电动势测定与热力学函数测定
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值
电动势法测定化学反应的 热力学函数变化值
一、实验目的
1、测定可逆电池在不同温度下的电动势值， 从而计算电池反应的热力学函数变化值G、 S及H 。 2、掌握电动势法测定化学反应热力学函数变 化值的有关原理和方法。
二、实验原理
在恒温恒压可逆的条件下，原电池电化学反应 吉布斯自由能的减少等于体系所作的最大有用功。 结合法拉第定律，有：
G nFE
E S nF T p E H nFE nFT T p
二、实验原理
Ag(s), AgCl(s) | KCl aq || Hg 2 Cl 2 (s), Hg(l)
负极反应：Ag(s)
Cl
1套 1台 1支 1支 1支 1支 1支 数只
KCl溶液 (0.1mol· -1) L 饱和KCl溶液 AgNO3溶液（1%） HCl溶液(0.1mol· -1) L
四、实验步骤
1、电极制备： （1）银-氯化银电极：银丝抛光作阳极，铂电极作阴极，对0.1mol·L1HCl电解，U=0.5V左右通电30分钟，得Ag-AgCl镀层（紫褐色），置 于稀盐酸（+数滴AgNO3），避光保存30分钟。 （2）甘汞电极：电极中装入纯汞，吸入饱和KCl溶液，先以一铂电极为 阳极（除杂），再以另一铂电极为阴极，U=3.2V，电极上有气泡逸出 即可。约30分钟，汞面上镀一层甘汞，以0.1mol·L-1KCl轻轻冲几次， 再装满0.1mol·L-1KCl即得0.1mol·L-1KCl甘汞电极。 2、电池组合： Ag，AgCl| KCl（0.1mol·L-1）|Hg2Cl2，Hg 3、测量不同温度下的电动势： 用电势差计测量室温，室温+5℃，室温+10℃时的电池电动势。
电动势法测热力学函数
电动势法是一种测量化学反应热力学函数的常用方法，主要用于测定电化学反应的热力学参数。
在电动势法中，通过测量电池或电解池的电动势随着反应进行的变化，可以推断出反应的热力学函数。
下面是使用电动势法测定热力学函数的基本步骤：
1. 设计电池或电解池实验
-选择适当的电极材料和电解液，设计电池或电解池实验装置。
-确定反应溶液的浓度、温度等条件，并保持实验条件的稳定性。
2. 测量电动势随时间或条件的变化
-在实验过程中，通过电位计等设备测量电池或电解池的电动势随着反应进行的变化。
-可以通过改变温度、浓度等条件，观察电动势的变化规律。
3. 数据处理与分析
-将实验得到的电动势数据进行处理和分析，绘制电动势随时间或条件变化的曲线。
-根据热力学原理和Nernst方程等定律，推导出热力学函数与电动势的关系。
4. 拟合热力学函数
-基于实验数据，使用数学方法拟合出与电动势相关的热力学函数，
如Gibbs自由能变化、反应焓变等。
-通过拟合得到的热力学函数，可以推断出反应的热力学参数，如标准反应焓变、标准反应自由能变化等。
5. 结果验证与讨论
-将实验得到的热力学函数与已知数据进行对比，验证实验结果的准确性和可靠性。
-分析实验结果，讨论实验条件对反应热力学函数的影响，探讨实验结果的意义和应用。
使用电动势法测定热力学函数需要精密的实验操作和数据处理技术，并且需要深入理解热力学原理和电化学理论。
在实际应用中，还需要考虑实验条件的控制、仪器精度的要求、数据处理的准确性等方面的问题，以确保实验结果的可靠性和科学性。
电动势法测定化学反应的热力学函数值
C13 电动势法测定化学反应的∆r G m , ∆r H m , ∆r S m姓名：马玉仁 学号：1120122488 班级：10011202一、实验目的及要求(1)学习电动势的测量方法;(2)掌握用电动势法测定化学反应热力学函数值的原理和方法。
二、实验原理在恒温、恒压、可逆条件下, 电池反应的∆r G m 与电动势的关系如下：∆r G m = -nFE （C13.1）式中n 为电池反应得失电子数；E 为电池的电动势；F 为法拉第常数。
由吉布斯—亥姆霍兹公式p mr m r m r ）（TG T H G ∂∆∂+∆=∆ （C13.2） 又 ∆r G m =∆r H m - T ∆r S m （C13.3）由上面三式得：p mr m r TG -S ）（∂∆∂=∆ （C13.4） 将式C13.1代入式C13.4得：p m r nF S ）（TE∂∂=∆ （C13.5） 式中P TE）（∂∂称为电池电动势的温度系数。
将式C13.5代入式C13.3变换后可得： p m r m r m r )TEnTF(-nEF S T G H ∂∂+=∆+∆=∆ （C13.6）因此，在恒定压力下，测得不同温度时可你电池的电动势，以电动势E 对温度T 作图，从曲线上可以求任一温度下的P TE）（∂∂,用公式C13.5计算电池反应的热力学函数∆r S m 、用公式C13.6计算∆r H m 、用公式C13.3计算∆r G m 。
本实验测定下面反应的热力学函数：C 6H 4O 2+2HCl+2Hg=Hg 2Cl 2+C 6H 4(OH)2醌（Q ） 对苯二酚用饱和甘汞电极与醌氢醌电极将上述化学反应组成电池：Hg （l ）|Hg 2Cl 2（s ）|KCl （饱和）||H +，C 6H 4(OH)2，C 6H 4O 2|Pt电池中电极反应为：2Hg+2Cl --2e -=Hg 2Cl 2C 6H 4O 2+2H ++2e -=C 6H 4(OH)2测得该电池电动势的温度系数，便可计算电池反应的 ∆r G m 、 ∆r H m 、 ∆r S m 。
