電極制備及電池電動勢的測定

1、精品文檔電極制備及電池電動勢的測定一實驗目的：1 學會銅電極、鋅電極的制備和處理方法。2 掌握電勢差計的測量原理和測定電池電動勢的方法。3 加深對原電池、電極電勢等概念的理解。二實驗原理：1 電池電動勢不能用伏特計直接測量。 因為當伏特計與電池接通后， 由于存在電流 I ，使電動勢值發(fā)生變化； 另一方面， 由于電池本身存在內(nèi)電阻， 所以伏特計所量出的只是兩極的電勢降，而不是電池的電動勢。只有在沒有電流通過時的電勢降才是電池真正的電動勢。= I （R內(nèi)+R外）伏特計測量： U=IR 外U/=R 外/ （R內(nèi)+R 外）當 R外，I0，U/1 ，U電勢差計就是利用對消法原理進行電勢差測量的儀器，即能

2、在電池無電流 （或極小電流）通過時測得其兩極的電勢差，這時的電勢差就是電池的電動勢。2電勢差計的測量原理：電勢差計的示意圖如圖所示：當轉(zhuǎn)換開關 K 合至 1，調(diào)節(jié) r ，使檢流計 G中無電流通過，此時標準電池EN 和標準電池的補償電阻 RN兩端的電勢分別相等，此時有下列關系：E =IRNN式中 I 為工作電流。當轉(zhuǎn)換開關 K 合至 2，調(diào)節(jié)滑線電阻A，再次使檢流計G指示為零，此時在可調(diào)電阻R上的電阻值設為 R ，則有：KEX= IRK式中 I 仍為前面所調(diào)的工作電流值，因此有：EX = E N· RK/RN即當標準電池電動勢EN和標準電池電動勢的補償電阻RN 的數(shù)值確定時，只要正確讀

3、出RK的值，就能正確測出未知電動勢EX。1 歡迎下載精品文檔三實驗裝置圖：四實驗步驟：1電極和鹽橋制備（ 1）鋅電極：先用稀硫酸洗凈鋅電極表面的氧化物，再用蒸餾水淋洗，然后用0.1M的 ZnSO4 溶液淋洗，放入 0.1M 的 ZnSO4 溶液中，即制成了鋅電極。（ 2）銅電極：由于銅較鋅不活潑，所以先用稀硝酸洗凈銅電極表面的氧化物，再用蒸餾水淋洗，然后把它作為陰極，另取一塊純銅片作為陽極，在鍍銅溶液（配制方法見試劑）內(nèi)進行電鍍，電鍍時，電流密度控制在25mA·cm-2 左右，電鍍時間 2030 分鐘，使銅電極表面有一層均勻的新鮮銅。電鍍完成后，取出銅電極，用蒸餾水沖洗后，再用0.1

4、M 的 CuSO4溶液淋洗，最后放入 0.1M 的 CuSO4溶液中，即制成了銅電極。（ 3）鹽橋制備：為了消除液接電勢，必須使用鹽橋，其制備方法是：在100mL的飽和KCl 溶液中加入 3g 瓊脂，煮沸， 用滴管將它灌入干凈的U 形管中， U形管中以及管兩端不能留有氣泡，冷卻后待用。2電動勢的測定：（ 1）按圖 6（ P149）正確連接線路。注意正、負極不要接錯。（ 2）校準標準電池： 將轉(zhuǎn)換開關撥至 “ N”處，轉(zhuǎn)動工作電流調(diào)節(jié)旋鈕粗、 中、細、微，依次按下電計按鈕“粗” 、“細”，直至檢流計為零。此后在實驗過程中此四個按鈕不要再調(diào)。（ 3）測量待測電池電動勢： 將轉(zhuǎn)換開關撥向X1 或 X

5、2 位置（取決于待測電池的接入位置），從大到小旋轉(zhuǎn)六個測量旋鈕，按下電計按鈕“粗” 、“細”，直至檢流計示零， 6 個旋鈕下方所顯示的數(shù)字總和即為待測電池電動勢。更換電池，即可測量其它電池的電動勢。實驗完畢，把鹽橋放在水中加熱溶解，洗凈，其它各儀器復原，檢流計短路放置。五數(shù)據(jù)處理：1 室溫下（ 17 C）三組電池的電動勢測量值：編號電池表示式E(V)( 實驗值 )aZn ZnSO4(0.1000 mol/L)KCl( 飽和 ) Hg2Cl 2,Hg1.07073bHg2Cl 2,Hg KCl( 飽和 )Cu CuSO4(0.1000 mol/L)0.03857cZn ZnSO4(0.1000

