原电池电动势和电极电势的测量

R＝8.134 J· mol-1· K-1； F＝96500 C· mol-1； T是绝对温度；z
是反应中得失电子的数量，α为参与电极反应的物质的活度。
以Cu-Zn电池为例，其电池表达式为：
Zn ZnSO4(m1) CuSO4 (m2) Cu
负极反应：Zn-2e- Zn2 （ Zn2） 正极反应：Cu2 （ Cu2） + 2e- Cu
T
5. 计算电池(1)的 ET（理论） ，并进一步计算 E（理论） T 计算其相对误差。
公式中注意使 用活度
（二）. 讨论
1. 工作电源要有足够的容量，才能保证工作电流恒定。
3. 根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算实验 温度时饱和甘汞电极的电极电势； 4. 电池(3)、(4)的电动势测量值结合饱和甘汞电极的电极电势：
(a) 分别计算铜、锌电极的 T ；
(b) 分别计算铜、锌电极的 T 。
公式中注意使 用活度
(c) 由电极电势温度校正公式分别计算铜、锌电极 （理论） 计算其相对误差。
电池反应：Zn+Cu2+ （Cu2+） Cu+Zn2 （ Zn2）
该电池的电动势：E Cu2 ,Cu Zn2 ,Zn
Cu
2
,Cu
Cu2 ,Cu
RT 1 ln ZF Cu2
Zn
2
,Zn
RT 1 Zn 2 ,Zn ln ZF Zn2
锌电极的标准电极电势
(r Gm )T , p nFE
E可借助于电 位差计测定
式中，F为法拉弟 （Farady）常数； n为电极反应式中 电子的得失数；E 为电池的电动势。
（二）电位差计
电位差计是利用补偿法在电池无 电流（或极小电流）通过时测得 两电极的电位差
工作原理图
E为工作电源 电压 En为标准电 池电动势 Ex为未知电 池电动势
四、注意事项
• 1. 标准电池属精密仪器，不可横放、倒置或摇动。
•
• • •
2. 用电位差计进行测量前最好先估算电动势的大小。
3. 按电计按钮的时间要短（< 1s），不能一直按下按钮；调节 旋钮时，电计按钮要松开。 4. 为了避免使用汞齐电极时汞的污染，本实验直接使用高纯 度的锌片和铜片为电极，使用前要打磨、冲洗、烘干。 5. 饱和甘汞电极使用时要将电极帽取下，用毕后用饱和氯化 钾溶液浸泡。
基础化学实验——物理化学
原电池电动势和电极电 势的测量
西北大学国家级化学实验教学示范中心
知识点及实验技能训练要点
知识点：Байду номын сангаас
原电池电动势、电极电势、能斯特方程。
实验技能训练要点：
常用电极的制备；检流计、标准电池、稳压电源、
电位差计的使用；原电池电动势的测定。
一、实验目的 二、实验原理 三、实验步骤 四、注意事项 五、实验总结 六、实验延伸 七、思考题
铜电极的标准电极电势
（Cu 2+） m2
（Zn 2+） m1
选择一个电极电势已知的电极，如饱和甘汞电极，让它 与Cu电极组成电池，该电池的电动势为：
E Cu2 ,Cu （饱和甘汞）
由饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式求得
测得电动势E，则可以确定 进而可求出 同理可以确定
一、实验目的
1. 学会几种电极和盐桥的制备方法； 2. 掌握对消法测量可逆电池电动势的原理； 3. 掌握UJ-25型电位差计的使用方法； 4. 学会电池的电动势的测定； 5. 计算Cu、Zn电极的电极电势。
二、实验原理
（一）可逆电池
凡把化学能转变为电能的装置称为原电池（或电池）。 电池由两个电极和连通两个电极的电解质溶液组成。 对定温定压下的可逆电池而言:
五、实验总结
(一).数据处理
1. 写出实验时的室温t及该温度下标准电池的电动势值Et；
2. 列出各电池电动势的测量值：
a) (-)Zn | ZnSO4(0.10 mol/kg)‖CuSO4 (0.10 mol/kg) | Cu (+) E = b) (-)Cu | CuSO4 (0.01 mol/kg)‖CuSO4 (0.10 mol/kg) | Cu(+) E = c) (-)Zn | ZnSO4 (0.10 mol/kg) ‖饱和甘汞电极(+) d) (-)饱和甘汞电极‖CuSO4(0.10 mol/kg) | Cu (+) E= E=
Et / V 1.018646 [40.6(t / ℃ 20) 0.95(t / 20)2 0.01(t / 20)3 ]106
4. 调节工作电流： 将（N、X1、X2） 转换开关置于“N” 依次旋动粗”、 “中”、“细”、 “微” ，直至 检流计不再偏转 为止。 若检流计总朝一 个方向偏转，应 如何排查？
5. 测未知电池电动势
“盐桥”的作用是什么？
（1）组装Cu-Zn电池: 在两个干净的小烧杯内分别加入30 mL 0.10 mol/kg ZnSO4和CuSO4溶液，以饱和KCl盐桥联通两烧杯。分别插入打磨干净的Zn、 Cu电极，电极导线与电位差计面板上未知电池1或未知电池2相接。
（2）将电位差计面板 上的转换开关（N、 X1、X2）置于“X1” 或“X2”位置，依次 从大到小调节面板中 部的六个旋钮，直至 检流计不再偏转为止。 读出数字，即为CuZn电池的电动势。 （3）同理测量其他未知电池电动势
Cu 2 ,Cu
2
（饱和甘汞）
Cu
2
,Cu
Zn
,Zn
和
Zn
2
,Zn
仪器装置
标准电池 待测电池 工作电源
检流计
电位差计
三、实验步骤
连接时应 注意极性
1. 将标准电 池、工作电 池、检流计 与电位差计 面板相应位 置相连。
2. 调节工作 电池电压约 为 2 V。
3. 计算标准电池的电动势，并调节电位差计面板上的温度补偿旋钮。 标准电池电动势：
（三）电极电势、电池电动势
每个电极都具有一定的电极电势。当电池处于平衡态时， 两个电极的电极电势之差就等于该可逆电池的电动势，即
E
RT 还原 ln zF 氧化
E是原电池的电动势
RT 还原 _ _ ln zF 氧化
和
分别代表正、负极的电极电势。