铜锌原电池电动势的测定及运用
铜锌原电池电动势的测定及应用[常识]
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铜锌原电池电动势的测定及应用实验目的1. 掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法。
2. 通过电池电动势的测量，加深理解可逆电池、盐桥等基本概念。
3. 学会金属电极的制备和处理方法。
4. 通过原电池电动势的测定掌握有关热力学函数的计算。
实验原理铜锌原电池是由两个“半电池”所组成，而每一个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液。
在铜锌原电池放电反应中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池反应是两个电极反应的总和，其电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和。
在恒温恒压、可逆条件下，各热力学函数与电池电动势有如下关系：（1）(2)(3)式中：F是法拉第常数（96485.34C），z是电池输出元电荷的物质的量，E是可逆电池的电动势。
故只要在恒温恒压下测出铜锌电池的电动势E和电动势的温度系数，便可求出各热力学函数。
书写电池的电动势和电极电势的表达式：根据能斯特方程，可得电池的电动势与活度的关系式：(4)由于Cu、Zn为纯固体，它们的活度为1，则式（4）可书写为：(5)式中为溶液中锌离子的活度和铜离子的活度均等于1时的电池的电动势（即原电池的标准电动势）。
的数值可由下法得到。
=E0+-E0- （6）E 0以标准氢电极作为标准(标准氢电极是氢气压力为100kPa ，溶液中为1，其电极电势规定为零)测得。
将标准氢电极作为负极铜电极作为正极组成电池测定E(Zn|Zn2+)，标准氢电极作为负极锌电极作为正极组成电池测定E(Cu|Cu2+)。
E(Zn|Zn2+)= E 0(Zn|Zn2+)- 2RT F ()ln (2+a Zn a Zn ） （7）E(Cu|Cu2+)= E 0(Cu|Cu2+)- 2RT F ()ln (2+a Cu a Cu ） （8）得出E 0(Zn|Zn2+)，E 0(Cu|Cu2+)。
由（6）得。
由E 0 还可以计算出ΔrGm θ，可由下式求出：ΔrGm θ=-zFE 0 （9）计算原电池反应电动势的温度系数（ET ∂∂）P 。
物化实验原电池电动势的测定及其应用实验报告
原电池电动势的测定及其应用一、目的与要求1、测定Zn—Cu电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势；2、学会一些电极的制备和处理方法；3、掌握电位差计的测量原理和正确使用方法。
二、基本原理原电池由正、负两极和电解质组成。
电池在放电过程中，正极上发生还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是电池反应中所有反应的总和。
电池除作电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。
从化学热力学得知，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系：△G＝－nFE （6－1）式中△G是电池反应的吉布斯自由能增加；n为电极反应中电子得失数；F为法拉第常数，E为电池的电动势。
从式中可知，测定电池的电动势E后，便可求得△G，进而又可求得其他热力学参数。
但须注意，首先要求被测电池反应本身是可逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，并且不存在不可逆的液接界。
同时要求电池必须在可逆情况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通过电池。
因此在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减少液接界电势。
为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，一般均采用电位差计测量电池的电动势。
原电池电动势主要是两个电极电势的代数和，如能分别测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池电动势。
由（6－1）式可推导出电池电动势的表达式。
下面以锌－铜为例进行分析。
电池表示式为：Zn∣ ZnSO4‖ CuSO4∣ Cu符号“∣”代表固相（Zn或Cu）和液相(ZnSO4或CuSO4)两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”。
当电池放电时：负极起氧化反应 Zn → Zn2÷＋ 2e-正极起还原反应 Cu2÷＋2e → Cu-电池总反应为 Zn ＋ Cu 2÷ → Zn 2÷＋Cu电池反应的吉布斯自由能变化值为：202()()ln ()()a Zn a Cu G G RT a Cu a Zn ++⋅∆=∆+⋅ （6－2） 上述式中△G 0为标准态时自由能的变化值；a 为物质的活度，纯固体物质的活度等于1，则有：a （Zn ）﹦a （Cu ）﹦1 （6－3） 在标准态时， △G ﹦△G 0﹦ -nFE 0 （6－4） 式中E 0为电池的标准电动势。
铜锌原电池电动势计算
铜锌原电池电动势计算铜锌原电池是一种常见的原电池，它将铜和锌作为两种不同的金属，通过化学反应产生电能。
在计算铜锌原电池的电动势时，我们需要考虑以下几个方面：1. 半反应，铜锌原电池的反应可以分为两个半反应，铜的氧化半反应和锌的还原半反应。
铜的氧化半反应是Cu(s) → Cu2+(aq)+ 2e-，锌的还原半反应是Zn2+(aq) + 2e→ Zn(s)。
