电极制备和电池电动势测定
课时教学实施方案
课程：物理化学实验授课班级：12级化工1-3班授课学期：2014-2015 学年1学期
教案
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时，在电池内阻上要产生电位降，从而使得两极间的电位差较电池电动势为小。因此，只有在没有电流通过电池时两电极间的电位差才与电池电动势相等。之所以不能直接用伏特计来测量一个可逆电池的电动势，就是因为使用伏特计时必须使有限的电流通过回路才能驱动指针旋转，所得结果必然不是可逆电池的电动势，而只是不可逆电池两极间的电位差。
图1-1 对消法测量原理示意图
一般采用对消法测可逆电池的电动势，常用的仪器为电位差计。电位差计是按照对消法测量原理而设计的一种平衡式电压测量仪器。它与标准电池、检流计等相配合，成为电压测量的基本仪器。
图1-1是对消法测量原理示意图,其中E w是工作电池，R p是可变电阻，AC 是均匀的滑线电阻，E s是标准电池，E x是待测电池，G是检流计，K是换向开关。
①工作电流回路，也叫电源回路。从工作电池正极开始，经滑线电阻AC，再经工作电流调节电阻R p，回到工作电池负极。它的作用是借助于调节R p使在AB上产生一定的电位降。
②标准回路，也叫校准回路，是校准工作电流回路。从标准电池的正极开始(当换向开关K扳向E s一方时)，经滑线电阻上AB段，再经检流计G，回到标准电池负极。它的作用是用标准工作电流回路以标定AB上的电位降。借助于调节R p，使G中无电流通过，此时AB段上的电位降与标准电池电动势相对消，大小相等而方向相反。
③测量回路。从待测电池的正极开始(当换向开关K扳向E x一方时)，经滑线电阻上AB 段，再经检流计G，回到待测电他负极。它的作用是用标定好了的滑线电阻AC上的电位降来测量未知电池的电动势。在保持校准后的工作
电流I 不变(即固定R p )的条件下，在AC 上寻找出B '点，使得G 中电流为零，即I G ＝0，此时在滑线电阻AB '段上的电位降与待测电池的电动势E x 相对消，大小相等而方向相反。
2、原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能分别测定出两个电极的电势，就可以计算得到由他们组成的电池电动势。 下面以锌-铜电池为例进行分析。
铜锌电池表达式：Zn(s)｜ZnSO 4(a 1)‖CuSO 4(a 2)｜Cu(s) 负极反应： Zn(s) → Zn(a 1) + 2e
正极反应： Cu (a 2) + 2e → Cu(s)
电池反应： Zn +Cu(a 2)→Zn(a 1) +Cu 根据能斯特公式，锌电极和铜电极的电极电势分别为：
+++
-=222Z Zn /Zn
Z /Zn
Z ln 2n n n a a F RT
?? (式1-2)
+
+
+
-=222Cu Cu /Cu
Cu /Cu
Cu
ln 2a a F RT
?? (式1-3)
+
+
+
+++
++-=---=-=2222ln
2ln ln Cu Zn n n n a a F RT E a a F RT a a F RT E
Z Z n /Z n Z Cu Cu /Cu
Cu /Z n Z /Cu Cu 222222????
+
+
-=22ln
2Cu Zn a a F RT E E
电极电势的大小与电极性质、溶液中有关离子的活度及温度有关。在电化学中电极电势的数值是相对值，通常将标准氢电极（p=100kPa ，a H +=1）的电极电势定为零，将它作为负极与待测电极组成一原电池，此电池的电动势即为该待测电极的电极电势。由于使用氢电极较麻烦，故常用其他可逆电极作为比较电极，常用的比较电极有甘汞电极，氯化银电极等。
对于298K 时各电极的标准电极电势可以在物理化学手册中查到。本实验
是在实验温度下测得的电极电势T ?。由(1-2)、(1-3)两式计算
T ?。为方便可采用下式求出298K 时的标准电极电势 K 298?：
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B. 测量
a. 拔出“外标插孔”的测试线，再用测试线将被测电动势按“+”“-”
极性接入“测量插孔”
b. 将“测量选择”置于“测量”
c. 调节“100-10-4”五个旋钮，使“检零指示”显示数值为负且绝对值最
小
d. 调节“补偿旋钮”，使“检零指示”显示为“0000”，此时，“电
位显示”数值即为被测电动势的值。
④关机
实验结束后，规整仪器，关闭电源。
3）UJ-25型电位差计，其面板图如图1-4所示。
图1-4 UJ-25型电位差计面板图
1—电计按钮(共3个)；2—转换开关；3—电势测量旋钮(共6个)；
4—工作电流调节旋钮(共4个)；5—标准电池温度补偿旋钮电位差计使用时都配用灵敏检流计和标准电池以及工作电源。UJ-25型电位差计测电动势的范围其上限为600V，下限为0.000001V，但当测量高于1.911110V以上电压时，就必须配用分压箱来提高上限。下面说明测量
1.911110V以下电压的方法：
①使用前，应将转换开关放在断的位置，电计按钮全部松开
②依次接上工作电源、标准电池、检流计、被测电池。
③温度校正标准电池电动势。
()20
-
/℃
0000406
.0
01830
.1
/t
V
t E-
=
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④将转换开关置于“N”（标准），按“粗”电计按钮，旋动“粗”、 “中”、“细”、“微”旋钮，观察检流计光点偏转情况，直至检流计示零；按“细”电计按钮，重复上述操作。
⑤将转换开关置于X1或X2，从左到右依次调节测量盘，先在电计按钮在“粗”时检流计示零，按“细”电计按钮，重复操作。
⑥读取测量盘下方小孔示数即为所测电动势的数值。
4、实验完毕拆除线路和仪器电源，将盐桥和饱和甘汞电极放回饱和KCl 溶液中保存, 其它试剂倒入废液桶中, 清洗电极和烧杯, 整理仪器及桌面。 五、数据处理
