2021年原電池電動勢的測定實驗報告

1、原電池電動勢的測定實驗報告 原電池電動勢的測定實驗報告 1.掌握可逆電池電動勢的測量原理和電位差計的操作技術(shù) 2.學會幾種電極和鹽橋的制備方法 3.學會測定原電池電動勢并計算相關的電極電勢 凡是能使化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置都稱之為電池(或原電池)。 可逆電池應滿足如下條件: (1)電池反應可逆，亦即電池電極反應可逆;(2)電池中不允許存在任何不可逆的液接界;(3)電池必須在可逆的情況下工作，即充放電過程必須在平衡態(tài)下進行，即測量時通過電池的電流應為無限小。 因此在制備可逆電池、測定可逆電池的電動勢時應符合上述條件，在精確度不高的測量中，用正負離子遷移數(shù)比較接近的鹽類構(gòu)成“鹽橋”來消除液接電位;用

2、電位差計測量電動勢可滿足通過電池電流為無限小的條件。電位差計測定電動勢的原理稱為對消法，可使測定時流過電池的電流接近無限小，從而可以準確地測定電池的電動勢。 可逆電池的電動勢可看作正、負兩個電極的電勢之差。設正極電勢為 +，負極電勢為 -，則電池電動勢 E = + - - 。 電極電勢的絕對值無法測定，手冊上所列的電極電勢均為相對電極電勢，即以標準氫電極作為標準，其電極電勢為零。將標準氫電極與待測電極組成電池，所測電池電動勢就是待測電極的電極電勢。由于氫電極使用不便，常用另外一些易制備、電極電勢穩(wěn)定的電極作為參比電極。常用的參比電極有甘汞電極、銀-氯化銀電極等。這些電極與標準氫電極比較而得的電

3、勢已精確測出，具體的電極電位可參考相關文獻資料。 以飽和甘汞電極與銅/硫酸銅電極或鋅/硫酸鋅電極組成電池，測定電池的電動勢，根據(jù)甘汞電極的電極電勢，可推得這兩個電極的電極電勢。 SDC-II型數(shù)字式電子電位差計，銅電極，鋅電極，飽和甘汞電極，0.1 mol?L-1 CuSO4 溶液，0.1 mol?L-1 ZnSO4 溶液，飽和 KCl 溶液。 1. 記錄室溫，打開SDC-II型數(shù)字式電子電位差計預熱 5 分鐘。將測定旋鈕旋到“內(nèi)標”檔，用1.00000 V電壓進行“采零”。 2. 電極制備：先把鋅片和銅片用拋光砂紙輕輕擦亮，去掉氧化層，然后用水、蒸餾水洗凈，制成極片。 3. 半電池的制作：向

4、兩個 50 mL 燒杯中分別加入 1/2 杯深 0.1000 mol?L-1 CuSO4 溶液和0.1000 mol?L-1 ZnSO4 溶液，再電極插入電極管，打開夾在乳膠管上的彈簧夾，將電極管的尖嘴插入溶液中，用洗耳球從乳膠管處吸氣，使溶液從彎管流出電極管，待電極一半浸沒于溶液中時，用彈簧夾將膠管夾住，提起電極管，保證液體不會漏出電極管，如有滴漏，檢查電極是否插緊。 4. 原電池的制作：向一個 50 mL 燒杯中加入約 1/2 杯飽和氯化鉀溶液，將制備好的兩個電極管的彎管掛在杯壁上，要保證電極管尖端上沒有氣泡，以免電池斷路。 5. 測定銅鋅原電池電動勢：將電位差計測量旋鈕旋至測定檔，接上測

5、量導線，用導線上的鱷魚夾夾住電極引線，接通外電路。 從高位到低位逐級調(diào)整電位值，觀察平衡顯示。在高電位檔調(diào)節(jié)時，當平衡顯示從OVL跳過某個數(shù)字又跳回OVL時，將該檔退回到低值，再調(diào)整下一檔。在低電位檔調(diào)節(jié)時，調(diào)節(jié)至平衡顯示從負值逐漸小，過零后變正值時，將該檔回到低值，繼續(xù)調(diào)整下一檔。直至調(diào)整到最后一位連續(xù)調(diào)節(jié)檔。當平衡顯示為零或接近于零時，讀出所調(diào)節(jié)的電位值，此即該電池的電動勢。 6. 測定電極電勢：取出飽和甘汞電極，拔去電極頭上的橡皮帽，置于燒杯中。將測量導線的兩個鱷魚夾分別夾在鋅電極和甘汞電極上，同上法測定電動勢。再同樣測量由銅電極和甘汞電極組成的電池的電動勢。根據(jù)所測得的電動勢及甘汞電極