电动势法测定热力学函数实验报告
电动势法测定热力学函数实验报告电动势法测定热力学函数实验报告引言：热力学函数是描述物质在不同状态下的性质和行为的重要工具。
为了准确测定热力学函数，科学家们设计了多种实验方法。
本实验采用电动势法来测定热力学函数，通过测量电动势和温度的关系，来推导出物质的热力学函数。
实验目的：本实验的目的是通过电动势法测定热力学函数，深入了解物质的热力学性质，并学习使用电动势法来测量热力学函数。
实验原理：电动势法是一种利用电化学反应来测定热力学函数的方法。
在实验中，我们使用电池来产生电动势，通过连接一个电解池，将电能转化为化学能。
根据电化学反应的热力学原理，我们可以通过测量电动势和温度的关系，来推导出物质的热力学函数。
实验步骤：1. 准备实验所需材料和设备，包括电池、电解池、温度计等。
2. 将电解池中的溶液加热至一定温度，保持温度恒定。
3. 将电池的正负极分别连接到电解池的两个电极上。
4. 测量电池的电动势和温度，并记录下来。
5. 重复以上步骤，改变电解池中溶液的浓度或种类，以获得更多的数据。
6. 根据测得的数据，进行数据处理和分析，得出物质的热力学函数。
实验结果：通过实验，我们得到了一系列电动势和温度的数据。
根据这些数据，我们可以绘制出电动势和温度的曲线图。
通过分析曲线图，我们可以得到物质的热力学函数。
例如，我们可以通过曲线图上的斜率来计算出物质的焓变。
讨论与分析：在实验中，我们发现电动势和温度之间存在一定的关系。
随着温度的升高，电动势也会发生变化。
这是因为在高温下，电解反应的速率增加，从而导致电动势的变化。
此外，我们还发现电动势和溶液的浓度也有关系。
不同浓度的溶液会产生不同的电动势。
结论：通过电动势法测定热力学函数，我们可以获得物质的热力学性质。
实验结果表明，电动势和温度、溶液浓度之间存在一定的关系。
这为我们进一步研究物质的热力学性质提供了重要的参考。
总结：本实验通过电动势法测定热力学函数，深入了解了物质的热力学性质。
电动势法测定化学反应的热力学函数(一)
电动势法测定化学反应的热力学函数(一)电动势法测定化学反应的热力学函数随着科技的不断发展和进步，热力学函数的测定方法也逐渐多样化。
其中，电动势法便是一种测定热力学函数的重要方法，主要适用于化学反应系统中反应热的测定。
本文将从以下几个方面介绍电动势法测定化学反应的热力学函数。
一、电动势法基本原理电动势法利用电化学反应来测定化学反应的热力学函数。
在一电化学反应中，电能转化为化学能，从而可以估计化学反应的热力学函数。
利用电化学池电势的变化，可以通过外部电势控制反应和达到一定的转化程度，并可测定在该程度下的电化学池电势。
因此，电动势法可以测定出包括反应热在内的热力学函数。
二、电动势法的基本操作步骤在实际操作中，电动势法的测定过程一般包括以下基本步骤：1.在容器中加入试剂，并且记录容器中试剂的初始温度。
2.添加电极，并让其稳定在容器中。
3.测量并记录化学反应开始前和反应过程中的电极电势。
4.通过在电极之间加上外加电势（电压），来控制反应进行的程度。
由此，可以测量特定程度下反应后的电极电势。
三、电动势法的优缺点电动势法具有测定化学反应热力学函数的优点：它是一种对被测体系外加无机能的测量方法，因此不需要开展能量平衡计算，可以精确地测量热力学函数。
此外，电动势法的设备简单，并且预测的反应进程基本上可以被验证。
因此，电动势法应用广泛。
尽管如此，电动势法也存在一些缺陷，如电动势测量受到设备结构和环境干扰的影响，不能应对强反应、复杂反应等情况。
综上所述，电动势法作为测定化学反应热力学函数的一种方法，能够提供准确和可靠的数据。
但需要注意的是，在实际操作中需要认真把握测量条件，并且结合理论加以分析和解释，以达到更加准确和科学的结果。
10实验十电池电动势法测定化学反应的热力学函数的变化值
1、测定可逆电池在不同温度下的电动势值， 从而计算电池反应的热力学函数变化值， △G、△S、△H。 2、巩固掌握可逆电池电动势的测量原理和 电位差计的操作技术。 3、学会银—氯化银电极的制备方法 。 4、通过原电池电动势的测定求算有关热力 学函数。
二、基本原理
如果原电池内进行的化学反应是可逆的，则此电
G
29
8
H
298
S
298
三、仪器和试剂
1.仪器 ： 电位差计 1台; 直流复射式检流计 1台; 精密稳压电源(或蓄电池) 1台 标准电池 1只; 甘汞电极 1只; 恒温夹套烧杯 2只 毫安表1只;滑线电阻1只;盐桥数只; 超级 恒温槽 1台。
2.药品 ： KCl(0.1000mol·kg-1)
pa
１、将实验温度下和测定的电动势数据列表
２、作E-T图，从曲线斜率可求得298K温度下
的
， 利用公式(1)，(2)，(3)，即可求得该电池反应的，G源自298S298
H
298
数据记录和处理
温度 电池电动 势E mv
25℃ 30℃ 35℃ 40℃ 45℃ 50℃
G
298
H
298
S
298
六、思考与讨论
1.电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什 么作用?如何保护及正确使用?
2.参比电极应具备什么条件?它有什么功用? 3.若电池的极性接反了有什么后果? 4.盐桥有什么作用?选用作盐桥的物质应有什么原则?