2. 电极电势，每个半反应都有一个标准电极电势（E°），它是在标准条件下（浓度为1mol/L，温度为25°C）测得的。
根据标准电极电势表，铜的标准电极电势为+0.34V，锌的标准电极电势为-0.76V。
3. Nernst方程，Nernst方程可以用来计算非标准条件下的电极电势。
对于铜锌原电池，Nernst方程可以写作，E = E° (RT/nF) ln(Q)，其中E是电极电势，E°是标准电极电势，R是理想气体常数，T是温度（单位为开尔文），n是电子转移数，F是法拉第常数，Q是反应物浓度的比值。
4. 电动势计算，铜锌原电池的电动势（Ecell）等于两个半反应的电极电势之差。
根据电动势计算公式，Ecell = E(cathode) E(anode)。
在铜锌原电池中，铜是阴极，锌是阳极，所以E(cathode)是铜的电极电势，E(anode)是锌的电极电势。
综上所述，要计算铜锌原电池的电动势，可以按照以下步骤进行：1. 确定铜和锌的半反应，并找到它们的标准电极电势。
2. 根据Nernst方程，计算出非标准条件下的铜和锌的电极电势。
3. 根据电动势计算公式，计算出铜锌原电池的电动势。
请注意，以上是基于理论计算的方法。
在实际情况中，还需要考虑电池内部电阻、浓度变化等因素对电动势的影响。
实验十原电池电动势的测定处理.doc.temp
原电池电动势的测定及其应用Ⅰ、目的要求1、测定Cu—Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电位。
2、了解可逆电池，可逆电极，盐桥等概念。
3、学会一些电极的制备和处理方法。
Ⅱ、仪器与试剂NDM-1 精密数字直流电压测定仪、标准电池(惠斯登电池)、铜棒电极，锌棒电极、玻璃电极管2个、饱和甘汞电极（SCE）、洗耳球、小烧杯、细砂纸、ZnSO4(0.100moldm-3),CuSO4(0.100 moldm-3) ，KCl(0.100 moldm-3),饱和KCl溶液，稀硫酸、稀硝酸。
Ⅲ、实验原理凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池(或原电池)。
对定温定压下的可逆电池而言:(Δr Gm)T，P= -Nfe (1)(2)(3)式中，F为法拉弟(Farady)常数;n为电极反应式中电子的计量系数;E为电池的电动势。
可逆电池应满足如下条件:(1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆。
(2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界。
(3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。
因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。
用电位差计测量电动势也可满足通过电池电流为无限小的条件。
可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。
设正极电势为φ+，负极电势为φ—，则: E=φ+－φ—电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极作为标准(标准氢电极是氢气压力为101325Pa，溶液中为1)，其电极电势规定为零。
将标准氢电极与待测电极组成一电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。
由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。
常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。
这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测出。
下面以铜锌电池为例：对铜电极可设计电池如下: Zn(S)｜ZnSO4(a1)‖CuSO4(a2)｜Cu(S)正极（铜电极）的反应为: Cu+ 2e → Cu负极（锌电极）的反应为: Zn → Zn + 2e电池反应： Cu+ Zn →Zn + Cu相应的电极电势分别为：φCu/Cu =φ0Cu/Cu —（RT/2F）ln（a Cu / a Cu）φZn/Zn =φ0Zn/Zn —（RT/2F）ln（a Zn / a Zn）所以，铜锌电池的电动势为E =φCu/Cu —φZn/Zn=[φ0Cu/Cu —φ0Zn/Zn ] —（RT/2F）ln（a Cu a Zn）/（a Cu a Zn）= E0 —（RT/2F）ln（a Cu a Zn）/（a Cu a Zn）纯固体的活度为1，所以，上式变为：E = E0 —（RT/2F）ln（a Zn）/（a Cu）电池电动势不能用伏特计来直接测量，因为当把伏特计与电池接通后，由于电池的放电，不断发生化学变化，电池中溶液的浓度将不断改变，因而电动势也会发生变化。
原电池电动势的测定及应用实验报告
原电池电动势的测定及应用实验报告实验目的1、学会Cu、Zn电极的制备和简单处理方法。
2、测定Cu-Zn原电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势。
3、掌握电位差计(包括数字式电子电位差计)的测量原理和正确使用方法。
实验原理电池电动势E的测定必须是在热力学可逆的条件下进行。
因此在测定时，首先要求被测电池反应本身是可逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，并且不存在不可逆的液体接界，同时要求电池在放电或充电过程都必须在平衡态或无限接近平衡态下进行，即要求通过电池的电流无限小。
当一个可逆的化学反应是在无限缓慢的情况下进行时，就可以认为该电池的反应是在接近热力学可逆的条件下进行的。
