電極電動勢的測定

一、 實驗?zāi)康模?、 通過實驗加深對可逆電池、可逆電極和鹽橋等概念的理解。2、 了解ZD—WC電子電位差計UJ—25型電位差計的測量原理和使用方法二、 主要實驗原理：1、原電池是由正負(fù)極和一定電解質(zhì)溶液所組成。液接電位用鹽橋消除后，電池的電動勢等于兩個電極電位的差值。即：E池二￡正-E負(fù)電極電勢的大小于與電極的性質(zhì)和溶液中有關(guān)離子的活度有關(guān)，以銅-鋅電池為例：Zn|ZnSO4（0.1mol/l）||CuSO4（0.1mol/l）|CuE=ECo-BZln(氣/氣2+)E=Ez。-RTln(az/%2+)E=E-E+ -=Eo-E。-RTln[(a2+/a2+)*(a/a)]CuZn2F ZnCu CuZn=Eo-切l(wèi)n(az2+/aC2+)(Eo=ECo-Ezo,設(shè)aC=az=1)電極電勢的絕對值至今還無法測定，只能測其以氫標(biāo)電極為零參考點的相對值，由于使用氫電極不方便，常采用飽和甘汞電極為參比電極。2、由化學(xué)熱力學(xué)可知，在恒溫、恒壓和可逆條件下，電池反應(yīng)的Gibbs能變化和原電池的電動勢存在^G=-nFE的關(guān)系。若要通過測定E求取AG,則電池本身必須是可逆的。不過在精確度要求不高的實驗中，如果出現(xiàn)了液體接界電勢，經(jīng)常用鹽橋來消除，本實驗用飽和KCl溶液作鹽橋。三、 實驗儀器及試劑1、ZD-WC精密數(shù)字式電子電位差計，燒杯，電極管2個，0.1000mol/LCuSO4溶液，0?1000mol/LZnSO4溶液，飽和KCl溶液，飽和硝酸亞汞溶液，稀硫酸溶液，6mol/L的硝酸溶液。四、 實驗所用的主要儀器的工作原理、結(jié)構(gòu)（包括實驗裝置圖）：五、簡述實驗步驟和條件。1，電極制備用砂紙擦凈鋅片，用稀硫酸去掉其表面的氧化層，然后用蒸餾水淋洗，然后浸在飽和硝酸亞汞溶液中使其汞齊化，取出后用濾紙擦亮其表面，用蒸餾水洗凈2,測量電動勢接好電動勢測量電路用標(biāo)準(zhǔn)電池校正電位差計測量下列各電池電動勢：ZnlZnSO4(0.1mol/l)IICuSO4(0.1mol/l)ICuZnIZnSO4(0.1mol/l)IIKCl(飽和)IHg2Cl2IHgHgIHg2Cl2IIKCl(飽和)ICuSO4(0.1mol/l)ICu三個原電池的電動勢，步驟與上面相同，記錄所測得的電動勢數(shù)值。實驗結(jié)束，關(guān)好電位差計，整理好實驗儀器，并清潔好實驗臺。六、實驗數(shù)據(jù)及現(xiàn)象的原始記錄：原電池電動勢Zn/ZnSO4//CuSO4/Cu1.0852vZn/ZnSO//kcl,Hg2Cl2/Hg1.0334vHg/KCl,Hg2Cl2//CuSO40.04528v其中電解質(zhì)溶液的濃度均為0.1000mol/L實驗溫度22.5CT=(273.15+22.5)K=295.65K七、實驗數(shù)據(jù)處理查表知E%(298.15K)=-0.763V；e%(298.15K)=0.337V離子平均系數(shù)Y+(25°C)表濃度電解質(zhì)、、0.1000mol/L0.0100mol/LCuSO40.160.40ZnSO40.150.337—Zn=9.1X10-5V?K-1(1)由dTdEo 。…八一以=8.0x10-6V?K-idT積分求得實驗溫度下：E0zn(295.65K)=-0.763V+9.1x10-5x295.65K=-0.7361VE脂(295.65K)=0.337V+8.0x10-6x295.65K=0.3394Va=y?CZn2+ -Zn2+?「aCu2+=Y±?Ccu2+則295.65K時E=E-E=Eo-Eo-%n^z^?土=Eo-RTIn^z^=0.3394V+0.73標(biāo)+ - cu zn2Faa 2Fa^u0.16x0.161V-&314X295.65xin0.15x0.1=1.07468V2x96500實驗測得E實=1.0852v口 (1.0852)-(1.07468)】Er= x100%=0.98%1 1.07468誤差值非常小。(2)根據(jù)E=0.2415-7.6X10-4(T-298)計算室溫時飽和甘汞電極的電勢：0.2433VZn|ZnSO4().1000mol?L-1)KCl(飽和)HgC^|Hg+ -???Ez=Eh-E=0.2433V-1.03340V=-0.7901V（實際測量）. RT1 8.314x295.65 （理論）…^ ^-"2~m°015=—0.763 2~96500—m0.015=—0.81625V（理卜匕）0.81625也=0.81625-0.7901x100%=3.20%0.81625(3)方法同(2)Hg\KCl（飽和）Hg2Cl21\puSO?EC=Eh+E=0.2433V+0.04528V=0.28858V（實際測量）?E=E0-RTln^^=0.337-8.314x295.65ln^^=0.28433V（理論）cucu2F0.016 2x96500 0.0160.28433E「0.28858-0.28433x100%=1.49%0.28433八、結(jié)論:本次實驗誤差比較小，實驗還算比較成功且通過實驗學(xué)到了：通過實驗加深了對可逆電池、可逆電極和鹽橋等概念的理解知道