池反应在定温定压下的吉氏函数变化△G和电池的电 动势E有以下关系式:
G nEF 从热力学可知：
(211)
G H TS
(212)
S (G) T
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值.docx
电动势法测定化学反应的热力学函数实验预习题1. 能否用伏特计测化学反应的电动势？为什么？实验怎么用对消法测电动势？2. 了解电位差计、标准电池和检流计的使用及注意事项。
3. 对消法测定电池电动势的装置中，电位差计，工作电池，标准电池及检流计各起什么作用？标准电池的重要特点是什么？正负极各是什么？写出正负极及总反应方程式。
4. 在测量电池电动势的过程中，若检流计指针或光点总向一个方向偏转，可能是什么原因？5. 用电池电动势法测定化学反应热力学函数的原理和方法。
一、仪器及试剂电势差计及附件：1套,超级恒温槽：1台,银一氯化银电极：1只,U型电极管：1只，饱和甘汞电极：1支，饱和氯化钾溶液二、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，正极上发主还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。
电池除可用作电源外，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、m.可逆条仔下，电池反应有以下关系：H,P 二-nFE(1)式中，硯法拉弟(Farady)常数;〃为电极反应式中电了的计量系数;E 为也也的电动势。
电池反应的A 6、A r S m > A r H m > A rG m 分别测定"1 "中电池在各个温度下的 电动势，作—T 图，从曲线斜率可求得 任一温度下的僚).，利用公式(1), (2),(3), (5),即可求得该电池反应的A6、 Ar S m . A r H m A r G m二、操作步骤1、电池的组合将Ag-AgCl 电极、饱和W 汞电极插入装冇饱和氯化钾溶液的电极管中，即得下列电 池。
Ag, AgCl I KC1 溶液(饱和)I Hg 2Cl 2, Hg2、电池电动势的测量用电势差计测量不同温度时上述电池的电动势。
电池用超级恒温杷恒温。
三、数据处理1、写出上述电池的电极反应和电池反应。
2、 计算电池反应的Z1G 298O3、 根据测得的E298和E3O8,求出电动势的温度系数，并计算该反应的NS 和ZH 。
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值电动势法是一种测定化学反应热力学函数变化值的重要方法。
其基本原理是利用电化学反应，通过测定电池的电动势和电流来间接测定化学反应的热力学函数变化值，如反应焓、反应熵和反应自由能等。
一、电动势法的基本原理电化学反应的本质是电子的转移过程，它可以通过电势差的变化来描述。
在一个电化学反应中，当两种不同金属被浸泡在含有其离子的溶液中时，就会产生电势差。
电势差等于电极势差与离子活度的积，即：Ecell = Ecathode - Eanode + RT/nF ln [Cathode]/[Anode]其中，Ecell为电池电势，Ecathode和Eanode分别为阴阳极电极势，RT/nF为温度、电子数和法拉第常数的乘积， [Cathode]/[Anode]为阴阳极离子活度比。
化学反应的热力学函数变化值可以用ΔG、ΔH和ΔS来描述，它们之间的关系通过吉布斯—亥姆霍兹关系和热力学基本方程式（ΔG=ΔH-TΔS）联系在一起。
因此，只要能测定电池电势和溶液中离子活度的变化，就可以间接测定化学反应的热力学函数变化值。
二、电动势法的主要测定方法1、静态电动势法静态电动势法是指测量电池在恒定温度下的电动势，从而计算出反应热力学函数变化值的方法。
其主要步骤包括制备电池、测定电池电势、计算反应的热力学函数变化值等。
实验中，首先需要准备反应物和电极，然后将它们组装成一个电池，将电池中的溶液加热到恒定温度，使得反应达到平衡状态。
接着，测定电池电势、计算反应的活度系数、反应常数和热力学函数变化值等参数。
动态电动势法是指在电极上施加交流电压，并测量电池电路中的电流和相位差，从而测定反应的热力学函数变化值的方法。
与静态电动势法相比，动态电动势方法具有快速、精确等优点，因此被广泛应用于生物学、化学、材料学等领域中。
实验中，首先需要选择合适的扫描速率和电极的表面积，然后将电极浸入含有反应物的溶液中，施加正弦交流电压，利用外部仪器测量电路中的电流和电压，然后通过计算得到反应的热力学函数变化值。
原电池电动势的测定与应用物化实验报告
原电池电动势的测定及热力学函数的测定一、实验目的1) 掌握电位差计的测量原理和测量电池电动势的方法；2) 掌握电动势法测定化学反应热力学函数变化值的有关原理和方法； 3) 加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解； 4) 了解可逆电池电动势测定的应用；5) 根据可逆热力学体系的要求设计可逆电池，测定其在不同温度下的电动势值，计算电池反应的热力学函数△G 、△S 、△H 。
二、实验原理1．用对消法测定原电池电动势：原电池电动势不能能用伏特计直接测量，因为电池与伏特计连接后有电流通过，就会在电极上发生生极化，结果使电极偏离平衡状态。
另外，电池本身有内阻，所以伏特计测得的只是不可逆电池的端电压。
