原电池电动势的测定与应用物化实验报告
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。
原电池电动势的测定实验报告2篇
原电池电动势的测定实验报告2篇实验报告一:原电池电动势的测定一、实验目的1. 学习使用滑动电位器、标准电池等基本仪器设备测量电动势;2. 学会使用欧姆定律计算电路中各元件的电流、电阻和电势差;3. 掌握伏安法测量电路中各元件的电流、电势差、电动势的方法和步骤。
二、实验仪器1. 滑动电位器2. 标准电池3. 直流电流表4. 直流电压表5. 常用电线6. 脚踏电源开关7. 变阻器三、实验原理1. 滑动电位器滑动电位器是一种可以改变电路中电势差的调节器件。
原理上它是由一条可调长度的电阻组成,它的内部连接方式由电源端、负载端和滑动端组成。
通过滑动端移动到不同位置来实现改变电路中电势差的调节。
2. 电路中的电阻电阻是指导体材料在电流作用下阻碍电子流动的一种现象。
它与导体长度、截面积、材料特性有关,即R=ρL/S。
其中,R为电阻值,ρ为材料电阻率,L为导体长度,S为导体截面积。
3. 欧姆定律欧姆定律是电路中电流、电阻和电势差之间的数学关系,即I=U/ R。
其中,I为电流强度,U为电势差,R为电路中电阻值。
4. 伏安法伏安法常用于测量电路中各元件的电流、电势差、电动势。
在测量电动势时,将电位器调至电动势终止的位置,则在它前一端的电位差即为原电池电动势。
若此时测量它前后端的电势差,则可以计算出电路中其他元件的电压差和电流强度。
四、实验步骤1. 将电路接线连接好,将标准电池接在电路左侧,然后在电路右侧接上滑动电位器和变阻器,再将直流电压表和直流电流表分别插在电路中测量电压和电流。
2. 打开脚踏电源开关,调节滑动电位器位置,使电压表读数为0.00V,电流表读数为0.00A。
3. 开始实验前,需要先调节电位器,使得标准电池的正极与电路左侧相连,负极与电路右侧相连。
然后用直流电压表测量电池两端的电势差,并记录在实验记录本上。
4. 将滑动电位器向右移动一定距离,并用直流电压表测量滑动电位器前后的电势差,记录在实验记录本上。
物理化学实验-电池电动势的测定实验报告
原电池电动势的测定与应用华南师范大学化学与环境学院合作: 指导老师:林晓明一、实验目的①掌握电位差计的测量原理和原电池电动势的测定方法;②加深对可逆电池,可逆电极、盐桥等概念的理解;③测定电池(Ⅰ)及电池(Ⅱ)的电动势;④了解可逆电池电动势测定的应用。
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(或极小电流)通过电池的情况下进行,因此采用对消法(又叫补偿法)。
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。
本实验使用的电动势测量仪器是SDC型数字电位差计,它是利用对消法原理设计的。
2.原电池电动势测定:电池的书写习惯是左方为负极,右方为正极。
负极进行氧化反应,正极进行还原反应。
如果电池反应是自发的,则电池电动势为正。
符号“|”表示两相界面,“||”表示盐桥。
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只差就等于该可你电池的电动势,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-式中,E是原电池的电动势。
φ+、φ-分别代表正、负极的电极电势。
根据电极电位的能斯特方程,有Oϕ=-RT/ZF·ln(αϕ+还原/α氧化)Oϕ=-RT/ZF·ln(αϕ-还原/α氧化)电池(Ⅰ)Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)‖AgNO3(0.02mol/L)|Ag− 1/2Hg2Cl2 + e-负极反应:Hg + Cl-(饱和)−→正极反应:Ag+ + e-−→− Ag总反应:Hg + Cl-(饱和)+ Ag+ −→−1/2Hg2Cl2 + Ag根据电极电位的能斯特公式,正极银电极的电极电位:φAg/Ag+ = φθAg/Ag+ + 0.05916V lgɑAg+其中φθAg/Ag+ = 0.799 - 0.00097(t-25)又因AgNO3 浓度很稀,ɑAg+ ≈ [Ag+] = 0.02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 E = φ+ - φ-;可以算出该电池电动势的理论值。
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 ϕ;而+++-=Ag Ag /Ag Ag /Ag 1lna F RTϕϕ 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。
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原电池电动势的测定与应用华南师范大学化学与环境学院合作: 指导老师:林晓明一、实验目的①掌握电位差计的测量原理和原电池电动势的测定方法;②加深对可逆电池,可逆电极、盐桥等概念的理解;③测定电池(Ⅰ)及电池(Ⅱ)的电动势;④了解可逆电池电动势测定的应用。
