電動(dòng)勢(shì)法測(cè)定化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)

電動(dòng)勢(shì)法測(cè)定化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)第1頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

根據(jù)可逆熱力學(xué)體系的要求設(shè)計(jì)可逆電池，測(cè)定其在不同溫度下的電動(dòng)勢(shì)值，計(jì)算電池反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)G、S及H。鞏固電位差計(jì)測(cè)定原電池電動(dòng)勢(shì)的原理和方法，掌握電動(dòng)勢(shì)法測(cè)定化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)變化值的有關(guān)原理和方法。了解銀－氯化銀電極的制備方法。第2頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、實(shí)驗(yàn)原理

對(duì)消法測(cè)定原電池電動(dòng)勢(shì)Ew-工作電源；EN-標(biāo)準(zhǔn)電池；EX-待測(cè)電池；R-調(diào)節(jié)電阻；RX-待測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)補(bǔ)償電阻；RN-標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)補(bǔ)償電阻；K-轉(zhuǎn)換電鍵；G-檢流計(jì)原理：是在待測(cè)電池上并聯(lián)一個(gè)大小相等，方向相反的外加電勢(shì)差，這樣待測(cè)電池中沒(méi)有電流通過(guò)，外加電勢(shì)差的大小即等于待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)。第3頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、實(shí)驗(yàn)原理在恒溫恒壓可逆的條件下，原電池電化學(xué)反應(yīng)吉布斯自由能的減少等于體系所作的最大有用功。結(jié)合法拉第定律，有：n為電極反應(yīng)中電子的計(jì)量系數(shù)F為法拉第常數(shù)E為電池的電動(dòng)勢(shì)第4頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、實(shí)驗(yàn)原理負(fù)極反應(yīng)：正極反應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)：電動(dòng)勢(shì)：第5頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、儀器與試劑

儀器：數(shù)字電位差計(jì) 1臺(tái)超級(jí)恒溫槽 1臺(tái)甘汞電極 1支小燒杯 2支

KCl(0.1000mol·L-1)HNO3溶液HCl溶液丙酮銀絲鉑絲試劑：第6頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、實(shí)驗(yàn)步驟1、制備銀-氯化銀電極取一段直徑為1mm的純銀絲，先用丙酮洗去表面的油污，在3mol·L-1HNO3溶液中浸蝕一下，再用蒸餾水洗凈其表面，然后放入含有0.1mol·L-1HCl的小燒杯中進(jìn)行恒電流陽(yáng)極氧化，用鉑絲作陰極，所用陽(yáng)極電流密度約為0.4mA·cm-2，時(shí)間為30min。電解完畢取出制好的電極，用蒸餾水洗凈電極表面后放入盛有飽和KCl與飽和AgCl溶液的玻璃電極管中，然后將電極浸泡在飽和KCl溶液中，保存于暗處備用。

第7頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、實(shí)驗(yàn)步驟2、組合電池，并測(cè)定其電動(dòng)勢(shì)用所制備的銀-氯化銀電極與飽和甘汞電極，組裝原電池。接通恒溫槽電源進(jìn)行恒溫，使其達(dá)到25℃。把被測(cè)電池放入恒溫槽中恒溫約15min，同時(shí)將原電池引出線連接到SDC型數(shù)字式電位差計(jì)上，測(cè)定其電動(dòng)勢(shì)，每隔5min測(cè)一次，直至電位差計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定為止。調(diào)節(jié)恒溫槽，令槽溫升溫5℃，重復(fù)上述測(cè)定，然后繼續(xù)再升溫5℃并進(jìn)行測(cè)定，共測(cè)5～6個(gè)溫度點(diǎn)。測(cè)定完畢后，將電池取出放在瓷盤上，并把其他儀器整理好，恢復(fù)到前的狀態(tài)。第8頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期一五、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理

1、將測(cè)得數(shù)據(jù)列成下表：

室溫：

；氣壓計(jì)讀數(shù)：

。次序t/℃T/KE/V(E/T)p/VK-1G/JK-1mol-1

S/Jmol-1

H/Jmol-1第9頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期一五、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理

2、作E-T圖，通過(guò)作曲線切線之斜率或回歸為方程并求導(dǎo)計(jì)算所測(cè)溫度的(E/T)p。利用公式(1)－(3)，分別求出該電池反應(yīng)的G、S及H。3、將實(shí)驗(yàn)所得的電池反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)變化值與文獻(xiàn)值進(jìn)行比較，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論。第10頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期一六、提問(wèn)與思考1、用測(cè)電動(dòng)勢(shì)的方法求熱力學(xué)函數(shù)有何優(yōu)越性？2、可逆原電池應(yīng)滿足哪些要求？在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？3、如何用所測(cè)定的電池電動(dòng)勢(shì)數(shù)據(jù)來(lái)求算電池反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)變化值？4、本實(shí)驗(yàn)中的電池電動(dòng)勢(shì)與電池中氯化鉀的濃度是否有關(guān)？為什么？第11頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期一七、參考文獻(xiàn)

1、古鳳才，肖衍繁，張明杰，劉炳泗編．基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教程．第二版．北京：科學(xué)出版社，2005．2、劉壽長(zhǎng)，張建民，徐順主編．物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)與技術(shù)．鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2004．3、吳子生，嚴(yán)忠