而测量可逆电池的电动势，只能在无电流通过电池的情况下进行，因此，采用对消法。
对消法是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电源，这样待测电池中没有电流通过，外加电源的大小即等于待测电池的电动势。
2．电池电动势测定原理：Hg | Hg 2Cl 2(s) | KCl( 饱和 ) | | AgNO 3 (0.02 mol/L) | Ag 根据电极电位的能斯特公式，正极银电极的电极电位：其中)25(00097.0799.0Ag /Ag --=+t οϕ；而+++-=Ag Ag /Ag Ag /Ag 1lna F RT οϕϕ 负极饱和甘汞电极电位因其氯离子浓度在一定温度下是个定值，故其电极电位只与温度有关，其关系式： φ饱和甘汞 = 0.2415 - 0.00065(t – 25)而电池电动势 饱和甘汞理论—ϕϕ+=Ag /Ag E ；可以算出该电池电动势的理论值。
与测定值比较即可。
3．电动势法测定化学反应的△G 、△H 和△S ：如果原电池内进行的化学反应是可逆的，且电池在可逆条件下工作，则此电池反应在定温定压下的吉布斯函数变化△G和电池的电动势E有以下关系式：△r G m =-nFE从热力学可知：△H=-nFE+△S4．注意事项：①盐桥的制备不使用：重复测量中须注意盐桥的两端不能对调；②电极不要接反；三、.实验仪器及用品1.实验仪器SDC数字电位差计、饱和甘汞电极、光亮铂电极、银电极、250mL烧杯、20mL烧杯、U形管2.实验试剂0.02mol/L的硝酸银溶液、饱和氯化钾溶液、硝酸钾、琼脂四、实验步骤1.制备盐桥3%琼脂-饱和硝酸钾盐桥的制备方法：在250mL烧杯中，加入100mL蒸馏水和3g琼脂，盖上表面皿，放在石棉网上用小火加热至近沸，继续加热至琼脂完全溶解。
实验 电动势法测定化学反应的热力学函数
3、本实验中的电池电动势与电池中氯化钾的浓度是否
有关？为什么？
文献值：
饱和溶液 (3.4mol/L)
0.2444 0.2000
KCl溶液浓度 25℃时甘汞电极电位 25℃时银-氯化银电极电位
0.1mol/L 0.3365 0.2880
1.0mol/L 0.2828 0.2223
知识拓展：可逆电池电动势的测定的应用
2、用对消法测定原电池电动势
二、实验原理
Z n (s )|Z n S O 4 ( a q ., 0 .1 0 0 0 m o l / L ) K C l ( a q ., s a t .), KCl
a q .,s a t. | H g 2 C l 2 ( s )| H g ( l )
正极反应： H g 2 C l 2 ( s ) 2 e H g ( l ) 2 C l
E S nF G nFE T E H nFE nFT T p
温度系数
p
• n为电极反应中转移的电子数 所依据的电解实验得到。
• E为电池的电动势
• F为法拉第常数，96485.3383±0.0083C/mol ，由美国国家标准局
再升温5℃并进行测定，共测5～6个温度点。
测定完毕后，将电极取出，并把其他仪器整理好，恢复 到实验前的状态。
五、实验记录及数据处理
1、将测得数据列成下表： 室温： ；气压计读数：
次序 t/℃ T/K E/V
(E/ T)p/VK-1 G/JK-1mol-1
。
S/Jmol-1 H/Jmol-1
负极反应： Z n 2 e
化学反应：
Zn
实验 电动势法测定化学反应的热力学函数
四、实验步骤
2、组合电池，并测定其电动势
用所制备的锌电极与饱和甘汞电极，组装成原电池。
接通恒温槽电源进行恒温，使其达到25 ℃。把被测电池 放入恒温槽中恒温约15 min，同时将原电池引出线连接 到数字式电位差计上，测定其电动势，连续测三次。 调节恒温槽，令槽温升温5 ℃，重复上述测定，然后继续
• 1、测定化学反应的平衡常数；
• 2、测定电池的标准电动势及标准电极电势； • 3、测定电解质溶液的离子平均活度系数；
• 4、测定极化曲线；
• 5、难溶盐的活度积和弱酸的解离平衡常数； • 6、获得溶液的pH值； • 7、获得溶液中离子的迁移数； • 8、用电动势测定方法研究化学反应动力学，
获得反应速率常数。
五、实验记录及数据处理
2、作E-T图，通过作曲线切线之斜率或回归为方程并 求导计算所测温度的(E/ T)p 。利用公式(1)－ (3)，分别求出该电池反应的G、 S及H 。
3、将实验所得的电池反应的热力学函数变化值与文 献值进行比较，并对实验结果进行讨论。
六、提问与思考
1、用测电动势的方法求热力学函数有何优越性？ 2、如何用所测定的电池电动势数据来求算电池反应的 热力学函数变化值？
再升温5℃并进行测定，共测5～6个温度点。
测定完毕后，将电极取出，并把其他仪器整理好，恢复 到实验前的状态。
五、实验记录及数据处理
1、将测得数据列成下表： 室温： ；气压计读数：
次序 t/℃ T/K E/V
(E/ T)p/VK-1 G/JK-1mol-1
。
S/Jmol-1 H/Jmol-1
一、实验目的
巩固电位差计测定原电池电动势的原理和方法，掌握电 动势法测定化学反应热力学函数变化值的有关原理和方 法。
实验一 电动势法测定化学反应的热力学函数
对消法
二、实验原理 （Principle）
根据吉布斯——亥姆霍茨公式 △G =△H－T△S 由
G SdT VdP
G E S ( ) p nF ( ) p T T
（2）
（3）
二、实验原理