1、室温记录：t = ℃
2、记录上列三组电池的电动势测定值
3、计算时遇到电极电位公式(式中t 为℃)如下：
? (饱和甘汞)/V = 0.24380 - 6.5 ×10-4(t/ - 25) ()V V 2415.0/298
=甘汞θ
? ()V V Cu Cu 337.0//2298
=+θ?；()V V Zn n Z 7628.0//2298-=+θ
?； 4、计算时有关电解质的离子平均活度系数γ±(25℃)如下： 0.1000 mol ?kg -1 CuSO 4 γ(Cu ) = γ± = 0.16 0.1000 mol ?kg -1 ZnSO 4 γ(Zn ) = γ± = 0.15
5、由测得的三个原电池的电动势进行以下计算: (1)由原电池B 获得/Zn
Z 2+
n
?和
/Zn
Z
2+
n
? (2)由原电池C 获得
/Cu
C 2+
u
?和
/Cu
C
2+
u
?
(3)将原电池A 测得的电动势同B 与C 得到的电极电动势计算该电池的电动势。两者进行比较。
(4)将计算结果与文献值比较。
时间min
电池 电动势
2
4 6 8 10 12 14 平均值 理论值 Cu-Zn 甘汞-Zn Cu-甘汞
注：
1、在连接线路时，切勿将标准电池、工作电池、待测电池的正负极接反。
2、测量过程中，若检流计受到冲击，立即按短路，以保护检流计。
3、由于工作电池的电动势发生变化，测量过程中要经常标定电位差计。
4、测量时，电计按钮按下的时间应尽量短，防止电流通过，改变电极平衡状态。
5、注意保护标准电池，不可横放、倒置及摇动，正负二极导线，不可相碰，以免短路，使用时只能通过电键短暂的接通并迅速的找到平衡点。
6、测量前，应大概计算一下待测电池的理论电动势，尽量减少测量时间
7、为防止饱和甘汞电极电极电势数据不稳定，实验前应将甘汞电极浸泡在饱和KCl 溶液中，建立平衡。若数据不准确，应及时更换饱和甘汞电极中的溶液。
甘汞电极在使用时，电极上端小孔的橡皮塞应拔去，以防止产生扩散电位影响测试结果。注意汞蒸气有毒，使用甘汞电极时要小心。
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六、附录：
1、直流电位差计采用补偿测量法，以标准电池的电动势作为实际标准，直接测量电动势或电压，间接测量电流、电阻以及其他电和非电的量值。它的主要优点是测量时几乎不损耗被测对象的能量，测量结果稳定可靠，而且有很高的准确度，因此为教学、科研、生产及计量检修部门所广泛使用。
UJ-25型电位差计工作原理
UJ-25型电位差计为高精度0.01级、高电势电位差计，它的测量盘结构属于串联代换式线路，即测量电阻是由代换十进盘组成的。其原理线路简图如图1-4所示。
图1-5 UJ-25型电位差计原理图
2、检流计
检流计又称为电流计，它是属于高感度的精密电流表。在平衡式直流电测量(如作为电位差计、电桥的附件)中主要用于示零，而在光电测量中用于微弱直流电流的测量。
图1-6 直流复射式检流计原理示意图
在物理化学实验中，目前应用较多的是磁电式直流复射式检流计，其工作原理是在磁电式电流表的可动线圈上连接一个小反射镜，并用磷青铜丝悬吊起来。当被测电流通过可动线圈时所产生的转动力矩使线圈偏转，而磷青铜吊丝扭力所产生的反力矩阻止了可动线圈的继续转动而停留在某一偏转角上。为使可动线圈的转动反映到标尺上指示出数值来，利用检流计内的照明灯发出的一束光照射在可动线圈上的小反射镜上，又经多
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次光点反射，最后在半透明的标尺上成像，指示出可动线圈的偏转角，从而表示出电流的大小。图1-6给出了目前常用的ACl5型直流复射式检流计的结构示意图。
3、标准电池
标准电池的电动势具有很好的重现
性和稳定性，它在实际工作中作电压测
量的标准量具或工作量具，在直流电位
差计电路中提供一个标准的参考电压。
国际上规定威斯登(Weston)标准电
池作为电势测量的标准，其结构如图1-7
所示。威斯登标准电池又称为镉汞标准
电池。标准电池分为饱和式和不饱和式两
类。饱和式的可逆性好，重现性和稳定性
好，但温度系数大，须经温度校正，用于精密的测量中；不饱和式的可逆性差，稳定性低，但其内阻较小(不大于5000)，温度系数很小，可省去温度校正而用于精度要求不很高的测量中。
4、测量前可根据电化学基本知识初步估算一下被测电池的电动势大小，以便在测量时能迅速找到平衡点，这样可避免电极极化。
为了判断所测量的电动势是否为平衡点是，一般应在15 min左右的时间内，等间隔地测量7~8个数据。若这些数据时在平均值附近摆动，偏差小于±0.5 mV，则可认为已达到平衡，并取最后三个数据的平均值作为该电池的电动势。
七、思考题
1、为何测电动势要用对消法，对消法的原理是什么？
2、标准电池的作用是什么？应如何维护？
4、可逆电池应满足什么条件？应如何操作才能做到？
5、为什么用伏特表不能准确测定电动势？
6、如何使用甘汞电极，使用时要注意什么问题？
7、如何防止电极极化？
8、用电位差计测量电动势的过程中，若检流计的光电总是向一个方向偏转，可能是什么原因？
9、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。
标准电池是一种将化学能转换为电能，能复现并保存电压单位伏特的量值的标准量具。它能够保持足够恒定电动势的原电池，以供校准用。
图1-7标准电池示意图
原电池电动势的测定实验报告
原电池电动势的测定实验报告范本（完整版） After Completing The Task According To The Original Plan, A Report Will Be Formed To Reflect The Basic Situation Encountered, Reveal The Existing Problems And Put Forward Future Ideas?
