原電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)定

1、原電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)定及其應(yīng)用 浙江大學(xué)化學(xué)系主要內(nèi)容 1). 掌握對(duì)消法測(cè)定原電池電動(dòng)勢(shì)的原理。2).了解電位差計(jì)的構(gòu)造，掌握其使用方法。3).了解標(biāo)準(zhǔn)電池、甘汞電極的構(gòu)造及使用。對(duì)消法測(cè)定原電池電動(dòng)勢(shì)的原理對(duì)消法測(cè)定原電池電動(dòng)勢(shì)的原理 電池的電動(dòng)勢(shì)不能直接用伏特計(jì)來(lái)測(cè)量，因?yàn)楫?dāng)伏特計(jì)與電池接通后，回路中便有電流通過(guò)，電池發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、電極被極化、溶液濃度改變，電池電勢(shì)不能保持穩(wěn)定。且電池本身有內(nèi)阻，伏特計(jì)所測(cè)量的電位降不等于電池的電動(dòng)勢(shì)。 對(duì)消法（又叫補(bǔ)償法）可使電池中無(wú)電流通過(guò)，這時(shí)測(cè)得的電位降即為電池的平衡電勢(shì)，此時(shí)電池反應(yīng)是在接近可逆條件下進(jìn)行的。 ABREwA回路由滑線電阻、可變電阻、工

2、作電池組成。調(diào)節(jié)R使回路中的電流為某一定值，在AB上產(chǎn)生確定的電位降，其電流的值由已知電動(dòng)勢(shì)的標(biāo)準(zhǔn)電池Es.c校準(zhǔn)(I=Es.c/Rs.c)。 工作電池的電壓必須大于待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)。 另一回路ACGEA由滑線電阻、檢流計(jì)、待測(cè)電池（或標(biāo)準(zhǔn)電池）組成。移動(dòng)C點(diǎn)，使回路中無(wú)電流通過(guò)，此時(shí)滑線電阻AC上的電位降即為電池的電動(dòng)勢(shì)（I= Ex/Rac ），亦即Ex=Es.c*Rac/Rs.c 。E wABHCGEs.cExDRUJ25電位差計(jì)電位差計(jì)測(cè)量上限：1.911110V 最小分度值：1V基本誤差允許極限：（10-5+10-4X）V （X：表盤(pán)值）標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)準(zhǔn)電池檢流計(jì)檢流計(jì)甘汞電極甘汞電極鹽鹽

3、 橋橋Ag-AgCl 電極電極對(duì)消法測(cè)電動(dòng)勢(shì)的實(shí)驗(yàn)裝置工作電源電位計(jì)檢流計(jì)標(biāo)準(zhǔn)電池待測(cè)電池電位差計(jì)與電池接線要正極接正極，負(fù)極接負(fù)極。當(dāng)用作電動(dòng)勢(shì)測(cè)量時(shí)，“粗”“細(xì)”旋鈕要斷斷續(xù)續(xù)操作，不要長(zhǎng)時(shí)間按下不放，以免電池發(fā)生極化，影響測(cè)量結(jié)果。標(biāo)準(zhǔn)電池結(jié)構(gòu)圖電池反應(yīng)：(-) Cd(Hg)Cd2+Hg(l)+2e-(+)Hg2SO4(s)+2e-2Hg(l)+SO42-凈反應(yīng)：Hg2SO4(s)+Cd(Hg)(a)+8/3H2OCdSO48/3H2O(s)+Hg(l)標(biāo)準(zhǔn)電池結(jié)構(gòu)圖標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)與溫度的關(guān)系ET/V=1.01845-4.0510-5(T/K-293.15)- 9.510-7(T/K-2

4、93.15)2+110-8(T/K-293.15)3ET/V=E(293.15K)/V-39.94(T/K-293.15)+0.929(T/K-293.15)2- 0.009(T/K-293.15)3+0.00006(T/K-293.15)410-6我國(guó)在1975年提出的公式為：通常要把標(biāo)準(zhǔn)電池恒溫、恒濕存放，使電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定。標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)與溫度的關(guān)系ET/V=1.018625-39.94(T/K-293.15)+0.929(T/K-293.15)2- 0.009(T/K-293.15)3+0.00006(T/K-293.15)410-6中級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材上的公式P198：標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)準(zhǔn)電池使用注意

5、事項(xiàng)使用注意事項(xiàng)1正、負(fù)極不能接錯(cuò)，不能短路。 2要放置平穩(wěn)，不能傾斜、倒置和搖動(dòng)。 3最好在440范圍內(nèi)使用，溫度波動(dòng)應(yīng)盡可能小。 4標(biāo)準(zhǔn)電池僅用于電流標(biāo)定，不作電源使用。使用時(shí)要極短暫、間歇地使用。 5避免陽(yáng)光直接照射，否則由于去極劑變質(zhì)，電動(dòng)勢(shì)會(huì)下降。 6不得用萬(wàn)用電表直接測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電池。檢流計(jì)檢流計(jì) 使用使用1. 接通電源后，首先調(diào)節(jié)機(jī)械零點(diǎn)。 2. 在調(diào)節(jié)工作電流的過(guò)程中，應(yīng)從振幅最小的“0.01”檔逐一調(diào)至“直接”檔。3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將量程旋鈕調(diào)在“短路“處。 甘汞電極屬第二類電極，即Hg|Hg2Cl2(固)|KCl溶液，其中KCl溶液的濃度有飽和、1N和0.1N三種，分別稱為飽和