将（1）和（3）式代入（2）式即得：
E ＝QR （4） H nEF nFT ( ) p T
由实验可测得不同温度时的E值，以E对T作图，
E 从曲线的斜率可求出任一温度下的 T p
值，根据（1）
（3）（4）式可求出该反应的势力学函数△G、△S、
△ H。
二、实验原理
本实验测定下列电池的电动势： (-) Ag ｜AgCl│饱和KCl溶液｜Hg2Cl2 ｜Hg (+)
和方法。
3、通过测量不同温度下电池的电动势，并△H。
二、实验原理 （Principle）
在恒温恒压条件下，可逆电池所做的电功是最大非体积
功W′，而W′等于体系自由能的降低即为－△G，而根据热
力学与电化学的关系，我们可得 △G =－nEF （1）
由此可见利用对消法测定电池的电动势即可获得相应的 电池反应的自由能的改变。式中的n是电池反应中得失电子
实验一
电动势法测定化学反应的热力学函数
福建医科大学药学院 2013年3月
目 录
目的要求 仪器和试剂 实验原理 实验步骤
实验装置示意图 问题讨论
实验数据记录 与处理
注意事项
一、实验目的
1、熟悉对消法测定电池电动势的原理及数字电位差 综合测试仪的使用方法。 2、掌握用电动势法测定化学反应热力学函数的原理
五、数据处理
Data Processing
$ 1. 以298K测得的电动势，计算反应的 rG298 。
华师物化实验报告 原电池电动势的测定及热力学函数的测定
华师物化实验报告原电池电动势的测定及热力学函数的测定华南师范大学实验报告学生姓名学号专业年级、班级课程名称物理化学实验实验项目原电池电动势的测定与应用实验类型□验证□设计■综合实验时间年月日实验指导老师实验评分[实验目的]1、掌握电位差计的测定原理和原电池电动势的测定方法。
2、加深对可逆电极、可逆电池、盐桥等概念的理解。
3、测定电池在不同的温度下的电动势，计算电池反应的热力学函数△G、△H和△S。
[实验原理]1、对消法测定原电池电动势（1）电池的电动势不能直接用伏特计来测量，因为电池与伏特计相接后，便成了通路，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，伏特计所量得的电位降不等于电池的电动势。
利用对消法（又叫补偿法）可是我们在电池无电流（或极小电流）通过时，测得其二级的静态电势，这时的电位降即为该电池的平衡电势，此时电池反应是在接近可逆条件下进行的。
因此，对消法测电池电势的过程是一个趋近可逆过程的例子。
（2）电池电动势测定原理：Hg | Hg2Cl2(s) | KCl(饱和) | | AgNO3 (0.02 mol/L) | Ag 根据电极电位的能斯特公式，正极银电极的电极电位：其中=0.799-0.00097（t-25）负极饱和甘汞电极电位因其氯离子浓度在一定温度下是个定值，故其电极电位只与温度有关，其关系式：φ饱和甘汞 = 0.2415 - 0.00065(t�C25)+-而电池电动势 E=φ-φ；可以算出该电池电动势的理论值。
与测定值比较即可。
2、电动势法测定化学反应的△G、△H和△S如果原电池内进行的化学反应是可逆的，且电池在可逆条件下工作，则此电池反应在定温定压下的吉布斯函数变化△G和电池的电动势E有以下关系式：△G=-nFE从热力学可知：△S=-nF(E1-E2)/(T1-T2)△H=-nFE+△S[仪器与试剂]（1）实验仪器SDC数字电位差计 1台饱和甘汞电极 1支银电极 1支 20mL小烧杯 2个超级恒温槽1台 250mL 烧杯 1个 U 形管 1个（2）实验试剂0.1mol/L AgNO3溶液饱和氯化钾溶液硝酸钾琼脂去离子水[实验步骤]1、制备盐桥3%琼脂-饱和硝酸钾盐桥的制备方法：在 250mL 烧杯中，加入 100mL 蒸馏水和3g琼脂，盖上表面皿，放在石棉网上用小火加热至近沸，继续加热至琼脂完全溶解。
电动势法测定热力学函数实验报告
3 实验中的电池反应式 2Hg+2Cl--2e-=Hg2Cl2; C6H4O2+2H++2e-=C6H4(OH)2 ,测得该 电池的温度系数，便可计算电池反应的?rGm, ?rHm, ?rSm。 三实验仪器与试剂 恒温槽，电子电位差计，双层三口瓶，铂电极，温度计，饱和 甘汞电极，柠檬酸溶液，KCl，硼氢化钠溶液，醌氢醌 四实验操作 1 打开恒温槽，调节温度比室温高 2~3℃ 2 组合电池：取 0.003mol 硼氢化钠（1.07g），0.003mol 柠檬酸（0.63g）,加 50ml 水溶解，再用少量多次的方式加入醌氢醌至饱和。搅拌均匀后， 装入可通恒温水的双层三口瓶中，插入铂电极和饱和甘汞电极（还 有温度计），组成电池。 3 恒温 20 分钟，用电位差计测量该电池的电动势，测量几次， 各次测量差应小于 0.0002V，取三次以上测量的平均值。 4 改变实验温度，每次升高 2~3℃，重复第 3 步。 5 测五个不同 温度下的电动势 五实验数据记录 室温： 温度 18.2℃ T/℃ 大气压： T/K 电动势 E/mV 238.5 238.45 24.7 297.85 238.52 238.51 27.3 300.45 236.15 236.16 236.15 30.2 303.35 233.83 233.81 233.78 32.9 306.05 231.16 35.6 308.75
② Δ rGm （ 298.15 ） =-nEF=-1 × 0.46050 × 96500 J/mol =-44.438kJ/mol
??
