电动势的测定及其应用1

电动势的测定及其应用
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一、实验目的
1.掌握对消法测定电池电动势的原理和操作步骤。

2.学会使用电位差计。

二、实验原理
1.电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为当伏特计与待测电阻接通后，整
个线路上便有电流通过，此时电池内部由于存在内电阻而产生某一电位降，并在电池两极发生化学反应，溶液浓度发生变化，电动势数值不稳定。

所以要准确测定电池的电动势，只有在无电流通过的情况下进行，对消法就是根据这个要求设计的。

2.其次，对消法必须应用于可逆电池。

因此需要用盐桥消除移接电位，使电势
可逆。

3.对消法原理示意图：
图一
图二有盐桥的双液电池
E
sc =U
1
=KR
1
；E x=U
2
=KR
2
→
1
2
R
R
=
sc
x
E
E
图中E
w 为工作电池，E
sc
为标准电池，E x为待测电池的电动势。

调节可变电阻R，
可使G中无电流通过。

三、仪器与药品
仪器：UJ-25型电位差计、导线2根、盐桥2个、小烧杯4个、铂电极、银电极、甘汞电极
药品：HCl溶液，饱和KCl溶液，未知PH溶液，醌氢醌（溶于盐酸）
四、实验内容及步骤
内容：测定如下两个电池的电动势：
1.电池一Hg-HgCl
2︱饱和KCl溶液‖AgNO
3
(0.1mol/L)︱Ag
2.电池二Hg-HgCl
2
︱饱和KCl溶液‖饱和有醌氢醌的未知PH溶液︱Pt
步骤：电动势的测定
1.按图二组成两个电池。

2.将标准电池和待测电池分别接入电位差计上。

在测标准电池是电位差计的正
极连接Ag电极，在测待测电极时电位计的正极连接Pt电极。

3.矫正电位计：先将功能选择开关扳到“外标”档。

再将电位计的正负极短接，
按“校准”归零。

最后将外标正极与基准正极，外标负极与基准负极接，调数字至基准数（每台仪器都不同），按校准键归零。

4.测定电动势:将功能选择开关扳到“测量”档。

把标准电池正确接入电位差计
上，从大到小从左到右旋转六个电势测量旋钮，直到调至检流计示数为零为止。

按同样的方法测定未知电池电动势。

五、数据处理表格
电池一的电动势测定
温度：25℃
电池二的电动势测定
温度：25℃
六、数据处理
1、已知饱和甘汞电极的电极电位与温度的关系如下
Φ甘汞=0.2412-6.61×10-4（t-25℃）-1.75×10-6(t-25℃)2-9.16×10-10(t-25℃)2 =0.2412V ①
Φ
×10-4(t-25℃)+7×10-7(t-25℃)2 =0.7991V
E =Φ右-Φ左 =0.491464 ②
Φ右=Φ+]γ ③ Φ左-0.0592lg[Ag +]γ ④
相对误差1007991
.07991
.079985.0⨯-=
W ﹪=0.094％
2、C 6H 4O 2+2H ++2e -→C 6H 4(OH)2
Φ右=Φ+
H
a a a F RT 2ln
2醌氢醌
=Φ-pH F
RT
303.2 因为
E=Φ右-Φ左=Φ甘汞φ-pH F
RT
303.2 所以
pH=
F
RT E /303.2甘汞
醌氢醌φφθ--
已知
=0.6994-7.4×10-4
（t-25）=0.6994V
所以 pH=1.94 七、注意事项
1．测定时特别注意标准电池不要摇动、倾斜，以防液体互混使电动势变化。

2．在工作电流“标准化”或测定未知电动势时，要瞬时按下电键而不能长时间按。

3.测原电池的电动势时，注意随时进行工作电流“标准化”的校正。

八、问题讨论与分析
1. 用测电动势的方法求热力学函数有何优越性？
答：电动势测定法比其它方法（例如量热法）更精确，误差更小。

2. KNO 3盐桥有何作用，如何选用盐桥以适应各种不同的原电池？ 答：将液接电势降低到最小的作用。

盐桥中的盐浓度尽量大（一般用饱和溶液），正负离子迁移数接近，与电池中的电解质不发生反应。

KNO3的在水中的溶解度很大，正负负离子迁移数接近，与大多数电解质不发生反应。

3. 在工作电流“标准化”和测量电动势过程中，为什么按键不能长时间按下？
答：因为接通电路后就会有电流通过，则电极就会发生极化，电极电势与电池电动势就会偏离平衡值，而实验需要测定的是平衡电动势，所以不能长时间接通电路。

4. 本实验中，甘汞电极如果采用0.1或1.0 mol.dm -3的KCl 溶液，对原电池电动势的测量有否影响？为什么？
答：有。

根据Nernest 方程，电解质浓度对电池电动势有影响。

5. 标准电池有什么用途？ 答：工作电流标准化。

6. 参比电池应具备什么样的条件？
答：电动势稳定，在大电流下也不任意极化。