互惠互利共同繁荣
原电池电动势的测定实验报告范本 (完整版) 备注：该报告书文本主要按照原定计划完成任务后形成报告，并反映遇到的基本情况、实际取得的成功和过程中取得的经验教训、揭露存在的问题以及提岀今后设想。文档可根据实际情况进行修改和使用。 实验目的 1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的 操作技术 2.学会几种电极和盐桥的制备方法 3.学会测定原电池电动势并计算相关的电极电势 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)。 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；⑵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，即测量时 通过电池的电流应为无限小。
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，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可满足通过电池电流为无限小的条件。电位差计测定电动势的原理称为对消法, 可使测定时流过电池的电流接近无限小，从而可以准确地测定电池的电动势。 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e+,负极电势为e-,则电池电动势 E = e+ - e-。 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，规定其电极电势为零。将标准氢电极与待测电极组成电池，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岀，具体的电极电位可参考相关文献资料。
电动势的测定及其应用(实验报告)
实验报告 电动势的测定及其应用 一．实验目的 1．掌握对消法测定电动势的原理及电位差计，检流计及标准电池使用注意事项及简单原理。 2．学会制备银电极，银～氯化银电极，盐桥的方法。 3．了解可逆电池电动势的应用。 二．实验原理 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、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： △r G m =-nFE 式中△r G m 是电池反应的吉布斯自由能增量；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，测得电池的电动势E 后，便可求得△r G m ，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”来减小液接界电势。 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的电极电势的代数和，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。 附【实验装置】（阅读了解） UJ25型电位差计 UJ25型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量范围为 mV .V 1171-μ(1K 置1?档)或 mV V 17110-μ（1K 置10?档） 。使用V V 4.6~7.5外接工作电源，标准电池和 灵敏电流计均外接，其面板图如图5.8.2 所示。调节工作电流（即校准）时分别调节1p R （粗调）、2p R （中调）和3p R （细 调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调 节工作电流。n R 是为了适应温度不同时标准电池电动势的变化而设置的，当温 图5.8.2 UJ31型电位差计面板图 + - -++- + -标准 检流计 5.7-6.4V 未知1 未知2 K 1 R P2 R P3 R P1 R n K 2 I II III 1.01×10 ×1 未知1 未知2 标准断断粗 中 细 ×1 ×0.1 ×0.001 粗细短路
测定电池的电动势与内阻--精选习题1
实验三 测量电源的电动势和内阻 题型一 利用电流表和电压表测电源的电动势和内阻 【例1】 某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”，该同学利用下列所给器材测量该“水果电池”的电动势E 和内阻r. A ．电流表A 1(量程0.6 A ，内阻约1 Ω) B ．电流表A 2(量程20 mA ，内阻约50 Ω) C ．电压表V 1(量程4 V ，内阻约4 kΩ) D ．电压表V 2(量程15 V ，内阻15 kΩ) E ．滑动变阻器R 1(0～1 000 Ω) F ．滑动变阻器R 2(0～9 999.9 Ω) G ．待测“水果电池”(E 约为4 V ，内阻r 约为200 Ω) H ．开关S ，导线若干 (1)为尽量减小实验的误差，电流表选择________；电压表选择________；滑动变阻器选________． 请在虚线方框中画出实验电路图； (2)该同学实验中记录的6组对应的数据如下表，试根据表中数据在图5中描点画出U －I 图线；由图线可得，“水果电池”的电动势E ＝________V ，内电阻r ＝________Ω. I/mA 4.0 5.0 8.0 10.0 12.0 14.0 U/V 3.04 2.85 2.30 1.90 1.50 1.14 (3)实验测得的“水果电池”的电动势和内阻与真 实值相比，E 测________E 真，r 测________r 真(选填“大于”、“小于”或“等于”)． 题型二 安阻法测电源的电动势和内电阻 实验器材：一节干电池、电流表、电阻箱、电键． 依据的基本公式：________________________ 实验原理图：如图6所示 用图象法处理实验数据，若作出R －1I 图象(或1 I －R 图象)， 图象在R 轴上的截距即为电源内阻的负值，图线的斜率即为电动势E. 【例2】 (北京理综·21(2))某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻r ，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig ＝0.6 A ，内阻rg ＝0.1 Ω)和若干导线． (1)请根据测定电动势E 和内电阻r 的要求，设计图7中器件的连接方式，画线把它们连接起来． (2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R ，读出与R 对应的电流表的示数I ，并作记录．当电阻箱的阻值R ＝2.6 Ω时，其对应的电流表的示数如图8所示．处理实验数据时，首先计算出 每个电流值I 的倒数1 I ；再 制作R －1 I 坐标图，如图9 所示，图中已标注出了(R ，1 I )的几个与测量对应的坐标点，请你将与图8实验数据对应的坐标点也标注在图9上． (3)在图9上把描绘出的坐标点连成图线． (4)根据图9描绘出的图线可得出这个电池的电动势E ＝________V ，内电阻r ＝________Ω. 题型三 伏阻法(利用电压表、电阻箱)测电源电动势和内电阻 实验器材：一节干电池、电压表、电阻箱、电键． 依据的基本公式：E ＝U ＋U R r 或1U ＝1E ＋r E ·1 R