Δ rSm（298.15）=nF（）p=1×96500×（-4.95）×10-4=-47.468 J/(mol?K)
?? ?? Δ rHm（298.15）=-nEF+nFT（）p ?? =-1×0.46050×96500+1×96500×298.15×(-4.95)×10-4 kJ/mol =-58.68 kJ/mol ③电池总反应 Hg+Cl-（饱和）+Ag+→1/2Hg2Cl2+Ag 查参考文献得 Hg 、Ag+(aq)、Cl-(aq)、AgCl(s) 、Hg2Cl2(s)各自 的的标准生成焓变Δ fHθ m、标准生成自由能变Δ fGθ m 及标准 熵 Sθ m，由此计算出电池反应的 Δ rHθ m、Δ rGθ m、Δ rSθ m 如下所示。Δ rHm（298.15）=∑ν BΔ fHθ mB， Δ rGm（298.15） =∑ν BΔ fGθ mB ， Δ rSm（298.15）=∑ν BΔ Sθ mB Hg(l) Ag+(aq) Cl-(aq) Hg2Cl2(s) Ag(s) 理论值 实际计算值 相对误差％ Δ fHθ m（298.15）/（kJ/mol） Δ fGθ m（298.15）/（kJ/mol） 0 105.579 -167.16 -265.22 0 -71.03 -58.68 k -17.39 0 77.11 -131.23 -210.745 0 -51.25 -44.438 -13.29 Δ Sθ m（298.15）/[J/(K·mol)] 75.023 72.68 56.5 192.5 42.55 Δ rSm（298.15）/[J/(K·mol)]
化学反应热力学函数的测定电动势法与热力学
化学反应热力学函数的测定电动势法与热力学。
《化学反应热力学函数的测定电动势法与热力学》
一、化学反应热力学函数
化学反应热力学函数是化学反应热力学必不可少的计算指标，人们常常通过测定各种反应所消耗的热量来确定化学反应热力学函数，其中一种常用的计算方法就是热力学和电动势测量法。
二、热力学测量法
热力学测量法指的是通过测量和研究化学反应物之间热量变化的实验方法，用以确定化学反应的热力学参数。
主要包括微量热量测定仪（热量测量系统）、质量热应力分析仪及
热容量分析仪。
热力学测量法通过测量反应过程中放出或消耗的热量，以及反应过程中物质改变与热量改变之间的关系，来获得完整的反应热力学函数。
三、电动势测量法
电动势测量法是一种将电动势的结果应用到化学反应热力学参数的实验方法。
电动势一般表示为电势电位ED（单位为V），它是用于衡量两个物质之间态势或活化能的一个参数。
通过ER电极可以测量出各种反应物间的电动势，从而确定反应所需的活化能，最终确定
反应的热力学函数。
四、概括
通过测定各种反应所消耗的热量来确定化学反应热力学函数，其中热力学测量法研究了反应物之间热量变化，获得完整的反应热力学函数，电动势测量法通过测量反应过程中放出或消耗的热量，以及反应过程中物质改变与热量改变之间的关系，来获得完整的反应热力学函数。
这两种方法同样重要，在实验过程中皆可应用，是化学反应热力学极其重要的技术手段。
实验讲义--原电池电动势、热力学函数的测定.docx
原电池电动势实验三 原电池电动势的测定和应用 一. 实验目的1、 掌握用电化学工作站测定原电池电动势的原理和方法。
2、 了解电动势测定的应用。
二、实验原理可设计成原电池的化学反应，发生失去电子进行氧化反应的部分可作为阳 极，发生获得电子进行述原反应的部分可作为阴极，两个半电池组成一个原电池。
电池的书写习惯是左方为负极，即阳极，右方为正极，即阴极。
符号T 表示两相 界面，液相与液和之间一般加上盐桥，以符号“丨丨”表示，。
如电池反应是自 发的，则其电动势为正，等于阴极电极电势d 与阳极电极电势艮 之差，即E = E + - E_以铜■锌电池为例。
铜■锌电池又称丹尼尔电池(Daniell cell),是一-种典型的 原屯池。
此屯池可用图示表示如下：一ZnZnSO 4(a } =CuSO 4(a 2 = \mol-kg~'^Cu +左边为阳极，起氧化反应Zn Z 〃"(®) + 2幺其电极电势为右边为阴极，起还原反应Cu 2+(a 2)2eCu其电极电势RT t a(Cu) —m — 2F a(Cu 2+)总的电池反应Zn + Cu 2+(a 2)原电池电动势Ee RT a(Zn) _2F a(Z/?+)EE—数船数溜E e、硏分别为锌电极和铜电极的标准还原电极电势，a(Zn2+)和G(Q严)分别为Z/?+和C/+的离子活度。
本实验所测定的三个电池为:1、原电池一亦(/)|血2 4⑸〔KM饱和)AgNO,(0.0Imol - dm'3)|Ag(5)+阳极屯极屯势EJV = E Hg2Cl2 w Hg/V = 0.2410- 7.6 x 1 (T4(〃匸25)阴极电极电势E? + /V = 0.799 —0.00097 x(//G 25)原电池电动势RT E = E+ EV©*/ lw(g) E mfHg2、原电池—Ag〔AgC心)|K C/(0.1加AgNO3(0.0\mol - dm'3^Ag +阳极电极电势RTE_=E3A S CI(S)/A8——\na(Cr)FE”A旳(S)/恕 / V = 0.2221-0.000645 x (〃匸25)阴极电极电势原电池电动势E = E+-E_=昭+w - +¥li]b(CT)a(Agj]其屮0.0lmohkg-]AgNO3的人=0.90OAmol-kg~'KCl的人=0.77稀水溶液中mol • dm~3浓度可近似取mol • kg~l浓度的数值。
4电动势法测定化学反应的热力学函数值
电动势法测定化学反应的r m G ∆，r m H ∆，r m S ∆一、实验目的（1）学习电动势的测量方法；（2）掌握用电动势法测定化学反应热力学函数值的原理和方法。
二、实验原理（1）在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应的r m G ∆与电动势的关系如下：r m G nEF ∆=- （1） 根据吉布斯--亥姆霍兹公式()r mr m r m p G G H T T∂∆∆=∆+∂ （2） r m r m r m G H T S ∆=∆-∆ （3） 由上面二式得：()r mr m p G S T∂∆∆=-∂ （4） 将（1）式带入（4）式得：()r m p ES nF T∂∆=∂ （5）将（5）式带入（3）式得：()r m r m r m p EH G T S nEF nTK T∂∆=∆+∆=-+∂（6）因此，在恒定压力下，测得不同温度下可逆电池的电动势，以电动势E 对温度T 作图，从曲线上可以求得任意温度下的()p ET∂∂，分别用式子（5）（6）（3）即可求得r m S ∆，r m H ∆和r m G ∆。