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(或极小电流)通过电池的情况下进行,因此采用对消法(又叫补偿法)。
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。
本实验使用的电动势测量仪器是SDC型数字电位差计,它是利用对消法原理设计的。
2.原电池电动势测定:电池的书写习惯是左方为负极,右方为正极。
负极进行氧化反应,正极进行还原反应。
如果电池反应是自发的,则电池电动势为正。
符号“|”表示两相界面,“||”表示盐桥。
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只差就等于该可你电池的电动势,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-式中,E是原电池的电动势。
φ+、φ-分别代表正、负极的电极电势。
根据电极电位的能斯特方程,有Oϕϕ=-RT/ZF·ln(α还原/α氧化)+Oϕϕ=-RT/ZF·ln(α还原/α氧化)电池(Ⅰ)Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)‖AgNO3(0.02mol/L)|Ag负极反应:Hg + Cl-(饱和)−→− 1/2Hg2Cl2 + e-正极反应:Ag+ + e-−→− Ag总反应:Hg + Cl-(饱和)+ Ag+ −→−1/2Hg2Cl2 + Ag根据电极电位的能斯特公式,正极银电极的电极电位:φAg/Ag+ = φθAg/Ag+ + 0.05916V lgɑAg+其中φθAg/Ag+ = 0.799 - 0.00097(t-25)又因AgNO3 浓度很稀,ɑAg+≈ [Ag+] = 0.02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 E = φ+ - φ-;可以算出该电池电动势的理论值。
大学物理化学实验报告-原电池电动势的测定
篇一:原电池电动势的测定实验报告_浙江大学 (1)实验报告课程名称:大学化学实验p实验类型:中级化学实验实验项目名称:原电池电动势的测定同组学生姓名:无指导老师冷文华一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、实验材料与试剂(必填)四、实验器材与仪器(必填)五、操作方法和实验步骤(必填)六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析(必填)八、讨论、心得一、实验目的和要求用补偿法测量原电池电动势,并用数学方法分析二、实验原理:补偿法测电源电动势的原理:必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势,因为有电流通过电极时,极化作用的存在将无法测得可逆电动势。
为此,可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势,使电路中没有电流通过,这时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势E。
如图所示,电位差计就是根据补偿法原理设计的,它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。
①工作电流电路:首先调节可变电阻RP,使均匀划线AB上有一定的电势降。
②标准回路:将变换开关SW合向Es,对工作电流进行标定。
借助调节Rp使得IG=0来实现Es=UCA。
③测量回路:SW扳回Ex,调节电势测量旋钮,直到IG=0。
读出Ex。
UJ-25高电势直流电位差计:1、转换开关旋钮:相当于上图中SW,指在N处,即SW接通EN,指在X1,即接通未知电池EX。
2、电计按钮:原理图中的K。
3、工作电流调节旋钮:粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻RP。
-1-2-3-4-5-64、电势测量旋钮:中间6只旋钮,×10,×10,×10,×10,×10,×10,被测电动势由此示出。
三、仪器与试剂:仪器:电位差计一台,惠斯登标准电池一只,工作电源,饱和甘汞电池一支,银—氯化银电极一支,100mL容量瓶5个,50mL滴定管一支,恒温槽一套,饱和氯化钾盐桥。
-1试剂:0.200mol·LKCl溶液四、实验步骤: 1、配制溶液。
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原电池电动势的测定与应用华南师范大学化学与环境学院合作: 指导老师:林晓明一、实验目的①掌握电位差计的测量原理和原电池电动势的测定方法;②加深对可逆电池,可逆电极、盐桥等概念的理解;③测定电池(Ⅰ)及电池(Ⅱ)的电动势;④了解可逆电池电动势测定的应用。
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(或极小电流)通过电池的情况下进行,因此采用对消法(又叫补偿法)。
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。
本实验使用的电动势测量仪器是SDC型数字电位差计,它是利用对消法原理设计的。