6、甘汞電極、1N甘汞電極和0.1N甘汞電極。其電極反應(yīng)為 Hg2Cl2（固）+2e = 2Hg + 2Cl =0 25時(shí)，0=0.2680V，飽和甘汞電極的電位為25=0.2412V。 飽和甘汞電極的溫度校正公式甘/V=0.24157.6104(t/25)甘汞電極甘汞電極ClnFRTln甘汞電極使用甘汞電極使用注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)1甘汞電極高溫時(shí)不穩(wěn)定，一般適用于70以下。 2甘汞電極不宜用在強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性溶液中，若非用不可，可用鹽橋隔開(kāi)。 3使用時(shí)，將橡皮塞取下。用完后，將橡皮塞套上。 4KCl溶液應(yīng)浸沒(méi)脫脂棉以上，飽和甘汞電極中應(yīng)有KCl晶體。鹽鹽 橋橋 鹽橋中溶液的要求：鹽橋中溶液的要求： 1

7、陰、陽(yáng)離子的擴(kuò)散速度盡量接近。 2與兩端的溶液不會(huì)發(fā)生反應(yīng)。 3通常使用KCl溶液或NH4NO3溶液。 作用作用 1 減小溶液接界電位。 2 防止或減少兩種溶液的相互污染。 3-1. 配制溶液，調(diào)整恒溫槽溫度3-2. 電位差計(jì)接線3-3. 標(biāo)準(zhǔn)電池溫度校正3-4. 標(biāo)定電位差計(jì)3-5 測(cè)量原電池電動(dòng)勢(shì)3-1. 配制溶液，調(diào)整恒溫槽溫度用濃度為0.200M KCl 溶液配制以下濃度的溶液0.0100 M0.0300 M0.0500 M0.0700 M0.0900 M 調(diào)整好恒溫槽溫度（25.0oC)3-2. 電位差計(jì)接線 工作電源電位計(jì)檢流計(jì)標(biāo)準(zhǔn)電池待測(cè)電池電位差計(jì)版面圖3-3. 標(biāo)準(zhǔn)電池溫度校

8、正 溫度校正公式：ET/V=1.018625-39.94(T/K-293.15)+0.929(T/K-293.15)2- 0.009(T/K-293.15)3+0.00006(T/K-293.15)410-6 調(diào)整電位差計(jì)旋鈕“5”，使之等于校正值。 例如：校正值1.01864V 6 4 1.0183-4. 標(biāo)定電位差計(jì) 將選擇旋鈕“2”扳向“N”處，此時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電池與工作電池連通。 一手按下“1”粗按鍵，另一手調(diào)節(jié)“4”粗、中、細(xì)、微四小旋鈕，使檢流計(jì)光點(diǎn)在零附近擺動(dòng)，然后按細(xì)按鈕，繼續(xù)調(diào)節(jié)四小旋鈕，使檢流計(jì)光點(diǎn)指在零處，此時(shí)，工作電池加在滑線電阻AB上的電流=標(biāo)準(zhǔn)電池加在滑線電阻AB上的電流

9、，為某一定值，則電位差計(jì)已標(biāo)定好。 3-5. 測(cè)量待測(cè)原電池電動(dòng)勢(shì) 連接待測(cè)原電池。 將選擇旋鈕“2”扳向“X1”或“X2”處，此時(shí)，待測(cè)原電池與工作電池連通。 一手按下“1”粗按鍵，另一手調(diào)節(jié)“3”中6個(gè)大旋鈕，從大量程到小量程旋轉(zhuǎn)，使檢流計(jì)光點(diǎn)在零附近擺動(dòng)，然后按細(xì)按鈕，繼續(xù)調(diào)節(jié)六個(gè)大旋鈕，使檢流計(jì)光點(diǎn)指在零處，此時(shí)，電動(dòng)勢(shì)測(cè)定完畢。將大旋鈕上指示的數(shù)字乘上面版上的倍數(shù)，六位數(shù)字依次加起來(lái)就是待測(cè)原電池的電動(dòng)勢(shì)的值。 由半電池組成以下電池：Hg|Hg2Cl2| KCl(飽和)|KCl(c), AgCl|Ag左邊為負(fù)極，右邊為正極。 測(cè)定恒定溫度條件下不同濃度的KCl溶液所組成電池的電動(dòng)勢(shì)。 測(cè)量前，估算一下待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)，可減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量速度。 計(jì)算飽和甘汞電極的電極電勢(shì)。 甘/V=0.24157.6104(t/25)根據(jù)電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值，計(jì)算設(shè)定溫度條件下Ag/AgCl電極電位 E。 根據(jù)德拜-休克爾極限公式計(jì)算不同KCl溶液濃度的平均活度系數(shù) ，和相應(yīng)的活度。ClClc 用 E對(duì)ln (Cl-)作圖，從直線的截距求出Ag/AgCl電極標(biāo)準(zhǔn)電極電位，并與文獻(xiàn)值進(jìn)行比較。 查閱文獻(xiàn)中銀電極（Ag+/Ag）的標(biāo)準(zhǔn)電極電位并利用上述Ag/AgCl電極標(biāo)準(zhǔn)電極電位值，設(shè)計(jì)一個(gè)電池，求算AgCl 水溶液的活度積。1. 標(biāo)準(zhǔn)電池在搬動(dòng)和使用時(shí)，