原電池電動勢的測定及其應用

原電池電動勢的測定及其應用1.簡述對消法測原電池電動勢的測量原理。答：電位差計是根據補償法(或稱對消法)測量原理設計的一種平衡式電壓測量儀器。其工作原理是在待測電池上并聯一個大小相等，方向相反的外加電勢，這樣待測電池中就沒有電流通過，外加電勢差的大小就等于待測電池的電動勢。如圖所示，電位差計有工作、標準、測量三條回路。1）校準工作電流IW開關K打向1，預先調好標準回路中的標準電阻Rn，調節(jié)工作回路的電阻r至檢流計無電流通過，工作電流IW就已被確定。2）測量未知電池電動勢EW開關K打向2，調節(jié)測量回路的電阻RX至檢流計無電流通過，此時IRX與被測電池電動勢對消。2.簡述銅電極電位測定的基本原理。答：實驗只能測得兩個電極構成的電池的電動勢E，而無法測得單個電極的電極電勢φ。若選定一個電極作為標準，使其與任意其它電極組成電池，測其電動勢，就可得出各電極的相對電極電勢φ。通常將氫電極在氫氣壓力為100KPa，溶液中氫離子活度為1時的電極電勢規(guī)定為零伏，稱為標準氫電極，然后與其它被測電極進行比較。以標準氫電極作陽極即負極；而將待測電極作陰極即正極，組成原電池，然后用電位差計測量該電池的電動勢，這個數值和符號就是待測電極的氫標還原電極電勢的數值和符號。由于使用標準氫電極不方便，在實際測定時往往采用第二級的標準電極，甘汞電極是其中最常用的一種。這些電極與標準氫電極比較而得到的電勢已精確測出。3.在原電池電動勢的測定過程中應盡可能的做到在可逆條件下進行，為此在實驗過程中應注意什么？答：電動勢的測量方法屬于平衡測量，在測量過程中盡可能地做到在可逆條件下進行。為此應注意以下幾點：（1）測量前可根據電化學基本知識，初步估算一下被測電池的電動勢大小，以便在測量時能迅速找到平衡點，這樣可避免電極極化。（2）要選擇最佳實驗條件使電極處于平衡狀態(tài)。制備鋅電極要鋅汞齊化，成為Zn(Hg)，而不直接用鋅棒。因為鋅棒中不可避免地會含有其它金屬雜質，在溶液中本身會成為微電池，鋅電極電勢較低(-0.7627V)，在溶液中，氫離子會在鋅的雜質(金屬)上放電，鋅是較活潑的金屬，易被氧化。如果直接用鋅棒做電極，將嚴重影響測量結果的準確度。鋅汞齊化，能使鋅溶解于汞中，或者說鋅原子擴散在惰性金屬汞中，處于飽和的平衡狀態(tài)，此時鋅的活度仍等于1，氫在汞上的超電勢較大，在該實驗條件下，不會釋放出氫氣。所以汞齊化后，鋅電極易建立平衡。制備銅電極也應注意：電鍍前，銅電極基材表面要求平整清潔，電鍍時，電流密度不宜過大，一般控制在20mA·cm-2左右，以保證鍍層緊密。電鍍后，電極不宜在空氣中暴露時間過長，否則會使鍍層氧化，應盡快洗凈，置于電極管中，用溶液浸沒，并超出1cm左右，同時應盡快進行測量。（3）為判斷所測量的電動勢是否為平衡電勢，一般應在15min左右時間內，等間隔地測量7-8個數據。若這些數據是在平均值附近擺動，偏差小于±0.5mV，則可認為已達平衡，可取其平均值作為該電池的電動勢。（4）前面已講到必須要求電池反應可逆，而且要求電池在可逆情況下工作。但嚴格說來，本實驗測定的并不是可逆電池。因為當答：鹽橋的作用是降低液接電勢，但不能完全消除。選擇鹽橋液應注意以下幾個問題：①用作鹽橋的電解質正負離子的摩爾電導率盡可能接近；②用作鹽橋的電解質不能與電池中的電解質發(fā)生反應；③鹽橋中鹽的濃度要很高，常用飽和溶液。因此常用飽和KCl溶液作為鹽橋，因為K+與Cl-的遷移數相近，當有Ag+時，用KNO3或NH4NO3飽和溶液。15.在原電池電動勢的測定實驗中，如何判斷所測量的電動勢為平衡電勢？答：為判斷所測量的電動勢是否為平衡電勢，一般應在15min左右時間內，等間隔地測量7-8個數據。若這些數據是在平均值附近擺動，偏差小于±0.5mV，則可認為已達平衡，可取其平均值作為該電池的電動勢。16.什么是原電池的電動勢？答：電池在電流無限?。措姵靥幱谄胶鉅顟B(tài)）時的電勢。17.如何維護和使用標準電池以及檢流計？答：標準電池的使用：切勿將電池倒轉、傾斜或者搖動；正負極不能接錯；校正電位計用，不作電源，不允許有10-4A以上的電流通過，故絕不可用伏特計測其電壓或用萬用表試其是否為通路。檢流計的使用：檢流計兩端的電壓不能過大，否則會造成電流超過檢流計的最大量程值，損壞檢流計；在使用之前要檢查指針是否指零，如果不指零就要手動調節(jié)，否則會測出錯誤的值；最后，和檢流計相串聯的滑動變阻器要足夠大，在減少滑動變阻器的時候盡量緩慢，不可忽變！18.試舉出原電池電動勢的測量的應用的兩個實例答：原電池電動勢的測量的應用：(1)計算化學反應熱力學函數值的變化；(1)測量溶液的pH值；(3)計算化學平衡常數，判斷氧化還原反應方向；(4)計算難溶鹽的溶度積和絡合離子穩(wěn)定（不穩(wěn)定）常數；(5)求標準電極電勢，計算離子活度系數；(6)電位滴定，確定某些容量分析過程中的滴定終點；(7)在離子選擇電極，電位—PH圖等方面有重要作用。19.在原電池電動勢的測定實驗中，影響實