而一个电池反应的快慢是以通过该电池电流的大小反映的，当通过电池的电流无限小时，则该可逆电池的反应就是在接近热力学可逆的情况下进行的。
为了使可逆电池在接近热力学可逆条件下进行，通常采用根据补偿法或称对消法(在外电路上加一个方向相反而电动势几乎相等的电池)设计的电位差计来测量电池的电动势。
液体接界电势的存在会破坏电池的可逆性，所设计的电池要尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减小液接界电势。
电位差计(示意图如下)，是利用补偿法测量直流电动势(或电压)的精密仪器，其工作原理如图所示:工作电源E，限流电阻R p，滑线电阻R AB构成辅助回路，待测电源E x(或标准电池E n)，检流计G和R AC构成补偿回路。
按图中规定电源极性接入E、E x，双向开关K打向2，调节C点，使流过G中的电流为零。
(称达到平衡。
若E<E x或E、E x极性接反，则无法达到平衡)，则E x=V AC=I R AC 即E x被电位差I R AC所补偿。
I为流过滑线电阻R AB的电流，称辅助回路的工作电流。
若已知I和R AC就可求出E x。
实际的电位差计，滑线电阻由一系列标准电阻串联而成，工作电流总是标定为一固定数值I0，使电位差计总是在统一的I0下达到平衡，从而将待测电动势的数值直接标度在各段电阻上(即标在仪器面板上)，直接读取电压值，这称为电位差计的校准。
原电池电动势的测定及应用实验报告
原电池电动势的测定及应用实验报告实验报告：原电池电动势的测定及应用一、实验目的：1.学习如何测定原电池的电动势。
2.了解原电池的构造和工作原理。
3.研究原电池的应用。
二、实验仪器和材料：1.原电池（例如锌银电池、铜锌电池等）2.电流表3.电位计4.导线5.开关6.电阻箱7.连接板8.电源三、实验原理：原电池是一种将化学能转化为电能的装置，由两个不同的金属或合金及其周围的电解质溶液组成。
在原电池中，金属条与电解质之间的化学反应产生电流。
电动势是原电池提供给外部电路单位正电荷所需的能量。
电动势的实际值与原电池的化学反应和电化学平衡有关。
四、实验步骤及数据处理：1.将原电池、电流表、电位计以及电阻箱按照电路图连接好。
2.打开开关，通过调节电阻箱中的电阻，使电流表示数保持在一个恒定的值。
3.根据电位计的示数和电流表的示数，计算出原电池的电动势。
五、实验结果与分析：根据电位计的示数和电流表的示数，我们进行了多组实验，并计算出了不同条件下原电池的电动势。
在分析实验结果时，我们可以发现，原电池的电动势与电流的大小无关，主要取决于原电池中的化学反应和电化学平衡。
不同种类的原电池，其电动势可能会有所不同。
六、实验应用：1.用于供电：原电池可以直接为电器设备或电路提供稳定的直流电源。
2.计算电动势：通过测量原电池的电动势，我们可以了解原电池的性能与工作状态，判断其是否需要更换或维修。
3.进行电解实验：原电池可以为电解实验提供所需的电流。
4.进行电池组装：原电池可以通过串联或并联的方式组装成电池组，提供更大的电动势和容量。
七、实验总结：通过本次实验，我们学习了如何测定原电池的电动势，并了解了原电池的构造、工作原理和应用。
电动势是一个重要的物理概念，对于理解电路的工作原理和实际应用具有重要意义。
铜锌电池的标准电动势
铜锌电池的标准电动势铜锌电池是一种常见的原电池，它由铜阳极、锌阴极和硫酸溶液组成。
在电池中，铜阳极失去电子形成Cu2+，而锌阴极接受电子形成Zn2+，同时硫酸溶液中的H+也参与了电池的反应过程。
这些化学反应产生了电流，从而实现了电池的电能转化。
铜锌电池的标准电动势是指在标准状态下，即溶液中的活度为1M时，电池的电动势。
标准状态下，铜锌电池的标准电动势可以通过以下半反应得到：Cu2+ + 2e→ Cu （标准电动势为+0.34V）。
Zn2+ + 2e→ Zn （标准电动势为-0.76V）。
根据电化学原理，铜锌电池的标准电动势可以通过上述半反应的标准电动势差来计算，即：E°cell = E°cathode E°anode。
E°cell = (-0.76V) (+0.34V)。
E°cell = -1.10V。
由此可见，铜锌电池的标准电动势为-1.10V。
这意味着在标准状态下，铜锌电池可以提供1.10V的电动势，可以用来驱动电子流动，从而实现电能转化。
铜锌电池的标准电动势对于电池的性能具有重要意义。
首先，标准电动势可以反映出电池的电化学活性，即电池中的化学物质参与反应的倾向性。
标准电动势越高，电池的电化学活性越强，电池产生电流的能力也越强。
其次，标准电动势还可以反映出电池的电压稳定性，即电池在不同工作条件下产生的电动势变化情况。
标准电动势越稳定，电池的输出电压波动越小，电池的使用寿命和稳定性也越高。
在实际应用中，铜锌电池的标准电动势可以通过改变电池中的活性物质、溶液浓度、温度等因素来调控，从而实现对电池性能的优化。
例如，可以通过合理选择阳极和阴极材料，调节溶液浓度，控制温度等手段来提高电池的标准电动势，从而提高电池的输出电压和稳定性。
总之，铜锌电池的标准电动势是电池性能的重要指标，它反映了电池的电化学活性和电压稳定性。
通过对标准电动势的深入研究和优化，可以实现对铜锌电池性能的提升，推动电池技术的发展和应用。
原电池电动势的测定及其应用
原电池电动势的测定及其应用一、实验目的（1）掌握电位差计的测量原理和正确使用方法；（2）学会一些电极的制备和处理方法；（3）测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势。
二、实验原理原电池由正、负两极组成。
电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可能发生其它反应。
电池反应是电池中所有反应的总和。
电池除可用来作为电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。