原电池电动势的测定实验报告
实验九 原电池电动势的测定及应用 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．学会几种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的使用方法。 二、实验原理 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，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，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 ?=- （9-1） 式中G ?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965001C mol -?）；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，进而又可求出其它热力学函数。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，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。 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的电动势。由（9-1）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。电池表示式为： 4142()()()()Zn s ZnSO m CuSO m Cu s |||| 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；1m 和2m 分别为4ZnSO 和4CuSO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应： { }22() ()2Zn Zn s Zn a e ++-+ 正极起还原反应： 22()2()Cu Cu a e Cu s ++-+ 电池总反应为： 2222()()()()Cu Zn Zn s Cu a Zn a Cu s ++++++ 电池反应的吉布斯自由能变化值为： 22ln Cu Zn Zn Cu a a G G RT a a ++?=?- （9-2） 上述式中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1Cu Zn a a ==。而在标态时，221Cu Zn a a ++==，则有： G G nFE ?=?=- （9-3） 式中E 为电池的标准电动势。由（9-1）至（9-1）式可得： 22ln Zn Cu a RT E E nF a + + =- （9-4） 对于任一电池，其电动势等于两个电极电势之差值，其计算式为： E ??+-=- （9-5） 对铜-锌电池而言 22,1 ln 2Cu Cu Cu RT F a ??+ + += - （9-6） 22,1 ln 2Zn Zn Zn RT F a ??+ + -= - （9-7） 式中2,Cu Cu ? +和2,Zn Zn ?+是当221Cu Zn a a ++==时，铜电极和锌电极的标准电极电势。 对于单个离子，其活度是无法测定的，但强电解质的活度与物质的平均质量摩尔浓度和
电池电动势的测定及其应用
电池电动势的测定及其应用 摘要：本实验中我们通过对消法测量原电池Cu│CuCl2(m1)║AgNO3(m2)│Ag 和不同温度下原电池Ag-AgCl│KCl(m3)║AgNO3(m2)│Ag 的电动势。通过能斯特方程以及吉布斯-亥姆霍兹方程，我们计算了不同温度下氯化银的溶度积和电池反应的热力学常数。 关键词：电池电动势; 对消法; 热力学函数 Measurement and Application of the Potential of Reversible Batter Abstract:In this experiment, we measure the electromotive force of two primary cells, Cu│CuCl2(m1)║AgNO3(m2)│Ag and Ag-AgCl│KCl(m3)║AgNO3(m2)│Ag by using compensation method. At the same time, the electromotive force of the latter one is measured under different temperatures. By means of Nernst equation and Gibbs-Helmholtz equation, we calculate the solubility product of AgCl and thermodynamic functions of the cell reaction under different temperatures. Keywords:Reversible Battery，Electrode Potential，Thermodynamic Functions the
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 ?；而+ ++-=Ag Ag /Ag Ag /Ag 1 ln a F RT ?? 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—??+=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
实验七 电极的制备及电动势的测定
