物理化学实验原电池电动势及溶液pH值的测定PPT课件
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原电池的电动势是在原电池的各相间没有带电 粒子的转移时各相间电势差的总和， 也就是原 电池的开路电压。所谓“开路”，实际上就是在
测 定时没有电流通过原电池。作为一种近似处理, 完全消除了液接的电池可以按可逆电池对待。
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二、实验原理---对消法 可使用电位差计测量原电池的电动势，电位差 计的原理为对消法。电路基本原理图见图III-61（《物理化学实验》（第三版），高等教育 出版社（2006））。注意：进实验室前必须预 习该实验教材P1 9 6～200页。
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四、实验步骤：
(3)电池组合：将饱和KCI溶液注入50ml小烧杯中，制成盐桥，将上述的锌 半电池的虹吸管和铜半电池虹吸管插入烧杯中，所组成的电池为：
电池1： Zn|Zn2+(0.1000mol·L-1)||Cu2+(0.1000mol·L-1)|Cu
分别与甘汞电极组成的电池为：
电池2： 电池3：
原电池电动势及溶液pH值的测定
一、目的要求： 1、测定铜——锌原电池的电动势。 2、用电动势法测定溶液的pH值。 3、掌握电位差计测量电池电动势的原理及使用
方法。
1
二、实验原理---对消法
电池由两个电极组成。在电池反应中，进行氧化反应的是负极，进 行还原反应的是正极,以铜---锌电池为例，它可以表示为：
Zn IZnSO4(a1)lI CuSO4(a2)lCu 负极反应为：Zn→Zn2++2e 正极反应为：Cn2++2e → Cu 总电池反应：Zn+Cu2+ → Cu+Zn2+ 其电动势的大小与电极性质及溶液中相关离子的活度的关系可由能 斯特公式求得：
EE0RT lnaZn 2 2F aCu 2
2
二、实验原理---对消法
甘汞（饱和）
（ 0 Q/ H2Q
2.303RT F
pH) 甘汞(饱和)
pH
E 0
Q/ H2Q
甘汞(饱和)
2.303RT/ F
(当溶液的pH >7．7时，醌氢醌电极为氧化电极(负极)，此时，溶液 pH的公式请读者自行推导)。
9
二、实验原理---电动势法测pH
式中醌氢醌电极的标准电极电势 0 ，饱和甘汞电极的电势 均与温度有关，它们与温度的关Q/H2系Q 为：
取平均值。
14
四、实验步骤：
测定电动势一般应注意： (1)当工作电池刚接入电路时，电动势稍有下降。因此在
电池接入电路后，应稍等几分钟再操作。 (2)在整个测量过程中，因工作回路有电流通过，故工作
电池的电动势会略有改变，因此，每测定一次就要校 正一次。 (3)避免在寻找平衡点的过程中，原电池发生极化现象。 (4)刚组成的电池电动势不稳定，应待3～5分钟后再测定。
甘汞（饱和）
的值
Q 0/H 2Q0.69 97.41 0 4(t2)5 甘汞（ 饱 0.2和 4） 37.6 81 0 4(t2)5t实验温度
因此，若测定了电池的电动势，根据
pH
E 0
Q/H2Q
甘汞 (饱和 )
2.30R 3T /F
便可求得溶液的pH值。
10
三、仪器、药品：
SDC-IIB数字电位差综合测试仪1台，锌电极1支，铜电 极1支；铂电极1支；饱和甘汞电极1只；半电池2个；
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二、实验原理---电动势法测pH
醌氢醌电极的电极反应为：
C 6 H 4 O 2 2 H 2 e C 6 H 4 ( O 2 ) 2 H
其电极电势为:
Q/H2Q Q 0/H2Q2 RFT lnaa Q H a2H 2 Q
a H 2Q aQ
Q / H 2Q
0 Q / H 2Q
RT 2F
小烧杯8个，吸球1个，pH计（PB-10）1 台，复合电
极1支， 饱和KCl溶液，
0.10MZnSO4溶液，
0.10 MCuS04溶液，1 MHAC溶液；1 MNaAC溶 液。 甲液(每升溶液含11.376Na2HP04·12H20) 乙液(每升 溶液含9.078克KH2P04), 醌氢醌晶体
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四、实验步骤：
ln
1 a2
H
Q / H 2Q
0 Q / H 2Q
RT F
ln a H
Q / H 2Q
0 Q / H 2Q
2 .303 F
RT
pH
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二、实验原理---电动势法测pH
若用饱和甘汞电极作参比电极，当溶液的pH<7.7时，醌氢醌为还原 电极(正极)，则所组成的电池的电动势为：
E Q/ H2Q