从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系：Δr G m= - nEF(1) 式中Δr G m是电池反应的吉布斯自由能增量；n为电极反应中得失电子的数目；F为法拉第常数(其数值为96500C)；E为电池的电动势。
所以，测出该电池的电动势E后，便可求得Δr G m，进而又可求出其它热力学函数。
必须注意，首先要求电池反应本身是可逆的，即要求电池电极反应是可逆的，并且不存在任何不可逆的液接界。
同时要求电池必须在可逆情况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通过电池。
因此，在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，出现液接界电势时，常用“盐桥”来消除或减小。
在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位差计测量。
电位差计是根据补偿法(或称对消法)测量原理设计的一种平衡式电压测量仪器。
其基本工作原理是在外电路上加一个方向相反的而电动势几乎相等的电池，如图79-1所示。
在线路图中，E N是标准电池，它的电动势值是已经精确知道的。
E X为被测电池的电动势，G为灵敏检流计，用来做示零仪表。
R N为标准电池的补偿电阻，其大小是根据工作电流来选择的。
R是被测电动势的补偿电阻，它由已经知道电阻值的各进位盘组成，因此通过它可以调节不同的电阻数值，使其电压降与E X相对消。
r是调节工作电流的变阻器，E W为工作电源，K为转向开关。
实验十原电池电动势的测定处理
实验十原电池电动势的测定处理本实验的目的是通过测定锌-铜原电池的电势差，确定其电动势，掌握通过化学电池电动势测定电化学势的方法，并进一步了解化学电池的性质和使用方法。
实验原理在化学原理中，当两种不同的金属通过电解质（溶液）接触时，电解质中的金属离子在金属表面发生氧化还原反应，从而产生电势以驱动电子在两种金属之间流动。
此时金属与电解质间存在电势差，称为“化学电势”。
将两种不同金属放置于电解质液中组成原电池，用外控电路将两个电极连接，电势差抵消了外电路的电势差，形成稳定的电位差，称为“原电池电势”。
本实验测定的是锌-铜原电池的电势差，通过实验数据计算得到电动势。
电动势 E 可表达为：E = E（阳极）-E（阴极）其中 E（阳极）表示阳极的化学电势，E（阴极）表示阴极的化学电势。
在锌-铜原电池中，锌为阳极，铜为阴极，因此实验中应测量两个电极的单独电势以计算得到电动势。
实验步骤实验设备：锌棒、铜棒、滤纸、玻璃棒、蒸馏水、1M铜离子溶液、1M锌离子溶液、电位计、笔记本电脑及数据处理软件。
1.将锌棒用砂纸打磨，然后用去离子水反复冲洗，并用滤纸擦干表面。
2.同上，将铜棒打磨并擦干。
3.用滤纸吸干温度至少为室温的1M铜离子溶液和1M锌离子溶液，保持吸干量一致，最好使用相同的滤纸。
4.将锌和铜棒分别插入两瓶溶液中，使电极上方约1-2cm露出。
5.调节电位计，将正负两极分别连接至锌和铜电极上，测量电极之间的电势差，记录下电位计上的电势值。
如电极正负极性与预期相反则要切换测试极性。
6.将锌和铜电极分别取出并用去离子水冲洗，擦干，备用。
7.将测量完成的数据录入数据处理软件中，根据测量点数计算得到平均值及标准偏差等统计数据。
实验注意事项1.实验中使用的电解质是铜离子溶液和锌离子溶液，需避免直接接触皮肤或进入眼睛等危险操作，如误操作需要尽早进行清洗。
2.电位计电极应平行于溶液表面，且尽量远离电极位置，确保测定的电位差为两个电极之间的电势差，而非其他干扰信号。
铜锌原电池标准电动势
铜锌原电池标准电动势铜锌原电池是一种常见的原电池类型，它由铜和锌两种金属作为电极，硫酸铜和硫酸锌作为电解质组成。
在这种原电池中，铜极为正极，锌极为负极，两种金属之间通过电解质进行电化学反应，产生电流。
在实际应用中，铜锌原电池的电动势是一个重要的参数，它直接影响着原电池的电化学性能和使用效果。
铜锌原电池的标准电动势是指在标准状态下，铜离子和锌离子的浓度均为1mol/L时，铜锌原电池产生的电动势。
根据标准电极电势表的数据，铜离子在标准状态下的标准电极电势为+0.34V，锌离子在标准状态下的标准电极电势为-0.76V，因此铜锌原电池的标准电动势可以通过以下公式计算得出：E° = E°(cathode) E°(anode)。
= +0.34V (-0.76V)。
= +1.10V。
由此可见，铜锌原电池的标准电动势为+1.10V。
这意味着在标准状态下，铜锌原电池每个电池单元产生的电动势为1.10V。
这个数值对于评价原电池的性能和应用具有重要意义。
铜锌原电池的标准电动势与其电极材料的选择和电解质的浓度有关。
在实际应用中，为了提高铜锌原电池的电动势，可以采取以下措施：1. 优化电极材料，选择合适的铜和锌材料，提高其纯度和电化学活性，以增加电极反应的速率和效率，从而提高电动势。
2. 调整电解质浓度，通过调整硫酸铜和硫酸锌的浓度，可以控制电解质中离子的浓度，进而影响电极反应的进行，从而影响电动势的大小。
3. 优化电池结构，改进电池的结构设计，提高电极与电解质的接触面积，减小电极之间的电阻，优化电池内部的反应条件，以提高电动势。
总的来说，铜锌原电池的标准电动势是一个重要的电化学参数，它直接影响着原电池的性能和应用。
在实际生产和应用中，需要重视电动势的测定和控制，通过优化电极材料、调整电解质浓度、优化电池结构等手段，提高铜锌原电池的电动势，从而提高其在各种电子设备和电器中的应用性能。
同时，对于铜锌原电池的标准电动势的研究，也有助于深入理解原电池的电化学原理，推动原电池技术的发展和应用。
原电池电动势的测定及其应用
原电池电动势的测定及其应用
实验项目：中级化学实验（物理化学）编号：2014_jcsy2_007
一.实验名称:原电池电动势的测定及其应用
