銅鋅原電池電動勢的測定及應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 銅鋅原電池電動勢的測定及應(yīng)用實驗?zāi)康?#160;   1. 掌握對消法測定電池電動勢的原理及電位差計的使用方法。    2. 通過電池電動勢的測量，加深理解可逆電池、鹽橋等基本概念。    3. 學(xué)會金屬電極的制備和處理方法。    4. 通過原電池電動勢的測定掌握有關(guān)熱力學(xué)函數(shù)的計算。實驗原理  銅鋅原電池是由兩個“半電池”所組成，而每一個半電池中有一個電極和相應(yīng)的電解質(zhì)溶液。在銅鋅原電池放電反應(yīng)

2、中，正極起還原反應(yīng)，負(fù)極起氧化反應(yīng)，電池反應(yīng)是兩個電極反應(yīng)的總和，其電動勢為組成該電池的兩個半電池的電極電勢的代數(shù)和。在恒溫恒壓、可逆條件下，各熱力學(xué)函數(shù)與電池電動勢有如下關(guān)系：   （1）   (2)       (3)  式中：F是法拉第常數(shù)（96485.34C），z是電池輸出元電荷的物質(zhì)的量，E是可逆電池的電動勢。故只要在恒溫恒壓下測出銅鋅電池的電動勢E和電動勢的溫度系數(shù)，便可求出各熱力學(xué)函數(shù)。  書寫電池的電動勢和電極電勢的表達(dá)式： &#

3、160;     根據(jù)能斯特方程，可得電池的電動勢與活度的關(guān)系式：       (4)由于Cu、Zn為純固體，它們的活度為1，則式（4）可書寫為：     (5) 式中 為溶液中鋅離子的活度和銅離子的活度均等于1時的電池的電動勢（即原電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢）。 的數(shù)值可由下法得到。 =E0+-E0- （6）E0以標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)氫電極是氫氣壓力為100kPa，溶液中為1，其電極電勢規(guī)定為零)測得。將標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為負(fù)極銅電極作為正極組成電池測定E(Zn|Z

4、n2+)，標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為負(fù)極鋅電極作為正極組成電池測定E(Cu|Cu2+)。E(Zn|Zn2+)= E0(Zn|Zn2+)- （7）E(Cu|Cu2+)= E0(Cu|Cu2+)- （8）得出E0(Zn|Zn2+)，E0(Cu|Cu2+)。由（6）得 。由E0 還可以計算出rGm，可由下式求出：rGm=-zFE0 （9）計算原電池反應(yīng)電動勢的溫度系數(shù)（）P 。測定不同溫度下銅鋅原電池的電動勢，作E-T圖求斜率，斜率即為（）P 。實驗儀器及試劑  儀器：SDC-B數(shù)字電位差綜合測試儀1臺(南京桑力電子設(shè)備廠) ，銅電極 1 支，鋅電極 1 支，50ml燒杯2只，恒溫裝置一套，

5、型管。  試劑：0.100×103 mol.m-3 ZnSO4 ，0.100×103 mol m-3CuSO4，13的稀硝酸，稀硫酸溶液，飽和KNO3溶液，瓊脂，CuSO4.5H2O，乙醇。實驗步驟   1. 電極制備  （1）銅電極的制備：將銅電極在13的稀硝酸中浸泡片刻，除去氧化物，用水沖洗干凈。以此電極作為負(fù)極，另一銅板作正極在鍍銅液中電鍍（鍍銅液組成為：每升中含125gCuSO4.5H2O，25gH2SO4，50mL乙醇），控制電鍍的電流為20mA，電鍍20min得表面呈紅色的Cu電極，洗凈后放入0.10

6、mol.dm-3的CuSO4溶液中備用。  （2）鋅電極的制備：將鋅電極在稀硫酸溶液中浸泡片刻，除掉鋅電極上的氧化層。取出后用自來水洗滌，再用蒸餾水淋洗，然后浸入飽和硝酸亞汞溶液中610s，取出后用濾紙擦拭鋅電極，使鋅電極表面上有一層均勻的汞齊，再用蒸餾水洗凈（汞有劇毒，用過的濾紙不能亂丟，應(yīng)放入指定的地方），將洗凈后的鋅電極插入0.10 mol.dm-3 的ZnSO4溶液中待用。2.鹽橋制備 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。 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

7、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.電動勢測定：(1).開機(jī)5分種后，如果使用"內(nèi)標(biāo)"做基準(zhǔn)（不用外配的標(biāo)準(zhǔn)電池），就將功能檔旋至"內(nèi)標(biāo)"位，將最大檔"X100V"調(diào)至1處，其余各檔都調(diào)至0處，"補(bǔ)償"檔調(diào)至最小。這等于是給出了1.0000V 的標(biāo)準(zhǔn)，此時按"采零"鍵，使"檢零指示"顯示為"00.00"）。然后將功能檔旋到&q

8、uot;測量"位，將紅線夾接銅電極，黑線夾接鋅電極（切勿接錯了），穩(wěn)定一段時間后開始測電池：-Pt|H2(g,100kPa)|H+a(H+)=1|Cu2+a(Cu2+)|Cu+的電動勢。辦法是由大檔位到小檔位依次逼近電動勢值（剛開始測量時，"檢零指示"檔會顯示 "QU.L" 或 "*.*", 隨著測量值的逼近，絕對值越來越小，但不能為正值），直至"檢零指示"檔為"00.00"（如最后不為"00.00"，則緩緩旋"補(bǔ)償"檔，使"檢零指示&

9、quot;剛好顯示"00.00"），記錄這個時候的讀數(shù)。注意，只有原電池真正處于平衡狀態(tài)，測出的值才會穩(wěn)定不變。因此要盡可能使被測電池平穩(wěn)、不受振動、不含氣泡、室內(nèi)氣溫恒定。(2).同樣的操作側(cè)電池：-Pt|H2(g,100kPa)|H+a(H+)=1|Zn2+a(Zn2+)|Zn+的電動勢。（3.控制恒溫浴溫度為25，將電池：            置于恒溫浴中恒溫 1520 分鐘。 根據(jù)要求正確連接好電位差計，重復(fù)（1）操作測量250C下的電動勢。同理測定30,35,40,45下該電池的電動勢。   4.整理儀器。數(shù)據(jù)處理 1.計算r