化學(xué)電池溫度系數(shù)的測(cè)定

1、1/12在線答疑：在線答疑： 大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)化化學(xué)學(xué)電電池池溫溫度度系系數(shù)數(shù)的的測(cè)測(cè)定定大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)7 77 7 化學(xué)電池溫度系數(shù)的測(cè)定化學(xué)電池溫度系數(shù)的測(cè)定77.1 77.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?(1) (1) 測(cè)定化學(xué)電池在不同溫度下的電動(dòng)勢(shì)，計(jì)算電測(cè)定化學(xué)電池在不同溫度下的電動(dòng)勢(shì)，計(jì)算電池反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)池反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)G G、H H 和和S S。 (2) (2) 掌握電位差計(jì)的測(cè)量原理和使用方法。掌握電位差計(jì)的測(cè)量原理和使用方法。2/12在線答疑：在線答疑： 大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)化化學(xué)學(xué)電電池池溫溫度度系

2、系數(shù)數(shù)的的測(cè)測(cè)定定大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)77.2 77.2 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 電池除可用來(lái)作為電源外，還可用來(lái)研究構(gòu)成此電池電池除可用來(lái)作為電源外，還可用來(lái)研究構(gòu)成此電池的化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)性質(zhì)。從化學(xué)熱力學(xué)知道，在恒溫、的化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)性質(zhì)。從化學(xué)熱力學(xué)知道，在恒溫、恒壓、可逆條件下，電池反應(yīng)應(yīng)該有以下關(guān)系：恒壓、可逆條件下，電池反應(yīng)應(yīng)該有以下關(guān)系： G G= =- -nFEnFE ( (1 1) ) 根據(jù)吉布斯根據(jù)吉布斯- -亥姆霍茲亥姆霍茲(Gibbs-Helmholt(Gibbs-Helmholtz z) )公式，公式，G G、反應(yīng)熱反應(yīng)熱H H、熵變、熵變S S 和

3、溫度和溫度T T 的關(guān)系為：的關(guān)系為： G G- -H H= =- -T TS S ( (2 2) )代入（代入（1 1）式可得）式可得 H H=-=-nFEnFE + + nFTnFT (3) (3) S S=- = =- = nFnF (4 (4) )()pET()pGT ()pET3/12在線答疑：在線答疑： 大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)化化學(xué)學(xué)電電池池溫溫度度系系數(shù)數(shù)的的測(cè)測(cè)定定大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù) 因此，在恒壓下（一般在常壓下），測(cè)量一定溫度因此，在恒壓下（一般在常壓下），測(cè)量一定溫度T T時(shí)的電池電動(dòng)勢(shì)時(shí)的電池電動(dòng)勢(shì)E E，即可求得電池反應(yīng)的，即可求

4、得電池反應(yīng)的G G。測(cè)定不同溫。測(cè)定不同溫度下的電動(dòng)勢(shì)，最后以電動(dòng)勢(shì)對(duì)溫度作圖，即可從曲線上度下的電動(dòng)勢(shì)，最后以電動(dòng)勢(shì)對(duì)溫度作圖，即可從曲線上求得電池的溫度系數(shù)求得電池的溫度系數(shù) 。利用（。利用（3 3）和（）和（4 4）式，即可）式，即可得到得到H H 和和S S。 如果電池反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物的活度均為如果電池反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物的活度均為1 1，溫度，溫度為為298K298K，則所測(cè)定的電動(dòng)勢(shì)和熱力學(xué)函數(shù)即為，則所測(cè)定的電動(dòng)勢(shì)和熱力學(xué)函數(shù)即為 、 、 和和 。 例如：電池符號(hào)例如：電池符號(hào) ZnZnS0ZnZnS04 4(0.1000 mol(0.1000 molL L-1-1 ) )K

5、Cl(KCl(飽和飽和)Hg)Hg2 2ClCl2 2Hg Hg 負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng) 正極反應(yīng)正極反應(yīng) 總電極反應(yīng)總電極反應(yīng) ()pETE298G298H298Se2)a(ZnZn2Zn2Hge2)a(Hg22Hg22Hg)a (Zn)a (HgZn222Zn2Hg224/12在線答疑：在線答疑： 大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)化化學(xué)學(xué)電電池池溫溫度度系系數(shù)數(shù)的的測(cè)測(cè)定定大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù) 由此可知，如果在由此可知，如果在298 K298 K測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)，即可測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)，即可得得 ，由（，由（1 1）式求得）式求得 。 根據(jù)不同溫度下測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)，繪制根據(jù)不