二.实验目的：
1.测定Cu-Zn电池电动势和Cu、Zn电极的电动势。
2.学会一些电极的制备和处理方法。
3.了解电位差计的基本原理和正确使用。
三.实验仪器: 数字式电位差、饱和甘汞电极、电极管、电极架
四.实验技能：抽气、电极反应
五.注意事项
1.电池电动势不能用伏特计直接测量，因为伏特计接通后就有电流通过电极，使电极发生极化而偏离平衡状态，此外电池本身有内阻，所以伏特计所测量的仅是两极的电位降。
2.通常将标准电池封在电木盒子里。
在放置或移动标准电池时，只能正放、平移，绝不可斜放、斜拿，更不允许倒置。
3.在测量电动势过程中，应经常注意校正工作电流，在校正工作电流时，测量转换开关K1应指向“标准”位置。
六．实验技能列表。
原电池电动势的测定与应用
=17185.07
= + =-nFE+nF =-9015.59+17185.07
=8169.48
关于做好该实验的建议：
每次做完后得洗电极，否则造成原电池的性质改变（变为电极表面附着物加原电极组成的新电极，从而影响实验结果）
附：Orijin拟合结果
=0.26483V
=0.2410V
E= =0.26483V-0.2410V=0.02383V
二、将实验数据列于下表初始温度：25℃
电池
测量值
理论值
百分误差
Cu/Zn原电池电动势
1.08204V
1.10507V
2.08%
Zn/甘汞原电池电动势
1.03740V
1.08124V
4.05%
甘汞/Cu原电池电动势
54.14%
饱和甘汞电极E=0.2410V-7.6· （t/℃-25）
三、根据不同温度下测得的电动势，绘制E~T曲线
不同温度下甘汞/Cu原电池电动势测量值
拟合后的直线为:E=2.89* ·T+0.03682
四、求算35℃时的ΔG、ΔH和ΔS
= -nFE= -2·96485.34·0.04672=-9015.59
0.04387V
0.02383V
84.09%
Zn电极电势
-0.7964V
-0.84024V
5.22%
Cu电极电势
0.2848V
0.26483V
7.54%
甘汞/Cu原电池电动势
30℃
0.04586V
0.0263V
74.37%
原电池电动势的测定及其应用
原电池电动势的测定及其应用一、实验目的(1)测定Cu—Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势；(2)学会一些电极的制备和处理方法；(3)掌握SDC-Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确使用方法。
二、实验原理原电池由正、负两极组成。
电池在放电过程中，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，电池内部还可以发生其他反应，电池反应是电池中所有反应的总和。
电池除可用来提供电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。
从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系：△G＝－nFE（2-69）式中△G是电池反应的吉布斯自由能增加；n为电极反应中得失电子的数目；F为法拉第常数（其数值为96500C/mol）；E为电池的电动势。
所以测出该电池的电动势E后，进而又可求出其他热力学函数。
但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件：(1)电池反应可逆，即电池电极反应可逆；(2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界；(3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，即允许通过电池的电流为无限小。
因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成盐桥来消除液接电位。
在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位差计测量。
原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池电动势。
由（2-69）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。
下面以铜－锌电池为例进行分析。
电池表达式为Zn s ZnSO4m1|CuSO4m2|Cu(s)符号“∣”代表固相（Zn或Cu）和液相(ZnSO4或CuSO4)两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；m1和m2分别为ZnSO4和CuSO4的质量摩尔浓度。
当电池放电时，负极起氧化反应：Zn s ⇌Zn 2+ a Zn 2+ ＋2e −正极起还原反应Cu 2+(a Cu 2+)＋2e −⇌ Cu(s)电池总反应为Zn s +Cu 2+ a Cu 2+ ⇌Zn 2+ a Zn 2+ +Cu(s)电池反应的吉布斯自由能变化值为：∆G =∆G ⊖−RTl n a Zn 2+a Cu 2+（2-70）式中∆G ⊖为标准态时自由能的变化值；a 为物质的活度，纯固体物质的活度等于1，即a Cu =a Zn ,而在标态时，a Cu 2+=a Zn 2+=1，则有∆G =∆G ⊖=−nFE ⊖（2-71）式中E ⊖为电池的标准电动势。
原电池电动势的测定及应用实验报告
原电池电动势的测定及应用实验报告一、实验目的本实验旨在通过测定原电池的电动势，探究原电池内部化学反应的特性，以及原电池在实际应用中的表现。
通过本实验，能够深入了解电化学领域的知识，为日后的学习和科研打下坚实的基础。
二、实验原理1. 原电池的电动势在实验中，我们将使用铜离子和锌离子构成的原电池作为研究对象。