实验七电极的制备及电动势的测定 一、【试验目的】 1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术。 2.学会几种电极和盐桥的制备方法。 3.通过原电池电动势的测定求算有关热力学函数。 二、【预习要求】 1.了解如何正确使用电位差计、标准电池和检流计。 2.了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念及其制备。 3.了解通过原电池电动势测定求算有关热力学函数的原理。 三、【仪器和试剂】 UJ-25型电位计1台；灵敏检流计(1×10-8～10-9A/cm)1台；标准电池(l个)； 1.5V干电池2个；电炉(l000W)1台(公用)；50mL，l00mL烧杯各1个；托盘天平1台；银电极2支；甘汞电极1支；铂电极1支；AgNO3 0.02mol·L-1；HCl 0.1mol·L-1；NaAc(固体)；KCl0.02mol·L-l；KCl饱和溶液；琼脂(固体)。 四、【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 G m)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，可参见附录二。 1.求难溶盐AgCl的溶度积K SP 设计电池如下: Ag(S)-AgCl(S)｜HCl(0.1000mol·kg-1)‖AgNO3(0.1000mol·kg-1)｜Ag(S) 银电极反应: Ag++e→Ag 银－氯化银电极反应: Ag + Cl-→AgC l+e 总的电池反应为: Ag++Cl-→AgCl (4) 又 (5) 式(5)中n=1，在纯水中AgCl溶解度极小，所以活度积就等于溶度积。所以: (6) (6)代入(4)化简之有:
原电池电动势的测定实验报告
实验九原电池电动势的测定及应用 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．学会几种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的使用方法。 二、实验原理 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，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，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 ?=-（9-1） 式中G ?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965001 ?）；E为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E后，进而 C mol- 又可求出其它热力学函数。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，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。 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的电动势。由（9-1）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。电池表示式为： 4142()()()()Zn s ZnSO m CuSO m Cu s |||| 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；1m 和2m 分别为4ZnSO 和4CuSO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应： { }22()()2Zn Zn s Zn a e ++ - + 正极起还原反应： 22()2()C u C u a e C u s + +- + 电池总反应为： 2222()()()()C u Zn Zn s C u a Zn a C u s ++++ ++ 电池反应的吉布斯自由能变化值为： 22ln C u Zn Zn C u a a G G RT a a ++?=?- （9-2） 上述式中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1Cu Zn a a ==。而在标态时，221C u Zn a a + +==，则有： G G nFE ?=?=- （9-3） 式中E 为电池的标准电动势。由（9-1）至（9-1）式可得： 22ln Zn C u a R T E E nF a ++ =- （9-4） 对于任一电池，其电动势等于两个电极电势之差值，其计算式为： E ??+-=- （9-5） 对铜-锌电池而言 22,1ln 2C u C u C u RT F a ??+ ++=- （9-6） 22,1ln 2Zn Zn Zn RT F a ??+ + -=- （9-7） 式中2,Cu Cu ?+ 和2,Zn Zn ?+ 是当221C u Zn a a + +==时，铜电极和锌电极的标准电极电势。 对于单个离子，其活度是无法测定的，但强电解质的活度与物质的平均质量摩尔浓度和
实验一原电池电动势测定
实验一 原电池电动势的测定及应用 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．学会几种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的使用方法。 二、实验原理 原电池由正、负两极和电解质组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，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 ?=- （9-1） 式中G ?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965001C mol -?）；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，进而又可求出其它热力学函数。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，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。 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的电动势。由（9-1）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。电池表示式为： 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”
电极制备和电池电动势测定
课时教学实施方案 课程：物理化学实验授课班级：12级化工1-3班授课学期：2014-2015 学年1学期
教案
教案
