实验五电动势的测定与应用
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• 使用前，将铜电极在约6mol/L的硝酸溶液中浸洗， 除去氧化层和杂质。然后取出用水冲洗，再用 蒸馏水淋洗。
• （3）装配锌电极和铜电极的方法分别与（1） 和（2）中的相同，然后用KNO3盐桥连接锌电 极和铜电极就构成了第（3）号电池。
• 3.电动势的测定
• （1）校验
A.用测试线将被测电动势按“+” 、“-”极性与 “测量插孔”连接。
• 硫酸
硝酸
• 饱和KCl盐桥
饱和KNO3盐桥
• 硝酸亚汞溶液(饱和)
烧杯
• 电极架
砂纸
五、实验操作步骤
• 1.开机 用电源线将“SDC数字电位差综合测试仪”仪 表后面板的电源插座与220V电源连接，打开 电源开关（ON），预热15分钟。SDC数字电 位差综合测试仪面板示意图如图2所示。
图2 SDC数字电位差综合测试仪
表两个液相间的“盐桥”；m1和m2分别为 ZnSO4 和CuSO4的质量摩尔浓度。
• Zn电极的电极电势：
Zn2/Zn Z n2/Zn2 RF TlnaaZZ nn2
• Cu电极的电极电势：
Cu2/Cu C u2/Cu2 RF TlnaaC C uu2
• Cu-Zn电池的电池电动势：
EE RTlnaZn2 2F aCu2
B.将“测量选择”旋钮置于“内标”。
C.将“10°”位旋钮置于 “1”，“补偿”旋钮逆 时针旋到底，其他旋钮均置于“0”，此时，“电 位指示”显示 “1.00000”V。
D.待“检零指示”显示数值稳定后，按一下“采 零”键，此时，检零指示应显示“0000”。
• （2）ห้องสมุดไป่ตู้量
A.将“测量选择”置于“测量”。
B.调节五个旋钮，使“检零指示”显示数 值为负且绝对值最小。
C.调节“补偿”旋钮，使“检零指示”显 示为“0000”，此时，“电位指示” 数值即 为被测电动势的值。
六、数据处理
• 1.记录上列三组电池的电动势测定值。
• 2.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：
(1) (2) (3)
可逆电池的电动势不能直接伏特计测量。因为
当把伏特计与电池接通后，由于电池放电，不 断发生化学反应，电池中溶液的浓度将不断改 变，因而电动势值也会发生变化。另一方面， 电池本身存在内电阻，所以伏特计所测量出的 只是两极的电势降，而不是电池的电动势，只 有在没有电流通过时的电势降才是电池真正的 电动势。在进行电池电动势测定时，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，电位差计是可以利用对消法原理 进行电势差测量的仪器，即能在无电流通过时 测得其两极的电势差，这时的电势差就是电池 的电动势。
饱 和 甘 汞 /V ＝ 0 .2 4 1 5 7 .6 1 1 0 （ 4T / K - 2 9 8 ）
• 3.根据实验温度时饱和甘汞电极的电极电势以及（1）、 （2）二组电池的电动势测定值，计算铜电极和锌电极 的电极电势。
• 4.已知在25℃时0.1000mol/L CuSO4溶液中铜离子的平均 离子活度系数为0.16，0.1000mol/L ZnSO4溶液中锌离子 的平均离子活度系数为0.15，根据上面所得的铜电极和 锌电极的电极电势计算铜电极和锌电极的标准电极电势。 并与物理化学数据手册上所列的标准电极电势数据进行 比较。
二、实验重点与难点
• 1.电位差计的测量原理和测定电池电动 势的方法。
• 2. 铜电极、锌电极和甘汞电极处理方法。
三、实验原理
• 电池由正、负两个电极组成，电池在放电过程 中，负极起氧化反应，正极起还原反应，电池 反应是电池中所有反应的总和。电池的电动势 等于两个电极电势的差值。
• 以Cu-Zn电池为例： • 电池符号：Zn|ZnSO4(m1)‖CuSO4(m2)|Cu • 符号“|”代表固相和液相两相界面；“‖”代
• 锌电极在使用前，须浸入稀硫酸中几秒钟以除去 表面氧化物，洗净后浸入硝酸亚汞溶液几秒钟， 取出用滤纸摩擦，直到表面发亮，使之汞齐化。 汞齐化可消除表面副反应对电极电势的影响。
• （2）将甘汞电极插入装有饱和KCl溶液的广口 瓶中。另取一个广口瓶洗净后用数毫升 0.1000mol/L的CuSO4溶液连同Cu电极一起淌洗， 然后装0.1000mol/L的CuSO4溶液约2/3，插入Cu 电极，再用KNO3盐桥与甘汞电极连接就构成了 第（2）号电池。