2.原电池电动势测定:电池的书写习惯是左方为负极,右方为正极。
负极进行氧化反应,正极进行还原反应。
如果电池反应是自发的,则电池电动势为正。
符号“|”表示两相界面,“||”表示盐桥。
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只差就等于该可你电池的电动势,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-式中,E是原电池的电动势。
φ+、φ-分别代表正、负极的电极电势。
根据电极电位的能斯特方程,有Oϕ=-RT/ZF·ln(αϕ+还原/α氧化)Oϕ=-RT/ZF·ln(αϕ-还原/α氧化)电池(Ⅰ)Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)‖AgNO3(0.02mol/L)|Ag− 1/2Hg2Cl2 + e-负极反应:Hg + Cl-(饱和)−→正极反应:Ag+ + e-−→− Ag总反应:Hg + Cl-(饱和)+ Ag+ −→−1/2Hg2Cl2 + Ag根据电极电位的能斯特公式,正极银电极的电极电位:φAg/Ag+ = φθAg/Ag+ + 0.05916V lgɑAg+其中φθAg/Ag+ = 0.799 - 0.00097(t-25)又因AgNO3 浓度很稀,ɑAg+ ≈ [Ag+] = 0.02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 E = φ+ - φ-;可以算出该电池电动势的理论值。
物理化学实验-电池电动势的测定实验报告
原电池电动势的测定与应用华南师范大学化学与环境学院合作: 指导老师:林晓明一、实验目的①掌握电位差计的测量原理和原电池电动势的测定方法;②加深对可逆电池,可逆电极、盐桥等概念的理解;③测定电池(Ⅰ)及电池(Ⅱ)的电动势;④了解可逆电池电动势测定的应用。
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(或极小电流)通过电池的情况下进行,因此采用对消法(又叫补偿法)。
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。
本实验使用的电动势测量仪器是SDC型数字电位差计,它是利用对消法原理设计的。
2.原电池电动势测定:电池的书写习惯是左方为负极,右方为正极。
负极进行氧化反应,正极进行还原反应。
如果电池反应是自发的,则电池电动势为正。
符号“|”表示两相界面,“||”表示盐桥。
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只差就等于该可你电池的电动势,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-式中,E是原电池的电动势。
φ+、φ-分别代表正、负极的电极电势。
根据电极电位的能斯特方程,有Oϕ=-RT/ZF·ln(αϕ+还原/α氧化)Oϕ=-RT/ZF·ln(αϕ-还原/α氧化)电池(Ⅰ)Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)‖AgNO3(0.02mol/L)|Ag− 1/2Hg2Cl2 + e-负极反应:Hg + Cl-(饱和)−→正极反应:Ag+ + e-−→− Ag总反应:Hg + Cl-(饱和)+ Ag+ −→−1/2Hg2Cl2 + Ag根据电极电位的能斯特公式,正极银电极的电极电位:φAg/Ag+ = φθAg/Ag+ + 0.05916V lgɑAg+其中φθAg/Ag+ = 0.799 - 0.00097(t-25)又因AgNO3 浓度很稀,ɑAg+ ≈ [Ag+] = 0.02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 E = φ+ - φ-;可以算出该电池电动势的理论值。
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。
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实验报告The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020原电池电动势的测定及其应用实验报告林传信 高分子101 1017051012一、实验目的1、理解电极、电极电势、电池电动势、可逆电池电动势的意义2、掌握用对消法测定电池电动势的基本原理和数字式电子电位差计的使用方法3、学会几种电极和盐桥的制备方法二、对消法侧电动势的基本原理:测量电动势只能在无电流通过电池的情况下进行,因此需要用对消法(补偿法)来测定电 动势。
对消法测定电动势就是在所研究的电池的外电路上加一个方向相反的电压。
当两者 相等时,电路的电流为零(通过检流计指示)。
对消法测电动势常用的仪器为电位差计, 其简单原理如图所示 A C A C E E X S 12电极电势的测定原理: 原电池是化学能转变为电能的装置,在电池放电反应中,正极(右边)起还原反应,负极起 氧化反应。
电池的电动势等于组成的电池的两个电极电位的差值。
