原電池電動勢的測定及應(yīng)用Word版

1、傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！原電池電動勢的測定及應(yīng)用一、實驗?zāi)康?1.掌握可逆電池電動勢的測量原理和電位差計的操作技術(shù)。 2.學(xué)會幾種電極和鹽橋的制備方法。 3.通過原電池電動勢的測定求算有關(guān)熱力學(xué)函數(shù)。 二、實驗原理 凡是能使化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置都稱之為電池(或原電池)。對定溫定壓下的可逆電池而言:(rgm)t，p = -nfe 式中，f為法拉弟(farady)常數(shù); n為電極反應(yīng)式中電子的計量系數(shù);e為電池的電動勢。 可逆電池應(yīng)滿足如下條件:(1)電池反應(yīng)可逆，亦即電池電極反應(yīng)可逆。(2)電池中不允許存在任何不可逆的液接界。(3)電池必須在可逆的情況下工作，即充

2、放電過程必須在平衡態(tài)下進行，亦即允許通過電池的電流為無限小。因此在制備可逆電池、測定可逆電池的電動勢時應(yīng)符合上述條件，在精確度不高的測量中，常用正負離子遷移數(shù)比較接近的鹽類構(gòu)成“鹽橋”來消除液接電位。用電位差計測量電動勢也可滿足通過電池電流為無限小的條件?？赡骐姵氐碾妱觿菘煽醋髡?、負兩個電極的電勢之差。設(shè)正極電勢為+，負極電勢為，則:e=+ 。電極電勢的絕對值無法測定，手冊上所列的電極電勢均為相對電極電勢，即以標準氫電極作為標準(標準氫電極是氫氣壓力為101325pa，溶液中 為1)，其電極電勢規(guī)定為零。將標準氫電極與待測電極組成一電池，所測電池電動勢就是待測電極的電極電勢。由于氫電極使用不便

3、，常用另外一些易制備、電極電勢穩(wěn)定的電極作為參比電極。常用的參比電極有甘汞電極、銀-氯化銀電極等。這些電極與標準氫電極比較而得的電勢已精確測出，可參見相關(guān)附錄。 1.求難溶鹽agcl的溶度積ksp 設(shè)計電池如下:ag(s)-agcl(s)hcl(0.1000molkg-1)agno3(0.1000molkg-1)ag(s) 銀電極反應(yīng): ag+eag；銀氯化銀電極反應(yīng): ag + cl-agcl+e；總的電池反應(yīng)為: ag+cl-agcl； 又 式中n=1，在純水中agcl溶解度極小，所以活度積就等于溶度積。所以: 傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 代入上式化簡之有: 測

4、得電池動勢e，即可求ksp。 2.求電池反應(yīng)的rgm、rsm、rhm、rgm 分別測定“1”中電池在各個溫度下的電動勢，作et圖，從曲線斜率可求得任一溫度下的 ，利用公式，即可求得該電池反應(yīng)的rgm、rsm、rhm rgm 3.求銅電極(或銀電極)的標準電極電勢 對銅電極可設(shè)計電池如下:hg(l)-hg2cl2(s)kcl(飽和)cuso4(0.1000molkg-1)cu(s) 銅電極的反應(yīng)為:cu2+ + 2e cu；甘汞電極的反應(yīng)為:2hg+2cl-hg2cl2+2e；電池電動勢:(飽和甘汞) 所以 (飽和甘汞) 已知 (飽和甘汞)，測得電動勢e，即可求得 。 對銀電極可設(shè)計電池如下:h

5、g(l)-hg2cl2(s)kcl(飽和)agno3(0.1000molkg-1)ag(s) 銀電極的反應(yīng)為:ag+eag；甘汞電極的反應(yīng)為:2hg+2cl-hg2cl2+2e 電池電動勢:(飽和甘汞) 所以(飽和甘汞) 4.測定濃差電池的電動勢 設(shè)計電池如下:(m1) (m2) cu(s)cuso4(0.0100molkg-1)cuso4(0.1000molkg-1)cu(s) 電池的電動勢 5.測定溶液的ph值 利用各種氫離子指示電極與參比電極組成電池，即可從電池電動勢算出溶液的ph值，常用指示電極有:氫電極、醌氫醌電極和玻璃電極。今討論醌氫醌(qqh2)電極。qqh2為醌(q)與氫醌(q

6、h2)等摩爾混合物，在水溶液中部分分解。它在水中溶解度很小。將待測傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ph溶液用q.qh2飽和后，再插入一只光亮pt電極就構(gòu)成了qqh2電極，可用它構(gòu)成如下電池:hg(l)-hg2cl2(s)飽和kcl溶液由q.qh2飽和的待測ph溶液(h+)pt(s) q.qh2電極反應(yīng)為: q+2h+2eqh2 因為在稀溶液中ah+=ch+，所以:qqh2=qqh2-2 可見，qqh2電極的作用相當于一個氫電極，電池的電動勢為: (飽和甘汞) 已知qqh2及(飽和甘汞)，測得電動勢e，即可求ph。由于qqh2易在堿性液中氧化，待測液之ph值不超過8.5。三

7、、儀器藥品 1.儀器：電位差計1臺; 直流復(fù)射式檢流計1臺; 精密穩(wěn)壓電源(或蓄電池)1臺;標準電池1只; 銀電極2只; 銅電極2只; 鉑電極2只;飽和甘汞電極1只; 鋅電極1只; 恒溫夾套燒杯2只; 毫安表1只;滑線電阻1只; 鹽橋數(shù)只; 超級恒溫槽1臺。 2.藥品：hcl(0.1000molkg-1)；agno3(0.1000molkg-1)；cuso4(0.1000molkg-1)；cuso4(0.0100molkg-1)； znso4(0.100molkg-1)；鍍銀溶液; 鍍銅溶液; 未知ph溶液;hcl(1moldm-3); 稀hno3溶液(13); 稀h2so4溶液;hg2(no

