化學(xué)電池溫度系數(shù)測(cè)定

1、關(guān)于化學(xué)電池溫度系數(shù)的測(cè)定第1頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)16分，星期四77.2 實(shí)驗(yàn)原理 電池除可用來(lái)作為電源外，還可用來(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)知道，在恒溫、恒壓、可逆條件下，電池反應(yīng)應(yīng)該有以下關(guān)系： G=-nFE (1) 根據(jù)吉布斯-亥姆霍茲(Gibbs-Helmholtz)公式，G、反應(yīng)熱H、熵變S 和溫度T 的關(guān)系為： G-H=-TS (2)代入（1）式可得 H=-nFE + nFT (3) S=- = nF (4)第2頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)16分，星期四 因此，在恒壓下（一般在常壓下），測(cè)量一定溫度T時(shí)的電池電動(dòng)勢(shì)E，

2、即可求得電池反應(yīng)的G。測(cè)定不同溫度下的電動(dòng)勢(shì)，最后以電動(dòng)勢(shì)對(duì)溫度作圖，即可從曲線上求得電池的溫度系數(shù) 。利用（3）和（4）式，即可得到H 和S。 如果電池反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物的活度均為1，溫度為298K，則所測(cè)定的電動(dòng)勢(shì)和熱力學(xué)函數(shù)即為 、 、 和 。 例如：電池符號(hào) ZnZnS04(0.1000 molL-1 )KCl(飽和)Hg2Cl2Hg 負(fù)極反應(yīng) 正極反應(yīng) 總電極反應(yīng) 第3頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)16分，星期四 由此可知，如果在298 K測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)，即可得 ，由（1）式求得 。 根據(jù)不同溫度下測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)，繪制E-T 曲線，并通過(guò)作切線斜率求取20 、30 、4

3、0 和50 四個(gè)溫度下E 和 ，進(jìn)而算出 和 。第4頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)16分，星期四77.3 操作步驟1.電極制備 （1）鋅電極 用砂子打磨和用硫酸浸洗鋅電極以除去表面上的氧化層，然后用水洗滌，再用蒸餾水淋洗后備用，然后浸入飽和硝酸亞汞溶液中35 s，取出后用濾紙擦拭鋅電極，使鋅電極表面有一層均勻鋅汞齊，再用蒸餾水淋洗（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）把處理好的鋅電極插入清潔的電極管內(nèi)并塞緊，將電極管的虹吸管管口插入盛有0.1000 molL-1 ZnSO4溶液的小燒杯中,用針管或吸氣球自支管抽氣,將溶液吸入電極管至出電

4、極約1 cm,停止抽氣,旋緊活?yuàn)A,電極的虹吸管(包括管口)不可有氣泡,也不能有漏液的現(xiàn)象。 第5頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)16分，星期四2.在20 、30 、40 和50 等幾個(gè)溫度下，采用SDC-數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀，測(cè)定下列電池的電動(dòng)勢(shì)： ZnZnS04(0.1000 molL-1)KCl(飽和)Hg2Cl2Hg第6頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)16分，星期四 以內(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)”。 將“100”位旋鈕置于“1”，“補(bǔ)償”旋鈕逆時(shí)針旋到底，其他旋鈕均置于“0”，此時(shí)，“電位指示”顯示“1.00000”V，若顯示小于“1

5、.00000”V可調(diào)節(jié)補(bǔ)償電位器以達(dá)到顯示“1.00000”V，若顯示大于“1.00000”V應(yīng)適當(dāng)減小“10010-4”旋鈕，使顯示小于“1.00000”V，再調(diào)節(jié)補(bǔ)償電位器以達(dá)到“1.00000”V。 待“檢零指示”顯示數(shù)值穩(wěn)定后，按一下“采零”鍵，此時(shí)，“檢零指示”顯示為“0000”。第7頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)16分，星期四 b）測(cè)量 將“測(cè)量選擇”置于“測(cè)量”。 用測(cè)試線將被測(cè)電動(dòng)勢(shì)按“+”、“-”極性與“測(cè)量插孔”連接。 調(diào)節(jié)“100 10-4”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

6、示”數(shù)值即為被測(cè)電動(dòng)勢(shì)的值。第8頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)16分，星期四77.4 注意事項(xiàng) (1) 制備電極時(shí)，防止將正負(fù)極接錯(cuò)，并嚴(yán)格控制電鍍電流。 (2) 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)值相差過(guò)大。 (3) 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)到對(duì)應(yīng)值。 (4) 清洗電極并用濾紙擦干，放回盒內(nèi)。第9頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)16分，星期四77.5 問(wèn)題討論 （1）本實(shí)驗(yàn)中，如果采用0.1 molL-1或2.0 molL-1的KCl溶液，對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)量有否影響？為什么？ （2）如何用測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算電池反應(yīng)的平衡常數(shù)？第10頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)16分，星期四77.6 參考答案 （1）本實(shí)驗(yàn)中，如果采用0.1 molL-1或2.0 molL-1的KCl溶液，對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)量有否影響？為什么？ 答：有，根據(jù)Nernest方程，電解質(zhì)濃度對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)有影響。故對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)量有影響。第11頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)16分，星期四 式中, E=E-(RT/2F)lnK K即為該電池反應(yīng)的平衡常數(shù)。 只要測(cè)出電池電勢(shì)E 及電池中各物質(zhì)活度aZn2+ 和aCu2+ ，就可以求出 ，進(jìn)一