6、同溫度下測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)，繪制E E- -T T 曲線，并曲線，并通過(guò)作切線斜率求取通過(guò)作切線斜率求取20 20 、30 30 、40 40 和和50 50 四個(gè)四個(gè)溫度下溫度下E E 和和 ，進(jìn)而算出，進(jìn)而算出 和和 。EE)Zn/Zn()Hg/Hg()Zn/Zn()Hg/Hg(22E298G()TET298H298S5/12在線答疑：在線答疑： 大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)化化學(xué)學(xué)電電池池溫溫度度系系數(shù)數(shù)的的測(cè)測(cè)定定大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)77.3 77.3 操作步驟操作步驟1.1.電極制備電極制備 （1 1）鋅電極）鋅電極 用砂子打磨和用硫酸浸洗鋅電極以除去表面上

7、的氧化用砂子打磨和用硫酸浸洗鋅電極以除去表面上的氧化層，然后用水洗滌，再用蒸餾水淋洗后備用，然后浸入飽層，然后用水洗滌，再用蒸餾水淋洗后備用，然后浸入飽和硝酸亞汞溶液中和硝酸亞汞溶液中3 35 s5 s，取出后用濾紙擦拭鋅電極，使，取出后用濾紙擦拭鋅電極，使鋅電極表面有一層均勻鋅汞齊，再用蒸餾水淋洗（汞有毒，鋅電極表面有一層均勻鋅汞齊，再用蒸餾水淋洗（汞有毒，用過(guò)的濾紙應(yīng)投入指定的有蓋的廣口瓶中，瓶中應(yīng)有水淹用過(guò)的濾紙應(yīng)投入指定的有蓋的廣口瓶中，瓶中應(yīng)有水淹沒(méi)濾紙，不要隨便亂丟）把處理好的鋅電極插入清潔的電沒(méi)濾紙，不要隨便亂丟）把處理好的鋅電極插入清潔的電極管內(nèi)并塞緊，將電極管的虹吸管管口插入

8、盛有極管內(nèi)并塞緊，將電極管的虹吸管管口插入盛有0.1000 0.1000 molmolL L-1-1 ZnSOZnSO4 4溶液的小燒杯中溶液的小燒杯中, ,用針管或吸氣球自支管抽氣用針管或吸氣球自支管抽氣, ,將溶液吸入電極管至出電極約將溶液吸入電極管至出電極約1 cm,1 cm,停止抽氣停止抽氣, ,旋緊活?yuàn)A旋緊活?yuàn)A, ,電電極的虹吸管極的虹吸管( (包括管口包括管口) )不可有氣泡不可有氣泡, ,也不能有漏液的現(xiàn)象。也不能有漏液的現(xiàn)象。 6/12在線答疑：在線答疑： 大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)化化學(xué)學(xué)電電池池溫溫度度系系數(shù)數(shù)的的測(cè)測(cè)定定大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)

9、術(shù)2.2.在在20 20 、30 30 、40 40 和和50 50 等幾個(gè)溫度下，等幾個(gè)溫度下，采用采用SDC-SDC-數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀，數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀，測(cè)定下列電池的電動(dòng)勢(shì)：測(cè)定下列電池的電動(dòng)勢(shì)： ZnZnS0ZnZnS04 4(0.1000(0.1000 mol molL L-1-1)KCl()KCl(飽和飽和)Hg)Hg2 2ClCl2 2HgHg7/12在線答疑：在線答疑： 大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)化化學(xué)學(xué)電電池池溫溫度度系系數(shù)數(shù)的的測(cè)測(cè)定定大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù) 以內(nèi)標(biāo)為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量以內(nèi)標(biāo)為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量a a）校驗(yàn)）校驗(yàn) 將將“測(cè)量選擇測(cè)

10、量選擇”旋鈕置于旋鈕置于“內(nèi)標(biāo)內(nèi)標(biāo)”。 將將“10100 0”位旋鈕置于位旋鈕置于“1”1”，“補(bǔ)償補(bǔ)償”旋鈕逆時(shí)旋鈕逆時(shí)針旋到底，其他旋鈕均置于針旋到底，其他旋鈕均置于“0”0”，此時(shí)，此時(shí)，“電位指示電位指示”顯示顯示“1.00000”V1.00000”V，若顯示小于，若顯示小于“1.00000”V1.00000”V可調(diào)節(jié)補(bǔ)可調(diào)節(jié)補(bǔ)償電位器以達(dá)到顯示償電位器以達(dá)到顯示“1.00000”V1.00000”V，若顯示大于，若顯示大于“1.00000”V1.00000”V應(yīng)適當(dāng)減小應(yīng)適當(dāng)減小“10100 01010-4-4”旋鈕，使顯示小旋鈕，使顯示小于于 “ 1 . 0 0 0 0 0 ” V