8、3)2飽和溶液; kno3飽和溶液; kcl飽和溶液; 瓊脂(c.p.);醌氫醌(固體)。 四、實驗步驟 1.電極的制備 (1)銀電極的制備：將欲鍍之銀電極兩只用細砂紙輕輕打磨至露出新鮮的金屬光澤，再用蒸餾水洗凈。將欲用的兩只pt電極浸入稀硝酸溶液片刻，取出用蒸餾水洗凈。將洗凈的電極分別插入盛有鍍銀液(鍍液組成為100ml水中加1.5g硝酸銀和1.5g氰化鈉)的小瓶中，按圖接好線路，并將兩個小瓶串聯(lián)，控制電流為0.3ma，鍍1h，得白色緊密的鍍銀電極兩只。 (2)ag-agcl電極制備：將上面制成的一支銀電極用蒸餾水洗凈，作為正極，以pt電極作負極，在約1moldm-3的hcl溶液中電鍍，線路

9、同圖-15-1。控制電流為2ma左右，鍍30min，可得呈紫褐色的ag-agcl電極，該電極不用時應(yīng)保存在kcl溶液中，貯藏于暗處。 (3)銅電極的制備：將銅電極在13的稀硝酸中浸泡片刻，取出洗凈，作為負極，以另一銅板作正極在鍍銅液中電鍍(鍍銅液組成為:每升中含125gcuso45h2o，25gh2so4，50ml乙醇)。線路見圖-15-1?？刂齐娏鳛?0ma，電鍍20min得表面呈紅色的cu電極，洗凈后放入0.1000molkg-1cuso4中備用。 (4)鋅電極的制備：將鋅電極在稀硫酸溶液中浸泡片刻，取出洗凈，浸入汞或飽和硝酸亞汞溶液中約傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除

10、！10s，表面上即生成一層光亮的汞齊，用水沖洗晾干后，插入0.1000molkg-1znso4中待用。 2.鹽橋制備 (1)簡易法：用滴管將飽和kno3(或nh4no3)溶液注入型管中，加滿后用捻緊的濾紙塞緊型管兩端即可，管中不能存有氣泡。 (2)凝膠法：稱取瓊脂1g放入50ml飽和kno3溶液中，浸泡片刻，再緩慢加熱至沸騰，待瓊脂全部溶解后稍冷，將洗凈之鹽橋管插入瓊脂溶液中，從管的上口將溶液吸滿(管中不能有氣泡)，保持此充滿狀態(tài)冷卻到室溫，即凝固成凍膠固定在管內(nèi)。取出擦凈備用。 3.電動勢的測定 (1)按有關(guān)電位差計附錄，接好測量電路。 (2)據(jù)有關(guān)標準電池的附錄中提供的公式，計算室溫下的標

11、準電池的電動勢。 (3)據(jù)有關(guān)電位差計附錄提供的方法，標定電位差計的工作電流。 (4)分別測定下列六個原電池的電動勢。 zn(s)znso4(0.1000molkg-1)cuso4(0.1000molkg-1)cu(s) hg(l)-hg2cl2(s)飽和kcl溶液cuso4(0.1000molkg-1)cu(s) hg(l)-hg2cl2(s)飽和kcl溶液agno3(0.1000molkg-1)ag(s) 濃差電池cu(s)cuso4(0.0100molkg-1)cuso4(0.1000molkg-1)cu(s) hg(l)-hg2cl2(s)飽和kcl溶液飽和q.qh2的ph未知液pt(

12、s) ag(s)-agcl(s)hcl(0.1000molkg-1)agno3(0.1000molkg-1)ag(s) 原電池的構(gòu)成如圖所示: 測量時應(yīng)在夾套中通入25恒溫水。為了保證所測電池電動勢的正確，必須嚴格遵守電位差計的正確使用方法。當數(shù)值穩(wěn)定在0.1mv之內(nèi)時即可認為電池已達到平衡。 對第六個電池還應(yīng)測定不同溫度下的電動勢，此時可調(diào)節(jié)恒溫槽溫度在1550之間，每隔510測定一次電動勢。方法同上，每改變一次溫度，須待熱平衡后才能測定。 五、注意事項 制備電極時，防止將正負極接錯，并嚴格控制電鍍電流。 六、數(shù)據(jù)處理 1.計算時遇到電極電位公式(式中t為)如下: (飽和甘汞)=0.2424

13、0-7.610-4(t-25) q.qh2=0.6994-7.410-4(t-25) agcl=0.2224-6.4510-4(t-25) 2.計算時有關(guān)電解質(zhì)的離子平均活度系數(shù)(25)如下: 0.1000molkg-1agno3 ag+=0.734 0.1000molkg-1cuso4 cu2+=0.16 0.0100molkg-1cuso4 cu2+=0.40 0.1000molkg-1znso4 zn2+=0.15 傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！t()時0.1000molkg-1hcl的可按下式計算: -lg=-lg0.8027+1.62010-4t+3.1310-7t2 3.由測得的六個原電池的電動勢進行以下計算: (1)由原電池和獲得其電動勢值。 (2)由原電池和計算銅電極和銀電極的標準電極電勢。 (3)由原電池計算未知溶液的ph。 (4)由原電池計算ag