（2）本实验测定下面反应的热力学函数：6422264222()C H O HCl Hg Hg Cl C H OH ++=+ 用饱和甘汞电极与醌氢醌电极将上述化学反应组成电池：22()|()|Hg l Hg Cl s KCl （饱和）642642||,(),|H C H OH C H O Pt + 电池中电极反应为：22222Hg Cl e Hg Cl --+-=64264222()C H O H e C H OH +-++= 测得该电池的温度系数()p ET∂∂，便可计算出r m S ∆，r m H ∆和r m G ∆。
三、实验步骤（1）熟悉所有实验仪器的用法；（2）启动恒温槽，调节温度至23℃后通恒温水过双层三口瓶； （3）组合电池：分别称取1.0749g 24212Na HPO H O ⋅和0.6452g 6872C H O H O ⋅与100mL 烧 杯中，然后向其中加入50mL 去离子水。
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值实验报告
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值一. 实验目的1. 测定可逆电池不同温度电动势，从而计算有关化学反应吉布斯自由能变、熵变和焓变。
2. 掌握电动势法测化学反应热力学函数变化值原理和方法。
3. 掌握电位差计的使用方法。
二. 实验原理1. 电动势与热力学函数关系：△G =﹣nEF△S=pP T T E E nF T E nF S ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--≈⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=∆1222 △G =△H +T △S 2. 电池及有关反应电池Ag(s),AgCl(s)|KCl(饱和)|Hg 2Cl 2(s),Hg(l)反应：负极Ag + Cl - → AgCl + e -正极1/2Hg 2Cl 2+ e - → Hg + Cl -电池反应Ag + 1/2Hg 2Cl 2 → AgCl + Hg根据电池反应能斯特方程θθθϕϕϕϕA gCl A g,-==-=-+甘汞E E ，据此，电池反应与浓度无关。
三. 实验仪器及试剂电势差计及附件： 1套 超级恒温槽： 1台银—氯化银电极： 1只 烧杯（50ml ）： 2个饱和甘汞电极： 1只 Pt 电极 1只饱和氯化钾溶液 0.1mol ·dm -3盐酸溶液去离子水四. 操作步骤1. Ag(s),AgCl(s)电极制备：保证银电极表面纯洁前提下，用Pt 电极和银电极组成电解池，银电极与电源正极相连。
控制电流每分钟2～4mA ，阳极氧化约20min ，使银表面形成紫褐色镀层。
2. 电池的组合：将银—氯化银电极、饱和甘汞电极插入装有饱和氯化钾溶液的小烧杯中，即得下列电池。
Ag(s),AgCl(s)|KCl(饱和)|Hg 2Cl 2(s),Hg(l)3. 电池电动势的测量1) 电位差计接通线路、电源，根据温度确定标准电池电动势。
2) 根据标准电池电动势调整工作电流。
3) 分别测定两个不同温度待测电池电动势。
五. 实验注意事项1. 本实验所用试剂为A.R.，溶液用重蒸馏水配制。
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值一、实验目的1. 掌握电动势法测定化学热力学函数变化值的原理和方法。
2. 测定不同温度下可逆电池的电动势，从而计算电池反应的热力函数变化值△G 、△H 、 △S 。
二、 实验学时 4学时三、实验原理将体系的内能转化为电能的装置称为电池或原电池。
若此转化是以热力学可逆方式进行的，则称为“可逆电池”。
可逆电池必须具备两个条件：（1）.电池放电时的反应与充电时的反应必须互为可逆反应。
（2）.可逆电池所通过的电流必须为无限小（即：V = E+dE ）,因而不会有电功不可逆地转化为热的现象发生。
在可逆电池中，系统吉布斯自由能的降低 -（△)m r G TP = r W '（系统对外做的最大电功）。
-（△)m r G TP = W '= nFE电池电动势的测定：一般采用对消法，常用的仪器称为电位差计。
在恒温恒压可逆条件下，此电池反应的吉布斯自由能的变化G ∆与电池的电动势E 有以下关系式：G ∆= - nFE ⑴从热力学可知S T H G ∆-∆=∆ ⑵S ∆ = -（P T G )∂∆∂ = nF （P TE )∂∂ ⑶ 将 ⑶ 代⑵式进行变换后可得： H ∆= G ∆+ nFT （P T E )∂∂ ⑷ 在定压下（通常是1atm ）测定一定温度下电池的电动势E ，可根据 ⑴ 求得电池的△G 。
从不同温度时的电池的电动势E 可求出（P TE )∂∂，再根据 ⑶ 分别求得该电池反应的S ∆根据 （4）求出H ∆。
本实验测定以下列电池： Ag(s),AgCl(s) ︳0.1mol/LKCI 溶液 ︳Hg 2Cl 2(s),Hg(l)的电动势。
其电动势可从两个电极的电动势来计算，即E = -+-ϕϕ--==+11C na F RT 甘汞甘汞θϕϕϕ-=--1AgC Ag θϕϕ-11C na F RT E =-+-ϕϕ= CI AgC Ag C na F RT na F RT 111010----ϕϕ甘汞 = 1AgC Ag --θθϕϕ甘汞四、仪器及试剂SDC-——Ⅱ数字电位差综合测定仪1台； Ag ——AgCI 电极1支； Hg2Cl2 ——Hg （甘汞）电极1支；0.1mol/LKCI 溶液。
电动势法测热力学函数实验报告单
电动势法测热力学函数实验报告单实验报告单实验名称：电动势法测热力学函数实验实验时间：20xx.xx.xx实验人员：XXX实验目的：1. 学习电动势法测定热力学函数的基本原理和方法；2. 掌握电动势法测定热力学函数的操作技能；3. 加深对热力学函数的理解和认识。