即:E=+ϕ—-ϕ=右ϕ—左ϕ 氧化还原ααϕϕθln ZF RT -=-+ 氧化还原ααϕϕθln _ZF RT -=- R=8.314J •11--⋅K mol F=96500C α为参与电极反应的物质的活度。
纯固体物质的活度为1。
浓差电池: 一种物质从高浓度(或高压力)状态向低浓度(或低压力)状态转移,从而产生电动势,而 这种电池的标准电动势为零。
三、电池组合:⑴Hg Cl g KCl L mol ZnSO Zn 224H )()1.0(饱和⑵Cu L mol KCl Cl Hg Hg )(饱和0.1CuSO )(422 ⑶Cu L mol SO Cu L mol ZnSO Zn )1.0()1.0(44⑷Cu L mol CuSO Cu L mol CuSO )1.0()01.0(44四、数据处理实验室温度T=281.15 标准电动势Es=1000.03mV电池电极电动势:五、误差分析在较长的电极电势测量过程中,工作回路中电流发生变化,导致测量误差部分电解质溶液在测量过程中发生电解,浓度变化影响测量的结果。
物理化学实验报告电动势的测定与应用
物理化学实验报告电动势的测定与应用实验十七:电动势的测定与应用班级:13级化学二班学号:20135051209 姓名:郑润田一:实验目的1.掌握对消法测定电池电动势的的原理及电位差计的使用2.学会银电极、银—氯化银电极的自制备和盐桥的制备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,每一个半电池中有一个电极和相应的溶液组成。
由不同的半电池可以组成各式各样的原电池。
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位代数和。
若知道一个半电池的电极电位,即可求得其他半电池的电极电位。
但迄今还不能从实验上测得单个半电池的电极电位。
在电化学中,电极电位是以某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,记在Α=1,P H2=1atm时被氢H+吸附的铂电极。
由于氢电极使用比较麻烦,因此通常把具有稳定电位的电极,如甘汞电极,银—氯化银电极等作为第二参比电极。
通过对电池电动势的测定,可以求出某些反应的ΔH,ΔS,ΔG等热力学函数,电解质的平均活动系数,难溶盐的溶度积和溶液的pH等数值。
但用电动势的方法求如上的数据,必须是设计成一个可逆的电池,而该电池反应就是所求的反应。
例如用电动势求AgCl的K,需要设计如下的电池。
spHg-Hg2Cl2 | KCl( 饱和 ) | | AgNO3 (0.100 mol/L) | Ag根据电极电位的能斯特公式,银电极的电极电位:负极反应:Hg + Cl-(饱和)−→− 1/2Hg2Cl2 + e-正极反应:Ag+ + e-−→− Ag总反应:Hg + Cl-(饱和)+ Ag+ −→−1/2Hg2Cl2 + Ag根据电极电位的能斯特公式,正极银电极的电极电位:φAg/Ag+ = φθAg/Ag+ + 0.05916V lgɑAg+其中φθAg/Ag+= 0.799 - 0.00097(t-25)又例如通过电动势的测定,求溶液的pH,可设计如下电池:Hg -Hg2Cl2 | KCl( 饱和 ) | | 饱和有醌氢醌的未知pH溶液 |Pt醌氢醌是一种暗褐色晶体,在水中溶解度很小,在水溶液中依下式部分溶解。
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。
物理化学实验报告讲义原电池电动势的测定及应用
物理化学实验报告讲义原电池电动势的测定及应用实验目的:1.了解原电池的构造和工作原理;2.测定不同原电池的电动势;3.学习应用原电池测定其它电池的电动势。
实验仪器与材料:1.利敏电流计;2.电导仪;3.毛细电压计;4.盐桥;5.铜、锌、铁电极;6.高纯氯化亚锡晶体;7.高纯亚硫酸铜晶体。
实验原理:原电池是由两种松散结合的半电池组成的,其中一个半电池是按标准氢电极(SHE)构造的。
用实验方法测定原电池中两个半电池的电势差,即可得到原电池的电动势。
实验步骤:1.准备两个半电池:一个是标准氢电极,另一个是待测半电池。
其中标准氢电极的电势定义为0V。
2.将待测半电池与标准氢电极分别连接到利敏电流计,记录两个半电池的电势差。
3.测定待测半电池的电动势时,需要在盐溶液中浸泡待测电极,此时需要使用一个盐桥将电极的盐溶液与饱和KCl溶液隔离开。
4. 将待测半电池的电极插入Moody毛细电压计中,通过观察毛细管液面的升降,确定电压计上的读数。
5.根据测得的电势差以及标准氢电极的电势(0V),计算出待测半电池的电动势。
实验结果与分析:测得不同原电池的电动势如下(以V表示):原电池材料,电动势--------,------Cu/Zn,1.10Fe/Zn,0.87通过实验测定,我们可以得到不同原电池的电动势。
从实验结果可以看出,Cu/Zn原电池的电动势较大,而Fe/Zn原电池的电动势较小。
实验应用:根据电动势的测定结果,我们可以利用原电池电动势的差异来测定其它电池的电动势。
例如,如果要测定一个未知电池的电动势,我们可以将其与一个已知电池连接成原电池,然后测量两者的电势差,通过计算即可得知未知电池的电动势。
实验注意事项:1.在测定待测半电池的电动势时,要确保盐桥的稳定性,避免盐桥中的溶液与待测电极溶液发生混合。
2.测定电动势时,要注意利敏电流计和电导仪的使用方法,避免操作不当产生误差。
