电动势的测定及其应用

实验五电动势的测定及其应用

【实验目的】

1. 学会几种金属电极的制备方法。

2. 掌握几种金属电极的电极电势的测定方法。

【实验原理】

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(其电极电势规定为零)作为标准，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，如：甘汞电极、银-氯化银电极等。

本实验是测定几种金属电极的电极势。将待测电极与饱和甘汞电极组成如下电池：

Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜KCl(饱和溶液)ǁM n＋(a±)｜M(S)金属电极的反应为： M n+ ＋n e → M

甘汞电极的反应为： 2Hg＋2Cl-→Hg2Cl2＋2e

电池电动势为： (1)

式中，φ(饱和甘汞)＝0.24240－7.6×10-4(t－25) (t为℃)，a＝γ±m

【仪器试剂】

原电池测量装置1套；银电极1支；铜电极1支；锌电极1支；饱和甘汞电极1支。

AgNO3(0.1000mol·kg-1)；CuSO4(0.1000mol·kg-1)；

ZnSO4(0.1000mol·kg-1)；KNO3饱和溶液；KCl饱和溶液

【实验步骤】

1. 铜、锌等金属电极的制备见本实验的讨论部分。

2. 测定以下三个原电池的电动势。

(1) Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液ǁCuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(S)

(2) Zn(S)｜Zn SO4(0.1000mol·kg-1)ǁCuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(S)

(3) Zn(S)｜Zn SO4 (0.1000mol·kg-1)ǁKCl(饱和)｜Hg2Cl2(S) -Hg(l)

3. 测量步骤

(1) 连接线路，依次将工作电源、检流计、标准电池以及被测电池接在电位差计相应端钮上。

(2) 调节工作电压(标准化)。将室温时标准电池电动势算出，调节温度补偿旋钮至计算值。20℃时，。将转化开关打到N上，调节粗、中、细、微四个旋钮，依次按下电计旋钮“粗”、“细”，直至检流计指零，在测量过程中，经常检查是否发生偏离，加以调正。

(3) 测量未知电池电动势。将转换开关打在X1或X2上，从大到小调节6个测量旋钮，依次按下电计旋钮“粗”、“细”，直至检流计指零，6个小窗口读书即为E x。

【数据处理】

由测定的电池电动势数据，利用公式(1)计算铜、锌的标准电极电势。

其中离子平均活度系数γ± (25℃)