实验仪器：电动势法测定热力学函数仪器实验原理：电动势法测定热力学函数主要利用热力学第三定律，即在0K 时，任意物质的熵为零，而根据热力学第一定律，肯定有：dU = TdS - PdV其中，dU为系统的内能变化量，TdS为系统的熵变化量，PdV 为系统对外做功。
其中，根据电动势法：E = U +IrU为电池的电动势，I为电流强度，r为电阻。
经过推导可得：dU = -EidI +idQ其中，i为电路中单位时间内通过某一点的电荷量，即电流强度，dQ为系统的熵变化量。
由于在过程中系统的体积基本不变，因此可以将体积恒定，即dV = 0，代入公式中得到：dH = dU + PdV = dU = -EidI +idQ因此，由电动势E随温度变化的关系，可以通过测量电阻变化来计算出热力学函数H与温度的关系。
实验步骤：1. 接线：将电源和测量仪器依次接好。
2. 测量电阻：在恒温环境下通过测量电阻可以得到热力学函数H与电阻R的关系，选择合适的电阻值并调整到相应的温度。
3. 测量电势：将所需测量的电池依次与测量仪器通过导线连接，记录其电势值。
4. 测量电流：通过实验仪器可以得到所需测量电流的值，并记录下来。
5. 测量温度：在实验的各个步骤中，都需要记录相应的温度值。
6. 数据处理：根据测量到的数据，利用公式进行计算和分析，得到对应的热力学函数值。
实验结果：通过实验可以得到不同温度下的电阻值、电势值、电流强度值和温度值，经过处理和分析可以得到热力学函数与温度间的关系。
实验分析：本实验利用电动势法测定热力学函数，其优点是精度高、数据稳定。
但是需要在相应的温度下进行测量，不适合在室温下进行。
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华南师范大学实验报告
专业新能源材料与器件年级、班级
课程名称物理化学实验实验项目电池电动势测定与热力学函数测定实验类型✉验证✉设计✉综合实验时间
实验指导老师林晓明老师实验评分
实验7：电池电动势测定与热力学函数测定【实验目的】
1、掌握电位差计的测定原理和原电池电动势的测定方法；
2、加深对可逆电极、可逆电池、盐桥等概念的理解；
3、了解可逆电池电动势测定的应用。
【实验原理】
1在电池中，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。
规定电池的电动势等于正、负电极的电极电势之差，即： E = ϕ+-ϕ-
待测电池：
Hg|Hg2Cl2|KCl(饱和)||AgNO3(0.02mol⋅L-1)|Ag
负极反应：Hg+Cl-(饱和)→Hg2Cl2+e-
正极反应：Ag++e-→Ag
总反应：Hg+Cl-(饱和)+Ag+→Hg2Cl2+Ag
银电极的电极电势：
ϕϕ-
ϕ
饱和甘汞电极的电极电势：
ϕ
饱和甘汞ϕ
饱和甘汞
-
ϕ
饱和甘汞
从上述电池的两个电极电位可算出电池的理论电动势，将测定值与之比较。
原电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为电池与伏特计接通后有电流通过，在电池两极上会发生极化现象，使电极偏离平衡状态。
另外，电池本身有内阻，伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。
准确测定电池的电动势只能在无电流（或极小电流）通过电池的情况下进行，需用对消法。
对消法测定原电池电动势
原理：是在待测电池上并联一个大小相等，方向相反的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。
E w-工作电源；E N-标准电池；E X-待测电池；R-调节电阻；R X-待测电池电动势补偿
电阻；R N-标准电池电动势补偿电阻；K-转换电键；G-检流计
【实验仪器与试剂】
仪器：
SDC数字电位差计1台、饱和甘汞电极1支、光亮铂电极1支、银电极1支、250 mL烧杯1个、20 mL小烧杯、2个 U形管2个。
药品：
0.02 mol L-1的硝酸银溶、饱和氯化钾溶液、硝酸钾、琼脂
【实验步骤】
1.制备盐桥
在250 mL烧杯中，加入100 mL蒸馏水和3 g 琼脂，盖上表面皿，放在石棉网上用小火加热至近沸，继续加热至琼脂完全溶解。
然后加入40 g硝酸钾，充分搅拌使硝酸钾完全溶解后，趁热用滴管将它灌入干净的U形管中，两端要装满，中
间不能有气泡，静置待琼脂凝固后便可使用。
制备好的盐桥不使用时应浸入饱和硝酸钾溶液中，防止盐桥
干涸。
2、组合电池
取一20 mL小烧杯洗净后，用数毫升0.02 mol L-1的硝酸
银溶液连同银电极一起淌洗，然后装此溶液至烧杯的2/3处，插入银电极，用硝酸钾盐桥与饱和甘汞电极连接构成电池。
3、测定电池的电动势
根据Nernst公式计算实验温度下电池的电动势理论值。
正确接好测量电池的线路，用SDC数字电位差计测量电池的
电动势，共测三次，改变温度，重复实验。
【实验记录及数据处理】
室温：22.4℃
气压计读数：101.20kPa
电池测定记录
从实验数据可知，该电池电动势基本符合可逆电池Nernst方程的规律。
温度/℃Δr H m/（kJ/mol）Δr G m/（kJ/mol）Δr S m/[J/(K·mol)] 25.7-36.685 -43.722 -23.546 35.7 -36.214 -43.486-23.546【进一步讨论】
1、为何测电动势要用对消法？对消法的原理是什么？
电池的电动势是电极处于平衡状态，两电极之间的电极电势差，对消发可以保证通过电池的电流为零，以确保测量出的电位差就是待测电池的电动势，对消法测定原电池电动势原理：是在待测电池上并联一个大小相等，方向相反的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。
2、测电动势为何要用盐桥？如何选用盐桥以适合不同体系？
减少液接电势的影响；①盐桥中离子的r+≈r-， t+≈t-，使E j≈0；
②盐桥中盐的浓度要很高，常用饱和溶液；③常用饱和KCl 盐桥，因为K+与Cl-的迁移数相近。
作为盐桥的溶液不能与原溶液
发生反应，当有Ag+时用KNO3 或NH4NO3。
3、如果测量过程中，检零指示呈溢出符号，试从接线上分析可
能是什么原因？
正负电极接反了，电路中某处有短路。
【参考文献】
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