Es
VAC
EwRAC RAB
（4）
• 再将K扳至与待测电池Ex相连，用同样 的方法找出检流计G中无电流通过时的 平衡点C´，得：
Es
VAC'
EwRAC' RAB
（5）
把(4)、（5）两式相除，并整理后得：
Ex
Es
RAC RAC
（6）
• 对于单个离子，其活度是无法测定的，因 此用强电解质的m±与其 的乘积作为离子 的活度，故可得以下关系式：
m Zn2
1
m Cu2
2
• 是离子的平均离子活度系数。其数值大小 与物质浓度、离子的种类、实验温度等因 素有关。
四、仪器与试剂
• SDC数字电位差综合测试仪 一台 锌电极 2支
• 铜电极 2支
甘汞电极 2支
• KCl溶液(饱和)
ZnSO4(0.1000mol/L)
• 电线
CuSO4(0.1000mol/L)
电位差计工作原理示意图如图1所示 ： 图1 电位差计工作原理示意图
• Ew、 Es 、 Ex分别为工作电池、标准电池 和待测电池，工作电池使均匀电阻AB上电 流通过并产生均匀的电位降。测定时先将K 扳至与标准电池Es相连，移动滑线电阻至接 触点C，使检流计G中无电流通过，这时AC 上的电位降VAC正好和标准电池的电动势Es 数值相等而相互对消，因此得：
• 2.电极制备与电池组合
• （1）将甘汞电极插入装有饱和KCl溶液的广口瓶 中。另取一个广口瓶洗净后用数毫升0.1000mol/L 的ZnSO4溶液连同Zn电极一起淌洗，然后装 0.1000mol/L的ZnSO4溶液约2/3，插入Zn电极， 再用KNO3盐桥与甘汞电极连接就构成了第（1） 号电池。
一、实验目的与要求
• 1.掌握电位差计的测量原理和测定电池电动势的 方法
• 2.学会一些电极的制备和处理方法，加深对原电 池、电极电势等概念的理解
• 3.测量下列电池的电动势： (1)Zn|ZnSO4(0.1000mol/L)‖KCl(饱和)|Hg2Cl2,Hg (2)Hg,Hg2Cl2|KCl(饱和)‖CuSO4(0.1000mol·L-1)|Cu (3)Zn|ZnSO4(0.1000mol·L-1)‖CuSO4(0.1000mol·L1)|Cu
七、思考题
• 1.为什么不能用伏特计测量电池电动势？ • 2.对消法测量电池电动势的主要原理是
什么？
汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
• （3）装配锌电极和铜电极的方法分别与（1） 和（2）中的相同，然后用KNO3盐桥连接锌电 极和铜电极就构成了第（3）号电池。
• 3.电动势的测定
• （1）校验
A.用测试线将被测电动势按“+” 、“-”极性与 “测量插孔”连接。
• 硫酸
硝酸
• 饱和KCl盐桥
饱和KNO3盐桥
• 硝酸亚汞溶液(饱和)
烧杯
• 电极架
砂纸
五、实验操作步骤
• 1.开机 用电源线将“SDC数字电位差综合测试仪”仪 表后面板的电源插座与220V电源连接，打开 电源开关（ON），预热15分钟。SDC数字电 位差综合测试仪面板示意图如图2所示。
图2 SDC数字电位差综合测试仪
表两个液相间的“盐桥”；m1和m2分别为 ZnSO4 和CuSO4的质量摩尔浓度。
• Zn电极的电极电势：
Zn2/Zn Z n2/Zn2 RF TlnaaZZ nn2
• Cu电极的电极电势：
Cu2/Cu C u2/Cu2 RF TlnaaC C uu2
• Cu-Zn电池的电池电动势：
EE RTlnaZn2 2F aCu2
B.将“测量选择”旋钮置于“内标”。
C.将“10°”位旋钮置于 “1”，“补偿”旋钮逆 时针旋到底，其他旋钮均置于“0”，此时，“电 位指示”显示 “1.00000”V。
D.待“检零指示”显示数值稳定后，按一下“采 零”键，此时，检零指示应显示“0000”。
• （2）ห้องสมุดไป่ตู้量
A.将“测量选择”置于“测量”。
B.调节五个旋钮，使“检零指示”显示数 值为负且绝对值最小。
C.调节“补偿”旋钮，使“检零指示”显 示为“0000”，此时，“电位指示” 数值即 为被测电动势的值。
六、数据处理
• 1.记录上列三组电池的电动势测定值。
• 2.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：
(1) (2) (3)
可逆电池的电动势不能直接伏特计测量。因为
