化學(xué)電池溫度系數(shù)的測定

關(guān)于化學(xué)電池溫度系數(shù)的測定第1頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月77.2實驗原理

電池除可用來作為電源外，還可用來研究構(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=-T△S

(2)

代入（1）式可得

△H=-nFE+nFT(3)

△S=-=nF(4)第2頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月因此，在恒壓下（一般在常壓下），測量一定溫度T時的電池電動勢E，即可求得電池反應(yīng)的△G。測定不同溫度下的電動勢，最后以電動勢對溫度作圖，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，則所測定的電動勢和熱力學(xué)函數(shù)即為、、

和。

例如：電池符號Zn│ZnS04(0.1000mol·L-1)‖

KCl(飽和)│Hg2Cl2│Hg

負極反應(yīng)

正極反應(yīng)

總電極反應(yīng)

第3頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月由此可知，如果在298K測定電池電動勢，即可得，由（1）式求得。根據(jù)不同溫度下測得的電動勢，繪制E-T曲線，并通過作切線斜率求取20℃、30℃、40℃和50℃四個溫度下E和，進而算出和。第4頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月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3～5s，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0.1000mol·L-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極約1cm,停止抽氣,旋緊活夾,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，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月2.在20℃、30℃、40℃和50℃等幾個溫度下，采用SDC-Ⅱ數(shù)字電位差綜合測試儀，測定下列電池的電動勢：

Zn│ZnS04(0.1000mol·L-1)‖KCl(飽和)│Hg2Cl2│Hg第6頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月以內(nèi)標(biāo)為基準(zhǔn)進行測量a）校驗①將“測量選擇”旋鈕置于“內(nèi)標(biāo)”。②將“100”位旋鈕置于“1”，“補償”旋鈕逆時針旋到底，其他旋鈕均置于“0”，此時，“電位指示”顯示“1.00000”V，若顯示小于“1.00000”V可調(diào)節(jié)補償電位器以達到顯示“1.00000”V，若顯示大于“1.00000”V應(yīng)適當(dāng)減小“100～10-4”旋鈕，使顯示小于“1.00000”V，再調(diào)節(jié)補償電位器以達到“1.00000”V。③待“檢零指示”顯示數(shù)值穩(wěn)定后，按一下“采零”鍵，此時，“檢零指示”顯示為“0000”。第7頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月

b）測量①將“測量選擇”置于“測量”。②用測試線將被測電動勢按“+”、“-”極性與“測量插孔”連接。③調(diào)節(jié)“100～10-4”五個旋鈕，使“檢零指示”顯示數(shù)值為負且絕對值最小。④調(diào)節(jié)“補償旋鈕”，使“檢零指示”顯示為“0000”，此時，“電位顯示”數(shù)值即為被測電動勢的值。第8頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月77.4注意事項(1)制備電極時，防止將正負極接錯，并嚴(yán)格控制電鍍電流。(2)測量過程中，若“檢零指示”顯示溢出符號“OU.L",說明“電位指示”顯示的數(shù)值與被測電動勢值相差過大。(3)電阻箱10-4檔值若稍有誤差，可調(diào)節(jié)“補償”電位器達到對應(yīng)值。(4)清洗電極并用濾紙擦干，放回盒內(nèi)。第9頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月77.5問題討論（1）本實驗中，如果采用0.1mol·L-1或2.0mol·L-1的KCl溶液，對電池電動勢測量有否影響？為什么？（2）如何用測得的電動勢數(shù)據(jù)來計算電池反應(yīng)的平衡常數(shù)？第10頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月77.6參考答案

（1）本實驗中，如果采用0.1mol·L-1或2.0mol·L-1的KCl溶液，對電池電動勢測量有否影響？為什么？答：有，根據(jù)Nernest方程，電解質(zhì)濃度對電池電動勢有影響。故對電池電動勢測量有影響。第11頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月

式中,

Eθ=E-(RT/2F)lnKK即為該電池反應(yīng)的平衡常數(shù)。只要測出電池電勢E及電池中各物質(zhì)活度