的CdSO4?8/3H2O晶粒在溫度波動(dòng)的環(huán)境中會(huì)反復(fù)不斷的溶解，再結(jié)晶，致使原來(lái)很微小的晶粒結(jié)成大塊，增加了電池的內(nèi)阻，江都了電位差計(jì)中檢流計(jì)回路的靈敏度。因此應(yīng)盡可能將標(biāo)準(zhǔn)電池置于溫度波動(dòng)不大的環(huán)境中。機(jī)械振動(dòng)會(huì)破壞標(biāo)準(zhǔn)電池的平衡，因此，標(biāo)準(zhǔn)電池不可搖動(dòng)、傾斜、橫放和倒置。此外，正負(fù)二極導(dǎo)線(xiàn)，不可相碰，以免短路，使用時(shí)只能通過(guò)電鍵短暫的接通并迅速的找到平衡點(diǎn)。光會(huì)使Hg2SO4變質(zhì)，此時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電池仍可能具有正常的電動(dòng)勢(shì)值，但其電動(dòng)勢(shì)對(duì)于溫度變化的滯后特性較大，因此，儲(chǔ)存時(shí)需要避光。3、使用鹽橋的目的是什么？為什么要有瓊脂？本實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裼肒Cl作鹽橋？答：使用鹽橋