实验六原电池电动势的测定及其应用
一、目的与要求
1、测定Zn—Cu电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势；
2、学会一些电极的制备和处理方法；
3、掌握电位差计的测量原理和正确使用方法。
二、基本原理
原电池由正、负两极和电解质组成。电池在放电过程中，正极上发生还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是电池反应中所有反应的总和。电池除作电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学得知，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系：
△G＝－nFE （6－1）式中△G是电池反应的吉布斯自由能增加；n为电极反应中电子得失数；
F为法拉第常数，E为电池的电动势。从式中可知，测定电池的电动势E后，便可求得△G，进而又可求得其他热力学参数。但须注意，首先要求被测电池反应本身是可逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，并且不存在不可逆的液接界。同时要求电池必须在可逆情况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通过电池。因此在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减少液接界电势。
为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，一般均采用电位差计测量电池的电动势。原电池电动势主要是两个电极电势的代数和，如能分别测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池电动势。由（6－1）式可推导出电池电动势的表达式。下面以锌－铜为例进行分析。
电池表示式为：Zn∣ ZnSO4‖ CuSO4∣ Cu
符号“∣”代表固相（Zn或Cu）和液相(ZnSO4或CuSO4)两相界面；“‖”
代表连通两个液相的“盐桥”。
当电池放电时：
负极起氧化反应 Zn → Zn2÷＋ 2e-
正极起还原反应 Cu2÷＋2e → Cu-
电池总反应为 Zn ＋ Cu 2÷ → Zn 2÷＋Cu 电池反应的吉布斯自由能变化值为：
20
2()()
ln ()()
a Zn a Cu G G RT a Cu a Zn ++
??=?+? （6－2） 上述式中△G 0
为标准态时自由能的变化值；a 为物质的活度，纯固体物质的活度等于1，则有：a （Zn ）﹦a （Cu ）﹦1 （6－3） 在标准态时， △G ﹦△G 0
﹦ -nFE 0 （6－4） 式中E 0为电池的标准电动势。由（2－10－1）至（2－10－4）式可解得：
20
2()
ln ()
RT a Zn E E nF a Cu ++
=- （6－5） 对于任一电池，其电动势等于两个电极电势之差值，其计算式为： E ﹦ T ?+(右·还原电势) － T ?-（左·还原电势） （6－6） 对锌－铜电池而言，
220
2(/)
2(/)
1ln (6-7)2()
1ln (6-8) 2()
T
Cu
Cu T Zn Zn RT F a Cu RT F a Zn ????+
+
++-+=-=-
式中 20(/)T Cu Cu ?+和20(/)
T Zn Zn ?+
是当a （Cu 2÷）=a （Zn 2÷
）=1时，铜电极和锌电极的标准电极电势。
对于单个离子，其活度是无法测定的，但强电解质的活度与物质的平均质量摩尔浓度和平均活度系数之间有以下关系：
21()a Zn c γ+±= （6－9）
22()a Cu c γ+±= （6－10） γ± 是离子的平均离子活度系数。其数值大小与物质浓度、离子的种类、实验温度等因素有关。
在电化学中，电极电势的绝对值至今无法测定，通常将氢电极在氢气压力为101325Pa ，溶液中氢离子活度为1时的电极电势规定为零伏，称为标准氢电极，然后与其他被测电极进行比较。由于使用标准氢电极不方便，在实
际测定时往往采用第二级的标准电极。甘汞电极（SCE)是其中最常用的一种。
以上所讨论的电池是在总反应中发生了化学变化，因而被称为化学电池。还有一类电池叫浓差电池，这种电池在净作用过程中，仅仅是一种物质从高浓度（或高压力）状态向低浓度（或低压力）状态转移，从而产生电动势，而这种电池的标准电动势E 0等于零伏。
例如电池 4142()()Cu CuSO c CuSO c Cu 就是浓差电池的一种。
电池电动势的测定工作，必须在电池处于可逆条件下进行，因此根据对消法原理（在外电路上加一个方向相反而电动势几乎相等的电池）设计了一种电位差计，以满足测量工作的要求。本实验是在实验温度下测得的电动势
T ?，可由（2－10－7）和（2－10－8）式计算0T ?，由
00
2
2981
(298)(298)2
T T T ??αβ=+-+-
式求出298K 时的标准电极电势 0
298?。式中α，β为电池电极的温度系数。
对Zn －Cu 电池来说： 铜电极（2Cu Cu +
） -10.000016 V K , 0αβ=-?=
锌电极（2Zn Zn
+
）-16-20.0001 V K , 0.6210 V K αβ-=?=??
