实验十六 可逆电池电动势的测定
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实验报告
一、数据记录和处理
1. 室温时各电池的电池电动势测定
T室温= 289.15K
表1 室温时各电池的电池电动势
2. 数据处理
（1）写出a、b、c、d各被测电池的表达式、电极反应和电池反应。
a. 电池的表达式：Hg│Hg2Cl2 (s)│KCl(饱和)‖AgNO3(0.0100 mol/L)│Ag
电极反应: Hg + Cl-（饱和） + Ag + = 1/2 Hg2Cl2 + Ag
负极：Hg + Cl-（饱和）= 1/2 Hg2Cl2 + e-
正极：Ag ++ e-= Ag
b. 电池的表达式：Hg│Hg2Cl2 (s)│KCl(饱和)‖Q,QH2,H+│Pt
电极反应: C6H4O2（醌）+ 2H+ + 2e- = C6H4(OH）2（氢醌）
负极：2Hg+ 2Cl- - 2e- → Hg2Cl2
正极：Q + 2H+ + 2e- → QH2
c. 电池的表达式：Hg │Hg 2Cl 2(s)│KCl(饱和)‖AgNO 3(0.100 mol/L)│Ag 电极反应: Hg + Cl -（饱和） + Ag +
= 1/2 Hg 2Cl 2 + Ag 负极：Hg + Cl -（饱和）= 1/2 Hg 2Cl 2 + e - 正极：Ag +
+ e - = Ag
d. 电池的表达式：Ag │AgCl (s)│HCl (0.1 mol/L)‖AgNO 3(0.100 mol/L)│Ag 电极反应: Ag +
+ Cl - = Ag
负极：Ag + Cl - - e -
→ AgCl
正极：Ag + + e -
→ Ag
（2）由电池（a ）的电动势计算银电极电势。根据能斯特公式计算银电极的标准电极电势。与文献值比较，求相对误差（已知0.01001
-⋅kg mol AgNO 3溶液的离子平均活度系数±γ=0.90）
。饱和甘汞电极电势和银电极的标准电极电势文献值见附表9-17。 查附表9-17计算饱和甘汞电极的电极电势和银电极的标准电极电势：
=饱和甘汞ϕ0.24735 V
θϕAg
Ag
+
=0.80773 V
由饱和甘汞ϕϕ-=+Ag
Ag E 得：
=+
Ag
Ag ϕ0.70267 V
再由能斯特方程+
++
-=Ag Ag
Ag Ag
Ag F RT αϕϕθ1ln
得θ
ϕAg Ag + θ
ϕAg
Ag
+
=0.70267 + 8.314*289.15/96500*ln(1/0.01) =0.81739 V
并计算银电极标准电极电势的相对误差：
相对误差=(0.81739-0.80773)/0.80773*100%=1.20%
（3）由电池（b ）的电动势求醌氢醌电极的电极电势和缓冲溶液pH 。醌氢醌电极的标准电极电势见附表9-17。
根据缓冲溶液的浓度和醋酸的电离常数（查附表9-15），计算缓冲溶液pH 的理论值，与上面用电动势法测得的pH 相比较，求相对误差。已知25℃时0.13
-⋅dm mol NaAc 的离子平均活度系数（±γ=0.791）。
查附表9-17计算醌氢醌电极的标准电极电势：
=θϕ2
QH
Q 0.6994 – 0.00074*(t -25) = 0.70606 V
由饱和甘汞2
ϕϕ-=QH Q E 得：
2
QH Q ϕ=0.200575 + 0.24735=0.44793 V
再由+
-
=H QH Q QH Q F RT αϕϕθ
1
22ln 得缓冲溶液的pH pH = (0.70606 – 0.44793)*96500/8.314/2.303/289.15=4.50
根据缓冲溶液浓度和醋酸的电离常数（查附表9-15），计算缓冲溶液pH 的理论值 查附表9-15得醋酸的电离常数ϑ
a K =1.745*10-5
再由
NaAc
HAc
a pK pH ααϑ
lg
-= pH=-lg （1.745*10-5
）- lg0.1/(0.1*0.791)= 4.656
并计算醋酸溶液pH 的相对误差：
相对误差=（4.656-4.50）/4.656*100%=3.35%
（4）*由电池（c ）的电动势计算0. 10001
-⋅kg mol AgNO 3溶液的离子平均活度系数。银电极标准电极电势用附表9-17中的关系式求得。
由饱和甘汞ϕϕ-=+
Ag
Ag E 得：
=+
Ag
Ag
ϕ0.500416 + 0.24735=0.74777 V
再由银电极的能斯特方程+
++
-=Ag Ag
Ag Ag
Ag F RT αϕϕθ1
ln
得+Ag α +
Ag α=RT
F Ag Ag Ag
Ag e
）(||++--
ϕϕθ
=
15
.289314.8)
74777.0807730.(96500⨯--e
=0.090095
由()
⎪⎭
⎫ ⎝⎛
⋅===±±±+ϑ
γαααb b AgNO AgNO Ag 2
3
3, 则3AgNO ,±γ =0.090095/0.100=0.90095
（5）*由电池（a ）、（c ）的电动势计算下列浓差电池
()()
Ag kg mol AgNO kg mol AgNO Ag 13131000001000--⋅⋅..
的电动势，与用能斯特公式计算结果相比较，0. 10001
-⋅kg mol AgNO 3溶液的
±γ=0.734。