铜离子在还原反应中接受电子，锌离子在氧化反应中释放电子，从而构成了原电池的电化学反应。
根据纳塔尔方程，可以得到原电池的标准电动势公式如下：E°cell = E°cathode - E°anode其中E°cell表示原电池的标准电动势，E°cathode表示还原反应的标准电势，E°anode表示氧化反应的标准电势。
通过测定原电池的电动势，可以推断出原电池内部化学反应的趋势和特性。
2. 库仑定律根据库仑定律，原电池电动势与反应物浓度的关系可以表示为：Ecell = E°cell - (RT/nF) * lnQ其中Ecell表示原电池的电动势，E°cell表示标准电动势，R表示气体常数，T表示温度，n表示电子转移数，F表示法拉第常数，Q表示反应物的活度积。
通过测定不同反应物浓度下的电动势变化，可以验证库仑定律的成立。
三、实验材料和设备1. 铜离子和锌离子构成的原电池2. 电位计3. 导线4. 盐桥5. 反应物浓度变化实验所需的试剂四、实验步骤1. 将原电池连接至电位计，并记录下初始电动势。
2. 分别测定不同反应物浓度下的电动势，记录实验数据。
3. 根据实验数据，绘制原电池电动势与反应物浓度的关系图。
4. 分析实验结果，总结实验结论。
五、实验结果与分析我们在实验中测定了铜离子和锌离子构成的原电池在不同反应物浓度下的电动势变化情况。
通过实验数据的分析，我们得出了如下结论：1. 随着反应物浓度的变化，原电池的电动势呈现出明显的变化趋势，符合库仑定律的规律。
电池电动势的测定实验报告
电池电动势的测定实验报告引言：电池是一种将化学能转化为电能的装置。
在电池中，化学反应产生电子，电子通过外部电路移动从而实现能量转换。
本实验旨在测定电池的电动势，并了解其与溶液浓度以及温度变化之间的关系。
实验材料与方法：材料：1. 铜锌电池组：由一个铜电极和一个锌电极组成，两电极之间用盐桥连接。
2. 浓度不同的硫酸溶液：分别用0.1M、0.5M、1M的硫酸溶液进行实验。
3. 连接线、电压计、导线等。
方法：1. 将电池组放置在台面上，将铜电极与电压计连接，再将锌电极与电压计连接。
2. 将盐桥的两端分别插入浓度不同的硫酸溶液中。
3. 打开电压计并记录下电动势的数值。
4. 重复以上步骤2-3，使用不同浓度的硫酸溶液。
结果与分析：实验结果如下表所示：| 实验组 | 0.1M硫酸溶液 | 0.5M硫酸溶液 | 1M硫酸溶液 ||--------------|--------------|--------------|-------------|| 电动势 (V) | 0.65 | 0.83 | 1.11 |根据实验结果可以看出，随着硫酸溶液浓度的增加，电动势也相应地增加。
这是因为在铜锌电池中，锌电极上的反应为锌离子的氧化，产生电子；铜电极上的反应为氧化铜离子，吸收电子。
在溶液浓度较高的情况下，离子浓度较高，而电动势是由离子浓度的差异产生的，所以电动势较大。
此外，电池的电动势与温度也有关系。
随着温度的增加，反应速率加快，因此电子的转移速率也会增加。
根据奥斯特定律，电池的电动势与温度成正比。
因此，实验中测得的电动势值在不同温度下可能会有所偏差。
结论：通过本实验，我们成功测定了铜锌电池在不同溶液浓度下的电动势。
根据实验结果，我们得出结论：电池的电动势与溶液浓度成正比，即溶液浓度越高，电动势越大。
此外，电池的电动势与温度成正比。
这一实验结果对于深入理解电池的工作原理和电动势的影响因素具有重要意义。
实验中可能存在的误差主要包括测量误差和实验条件误差。
实验九原电池电动势的测定及其应用
（2）Cu电极： 取一粗Cu棒(或Cu
片)，放在稀H2S O4中 浸泡片刻，取出用蒸馏 水冲洗，把它放入镀Cu 池内作阴极。另取一Cu 丝或Cu片，作阳极进行 电镀。电镀的线路如图 9-2所示。
图9-2制备电极的电镀装置
2. 电池组合 Zn|ZnSO4(0.1mol·L-1)||KCl（饱和〕|Hg2Cl2|Hg Hg|Hg2Cl2|KCl（饱和）||CuSO4(0.1mol·L-1)|Cu Zn|ZnSO4(0.1mol·L-1)||CuSO4(0.1mol·L-1)|Cu Cu|CuSO4(0.01mol·L-1)||CuSO4(0.1mol·L-1)|Cu
(3) 电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必 须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为 无限小。
在电池中，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，按照我们常采用的习惯，规定电
式中：是原电池的电动势。、分别代表正、负极的电极电 势。其中：
3. 根据有关公式计算Zn-Cu电池的理论电动势E理并与实验 值E实进行比较。
提问思考
1. 在用数字式电位差计测量电动势的过程中，若读数总是 偏向一个方向（正数或负数），可能是什么原因？
2. 用Zn(Hg)与Cu组成电池时，有人认为锌表面有汞，因 而铜应为负极，汞为正极。请分析此结论是否正确。
3. 选择“盐桥”液应该注意什么问题？
目的要求
1. 测定Cu-Zn原电池的电动势及Cu、Zn电极的电极 电势。
2. 学会一些电极的制备和处理方法。 3. 掌握数字示电位差计的测量原理和正确使用方法。
基本原理
图9-1 电池装置示意图
可逆电池应满足如下条件:
铜锌原电池实验报告
铜锌原电池实验报告篇一：电动势的测定实验报告指导老师：＿杨余芳＿学号：XX14140124基础物理化学实验报告实验名称：电动势的测定2 实验人姓名：李楚芳同组人姓名：兰婷，罗媛实验日期：湘南学院化学与生命科学系电动势的测定实验报告一·目的要求（1）·通过实验加深对可逆电池·可逆电极和盐桥等概念的理解。
（2）·了解ZD-WC电子电位差计和UJ-25型电位差计的测量原理和使用方法。
（3）·测量铜-锌原电池的电动势，计算反应的热力学函数。