时，在电池内阻上要产生电位降，从而使得两极间的电位差较电池电动势为小。因此，只有在没有电流通过电池时两电极间的电位差才与电池电动势相等。之所以不能直接用伏特计来测量一个可逆电池的电动势，就是因为使用伏特计时必须使有限的电流通过回路才能驱动指针旋转，所得结果必然不是可逆电池的电动势，而只是不可逆电池两极间的电位差。 图1-1 对消法测量原理示意图 一般采用对消法测可逆电池的电动势，常用的仪器为电位差计。电位差计是按照对消法测量原理而设计的一种平衡式电压测量仪器。它与标准电池、检流计等相配合，成为电压测量的基本仪器。 图1-1是对消法测量原理示意图,其中E w是工作电池，R p是可变电阻，AC 是均匀的滑线电阻，E s是标准电池，E x是待测电池，G是检流计，K是换向开关。 ①工作电流回路，也叫电源回路。从工作电池正极开始，经滑线电阻AC，再经工作电流调节电阻R p，回到工作电池负极。它的作用是借助于调节R p使在AB上产生一定的电位降。 ②标准回路，也叫校准回路，是校准工作电流回路。从标准电池的正极开始(当换向开关K扳向E s一方时)，经滑线电阻上AB段，再经检流计G，回到标准电池负极。它的作用是用标准工作电流回路以标定AB上的电位降。借助于调节R p，使G中无电流通过，此时AB段上的电位降与标准电池电动势相对消，大小相等而方向相反。 ③测量回路。从待测电池的正极开始(当换向开关K扳向E x一方时)，经滑线电阻上AB 段，再经检流计G，回到待测电他负极。它的作用是用标定好了的滑线电阻AC上的电位降来测量未知电池的电动势。在保持校准后的工作
原电池电动势的测定实验报告
实验九 原电池电动势的测定及应用 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．学会几种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的使用方法。 二、实验原理 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，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，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 ?=- （9-1） 式中G ?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965001C mol -?）；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，进而又可求出其它热力学函数。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，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。
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的电动势。由（9-1）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。电池表示式为： 4142()()()()Zn s ZnSO m CuSO m Cu s |||| 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；1m 和2m 分别为4ZnSO 和4CuSO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应： { }22()()2Zn Zn s Zn a e ++-+? 正极起还原反应： 22()2()Cu Cu a e Cu s ++-+? 电池总反应为： 2222()()()()Cu Zn Zn s Cu a Zn a Cu s ++++++? 电池反应的吉布斯自由能变化值为： 22ln Cu Zn Zn Cu a a G G RT a a ++?=?- （9-2） 上述式中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1Cu Zn a a ==。而在标态时，221Cu Zn a a ++==，则有： G G nFE ?=?=- （9-3） 式中E 为电池的标准电动势。由（9-1）至（9-1）式可得： 22ln Zn Cu a RT E E nF a + + =- （9-4） 对于任一电池，其电动势等于两个电极电势之差值，其计算式为： E ??+-=- （9-5） 对铜-锌电池而言 22,1 ln 2Cu Cu Cu RT F a ??+ + += - （9-6）
实验八电池电动势的测定及其应用
实验八 电池电动势的测定及其应用 一、实验目的与要求 1、通过实验加深对可逆电池、可逆电极概念的理解。 2、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。 3、学会一些电极和盐桥的制备。 4、通过测量电池Ag －AgCl │KCl(m 1)║AgNO 3(m 2)｜Ag 的电动势求AgCl 的溶度积K sp 。 5、测量电池Zn │ZnSO 4(m 1)║Cl － (m 2)│AgCl －Ag 的电动势随温度的变化，并计算有关的 热力学函数。 二、预习要求： 1、 明确可逆电池、可逆电极的概念。 2、 了解电位差计、标准电池和检流计的使用及注意事项。 3、 掌握对消法原理和测定电池电动势的线路和操作步骤。 4、 掌握用电池电动势法测定化学反应热力学函数的原理和方法。 5、 了解不同盐桥的使用条件。 三、实验原理 化学电池是由两个“半电池”即正负电极放在相应的电解质溶液中组成的。由不同的这样的电极可以组成若干个原电池。在电池反应过程中正极上起还原反应，负极上起氧化反应，而电池反应是这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位的代数和。若知道了一个半电池的电极电位，通过测量这个电池电动势就可算出另外一个半电池的电极电位。所谓电极电位，它的真实含义是金属电极与接触溶液之间的电位差。它的绝对值至今也无法从实验上进行测定。在电化学中，电极电位是以一电极为标准而求出其他电极的相对值。现在国际上采用的标准电极是标准氢电极，即在a H +=1时，P H 2=1atm 时被氢气所饱和的铂电极，它的电极电位规定为0，然后将其他待测的电极与其组成电池，这样测得电池的电动势即为被测电极的电极电位。由于氢电极使用起来比较麻烦，人们常把具有稳定电位的电极，如甘汞电极，银—氯化银电极作为第二级参比电极。 通过对电池电动势的测量可求算某些反应的?H ，?S ，?G 等热力学函数，电解质的平均活度系数，难溶盐的活度积和溶液的pH 等物理化学参数。但用电动势的方法求如上数据时，必须是能够设计成一个可逆电池，该电池所构成的反应应该是所求的化学反应。 例如用电动势法求AgCl 的K sp 需设计成如下的电池： Ag －AgCl ∣KCl(m 1)║AgNO 3(m 2)│Ag Ag(s)＋Cl － (m 1) → AgCl(s)＋e - Ag ＋ (m 2)＋e - → Ag(s) 应：Ag ＋(m 2)＋Cl － (m 1) → AgCl(s) E =?右－?左 =[ln ][ln ]//? ?Ag Ag Ag Ag AgCl Cl ++- +-+ RT F a RT F a 1 =E RT F a a ?- +- ln 1 Ag Cl (7－1)