Zn|Zn2+(0.1000mol·L-1)||KCl(饱和)|Hg2Cl2(s)|Hg(l) Hg(l)|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)||Cu2+(0.10mol·L-1)|Cu
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四、实验步骤：
2、电动势的测定： (1) 分别估算待测电池的电动势。 (2)仔细阅读综合测试仪使用说明书的有关部分。 (3)分别测定各待测电池的电动势，重复三次，
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二、实验原理---对消法
E n IR n
I En /Rn
E x IR c
Ex
En
Rc Rn
6
二、实验原理---电动势法测pH
电动势法可以用来测定溶液的pH值，其原理是将一个 与氢离子活度有关的指示电极与另一参比电极放在被 测溶液中构成电池，然后测定该电池的电动势E。由于 参比电极电势恒定，该电池的电动势的数值就只与被 测溶液中的氢离子活度aH+有关，于是可根据E的数值 求算出溶液pH值，常用的氢离子指示电极有：玻璃电 极，氢电极及醌氢醌电极，本实验用醌氢醌电极为指 示电极。甘汞电极为参比电纸打磨，用蒸馏水淋洗，
用滤纸擦干，再将处理好的锌电极，插入清洁的半电 池管内并塞紧，将虹吸管管口浸入有 0.10M ZnSO4溶液的烧杯内，用吸球自支管吸入 ZnSO4，夹上螺旋夹，注意虹吸管内不能有气泡，也 不能有漏液现象。 (2)铜电极及铜半电池；同法制备。
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二、实验原理---对消法
不能用伏特计直接测定,因为电池与 伏特计相接后,便构成了回路,有电 流通过,发生化学变化、电极被极化、 溶液浓度改变、电池电势不能保持 稳定。且电池本身有内阻，伏特计 所量得的电势降不等于电池的电动 势。 对消法可在电池无电流通过 时测得其两极间的电势差， 即为该电池的电动势。
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四、实验步骤：
3、电动势法测溶液的pH值。 (1)配制下列溶液 ①取1.0mol·dm-3HAC及1.0mol·dm-3 NaAC溶液各5ml混合后蒸馏水稀释到
测 定时没有电流通过原电池。作为一种近似处理, 完全消除了液接的电池可以按可逆电池对待。
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二、实验原理---对消法 可使用电位差计测量原电池的电动势，电位差 计的原理为对消法。电路基本原理图见图III-61（《物理化学实验》（第三版），高等教育 出版社（2006））。注意：进实验室前必须预 习该实验教材P1 9 6～200页。
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四、实验步骤：
(3)电池组合：将饱和KCI溶液注入50ml小烧杯中，制成盐桥，将上述的锌 半电池的虹吸管和铜半电池虹吸管插入烧杯中，所组成的电池为：
电池1： Zn|Zn2+(0.1000mol·L-1)||Cu2+(0.1000mol·L-1)|Cu
分别与甘汞电极组成的电池为：
电池2： 电池3：
原电池电动势及溶液pH值的测定
一、目的要求： 1、测定铜——锌原电池的电动势。 2、用电动势法测定溶液的pH值。 3、掌握电位差计测量电池电动势的原理及使用
方法。
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二、实验原理---对消法
电池由两个电极组成。在电池反应中，进行氧化反应的是负极，进 行还原反应的是正极,以铜---锌电池为例，它可以表示为：
Zn IZnSO4(a1)lI CuSO4(a2)lCu 负极反应为：Zn→Zn2++2e 正极反应为：Cn2++2e → Cu 总电池反应：Zn+Cu2+ → Cu+Zn2+ 其电动势的大小与电极性质及溶液中相关离子的活度的关系可由能 斯特公式求得：
EE0RT lnaZn 2 2F aCu 2
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二、实验原理---对消法
甘汞（饱和）
（ 0 Q/ H2Q
2.303RT F
pH) 甘汞(饱和)
pH
E 0
Q/ H2Q
甘汞(饱和)
2.303RT/ F
(当溶液的pH >7．7时，醌氢醌电极为氧化电极(负极)，此时，溶液 pH的公式请读者自行推导)。
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二、实验原理---电动势法测pH
式中醌氢醌电极的标准电极电势 0 ，饱和甘汞电极的电势 均与温度有关，它们与温度的关Q/H2系Q 为：
取平均值。
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四、实验步骤：
