大学物理化学实验报告-化学电池温度系数的测定课件.doc

物理化学实验报告

院系化学化工学院

班级化学061

学号13

姓名沈建明

实验名称化学电池温度系数的测定

日期2009.4.20 同组者姓名史黄亮

室温19.60℃气压102.0 kPa

成绩

一、目的和要求

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、基本原理

（一）、凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池对定温定压下的可逆电池而言:

r m (1)

nFE

T , p

G

S r m nF

E

T

p

(2)

H r m nE F nF T

E

T p

(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。

另，

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。

（二）、求电池反应的Δr G m、Δr S m、Δr H m

设计电池如下:

Ag(s) | AgCl(s)｜饱和KCl | Hg 2Cl2(s) | Hg(l)

分别测定电池在各个温度下的电动势，作E—T 图，从曲线斜率可求得任一温度

下的

E

T

p

利用公式(1),(2),(3)即可求得该电池反应的Δr G m、Δr S m、Δr H m

三、仪器、试剂

SDC—Ⅱ数字电位差综合测试仪 1 台

精密稳压电源（或蓄电池） 1 台

SC—15A 超级恒温槽 1 台

铜电极 2 只

铂电极 1 只

饱和甘汞电极 1 只

恒温夹套烧杯 2 只

HCl（0.1000mol k·g-1）

AgNO3（0.1000mol k·g-1）

镀银溶液镀铜溶液KCl 饱和溶液

四、实验步骤

一、电极的制备

1．银电极的制备

将欲用的两只Pt 电极（一个电极Pt较短，作为阳极，另一个电极作为阴极，用于镀银）浸入稀硝酸溶液片刻，取出用蒸馏水洗净。将洗净的电极分别插入盛有镀银液（AgNO3 3g，浓氨水，KI 60g）中，控制电流为0.3mA，电镀1h，得白色紧密的镀银电极一只。

2．Ag-AgCl 电极制备

将上面制成的一支银电极用蒸馏水洗净，作为正极，以Pt 电极作负极，在

约1mol·dm

-3 的HCl 溶液中电镀。控制电流为2mA 左右，30min 后，可得呈紫褐色的Ag-AgCl 电极。(可以观察到阴极有小气泡出现)

二、电极组合与电动势测量

1、将制备得到的Ag-AgCl 电极与Hg-Hg2Cl2 电极组成电池：

Ag｜AgCl｜KCl( 饱和)｜Hg2Cl2｜Hg

2、接好测量电路；

3、分别测定不同温度下的电动势。

五、原始数据

室温:19.60 ℃室压:102.0kPa

温度/ ℃19.6 24.6 29.6 34.6 39.6 44.6

0.03924 0.03820 0.03870 0.03890 0.03905 0.03991

0.03931 0.03825 0.03868 0.03906 0.03916 0.04003

电动势E/V

0.03911 0.03829 0.03867 0.03884 0.03926 0.04011

平均值E/V 0.03922 0.03825 0.03868 0.03893 0.03916 0.04002 六、数据处理

V

/

E 温度系数的测定

0.040

0.040 0.040 0.040 0.039 0.039 0.039 0.039 0.039 0.038 0.038 0.038

y = 6E-06x 2 - 0.0036x + 0.5798

R 2 = 0.8572

2 = 0.8572

290 295 300 305 310 315 320

T/K -6

根据曲线的方程(y=6×10

2

x -0.0036x+0.5798) 可求出18℃、25℃、35℃下的 E -5

值，并由曲线的斜率(k=1.2 ×10 x-0.0036) 可得到歌温度下的温度系数E

T

p

。

计算如下：

18℃时（x=291.15K）:

-6

E=6×10 ×219.15 2

-0.0036 ×219.15+0.5798 = 0.04027 V

E

T p

-4 =k= -1.06 ×10

25℃时（x=298.15K）:

-6

E=6×10 ×298.15 2

-0.0036 ×298.15+0.5798 = 0.03982 V

E

T p

-4 =K= -2.22 ×10

35℃时（x=308.15K）:

-6

E=6×10 ×308.15 2

-0.0036 ×308.15+0.5798 = 0.04020 V

E

T p

-5 = k=9.78 ×10

2. 计算18℃、25℃、35℃下的Δr G m 、Δr S m、Δr H m

G T p nFE S r m r m , nF

E

T

p

H

r m

nE F nF T

E

T

p

18℃时（T=291.15K）：

r m = -1 ×96500×0.04027 = -3886.05 J/mol T , p

nFE

G

S r m nF

E

T

p

-4

=1×96500×( -1.06 ×10 ) = -10.25 J/mol

H r m nE F nF T

E

T p

= -3886.05+(-10.2) ×291.15 = -6869.84 J/mol

25℃时（T=298.15K）：

r m = -1 ×96500×0.03982 = -3842.68 J/mol T p nFE

,

G

S r m nF

E

T p

-4

=1×96500×( -1.06 ×10 ) = -2.14 J/mol

H r m nE F nF T

E

T p

= -3886.05+(-10.2) ×291.15 = -4481.41 J/mol

35℃时（T=308.15K）：

r m = -1 ×96500×0.04020 = -3879.16 J/mol T p nFE

,