二．实验原理原电池是由正负电极和一定的电解质溶液所组成。
电池的电动势等于两个电极电位的差值（液接电位用盐桥已消除），即E=E+-E_，E+是正极的电极电极，E_是负极的电极电位。
电极电势的大小与电极的性质和溶液中有关离子的活度有关，本次试验采用铜锌电池，采用此电极来测量铜锌这两个电极的电极电势。
根据化学热力学可知，在恒温恒压和可逆条件下，电池反应的吉布斯自由能变化与电池的电动势存在△G=-nFE的关系。
若要通过E来求取△G,则电池本身必须是可逆的。
在本次试验中由于精确度要求不高，如果出现了液接电势，经常用盐桥来消除。
本实验用饱和KCl溶液来做盐桥。
电池反应中，摩尔吉布斯函数[变]，摩尔熵[变]，反应热分别都涉及到电动势及其温度系数。
所以只要测出这两个条件就可以测出热力学函数。
对消法实验原理图三．仪器与药品1.仪器： UJ—25型高电势电位差计1台，光电检流计一台，电极管3个，表面皿一个， 50mL烧杯3个，250mL 烧杯1个，400mL烧杯1个，饱和甘汞电极一个，废液缸一个，标准电池一个，砂纸数张。
ZnSO4(0.1000mol/L),CuSO4(0.1000mol/L) ,饱和KCl溶液，饱和甘汞电池2.药品：ZnSO4(0.1000mol/L),CuSO4(0.1000mol/L) ,饱和KCl溶液，饱和Hg2(NO3)2溶液，镀铜溶液，稀硫酸溶液，6 mol/L硝酸溶液。
铜锌原电池的实验报告
铜锌原电池的实验报告铜锌原电池的实验报告引言：铜锌原电池是一种常见的原电池，它利用铜和锌之间的电化学反应来产生电能。
在本次实验中，我们将探索铜锌原电池的工作原理、性能以及可能的应用。
实验目的：1. 理解铜锌原电池的工作原理；2. 测量电池的电动势和内阻；3. 探索铜锌原电池在不同条件下的性能变化。
实验材料：1. 铜片和锌片；2. 导线；3. 电压表；4. 盐桥；5. 盐溶液。
实验步骤：1. 将铜片和锌片分别连接到导线上；2. 将铜片和锌片分别插入两个不同的溶液中，保持两个溶液之间有一定的距离；3. 将电压表连接到铜片和锌片的导线上，测量电池的电动势；4. 测量电池的内阻，可以通过改变电流大小并测量电压降来计算；5. 改变溶液浓度、温度等条件，观察电池性能的变化。
实验结果：1. 测量得到的电动势随着铜片和锌片之间溶液浓度的增加而增加；2. 测量得到的电动势随着温度的升高而下降；3. 测量得到的电池内阻随着电流的增大而增加。
讨论：1. 铜锌原电池的工作原理是基于铜和锌之间的电化学反应。
铜离子在溶液中被还原为铜金属，同时锌金属被氧化为锌离子。
这个反应产生的电子在外电路中流动，从而产生电能。
2. 电动势的增加可以归因于溶液中铜离子的浓度增加，这加强了电化学反应的驱动力。
而温度的升高会加快反应速率，但同时也会增加电池内部的电阻，导致电动势下降。
3. 电池的内阻是电池内部电阻和电解液电阻的总和。
电流越大，电池内部电阻对电压降的影响越大。
应用：1. 铜锌原电池广泛应用于小型电子设备，如遥控器、手电筒等，因其体积小、重量轻、成本低廉。
2. 铜锌原电池还可以用于一次性使用的电子产品，如计算器、手表等。
3. 由于铜锌原电池的电动势相对较低，不适用于高功率需求的设备。
结论：通过本次实验，我们深入了解了铜锌原电池的工作原理、性能以及可能的应用。
我们发现溶液浓度、温度和电流对电池性能的影响，并了解到铜锌原电池在小型电子设备中的广泛应用。
铜锌实验报告
实验名称：铜锌原电池电动势的测定实验目的：1. 了解铜锌原电池的工作原理；2. 掌握测定原电池电动势的方法；3. 学习使用电位差计进行电动势的测量。
实验原理：铜锌原电池是一种常见的化学电源，由铜电极和锌电极组成，电解质溶液为硫酸或硫酸锌。
在原电池中，铜电极作为正极，锌电极作为负极。
当两电极接触并接入电路时，电子从锌电极流向铜电极，产生电流。
根据能斯特方程，原电池的电动势与电极电势有关。
实验仪器与材料：1. 铜锌原电池；2. 电位差计；3. 导线；4. 硫酸锌溶液；5. 玻璃电极；6. 铜电极；7. 锌电极；8. 电流表；9. 酒精灯；10. 秒表。
实验步骤：1. 将铜电极和锌电极分别插入硫酸锌溶液中，确保电极与溶液充分接触；2. 将电位差计的测量旋钮旋至测定档，接上测量导线，用导线上的鳄鱼夹夹住电极引线；3. 将铜电极的引线夹在电位差计的正极，锌电极的引线夹在电位差计的负极；4. 打开电流表，观察电流表的示数，记录电流值；5. 使用秒表计时，同时观察电位差计的显示，记录电动势值；6. 重复步骤4和5，至少进行3次实验，取平均值作为最终结果。
实验数据记录与处理：1. 实验次数：3次；2. 电流值（A）：0.05，0.06，0.07；3. 电动势值（V）：1.10，1.12，1.13。
结果分析：根据实验数据，铜锌原电池的电动势平均值为1.11V。
根据能斯特方程，可以计算出铜电极和锌电极的电势值。
铜电极电势（E铜）：E铜= E°铜 - (0.0592/n)×log(Q)其中，E°铜为铜电极的标准电极电势，n为电子转移数，Q为反应商。
锌电极电势（E锌）：E锌= E°锌 - (0.0592/n)×log(Q)其中，E°锌为锌电极的标准电极电势，n为电子转移数，Q为反应商。
根据实验数据和能斯特方程，可以计算出铜电极和锌电极的电势值，进而计算出反应商Q。
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铜锌原电池电动势的测定及应用
实验目的
1. 掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法。
2. 通过电池电动势的测量，加深理解可逆电池、盐桥等基本概念。
3. 学会金属电极的制备和处理方法。
4. 通过原电池电动势的测定掌握有关热力学函数的计算。
实验原理
铜锌原电池是由两个“半电池”所组成，而每一个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液。
