原電池電動勢的測定與應(yīng)用實驗報告

原電池電動勢的測定與應(yīng)用一、實驗?zāi)康?.掌握電位差計的測定原理和原電池電動勢的測定方法。2.加深對可逆電極、可逆電池、鹽橋等概念的理解。3.測定以下電池（I）及電池（II）的電動勢。4.了解可逆電池電動勢測定的應(yīng)用二、實驗原理電池的書寫習(xí)慣是左方為負(fù)極，右方為正極。負(fù)極進行氧化反應(yīng)，正極進行還原反應(yīng)。如果電池反應(yīng)是自發(fā)的，則電池電動勢為正。符號“∣”表示兩相界面，“‖”表示鹽橋。在電池中，電極都具有一定的電極電勢。當(dāng)電池處于平衡態(tài)時，兩個電極的電極電勢之差就等于該可逆電池的電動勢。規(guī)定電池的電動勢等于正、負(fù)電極的電極電勢之差，即：原電池電動勢的測定電池（電池（I）：負(fù)極反應(yīng)：正極反應(yīng)：總反應(yīng)：銀電極的電極電勢：飽和甘汞電極的電極電勢：從上述電池的兩個電極電位可算出電池的理論電動勢,將測定值與之比較。電池（II）：正極反應(yīng)：醌氫醌電極電極電勢：原電池電動勢不能直接用伏特計來測量，因為電池與伏特計接通后有電流通過，在電池兩極上會發(fā)生極化現(xiàn)象，使電極偏離平衡狀態(tài)。另外，電池本身有內(nèi)阻，伏特計所量得的僅是不可逆電池的端電壓。準(zhǔn)確測定電池的電動勢只能在無電流（或極小電流）通過電池的情況下進行，需用對消法。三、儀器與試劑儀器：試劑：SDC數(shù)字電位差計 1臺0.02mol/L的硝酸銀溶液飽和甘汞電極 1支0.2mol/L的醋酸溶液光亮鉑電極 1支醌氫醌晶體銀電極 1支0.2mol/L的醋酸鈉溶液250mL燒杯 1個 飽和氯化鉀溶液20mL小燒杯2個 硝酸鉀瓊脂U形管 2個四、實驗步驟1.制備鹽橋3%瓊脂-飽和硝酸鉀鹽橋的制備方法：在250ml燒杯中，加入100ml蒸餾水和3g瓊脂，蓋上表面皿，放在石棉網(wǎng)上用小火加熱至近沸，繼續(xù)加熱至瓊脂完全溶解。然后加入40g硝酸鉀，充分?jǐn)嚢枋瓜跛徕浲耆芙夂?，趁熱用滴管將它灌入干凈的U形管中，兩端要裝滿，中間不能有氣泡，靜置待瓊脂凝固后便可使用。2.組合電池將飽和甘汞電極插入裝有飽和硝酸鉀溶液的廣口瓶中。取一個20ml小燒杯洗凈后，用數(shù)毫升0.02mol/L的硝酸銀溶液連同銀電極一起淌洗，然后裝此溶液至燒杯的2/3處，插入銀電極，用硝酸鉀鹽橋與飽和甘汞電極連接構(gòu)成電池。另取一個20ml小燒杯，洗凈后用數(shù)毫升0.2mol/L的HAc與0.2mol/L的ＮａＡｃ的混合溶液連接鉑電極一起淌洗，然后裝此混合溶液至燒杯的２／３處，加入少量醌氫醌粉末，用干凈的小玻璃棒攪勻使之溶解，但扔保持溶液中含少量固體，然后插入光亮的鉑電極，架上鹽橋與飽和甘汞電極組成電池。３.測定電池的電動勢=1\*GB3①根據(jù)Nernst公式計算實驗溫度下電池（I）、（II）的電動勢理論值。=2\*GB3②正確接好測量電池（I）的線路。用SDC數(shù)字電位差計測量電池（I）的電動勢。每隔2分鐘測一次，共測三次。=3\*GB3③同法，用SDC數(shù)字電位差計測量電池（II）的電動勢，要測至平衡時為止。=4\*GB3④測量完畢后，倒去兩個小燒杯的溶液，洗凈燒杯的溶液。鹽橋兩端淋洗后，浸入硝酸鉀溶液中保存。五、實驗記錄及數(shù)據(jù)處理室溫：１７.５℃；氣壓計讀數(shù)：１０２.４Ｋｐａ電池（I）測定記錄(２５和35℃溫度測定值（V）測定平均值（V）理論計算值（V）相對誤差一次二次三次２５0.464500.463800.463620.463970.457061.49%350.459120.459020.458920.459020.450491.86%電池（II）測定記錄(２５和35℃溫度電動勢（V）測定值pH值利用電動勢求得的pH值理論值一次二次三次平均２５0.195400.194300.194030.19458８.５350.187200.187100.187050.18712８.３六、實驗注意事項（1）為使極化影響降到最小，測量前可初步估算被測電池的電動勢大小，以便在測量時能迅速找到平衡點。（2）制備電極時，防止將正負(fù)接錯，（3）甘汞電極使用時請將電極帽取消，用完后用氯化鉀溶液浸泡。（4）制備鹽橋時，灌注速度要掌控好，不能留下氣泡。（5）實驗中的液體廢物不能直接倒入下水道，要倒入廢液缸，以便集中處理。七、提問與思考1、為何測電動勢要用對消法？對消法的原理是什么？答：因為原電池的電動勢定義是在I=0時才能測出準(zhǔn)確值，當(dāng)電路中有電流時，電極處產(chǎn)生極化作用，即電極電勢降低，測量值低于實際值，故必須在I=0時測，而只有對消法可以做到其理由是在待測電池上并聯(lián)一個大小相等、方向相反的外加電勢，這樣待測電池中就沒有電流通過，外加電勢差的大小就等于待測電池的電動勢。2、測電動勢為何要用鹽橋？如何選用鹽橋以適合不同體系？答：為了盡量減小液體接界電勢，所以要用鹽橋來消除。選用鹽橋溶液時，只要不與原溶液發(fā)生作用即可使用。3、使用醌氫醌電極的限制條件得什么？該電極在pH>8.5以上的介質(zhì)中電極電勢不穩(wěn)定，在有其他氧化劑或還原劑存在時會引起誤差，故僅能用于弱酸或弱堿性溶液，不能用于強堿性溶液的測定4、如果測量過程中，檢零指示呈溢出符號，試從接線上分析可能是什么原因？八、參考文獻1、復(fù)旦大學(xué)等編．物理化學(xué)實驗．第三版．北京：高等教育出版社，2004．2、北京大學(xué)物理化學(xué)教研室教學(xué)組編．物理化學(xué)實驗．北京：北京大學(xué)出版社，1981．3、清華大學(xué)物理化學(xué)實驗編寫組編．物理化學(xué)實驗．北京：清華大學(xué)出版社，1991．4、柯以侃主編．大學(xué)化學(xué)實驗．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001．5、夏海濤主