实验七 电池电动势的测定
实验七电池电动势的测定 一、实验目的 1、掌握对消法测定电动势的原理和方法，学习使用电位差计(SDC-Ⅰ精密数字电位差计)测量电池的电动势。 2、学习制备电极、盐桥，组装电池，认识甘汞电极。 3、了解一些可逆电池电动势的应用。 二、实验原理 原电池由两个“半电池”（电极）组成一个电池，不同的半电池可以组成各种各样的原电池。当原电池处于平衡状态时，两极间的电位差为最大，这一最大电位差称为电池电动势，电池处于平衡状态的首要条件是两个电极间不能有电流通过，若有电流通过，电池的平衡状态就会被破坏，因此在测量电池电动势时，必须遵守两个电极间不能有电池通过或通过的电流为无限小这一条件。 因此，不能直接用电压表去测量电动势，电压表尽管内阻很大，但还不是无限大，当把它接在电池的两极间进行测量时，总有一定的电流通过电压表，同时两极间也有同样大小的电流通过。怎样使电池的两极间没有电流通过，测量电池电动势呢？可利用一个外加工作电池和待测电池并联，这样工作电池和待测电池的电动势方向相反，当它们数值相等时，二者相互对消，检流计中无电流通过，这时测出的两极间的电位差Δφ就等于电动势E，即为E=Δφ(Ⅰ→0)，对消法就是根据上述原理测定电池电动势的方法，其实验原理图如图一所示。 E、E N、E X分别为工作电池、标准电池、待测电池，G是检流计，K是转换开关，AB是均匀电阻，C是滑动接触点，r是可变电阻。工作电池E、均匀电阻AB、可变电阻r组成一个通路。 按图测定Ex的原理如下：将转换开关合在“1”的位置，工作电池经AB构成一个 通路，在均匀电阻AB上产生均匀电势降。标准电池的正极经过检流计和工作电 池的正极相连，负极连接到一个滑动接触点C上，改变滑动接触点的位置，找到 C点，使检流计中无电流通过，则标准电池的电动势恰为AC段的电势差完全抵 消（实际工作是：调节r核C使检流计G为零，此时AB段的电势差确定，即 AB电阻单位长度段的电阻为定值）。再将转换开关合在“2”的位置上，用同样的 方法滑动C到C’可以找出检流计无电流通过的另一点C’，此时A C’段的电势差 就等于待测电池电动势Ex。 三、实验仪器和试剂 SDC-Ⅰ精密数字电位差计全套，标准电池，甘汞电极，锌电极，铜电极，0.1mZnSO 溶液，0.1mCuSO溶液，饱和KCl溶液，盐桥，洗瓶，100ml烧杯3个，水砂纸。 四、实验步骤 1、制备饱和KCl盐桥 在一个锥形瓶内，加入3克左右琼脂和100ml蒸馏水，在电炉上加热，直至琼脂完全溶解，加入30克左右的KCl充分搅拌，直到KCl完全溶解后，趁热把此溶液装入盐桥管中，不要夹带气泡或留有断层，静置待琼脂凝结后即可使用，不用时将其放在饱和KCl溶液里存放。 2、电位差计的使用： ⑴将仪器和220V电源联接，开启电源，预热三分钟。 ⑵标定：采用“内标”（仪器内自带标准电池）进行校验。首先，将“测量选择”置于“内标”位置，调节“”六个大按钮，使“电位指示”为“1.00000”V，然后调节“检零调节”，使“检零指示”接近“0000”。（此外，本实验也可采用“外标”进行校验。此时，首先将外接标准电池的“+，-”极性对应和面板“外标”端子连接好，并将“测量选择”置于“外标”位置，调节“100～105”六个大旋钮，使“电位指示”数值与外标电池值相同。（通常标准电池随温度的变化关系式：E t=1.01865-0.0000406(t-20)-0.00000095(t-20)2，按此式对外标电池进行温度检验，否则将影响测量精度）。然后调节“检零调节”使“检零指示”接近“0000”）为方便起见，本实验统一用“内标”进行校验。应注意，在校验结束后的一个测量周期内，不得再调节“检零调节”或碰“检零调节”旋钮，否则影响测量结果。 ⑶测量：用盐桥把待测电池锌的两个电极连接起来，把这个电池的负极与正极对应和仪器面板上“测量”端子连接好，并将“测量选择”置于“测量”，调节“100～105”六个大旋钮，使“检零指示”接近“0000”，此时，“电位指示”值即为被测电动势值，然后将“测量选择”置于“外标”位置，也即将电路断开，隔约3分钟，再将“测量选择”置于
电化学热力学一电极电势与电化学势
电化学热力学一——电极电势与电化学势 何政达 我们以H 2，Cl 2生成HCl 为例：222H Cl HCl +→。那么当发生1mol 这样的反应时，转移的电子数就是2mol 。经过热力学很容易计算这个反应在标准状况下的Gibbs free energy ： 222()()()r m f m f m f m G G HCl G H G Cl ΘΘΘΘ?=?-?-? 其中()f m G HCl Θ?为HCl 的生成Gibbs free energy 。在各类化学手册当中都可以查阅得到。根据热力学，体系对外界做的最大功就是Gibbs free energy ，而由于反 应转移2电子，因此根据热力学，有：r m G nFE ΘΘ?=-。而这个E Θ就称为反应的 “标准电极电势”。当反应不是在标准情况下发生时，那么r m G nFE ?=-一样成立。不过这时就称为反应的“电极电势”。 我们都知道电化学反应实际上就是氧化还原反应，有电子的实际得失。因此我们可以将任何一个电化学反应分成两个半反应：（1）生成电子的（2）消耗电子的。通式为： 11(1):(2):i i j j k k l l m m j j p p n S n S ne n S n S n S n S n S n S ne --+ +++++++++ 因此将各种各样的氧化还原反应拆成这种形式后，我们可以发现有许多的半反应都是重复的，因此我们希望对这些经常出现的半反应进行总结，这样再出现新的氧化还原反应时，我们就可以利用原来的结果来预期一些事情了。那么如何做到这一点呢？物理化学家们想到了一个绝妙的办法，那就是——化学势。 先说说什么是化学势。有一个非常大的体系，它的total gibbs free energy 为G 。当在其中新添加其中的一个物种时，G 单位变化的量。用数学公式标出来可能更清楚一些： ,,()j i i n p T i G n μ≠?=? 我们都知道偏微分的法则，也就是在p ，T ，以及其他物种量不变时，加单位的i ，则G 会有多大变化，这就称为化学势。那么给化学势一个标准状态，也就是
电动势的测定及其应用
