原電池電動勢的測定

1、實驗三：原電池電動勢的測定一、實驗目的：1、了解各類電極的構造、制備和使用；2、掌握鹽橋的制備方法和它在電動勢測定中的作用;3、掌握SDC型電極電位儀的原理和使用方法；4、測量下列原電池的電動勢：(1) Hg(l) ,Hg 2C12(s)| KCI求待測鹽酸溶液的pH值。(飽和)I H + (待測)QHQI Pt(2) Hg(l)，HgC12(s)| KCl求Ag電極電極電位。(3) Ag(s)，AgCl(s)| KCI | Ag(s)求AgCl溶度積。 二、實驗基本原理： 1、電極電位及電動勢：原電池是由二個電極組成，(飽和)11 AgNO 3 (0.02mol - kg-1 ) |Ag(s

2、)(0.02 mol kg-1 ) | AgNO 3(0.02mol - kg-1 )即發(fā)生氧化作用的負極，發(fā)生還原作用的為正極。 的代數(shù)和。雖然電極電 利用相 現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)定以標故原電池電動勢值等于組成該原電池兩電極的電極電位 位的絕對值不能測量，但只要確定各個電極相對于同一基準的相對電位, 對電位的數(shù)值，就可計算任意兩個電極所組成的電池的電動勢。 準氫電極作為基準，并規(guī)定任意溫度下標準氫電板的電極電位為零。電極作為發(fā)生氧化作用的負極，給定電極作為發(fā)生還原作用的正極， 規(guī)定此原電池的電動勢為該給定電極的電極電位(稱還原電極電位) 式為：若將標準氫 組成原電池，其計算通 = 0 +RT/nF*ln

3、 a氧化態(tài)/a 還原態(tài) (1)上式中：a為活度，a和 0分別為給定電極的電位和標準電極電位，F(xiàn)和n分別為氣體常數(shù)、絕對溫度、法拉弟常數(shù)和單位電極反應所需電子的物質 的量。當溶液很稀時，活度a可用濃度c表示。由任意兩電極構成原電池時，其電動勢值可按下式計算： = +- -(2)但使用(2)式計算電動勢 的條件是兩個電極的不同電解質溶液接觸時的 液體接界電位已被消除。為此，在電動勢測量時，常用“鹽橋”連接原來產生顯 著接界電位的兩電解質溶液，使它們不相接觸，而且鹽橋中使用正負離子遷移數(shù) 相當接近的電解質(KCI、NaAc等)，這樣可大大減少了接界電位的數(shù)值。本實R、T、驗用的電解質是NaAc因銀電

4、極中的還有，實際測量還原電極電位時， 格，故往往采用其它電極作為參比電極, 2 .電極性質和制備(1) 醌氫醌電極Ag+易與KCI中的CI 發(fā)生作用。 一般因標準氫電極使用時的條件要十分嚴 最常用的有甘汞電極和銀一氯化銀電極。(9)(10)醌氫醌是醌(Q與氫醌(H2Q等分子化合物。由它組成的電極是一種對氫 離子可逆的氧化還原電極。醌氫醌在水中的溶解度很小，并且依下式部分解離：CH4QCH(0H) ? GHQ+CH(OH)2醌氫醌醌氫醌然后插入鉑電極將少量醌氫醌放入含有H的待測溶液中，并使其達到飽和, 就成為一 + 支醌氫醌電極。在電極上發(fā)生的電極反應為；GHO +2H+ +2e ? CeHQH

5、)?醌氫醌其電極電位可表示為：醌= 0 醌-RT/F* In 1/aH+氫醌電極標準電極電位與溫度的關系為:(4)插入盛有Ag NO 0 醌=0.6884-0.00074(t-25)(2) Ag電極把Ag電極用3mo1L-1 HNO青洗，除去表面油污，處理干凈,3溶液的半電池中，組成 Ag電極，其電極反應及電極電位如下：Ag+ (ai)+e? Ag(s)(5)(6) Ag = AgRT/F*ln( 1/ aAg+) Ag=0.7999-0.00097(t-25)(3) Ag-AgCl 電極Ag-AgCl電極也是常用的參比電極，其電極反應如下：Ag(s)+CI(a) ? AgCl (s)+e其電

6、極電位由下式表示： AgCl= 0 AgCl-RT/F*lnaci -在不同溫度下，AgCl電極的標準電極電位由下式表示：(8)除去表面油污，插入 0 AgCl=0.2224-0.000645(t-25)Ag-AgCl 電極制備方法，把 Ag電極用3mol - L HN03清洗，(若Ag電極上已度 AgCl，可先用氨水洗凈，以免影響鍍層質量)0.1mol L-1HCl溶液中，以Ag電極為陽極，另一支鉑電極為陰極，電鍍一層AgCl (電流密度為ZmA/cn?，通電30分鐘)。電鍍好的電極呈紫褐色，然后用蒸餾水清洗，放入與待測體系相同氯離子濃度的KCl溶液中。(4)甘汞電極甘汞電極做為測量電池電動

7、勢參比電極使用，其電極反應為：2Hg (l) + 2C1- (a) Hg2C12)+ 2e電極電位以下式表示；甘汞 甘汞= 0 甘汞-RT/F*ln acl -常用三種不同濃度的甘汞電極與溫度的關系式為:O.lmol-L-1 KCl 甘汞=0.3337-7 X 10-5(t-25)I.Omol-L-1 KCl 甘汞=0.2801-2.4 X 10-4(t-25)(11)電池號測定值（V）平均值（V）一次二次三次室溫：C2、pH=-lgaH+由下式計算待測HCL溶液pH值：=（0 醌- 飽和甘汞- 1）/0.000198T3、由下式計算銀電極電位：（KCl 甘汞=0.2412- 7.6 X 10

8、-4 (t-25)三、實驗步驟：1、鹽橋的制備；2、用SDC型電極電位儀測量；（1）測量1號電池；（2）測量2號電池；（3）測量3號電池；測量完后，放好電極電位儀，關掉電源，清洗電池裝置。四、數(shù)據(jù)處理：1、數(shù)據(jù)記錄： Ag+/Ag= & 2+ 飽和甘汞4、由下式計算AgCL溶度積:Ag+(aAg+) +CL (acl )=AgCL( s) = 0 -RT/FTn (1/a cl- 盹+)=RT/F*( In (a “ aAg+/Ksp)1、2、五、注意事項：測電動勢之前應對電極電位儀校正，即采零；測定時絕對不可將標準電池及原電池搖動，傾斜，躺倒或倒轉，以防電池內 液體混合使電動勢變化；3、待測電池電動勢的液體應浸沒電極；六、思考題：1、測電池電動勢為何要用鹽橋，如何