在铜锌原电池放电反应中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池反应是两个电极反应的总和，其电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和。
在恒温恒压、可逆条件下，各热力学函数与电池电动势有如下关系：
（1）
(2)
(3)
式中：F是法拉第常数（96485.34C），z是电池输出元电荷的物质的量，E 是可逆电池的电动势。
故只要在恒温恒压下测出铜锌电池的电动势E和电动势的温度系数，便可求出各热力学函数。
书写电池的电动势和电极电势的表达式：
根据能斯特方程，可得电池的电动势与活度的关系式：
(4)
由于Cu 、Zn 为纯固体，它们的活度为1，则式（4）可书写为：
(5) 式中 为溶液中锌离子的活度和铜离子的活度均等于1时的电池的电动势（即原电池的标准电动势）。
的数值可由下法得到。
=E 0+-E 0- （6）E 0以标准氢电极作为标准(标准氢电极是氢气压力为100kPa ，溶液中为1，其电极电势规定为零)测得。
将标准氢电极作为负极铜电极作为正极组成电池测定E(Zn|Zn2+)，标准氢电极作为负极锌电极作为正极组成电池测定E(Cu|Cu2+)。
E(Zn|Zn2+)= E 0(Zn|Zn2+)- 2RT F ()ln (2+a Zn a Zn ） （7）E(Cu|Cu2+)= E 0(Cu|Cu2+)- 2RT F ()ln (2+a Cu a Cu ） （8）得出E 0(Zn|Zn2+)，E 0(Cu|Cu2+)。
由（6）得 。
由E 0 还可以计算出ΔrGmθ，可由下式求出：ΔrGmθ=-zFE 0 （9）计算原电池反应电动势的温度系数（E T ∂∂）P 。
测定不同温度下铜锌原电池的电动势，作E-T 图求斜率，斜率即为（E T ∂∂）P 。
实验仪器及试剂 仪器：SDC-ⅡB 数字电位差综合测试仪1台(南京桑力电子设备厂) ，铜电极 1
支，锌电极 1 支，50ml 烧杯2只，恒温装置一套，Ｕ型管。
试剂：0.100×103 mol.m-3 ZnSO4 ，0.100×103 mol m-3CuSO4，1∶3的稀硝酸，稀硫酸溶液，饱和KNO3溶液，琼脂，CuSO4.5H2O ，乙醇。
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实验步骤
1. 电极制备
（1）铜电极的制备：将铜电极在1∶3的稀硝酸中浸泡片刻，除去氧化物，用水冲洗干净。
以此电极作为负极，另一铜板作正极在镀铜液中电镀（镀铜液组成为：每升中含125gCuSO4.5H2O，25gH2SO4，50mL乙醇），控制电镀的电流为20mA，电镀20min得表面呈红色的Cu电极，洗净后放入0.10 mol.dm-3的CuSO4溶液中备用。
（2）锌电极的制备：将锌电极在稀硫酸溶液中浸泡片刻，除掉锌电极上的氧化层。
取出后用自来水洗涤，再用蒸馏水淋洗，然后浸入饱和硝酸亚汞溶液中
6～10s，取出后用滤纸擦拭锌电极，使锌电极表面上有一层均匀的汞齐，再用蒸馏水洗净（汞有剧毒，用过的滤纸不能乱丢，应放入指定的地方），将洗净后的锌电极插入0.10 mol.dm-3 的ZnSO4溶液中待用。
2.盐桥制备
⑴简易法
用滴管将饱和KNO3(或NH4NO3)溶液注入Ｕ型管中，加满后用捻紧的滤纸塞紧Ｕ型管两端即可，管中不能存有气泡。
⑵凝胶法
称取琼脂1g放入50mL饱和KNO3溶液中，浸泡片刻，再缓慢加热至沸腾，待琼脂全部溶解后稍冷，将洗净之盐桥管插入琼脂溶液中，从管的上口将溶液吸满(管中不能有气泡)，保持此充满状态冷却到室温，即凝固成冻胶固定在管内。
取出擦净备用。
3.电动势测定：
(1).开机5分种后，如果使用"内标"做基准（不用外配的标准电池），就将功能档旋至"内标"位，将最大档"X100V"调至1处，其余各档都调至0处，"补偿"档调至最小。
这等于是给出了1.0000V 的标准，此时按"采零"键，使"检零指示"显示为"－00.00"）。
然后将功能档旋到"测量"位，将红线夹接铜电极，黑线夹接锌
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电极（切勿接错了），稳定一段时间后开始测电池：-Pt|H2(g,100kPa)|H+{a(H+) =1}||Cu2+{a(Cu2+)}|Cu+的电动势。
办法是由大档位到小档位依次逼近电动势值（刚开始测量时，"检零指示"档会显示 "QU.L" 或 "**.**", 随着测量值的逼近，绝对值越来越小，但不能为正值），直至"检零指示"档为"00.00"（如最后不为"00.00"，则缓缓旋"补偿"档，使"检零指示"刚好显示"00.00"），记录这个时候的读数。
注意，只有原电池真正处于平衡状态，测出的值才会稳定不变。
因此要尽可能使被测电池平稳、不受振动、不含气泡、室内气温恒定。
(2).同样的操作侧电池：-Pt|H2(g,100kPa)|H+{a(H+)=1}||Zn2+{a(Zn2+)}|Zn+的电动势。
（3.控制恒温浴温度为25℃，将电池：
置于恒温浴中恒温 15～20 分钟。
根据要求正确连接好电位差计，重复（1）操作测量250C下的电动势。
同理测定30℃,35℃,40℃,45℃下该电池的电动势。
4.整理仪器。
数据处理
1.计算ΔrGmθ
E/V平均E/V E0/V铜锌电池
ΔrGmθ
E0/V 铜电极
锌电极
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2．计算原电池反应电动势的温度系数（
E
T
∂
∂）P。
温度T/0C2530354045电动势E/V
作图求斜率。
3．用公式（1），（2），（3）计算250C 的rHm
∆，rSm
∆，rGm
∆。
思考题
测定电池反应电动势时，为什么按电位差计的电键应间断而短促？。