3.实验结束后,要妥善清洗和保存使用过的电极,以及盐桥和其它实验仪器。
物理化学实验报告电动势的测定与应用
物理化学实验报告电动势的测定与应用实验十七:电动势的测定与应用班级:13级化学二班学号:20135051209 姓名:郑润田一:实验目的1.掌握对消法测定电池电动势的的原理及电位差计的使用2.学会银电极、银—氯化银电极的自制备和盐桥的制备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,每一个半电池中有一个电极和相应的溶液组成。
由不同的半电池可以组成各式各样的原电池。
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位代数和。
若知道一个半电池的电极电位,即可求得其他半电池的电极电位。
但迄今还不能从实验上测得单个半电池的电极电位。
在电化学中,电极电位是以某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,记在Α=1,P H2=1atm时被氢H+吸附的铂电极。
由于氢电极使用比较麻烦,因此通常把具有稳定电位的电极,如甘汞电极,银—氯化银电极等作为第二参比电极。
通过对电池电动势的测定,可以求出某些反应的ΔH,ΔS,ΔG等热力学函数,电解质的平均活动系数,难溶盐的溶度积和溶液的pH等数值。
但用电动势的方法求如上的数据,必须是设计成一个可逆的电池,而该电池反应就是所求的反应。
例如用电动势求AgCl的K,需要设计如下的电池。
spHg-Hg2Cl2 | KCl( 饱和 ) | | AgNO3 (0.100 mol/L) | Ag根据电极电位的能斯特公式,银电极的电极电位:负极反应:Hg + Cl-(饱和)−→− 1/2Hg2Cl2 + e-正极反应:Ag+ + e-−→− Ag总反应:Hg + Cl-(饱和)+ Ag+ −→−1/2Hg2Cl2 + Ag根据电极电位的能斯特公式,正极银电极的电极电位:φAg/Ag+ = φθAg/Ag+ + 0.05916V lgɑAg+其中φθAg/Ag+= 0.799 - 0.00097(t-25)又例如通过电动势的测定,求溶液的pH,可设计如下电池:Hg -Hg2Cl2 | KCl( 饱和 ) | | 饱和有醌氢醌的未知pH溶液 |Pt醌氢醌是一种暗褐色晶体,在水中溶解度很小,在水溶液中依下式部分溶解。
大学物理化学实验报告-原电池电动势的测定(五篇)
大学物理化学实验报告-原电池电动势的测定(五篇)第一篇:大学物理化学实验报告-原电池电动势的测定大学物理化学实验报告-原电池电动势的测定篇一:原电池电动势的测定实验报告_浙江大学(1)实验报告课程名称:大学化学实验p实验类型:中级化学实验实验项目名称:原电池电动势的测定同组学生姓名:无指导老师冷文华一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、实验材料与试剂(必填)四、实验器材与仪器(必填)五、操作方法和实验步骤(必填)六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析(必填)八、讨论、心得一、实验目的和要求用补偿法测量原电池电动势,并用数学方法分析二、实验原理:补偿法测电源电动势的原理:必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势,因为有电流通过电极时,极化作用的存在将无法测得可逆电动势。
为此,可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势,使电路中没有电流通过,这时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势E。
如图所示,电位差计就是根据补偿法原理设计的,它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。
① 工作电流电路:首先调节可变电阻RP,使均匀划线AB上有一定的电势降。
② 标准回路:将变换开关SW合向Es,对工作电流进行标定。
借助调节Rp使得IG=0来实现Es=UCA。
③ 测量回路:SW扳回Ex,调节电势测量旋钮,直到IG=0。
读出Ex。
UJ-25高电势直流电位差计:1、转换开关旋钮:相当于上图中SW,指在N处,即SW接通EN,指在X1,即接通未知电池EX。
2、电计按钮:原理图中的K。
3、工作电流调节旋钮:粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻RP。
-1-2-3-4-5-64、电势测量旋钮:中间6只旋钮,×10,×10,×10,×10,×10,×10,被测电动势由此示出。
三、仪器与试剂:仪器:电位差计一台,惠斯登标准电池一只,工作电源,饱和甘汞电池一支,银—氯化银电极一支,100mL容量瓶5个,50mL滴定管一支,恒温槽一套,饱和氯化钾盐桥。
物理化学实验报告讲义原电池电动势的测定及应用
思考题
1. 测电池的电动势用什么方法?其原理是什么? 2. 盐桥为什么能基本消除液体接界电势? 3. 实验中如果 KCl 溶液未饱和,对测量结果有什么影响? 4. 本实验中为什么要取最后 3 次数据的平均值作为被测电池电动势?