6、mol/L)Cu CuSO4(0.1000 mol/L)1.086182計算：由飽和甘汞電極的電極電勢數(shù)據(jù)，以及a、 b 兩組電池的電動勢測量值，分別計算銅電。2 歡迎下載精品文檔極和鋅電極的電極電勢。室溫下，甘汞 =0.2438-6.5× 10-4 （17-25 ）=0.24900VE =-2+2+=- E=0.24900-1.07073 = -0.82173V甘汞Zn/ZnZn /Zn甘汞aa同理，E =2+-2+=+E =0.24900+0.03857= 0.28757VCu /Cu甘汞Cu/Cu甘汞bb在 25C 時 0.1000mol · L-1 CuSO4溶液中

7、銅離子的平均離子活度系數(shù)為0.16 ，-1ZnSO 溶液中鋅離子的平均活度系數(shù)為0.15 ，計算銅電極和鋅電極的標準電0.1000mol · L4極電勢。2+02+RT1 Cu /Cu=Cu /Cu -2FlnaCu 202+=8.3142901ln=0.3392VCu/Cu0.28757+2965000.10.16同理 ,2+02+RTln1Zn/Zn =Zn/Zn -2FaZn 202+= -0.82173+8.3142901= -0.7693VZn/Zn2ln0.1965000.15物理化學數(shù)據(jù)手冊上的標準電極電勢數(shù)據(jù)0*2+0*2+Cu/Cu= 0.3402VZn/Zn =

8、-0.7630V0*2+02+0*2+>02+Cu/Cu>Cu /CuZn/ZnZn /Zn六注意事項：1 標準電池切勿搖晃或顛倒，正負極不能接錯，不能用萬用表量其電壓。2 檢流計不用時一定要短路。在測定電動勢時，一定要順次先按電位計上的“粗”按鈕，待檢流計光點調(diào)到零點后再按“細”按鈕，以免燒壞檢流計。又按按鈕使之通路的時間不可過長，勿超過一秒。3 盛放溶液的燒杯須潔凈干燥或用該溶液蕩洗。所用電極也應用該溶液淋洗或洗凈后用濾紙輕輕吸干，以免改變?nèi)芤簼舛取?甘汞電極內(nèi)充滿 KCl 溶液，并注意在電極內(nèi)應有固體的 KCl 存在，以保證在所測溫度下為飽和的 KCl 溶液。使用時應把橡皮頭

9、拔去。七結(jié)果討論：由實驗所得結(jié)果計算鋅電極和銅電極的標準電極電勢，較手冊所給偏小， 這可能是因為：1 標準電池長期使用后其電動勢已變動，但未校正。2 用電位計測電池電動勢時，每測一次前都需用標準電池校正，否則因工作電池的放電而改變了工作電流，致使電位計上的刻度不等于實際的電位值。3測電動勢最好應在恒溫條件下進行，但目前尚無這樣的條件。4制備電極時如電流密度過大，鍍液有誤或鍍前電極表面未經(jīng)潔凈處理會使鍍層粗糙而易于剝落，致使電極電位有所改變而影響所測的電動勢值。八思考題：1為什么不能用伏特計測量電池電動勢？其原因是：（ 1）用伏特計測量，總不免有電流流過電池，勢必有一部分電動勢消耗在極化和克服內(nèi)

10、阻上，因而使測量的電壓小于電池的電動勢；（ 2）當有電流通過電池時會發(fā)生化學反應使溶液的濃度改變，導致電動勢的改變，從而破壞了電池的可逆性。2 對消法測量電池電動勢的主要原理是什么？。3 歡迎下載精品文檔現(xiàn)代很多直流電源可直接讀出輸出電壓 , 將這樣的電源的正極與待測電池正極 , 負極與負極相連 , 串聯(lián)一個保護電阻和一個檢流計 . 調(diào)可讀電源的輸出電壓至檢流計指針不在偏轉(zhuǎn) . 此時待測電壓與可讀電壓的值相等 . 利用電勢相消 .3應用 UJ-25 型電勢差計測量電動勢過程中，若檢流計光點總往一個方向偏轉(zhuǎn)，這可能是什么原因？在測量電池電動勢過程中， 若檢流計光點總往一個方向偏轉(zhuǎn)， 說明達不到補償， 其原因可能是： 被測電動勢高于電位差計的量限； 工作電池無電動勢輸出，或工作電池輸出的電動勢低于規(guī)定值； 工作電流回路中