11、1 . 0 0 0 0 0 ” V ， 再 調(diào) 節(jié) 補(bǔ) 償 電 位 器 以 達(dá) 到， 再 調(diào) 節(jié) 補(bǔ) 償 電 位 器 以 達(dá) 到“1.00000”V1.00000”V。 待待“檢零指示檢零指示”顯示數(shù)值穩(wěn)定后，按一下顯示數(shù)值穩(wěn)定后，按一下“采零采零”鍵，此時(shí)，鍵，此時(shí)，“檢零指示檢零指示”顯示為顯示為“00000000”。8/12在線答疑：在線答疑： 大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)化化學(xué)學(xué)電電池池溫溫度度系系數(shù)數(shù)的的測(cè)測(cè)定定大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù) b）測(cè)量）測(cè)量 將將“測(cè)量選擇測(cè)量選擇”置于置于“測(cè)量測(cè)量”。 用測(cè)試線將被測(cè)電動(dòng)勢(shì)按用測(cè)試線將被測(cè)電動(dòng)勢(shì)按“+”、“-

12、”極性與極性與“測(cè)量插孔測(cè)量插孔”連接。連接。 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)“100 10-4”五個(gè)旋鈕，使五個(gè)旋鈕，使“檢零指示檢零指示”顯顯示數(shù)值為負(fù)且絕對(duì)值最小。示數(shù)值為負(fù)且絕對(duì)值最小。 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)“補(bǔ)償旋鈕補(bǔ)償旋鈕”，使，使“檢零指示檢零指示”顯示為顯示為“0000”，此時(shí)，此時(shí)，“電位顯示電位顯示”數(shù)值即為被測(cè)電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值即為被測(cè)電動(dòng)勢(shì)的值。值。9/12在線答疑：在線答疑： 大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)化化學(xué)學(xué)電電池池溫溫度度系系數(shù)數(shù)的的測(cè)測(cè)定定大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)77.4 77.4 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) (1) (1) 制備電極時(shí)，防止將正負(fù)極接錯(cuò)，并嚴(yán)格控制制備電極時(shí)，防止

13、將正負(fù)極接錯(cuò)，并嚴(yán)格控制電鍍電流。電鍍電流。 (2) (2) 測(cè)量過(guò)程中，若測(cè)量過(guò)程中，若“檢零指示檢零指示”顯示溢出符號(hào)顯示溢出符號(hào)“OU.L, OU.L, 說(shuō)明說(shuō)明“電位指示電位指示”顯示的數(shù)值與被測(cè)電動(dòng)勢(shì)值顯示的數(shù)值與被測(cè)電動(dòng)勢(shì)值相差過(guò)大。相差過(guò)大。 (3) (3) 電阻箱電阻箱1010-4-4檔值若稍有誤差，可調(diào)節(jié)檔值若稍有誤差，可調(diào)節(jié)“補(bǔ)償補(bǔ)償”電位器達(dá)到對(duì)應(yīng)值。電位器達(dá)到對(duì)應(yīng)值。 (4) (4) 清洗電極并用濾紙擦干，放回盒內(nèi)。清洗電極并用濾紙擦干，放回盒內(nèi)。10/12在線答疑：在線答疑： 大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)化化學(xué)學(xué)電電池池溫溫度度系系數(shù)數(shù)的的測(cè)測(cè)定定大大學(xué)學(xué)

14、通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)77.5 77.5 問(wèn)題討論問(wèn)題討論 （1 1）本實(shí)驗(yàn)中，如果采用）本實(shí)驗(yàn)中，如果采用0.1 mol0.1 molL L-1-1或或2.0 2.0 molmolL L-1-1的的KClKCl溶液，對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)量有否影響？為什溶液，對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)量有否影響？為什么？么？ （2 2）如何用測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算電池反應(yīng)的平）如何用測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算電池反應(yīng)的平衡常數(shù)？衡常數(shù)？11/12在線答疑：在線答疑： 大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)化化學(xué)學(xué)電電池池溫溫度度系系數(shù)數(shù)的的測(cè)測(cè)定定大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)77.6 77.6 參考答案參考答案 （1 1）本實(shí)驗(yàn)中，如果采用）本實(shí)驗(yàn)中，如果采用0.1 mol0.1 molL L-1-1或或2.0 2.0 molmolL L-1-1的的KClKCl溶液，對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)量有否影響？為溶液，對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)量有否影響？為什么？什么？ 答：有，根據(jù)答：有，根據(jù)NernestNernest方程，電解質(zhì)濃度對(duì)電池電動(dòng)方程，電解質(zhì)濃度對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)有影響。故對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)量有影響。勢(shì)有影響。故對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)量有影響。12/12在線答疑：在線答疑： 大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)化化學(xué)學(xué)電電池池溫溫度度系系數(shù)數(shù)的的測(cè)測(cè)定定大大學(xué)學(xué)通通用用化化學(xué)學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù) 式