测定电动势一般应注意： (1)当工作电池刚接入电路时，电动势稍有下降。因此在
电池接入电路后，应稍等几分钟再操作。 (2)在整个测量过程中，因工作回路有电流通过，故工作
电池的电动势会略有改变，因此，每测定一次就要校 正一次。 (3)避免在寻找平衡点的过程中，原电池发生极化现象。 (4)刚组成的电池电动势不稳定，应待3～5分钟后再测定。
甘汞（饱和）
的值
Q 0/H 2Q0.69 97.41 0 4(t2)5 甘汞（ 饱 0.2和 4） 37.6 81 0 4(t2)5t实验温度
因此，若测定了电池的电动势，根据
pH
E 0
Q/H2Q
甘汞 (饱和 )
2.30R 3T /F
便可求得溶液的pH值。
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三、仪器、药品：
SDC-IIB数字电位差综合测试仪1台，锌电极1支，铜电 极1支；铂电极1支；饱和甘汞电极1只；半电池2个；
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二、实验原理---电动势法测pH
醌氢醌电极的电极反应为：
C 6 H 4 O 2 2 H 2 e C 6 H 4 ( O 2 ) 2 H
其电极电势为:
Q/H2Q Q 0/H2Q2 RFT lnaa Q H a2H 2 Q
a H 2Q aQ
Q / H 2Q
0 Q / H 2Q
RT 2F
小烧杯8个，吸球1个，pH计（PB-10）1 台，复合电
极1支， 饱和KCl溶液，
0.10MZnSO4溶液，
0.10 MCuS04溶液，1 MHAC溶液；1 MNaAC溶 液。 甲液(每升溶液含11.376Na2HP04·12H20) 乙液(每升 溶液含9.078克KH2P04), 醌氢醌晶体
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四、实验步骤：
ln
1 a2
H
Q / H 2Q
0 Q / H 2Q
RT F
ln a H
Q / H 2Q
0 Q / H 2Q
2 .303 F
RT
pH
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二、实验原理---电动势法测pH
若用饱和甘汞电极作参比电极，当溶液的pH<7.7时，醌氢醌为还原 电极(正极)，则所组成的电池的电动势为：
E Q/ H2Q
Zn|Zn2+(0.1000mol·L-1)||KCl(饱和)|Hg2Cl2(s)|Hg(l) Hg(l)|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)||Cu2+(0.10mol·L-1)|Cu
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四、实验步骤：
2、电动势的测定： (1) 分别估算待测电池的电动势。 (2)仔细阅读综合测试仪使用说明书的有关部分。 (3)分别测定各待测电池的电动势，重复三次，
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二、实验原理---对消法
E n IR n
I En /Rn
E x IR c
Ex
En
Rc Rn
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二、实验原理---电动势法测pH
电动势法可以用来测定溶液的pH值，其原理是将一个 与氢离子活度有关的指示电极与另一参比电极放在被 测溶液中构成电池，然后测定该电池的电动势E。由于 参比电极电势恒定，该电池的电动势的数值就只与被 测溶液中的氢离子活度aH+有关，于是可根据E的数值 求算出溶液pH值，常用的氢离子指示电极有：玻璃电 极，氢电极及醌氢醌电极，本实验用醌氢醌电极为指 示电极。甘汞电极为参比电纸打磨，用蒸馏水淋洗，
用滤纸擦干，再将处理好的锌电极，插入清洁的半电 池管内并塞紧，将虹吸管管口浸入有 0.10M ZnSO4溶液的烧杯内，用吸球自支管吸入 ZnSO4，夹上螺旋夹，注意虹吸管内不能有气泡，也 不能有漏液现象。 (2)铜电极及铜半电池；同法制备。
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二、实验原理---对消法
不能用伏特计直接测定,因为电池与 伏特计相接后,便构成了回路,有电 流通过,发生化学变化、电极被极化、 溶液浓度改变、电池电势不能保持 稳定。且电池本身有内阻，伏特计 所量得的电势降不等于电池的电动 势。 对消法可在电池无电流通过 时测得其两极间的电势差， 即为该电池的电动势。
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四、实验步骤：
3、电动势法测溶液的pH值。 (1)配制下列溶液 ①取1.0mol·dm-3HAC及1.0mol·dm-3 NaAC溶液各5ml混合后蒸馏水稀释到