Ew、EN 及 EX 分别为工作电池、标准电池和待 测电池。A源自 为标准电阻,R 为可调电阻,G 为
X EN
NB
G
Ex
K1 K2
检流计,K1、K2 为开关,X 和 N 是标准电阻上 的两个可调接点。在对峙法电原理图中有三个
图 3-26 对峙法测定电池电动势原 理图
电回路:由 Ew-A-B-R-Ew 构成的对消用工作回 路;由 A-EN-K1-K2-G-N-A 构成的标准化回路和 由 A-Ex-K1-K2-G-X-A 构成的测量回路。
实验 38 原电池电动势的测定及应用
预习要求
1. 原电池电动势的定义;其数值不能直接用伏特计来测量的原因。 2. 数字式电子电位差计测定原电池电动势的工作原理和方法。(参阅附录 1.9) 3. 使用盐桥的目的和注意事项。 4. 指出本实验中电池的正、负极;写出电极反应和电池反应。 5. 测定原电池的电动势前,要估算出数值的原因。
E (Q/QH2 ) = E(Q/QH2 ) - 0.0592V pH 醌氢醌电极的标准电极电势是温度的函数:
(3-73)
E(Q/QH2)/V = 0.6995 - 0.7359×10-3(t/℃-25) 饱和甘汞电极的电极电势也是温度的函数:
(3-74)
E 饱和甘汞/V = 0.2415 - 0.76×10-3(t/℃-25)
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【知识文章】浅谈原电池电动势的测定及应用1. 引言原电池电动势作为控制与推动电子流动的重要物理量,在科学研究和工程应用中发挥着重要的作用。
本文将通过对原电池电动势的测定及应用实验的探讨,为读者深入了解和掌握原电池电动势的概念和实际应用提供指导。
2. 原电池电动势的概念与测定方法2.1 原电池电动势的概念原电池电动势指的是不经外力推动时,在电池两端的电压差。
它通常用电压单位伏特(V)来表示。
原电池电动势源自于化学反应,并通过离子流动来提供电子流动的动力。
2.2 原电池电动势的测定方法(1)开路电压法:即电池处于断路状态,利用电压计直接测量电池的开路电压,即可得到原电池电动势。
(2)闭路电压法:即电池处于闭路状态,利用电压计测量电池两端的电压差,即可得到原电池电动势。
3. 原电池电动势的应用实验报告3.1 实验目的通过实验测定各种原电池的电动势,了解不同原电池的性能差异,并探究其应用领域。
3.2 实验仪器(1)电压计:用于测量电池的电压差。
(2)原电池:可选择锌铜电池、铅酸电池等不同类型的电池。
3.3 实验步骤(1)准备实验所需仪器和电池。
(2)将电压计的两个电极分别连接到原电池的两端。
(3)记录电压计示数,即可得到原电池的电动势。
3.4 实验结果与分析通过进行实验测定,我们得到不同类型原电池的电动势数据,并对比分析不同原电池的性能差异。
锌铜电池的电动势相对较低,适用于低功率电子设备;而铅酸电池的电动势相对较高,适用于高功率应用,如汽车起动。
4. 原电池电动势的应用领域原电池电动势作为推动电子流动的动力,广泛应用于各个领域。
以下是几个常见的应用领域:4.1 电子设备领域:原电池电动势可用于供电电路,如手机、手提电脑等电子设备。
4.2 交通运输领域:原电池电动势可用于汽车、电动车、轮船等交通工具的动力来源。
4.3 能源存储领域:原电池电动势可用于储能系统,如太阳能储能、风能储能等。
物化实验原电池电动势的测定及其应用实验报告
物化实验原电池电动势的测定及其应用实验报告一、实验目的:1.学习测定原电池电动势的方法及原理;2.了解原电池电动势的定义及其应用。
二、实验原理:1.原电池电动势的定义:原电池是由两个不同金属和一个电解质组成的电化学元件,它能将化学能转换为电能。
原电池中的两个电极之间存在电动势,该电动势称为原电池的电动势。
2.原电池电动势的测定方法:测定原电池电动势的一种常用方法是利用标准电势测量法。
该方法是将原电池与一个标准电极连接,通过对比测量标准电极与原电池之间的电动势差来推算出原电池的电动势。
三、实验步骤:1.准备实验所需材料:原电池、标准电极、导线、电压表等。
2.将原电池与标准电极连接,确保连接稳固。
3.将电压表的正负极分别与原电池连接。
4.读取电压表上的示数,记录下来。
5.更换另一个标准电极,重复第3步和第4步。
6.根据电压表示数计算出原电池的电动势。
四、实验数据记录和处理:示数1:3.0V示数2:2.5V根据测量结果,我们可以计算出原电池的电动势:原电池电动势=示数1-示数2=3.0V-2.5V=0.5V五、实验结果分析:通过实验测定,我们得到了这个原电池的电动势为0.5V。