三、 仪器 试剂
数字式电位差计 镀铜溶液
滑动变阻器 硫酸锌溶液（ 0.1000 mol.L 1- ） 毫安表 硫酸铜溶液（ 0.1000 mol.L 1- ） 电线若干 饱和氯化钾溶液 饱和甘汞电极 盐桥， 100ml 烧杯 硫酸（ 6 mol.L 1- ） 硝酸（ 6 mol.L 1- ） 四、
实验步骤
1、电极制备
①铜电极：取宽度为1cm 的铜片两片（因为要测浓差电池，所以要电镀两铜片），宽度为2cm 的铜片1片放在盛有6N 硝酸的小烧杯内浸洗，除去氧化层，然后用水冲洗，再用蒸馏水淋洗，最后用滤纸吸干。将1cm 宽的两铜片置于盛有镀铜溶液的100ml 烧杯作负极（交叉放），直接接到台面上的黑色旋钮上，将2cm 宽的一铜片置于同一烧杯中作正极，顺序接毫安表，滑动变阻器的下端，串联在电上端接到台面上的红色旋钮上。电流密度控制在20ma ·cm 2为宜，（由于两个1cm 铜片分别有2cm2，加起来是4cm2，又有正反两面，总共是8 cm2，整个电镀的电流密度就是160 ma ），电镀30分钟。 注意：
a. 正负极要隔开大概两厘米左右，
b. 所有组接好电路后开总闸。
c. 电镀后铜片上应该有一层亮亮的铜，如果镀的太多，铜片会显得深一些。
d. 电镀期间可以测. 41()Zn ZnSO c KCl （饱和）22Hg Cl Hg 电池的电动势。
e. 电镀的烧杯要用100ml 的。
②锌电极：用6mol ·L -1硫酸浸洗锌片，以除去表面上的氧化层，取出后用水洗涤，再用蒸馏水淋洗，最后用滤纸吸干。
2．电池组合：把甘汞电极（在实验台的架子上，用之前去掉黑色帽子）放入装有饱和氯化钾溶液的50ml 小烧杯内做负极，把锌电极放入装有硫酸锌的50ml 小烧杯内做正极，用盐桥把两个小烧杯连接起来，即成下列电池：
41()Zn ZnSO c KCl （饱和）22Hg Cl Hg
同法分别组成下列电池进行测量：
22Hg Hg Cl KCl （饱和）42()CuSO c Cu 41421144()()(0.0100)(0.100)Zn ZnSO c CuSO c Cu
Cu CuSO mol L CuSO mol L Cu
--??
3．电动势测定（数字式电位差计的使用）
按照电位差计说明书的步骤进行操作，分别测定以上四个电池的电动势。选用内标法，先进行校正，校正后测量，使得显示的电流值是接近于零的负数，整个过程有显示一个小的负数就可以记录电压的值，左边表示的是电压值，右边表示的是整个电路的电流值，一定在15分钟内测完，最好十分钟以内，以防电极氧化）
五、数据处理
1．记录实验温度，根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算实验温度下的电极电势：
4/0.24157.6110(298)SCE V T ?-=-?- （ 6－11） 2．根据测定的电池41()Zn ZnSO c KCl （饱和）22Hg Cl Hg ，22Hg Hg Cl KCl （饱和）42()CuSO c Cu 的电动势，分别计算铜、锌电极的220
298(/)298(/),Cu Cu Zn Zn ??++ 具体解法：先讲20
298(/)Zn Zn ?+的计算。
a ． 通过测得电池41()Zn ZnSO c KCl （饱和）22Hg Cl Hg 的电动势E1，和
/SCE V ?（由6-11算的）求得2(/)T Zn Zn ?+；
b ．再由公式220
2(/)(/)
1ln 2()
T Zn Zn T Zn Zn RT F a Zn ??+++=-求得20
(/)
T Zn Zn ?+ c ． 最后由公式22002
(/)298(/)
1(298)(298)2
T Zn Zn Zn Zn T T ??αβ++
=+-+-，-16-20.0001 V K , 0.6210 V K αβ-=?=??，求得20
298(/)Zn Zn ?+
20298(
/)
Cu
Cu ?+
的计算
a ． 通过测得电池22Hg Hg Cl KCl （饱和）42()CuSO c Cu 的电动势E2，和
/SCE V ?（由6-11算的）求得2(/)T Cu Cu ?+
b ．再由公式2202(/)(/)
1ln 2()
T Cu Cu T Cu Cu RT F a Cu ??+++=-求得20
(/)
T Cu Cu ?+ c ． 最后由公式22002
(/)298(/)
1(298)(298)2
T Cu Cu Cu Cu T T ??αβ++
=+-+-，-10.000016 V K , 0αβ=-?=，求得20
298(/)Cu Cu ?+
根据所求算的2200298(/)298(/),Cu Cu Zn Zn ??++，分别跟20
298(
/)0.3419()Cu Cu V ?+=和20298(
/)
0.7627()Zn
Zn V ?+
=-相比。
3．根据有关公式计算Z n －Cu 电池的理论电动势E 理，并以实验值E 实进行比较。E 理=2(/)T Cu Cu ?+—2(/)T Zn Zn ?+，下面分别讲2(/)T Cu Cu ?+和2(/)T Zn Zn ?+的求法。
2(/)
T Cu
Cu ?+
求法：
a ． 将20
298(
/)
0.3419()Cu Cu V ?+=代入公式22002
(/)
298(/)
1(298)(298)2
T
Cu
Cu Cu Cu T T ??αβ+
+
=+-+-，-10.000016 V K , 0αβ=-?=，求得20
(/)
T
Cu
Cu ?+
b ．将上步求得的20(/)T Cu Cu ?+带入公式220
2(/)(/)
1
ln
2()
T Cu Cu T Cu Cu RT F a Cu ??+++=-求得2(/)T Cu Cu ?+。
2(/)
T Zn
Zn ?+
求法：
a ． 将20298(/)0.7627()Zn Zn V ?+=-代入公式
220
2(/)
298(/)