电动势的测定及其应用 一、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。 2．学会制备银电极、银-氯化银电极的制备和盐桥的制备。 3.了解可逆电池电动势的应用。 二、实验原理： 原电池是由两个“半电池”组成，每一个半电池中包含一个电极和相应的电解质溶液。不同的半电池可以组成各种各样的原电池。电池反应中正极起还原作用，负极起氧化作用，而电池反应是电池中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。若已知一半电池的电极电势，通过测定电动势，即可求得另一半电池的电极电势。目前尚不能从实验上测定单个半电池的电极电势。在电化学中，电极电势是以某一电极为标准而求出其它电极的相对值。现在国际上采用的标准电极是标准氢电极，即αH+=1，P H2=1atm 时被氢气所饱和的铂电极。但氢电极使用比较麻烦，因此常把具有稳定电势的电极，如甘汞电极、银-氯化银电极等作为第二类参比电极。 通过测定电池电动势可求算某些反应的ΔH、ΔG、ΔS等热力学函数，电解质的平均活度系数，难溶盐的溶度积和溶液的pH值等数据。但要求上述数据，必须时能够设计成一个可逆电池，该电池反应就是所需求的反应。 例如用电动势法求AgCl的K sp，需设计成如下电池：
只要测得该电池的电动势，就可以通过上式求得AgCl的K SP 又例如通过电动势的测定，求溶液的pH值，可设计如下电池： 所以只要测得电动势，就可通过上式求得未知溶液的pH值。 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池接通后，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电位降，并在电池两电极发生化学反应，溶液浓度发生变化，电动势数值不稳定，所以么准确测定电池电动势，只有在无电流的情况
《测定电池的电动势和内阻》实验报告范例
测定电池的电动势和内阻 日期： 年 月 日 实验小组成员： 【实验目的】 1．掌握测定电池电动势和内阻的方法； 2．学会用图象法分析处理实验数据。 【实验原理】 1．如图1所示，当滑动变阻器的阻值改变时，电路中路端电压和电流也随之改变.根据闭合电路欧姆定律，可得方程组： r r 2211I U I U +=+=εε。 由此方程组可求出电源的电动势和内阻 2 11 221I I U I U I --= ε，2112I I U U r --=。 2．以I 为横坐标，U 为纵坐标，用测出的几组U 、I 值画出U -I 图象，将所得的直线延长，则直线跟纵轴的交点即为电源的电动势值，图线斜率的绝对值即为内阻r 的值；也可用直线与横轴的交点I 短与ε求得短 I r ε =。 【实验器材】 干电池1节，电流表1只（型号： ，量程： ），电压表1只（型号： ，量程： ），滑动变阻器1个（额定电流 A ，电阻 Ω），开关1个，导线若干。 【实验步骤】 1．确定电流表、电压表的量程，按电路图连接好电路。 图1 实验电路图
2．将滑动变阻器的阻值调至最大。 3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录电流表和电压表的示数。 4．用与步骤3同样的方法测量并记录6-8组U、I值. 5．断开开关，整理好器材。 6．根据测得的数据利用方程求出几组ε、r值，最后算出它们的平均值。 7．根据测得的数据利用U-I图象求得ε、r。 【数据记录】 表1 电池外电压和电流测量数据记录 【数据处理】 1.用方程组求解ε、r 表2 电池的电动势ε和内阻计r算记录表 2.用图象
法求出ε、r（画在下面方框中） 图2 电池的U－I图象 【实验结论】 由U－I图象得：电池的电动势ε= V，r= Ω。 【误差分析】 1．系统误差 以实验电路图1进行原理分析。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差，滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。
原电池电动势的测定实验报告
原电池电动势的测定实验报告 原电池电动势的测定实验报告1 实验目的 1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术 2.学会几种电极和盐桥的制备方法 3.学会测定原电池电动势并计算相关的电极电势 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)。 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，即测量时通过电池的电流应为无限小。 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，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可满足通过电池电流为无限小的条件。电位差计测定电动势的原理称为对消法，可使测定时流过电池的电流接近无限小，从而可以准确地测定电池的电动势。 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hi;+，负极电势为hi;-，则电池电动势E = hi;+ - hi;- 。 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，规定其电极电势为零。将标准氢电极与待测电极组成电池，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，具体的电极电位可参考相关文献资料。 以饱和甘汞电极与铜/硫酸铜电极或锌/硫酸锌电极组成电池，测定电池的电动势，根据甘汞电极的电极电势，可推得这两个电极的电极电势。 仪器和试剂 SDC-II型数字式电子电位差计，铜电极，锌电极，饱和甘汞电极，0.1 mol?L-1 CuSO4 溶液，0.1 mol?L-1 ZnSO4 溶液，饱和KCl 溶液。 实验步骤 1. 记录室温，打开SDC-II型数字式电子电位差计预热5 分钟。将测定旋钮旋到"内标"档，用1.00000 V电压进行"采零"。 2. 电极制备：先把锌片和铜片用抛光砂纸轻轻擦亮，去掉氧化层，然后用水、蒸馏水洗净，制成极片。 3. 半电池的制作：向两个50 mL 烧杯中分别加入1/2 杯深0.1000 mol?L-1 CuSO4 溶液和0.1000 mol?L-1 ZnSO4 溶液，再电极插入电极管，打开夹在乳胶管上的弹簧夹，将电极管的尖嘴插入溶液中，用洗耳球从乳胶管处吸气，使溶液从弯管流出电极管，待电极一半浸没于溶液中时，用弹簧夹将胶管夹住，提起电极管，保证液体不会漏出电极管，如有滴漏，检查电极是否插紧。 4. 原电池的制作：向一个50 mL 烧杯中加入约1/2 杯饱和氯化