6、的電極電勢，計算所測量電極的電極電勢。 1.如何正確使用電位差計? 2.參比電極應具備什么條件? 3.若電池的極性接反了，測定時會發(fā)生什么現(xiàn)象? 4.鹽橋有什么作用?選用作鹽橋的物質(zhì)應有什么原則? 用補償法測量原電池電動勢，并用數(shù)學方法分析 補償法測電源電動勢的原理： 必須嚴格控制電流在接近于零的情況下來測定電池的電動勢，因為有電流通過電極時，極化作用的存在將無法測得可逆電動勢。 為此，可用一個方向相反但數(shù)值相同的電動勢對抗待測電池的電動勢，使電路中沒有電流通過，這時測得的兩級的電勢差就等于該電池的電動勢E。 如圖所示，電位差計就是根據(jù)補償法原理設計的，它由工作電流回路、標準回路和測量電極回路

7、組成。 工作電流電路：首先調(diào)節(jié)可變電阻RP，使均勻劃線AB上有一定的電勢降。 標準回路：將變換開關SW合向Es，對工作電流進行標定。借助調(diào)節(jié)Rp使得IG=0來實現(xiàn)Es=UCA。 測量回路：SW扳回Ex，調(diào)節(jié)電勢測量旋鈕，直到IG=0。讀出Ex。 UJ-25高電勢直流電位差計： 1、 轉(zhuǎn)換開關旋鈕：相當于上圖中SW，指在N處，即SW接通EN，指在X1，即接通電池EX。 2、 電計按鈕：原理圖中的K。 3、 工作電流調(diào)節(jié)旋鈕：粗、中、細、微旋鈕相當于原理圖中的可變電阻RP。 4、 電勢測量旋鈕：中間6只旋鈕，10，10，10，10，10，10，被測電動勢由此示出。 儀器：電位差計一臺，惠斯登標準電

8、池一只，工作電源，飽和甘汞電池一支，銀氯化銀電極一支，100mL容量瓶5個，50mL滴定管一支，恒溫槽一套，飽和氯化鉀鹽橋。 試劑：0.200molLKCl溶液 1、 配制溶液。 將0.200 molL的KCl溶液分別稀釋成0.0100 molL，0.0300 molL，0.0500 molL，0.0700molL，0.0900 molL各100mL。 2、 根據(jù)補償法原理連接電路，恒溫槽恒溫至25。 3、 將轉(zhuǎn)換開關撥至N處，調(diào)節(jié)工作電流調(diào)節(jié)旋鈕粗。中、細，依次按下電計旋鈕粗、細，直至檢流計示數(shù)為零。 4、 連好待測電池，Hg |Hg2Cl2，KCl(飽和)KCl(c)|AgCl |Ag 5

9、、 將轉(zhuǎn)換開關撥至X1位置，從大到小旋轉(zhuǎn)測量旋鈕，按下電計按鈕，直至檢流計示數(shù)為零為止，6個小窗口的讀數(shù)即為待測電極的電動勢。 6、 改變電極中c依次為0.0100 molL，0.0300 molL，0.0500 molL，0.0700 molL，0.0900molL，測各不同濃度下的電極電勢Ex。 室溫15.3;大氣壓102.63KPa;EN=1.018791233V 飽和甘汞電極的電極電勢與溫度的關系為 E/V=0.2415-7.6*10?(t/-25)=0.2341V 0.01000.03000.05000.0700濃度/molL? 電動勢/V E(Cl|AgCl) lg?Cl 0.09730.3314 -2.0000 0.07690.3110 .5229 0.06580.29999 .3010 0.05930.2934 .1549 0.09000.05320.2873 .0458 由外推法可知：?(Cl|AgCl)=0.24V 查得文獻值E(Cl|AgCl)=0.2221V 相對偏差Er=(0.24-0.2221)/0.2221)100%=8% R?=0.9984，可見本次實驗線性擬合較好。 誤差分析：補償法必須使回路中電流