当把伏特计与电池接通后，由于电池放电，不 断发生化学反应，电池中溶液的浓度将不断改 变，因而电动势值也会发生变化。另一方面， 电池本身存在内电阻，所以伏特计所测量出的 只是两极的电势降，而不是电池的电动势，只 有在没有电流通过时的电势降才是电池真正的 电动势。在进行电池电动势测定时，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，电位差计是可以利用对消法原理 进行电势差测量的仪器，即能在无电流通过时 测得其两极的电势差，这时的电势差就是电池 的电动势。
饱 和 甘 汞 /V ＝ 0 .2 4 1 5 7 .6 1 1 0 （ 4T / K - 2 9 8 ）
• 3.根据实验温度时饱和甘汞电极的电极电势以及（1）、 （2）二组电池的电动势测定值，计算铜电极和锌电极 的电极电势。
• 4.已知在25℃时0.1000mol/L CuSO4溶液中铜离子的平均 离子活度系数为0.16，0.1000mol/L ZnSO4溶液中锌离子 的平均离子活度系数为0.15，根据上面所得的铜电极和 锌电极的电极电势计算铜电极和锌电极的标准电极电势。 并与物理化学数据手册上所列的标准电极电势数据进行 比较。
二、实验重点与难点
• 1.电位差计的测量原理和测定电池电动 势的方法。
• 2. 铜电极、锌电极和甘汞电极处理方法。
三、实验原理
• 电池由正、负两个电极组成，电池在放电过程 中，负极起氧化反应，正极起还原反应，电池 反应是电池中所有反应的总和。电池的电动势 等于两个电极电势的差值。
• 以Cu-Zn电池为例： • 电池符号：Zn|ZnSO4(m1)‖CuSO4(m2)|Cu • 符号“|”代表固相和液相两相界面；“‖”代
• 锌电极在使用前，须浸入稀硫酸中几秒钟以除去 表面氧化物，洗净后浸入硝酸亚汞溶液几秒钟， 取出用滤纸摩擦，直到表面发亮，使之汞齐化。 汞齐化可消除表面副反应对电极电势的影响。
• （2）将甘汞电极插入装有饱和KCl溶液的广口 瓶中。另取一个广口瓶洗净后用数毫升 0.1000mol/L的CuSO4溶液连同Cu电极一起淌洗， 然后装0.1000mol/L的CuSO4溶液约2/3，插入Cu 电极，再用KNO3盐桥与甘汞电极连接就构成了 第（2）号电池。
Es
VAC
EwRAC RAB
（4）
• 再将K扳至与待测电池Ex相连，用同样 的方法找出检流计G中无电流通过时的 平衡点C´，得：
Es
VAC'
EwRAC' RAB
（5）
把(4)、（5）两式相除，并整理后得：
Ex
Es
RAC RAC
（6）
• 对于单个离子，其活度是无法测定的，因 此用强电解质的m±与其 的乘积作为离子 的活度，故可得以下关系式：
m Zn2
1
m Cu2
2
• 是离子的平均离子活度系数。其数值大小 与物质浓度、离子的种类、实验温度等因 素有关。
四、仪器与试剂
• SDC数字电位差综合测试仪 一台 锌电极 2支
• 铜电极 2支
甘汞电极 2支
• KCl溶液(饱和)
ZnSO4(0.1000mol/L)
• 电线
CuSO4(0.1000mol/L)
电位差计工作原理示意图如图1所示 ： 图1 电位差计工作原理示意图
• Ew、 Es 、 Ex分别为工作电池、标准电池 和待测电池，工作电池使均匀电阻AB上电 流通过并产生均匀的电位降。测定时先将K 扳至与标准电池Es相连，移动滑线电阻至接 触点C，使检流计G中无电流通过，这时AC 上的电位降VAC正好和标准电池的电动势Es 数值相等而相互对消，因此得：
• 2.电极制备与电池组合
• （1）将甘汞电极插入装有饱和KCl溶液的广口瓶 中。另取一个广口瓶洗净后用数毫升0.1000mol/L 的ZnSO4溶液连同Zn电极一起淌洗，然后装 0.1000mol/L的ZnSO4溶液约2/3，插入Zn电极， 再用KNO3盐桥与甘汞电极连接就构成了第（1） 号电池。
一、实验目的与要求
• 1.掌握电位差计的测量原理和测定电池电动势的 方法
• 2.学会一些电极的制备和处理方法，加深对原电 池、电极电势等概念的理解
• 3.测量下列电池的电动势： (1)Zn|ZnSO4(0.1000mol/L)‖KCl(饱和)|Hg2Cl2,Hg (2)Hg,Hg2Cl2|KCl(饱和)‖CuSO4(0.1000mol·L-1)|Cu (3)Zn|ZnSO4(0.1000mol·L-1)‖CuSO4(0.1000mol·L1)|Cu
七、思考题
• 1.为什么不能用伏特计测量电池电动势？ • 2.对消法测量电池电动势的主要原理是
什么？
汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正