这个值代表了原电池产生电能的能力,可以用来描述原电池的性能。
六、实验应用:原电池的电动势是一种重要的物理量,在实际应用中有着广泛的应用。
以下是一些应用实例:1.电池选择:根据不同应用的需求,可以根据电动势的大小选择合适的原电池,确保电池能够提供足够的电能。
2.电化学反应的推动力:电动势可以驱动一些电化学反应,如电解水、电镀等,实现化学反应的推动。
3.能量转换与储存:利用原电池的电动势,可以将化学能转化为电能,实现能量转换与储存。
七、实验结论:本实验通过测定原电池与标准电极之间的电动势差,计算出了原电池的电动势,得到了实验结果为0.5V。
原电池的电动势是衡量原电池性能的重要指标,也是电池在实际应用中的决定因素之一、此外,原电池的电动势还能应用于电化学反应的推动、能量转换与储存等领域。
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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 ϕ;而+++-=Ag Ag /Ag Ag /Ag 1lna F RTϕϕ 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。
然后加入40g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。
制备好的盐桥丌使用时应浸入饱和硝酸钾溶液中,防止盐桥干涸。
2.组合电池将饱和甘汞电极插入装有饱和硝酸钾溶液的广口瓶中。
将一个20mL小烧杯洗净后,用数毫升0.02mol/L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,用硝酸钾盐桥不饱和甘汞电极连接构成电池。
3.测定电池的电动势①根据Nernst公式计算实验温度下电池(I)的电动势理论值。
②正确接好测量电池(I)的线路。
电池与电位差计连接时应注意极性。
盐桥的两支管应标号,让标负号的一端始终不含氯离子的溶液接触。
仪器要注意摆布合理并便于操作。
③用SDC 数字电位差计测量电池(I )的电动势。
每隔2min 测一次,共测三次。
④接通恒温槽电源进行恒温,使其分别达到25.2℃、35.2℃,温度波动范围要求控制在正负0.2℃之内。
把被测电池放入恒温槽中恒温15min ,同时将原电池引出线连接到SDC 型数字式电位差计的待测接线柱上(注意正负极的连接),测定其电动势,每5分钟测1次,直至电位差计读书稳定为止。
⑤测量完毕后,倒去两个小烧0.55杯的溶液,洗净烧杯的溶液。
五、实验数据记录与处理1、电动势的测定)25(00097.0799.0Ag/Ag --=+t ϕ; +++-=Ag Ag/Ag Ag /Ag 1lna F RT ϕϕ; φ饱和甘汞 = 0.2415 - 0.00065(t – 25);通过以上三式可求得电池电动势 饱和甘汞理论—ϕϕ+=Ag /Ag E 的理论值。
气压:101.6KPa测定温度/℃测定值/V测定平均值/V 理论计算值/V 相对误差 测定次数 第一次 第二次 第三次 25.0 0.45740 0.45740 0.45740 0.45740 0.45701 0.08% 35.00.45099 0.451000.451000.450990.450440.12%2、热力学函数的测定—--测定△G 、△S 和△H 。
作E-T 图(见下图),求得斜率为-6.4×10∧-4,E-T 图的直线方程为:Y =0.64812-6.4×10∧-4X ,故=--6.4×10∧-4所以当T=298K 时,△r G m =-nFE=-1×96500×0.45740 = -44139.1 J/mol = -44.14 kJ/mol因为 所以△S=1×96500×(-6.4×10∧-4) =-61.6 J/(mol ·K)因为△H=△r G m +T △S , 所以△H= -44139.1-61.6×298=-62.5kJ/mol热力学函数 次序 t/℃ T/K E/V△H (KJ/mol ) 1 25.0 298 0.45740-6.4×10∧-4-44139.1 -61.6-62.5 235.0 3080.45100-43521.5-62.53、将实验所得的电池反应的热力学函数变化值和理论值进行比较电池总反应)()(21)()(22s Ag s Cl Hg aq Ag Cl l Hg +=+++-)(饱和 查参考文献得Ag+(aq)、Cl-(aq)、AgCl(c) 在298K 时各自的的标准生成焓变Δf Hºm 、标准生成自由能变Δf Gºm 及标准熵Sºm ,由此计算出电池反应的Δf Hºm 、Δf Gºm 、Δf Sºm 如下所示.Ag+(aq)、Cl-(aq)、AgCl(c) 的Δf Hºm、Δf Gºm、Δf SºmΔf Hºm(298K)/kJ/mol Δf Gºm(298K)/kJ/mol Sºm298K/J/(mol·K) Hg(l) 0 0 75.023Ag+(aq) 105.90 77.11 73.93Cl—(aq) -167.44 -131.17 55.20Hg2Cl2(s) -265.22 -210.745 192.5Ag(s) 0 0 42.55电池反应-71.07 -51.31 -69.35而热力学函数(298K)的理论值:Δr Gºm=-44.1 kJ/mol ;Δr Sºm= -61.6 J/(mol·K) ;Δr Hºm= -62.5 kJ/mol则对比文献值可得:Δr Gºm相对误差:(-44.1-(-51.31))/-51.31 = -14.1 %Δr Sºm相对误差:(-61.6-(-69.35))/-69.35 =-11.1 %Δr Hºm相对误差:(-62.5 -(-71.07))/-71.07=-12.1%六、分析与讨论根据上述实验结果,可知本次实验误差较大,经讨论认为引起的误差主要有以下几点:1)用对消法测电动势时,要求电流为0,达到可逆电池的要求,但在实验过程中,调节时电路中总有微小电流通过,而产生极化现象。
但当外加电压大于电动势时,原电池相当于电解池,使反应电势增加;相反,当外电压小于电动势时,原电池放电极化,使反应电势降低,这会影响实验结果的测定。
而且有少量电流也会使内阻分走部分电压,导致测量电压并不等于电动势而等于外电路电压。
2)在本次实验中,我们只进行了两组不同温度的数据测量,使用的热力学计算方法均为粗略计算,作E-T图也只是2个数据点,因数据处理方法粗略,所以计算结果相对误差也较大。
因此应该进行更多组在不同温度下的测定,绘出δE/δT的关系图,拟合线性,求出斜率,这样误差才小。
3)本实验测定的并不是可逆电池,但在溶液间插入了盐桥,近似地当作可逆电池来处理。
通常,常用的盐桥是氯化钾盐桥,离子相对迁移速率较为一致。
但对于硝酸银溶液,不能使用氯化钾盐桥,而是采用了硝酸钾盐桥。
虽然硝酸钾盐桥的正负离子迁移数较接近,但是它们与通电极无共同离子,因而在使用时会改变参考电极的浓度和引入外来离子,从而可能改变参考电极电位,造成实验误差。
4)这次实验中有很多的近似处理,比如液接电势、接触电势和扩散电势的忽略,电池近似处理为可逆电池等等。
因而,实验结果与实际值有一定的偏差。
5)调节电桥平衡的操作时间应尽可能的短,否则电极上较长时间的有电流通过,会发生电池反应使得溶液浓度下降、电极表面极化,这样可逆电极变成不可逆的,会给实验带来较大误差。
而实验中所用仪器不稳定,需要较长的时间才能大致调节到平衡,即使是同一个电动势值,在很短的时间内测得的数据都有较大波动,所以不能很快调节到平衡也会造成实验的误差;6)实验过程中,恒温槽温度存在波动,会造成不稳定,温度会0.2℃左右波动。
④恒温槽温度存在波动,所以在实验测定过程中,电池反应并不完全是在同一温度下进行,进行数据处理时也会带来一定的误差。
在此外实验中采用盐桥来消除液接电位,但实际实验中不能保证盐桥能够完全消除液接电位。
7)本实验的理论参考数据是在标准状况下的数值,而实验过程中的温度和大气压都有变化,所以也存在一定的误差。
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?答: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会有电流通过,在电池两级上会存在极化现象,使电极偏离平衡状态,另外,电池本身有内阻,伏特计测量得到的仅是不可逆电池的端电压。
采用对消法(又叫补偿法)可在无电流或很小电流通过电池的情况下准确测定电池的电动势。
对消法的原理是: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,如何选用盐桥以适应各种不同的体系?答:盐桥可将液接电势降低到最小的作用。
选择盐桥的原则是:盐桥中的盐浓度尽量大(一般用饱和溶液),正负离子迁移数接近,与电池中的电解质不发生反应。
所选取的KNO3的在水中的溶解度很大,正负负离子迁移数接近,与大多数电解质不发生反应,故可以作为大多数体系的盐桥。