1(298)(298)2
T
Zn
Zn Zn Zn T T ??αβ+
+
=+-+-，-16-20.0001 V K , 0.6210 V K αβ-=?=??，求得20
(/)
T
Zn
Zn ?+
b ．将上步求得的20(/)T Zn Zn ?+带入公式220
2(/)(/)
1
ln 2()
T Zn Zn T Zn Zn RT F a Zn ??+
++
=-求得2(/)
T Zn
Zn ?+
。
4．根据文献数据：
220298(
/)0298(
/)
0.3419()0.7627()
Cu Cu Zn
Zn V V ??+
+
==-
六、思考题
1．为何测电势要用对消法？ 2．侧电动势为何要用盐桥？
原电池电动势的测定实验报告范本（完整版） After Completing The Task According To The Original Plan, A Report Will Be Formed To Reflect The Basic Situation Encountered, Reveal The Existing Problems And Put Forward Future Ideas?
互惠互利共同繁荣
原电池电动势的测定实验报告范本 (完整版) 备注：该报告书文本主要按照原定计划完成任务后形成报告，并反映遇到的基本情况、实际取得的成功和过程中取得的经验教训、揭露存在的问题以及提岀今后设想。文档可根据实际情况进行修改和使用。 实验目的 1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的 操作技术 2.学会几种电极和盐桥的制备方法 3.学会测定原电池电动势并计算相关的电极电势 实验原理 凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池 (或原电池)。 可逆电池应满足如下条件： (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆；⑵电池中不允许存在任何不可逆的液接界；(3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，即测量时 通过电池的电流应为无限小。
因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位;用电位差计测量电动势可满足通过电池电流为无限小的条件。电位差计测定电动势的原理称为对消法, 可使测定时流过电池的电流接近无限小，从而可以准确地测定电池的电动势。 可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。设正极电势为e+,负极电势为e-,则电池电动势 E = e+ - e-。 电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极作为标准，规定其电极电势为零。将标准氢电极与待测电极组成电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测岀，具体的电极电位可参考相关文献资料。
实验报告 电动势的测定及其应用 一．实验目的 1．掌握对消法测定电动势的原理及电位差计，检流计及标准电池使用注意事项及简单原理。 2．学会制备银电极，银～氯化银电极，盐桥的方法。 3．了解可逆电池电动势的应用。 二．实验原理 原电池由正、负两极和电解质组成。电池在放电过程中，正极上发生还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用作电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质，从化学热力学得知，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： △r G m =-nFE 式中△r G m 是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中电子得失数；F 为法拉第常数；E 为电池的电动势。从式中可知，测得电池的电动势E 后，便可求得△r G m ，进而又可求得其他热力学参数。但须注意，首先要求被测电池反应本身是可逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，并且不存在不可逆的液接界。同时要求电池必须在可逆情况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通过电池。因此，在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减小液接界电势。 为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，一般均采用电位差计测量电池的电动势。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能分别测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池电动势。 附【实验装置】（阅读了解） UJ25型电位差计 UJ25型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量范围为 mV .V 1171-μ(1K 置1?档)或 mV V 17110-μ（1K 置10?档） 。使用V V 4.6~7.5外接工作电源，标准电池和 灵敏电流计均外接，其面板图如图5.8.2 所示。调节工作电流（即校准）时分别调节1p R （粗调）、2p R （中调）和3p R （细 调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调 节工作电流。n R 是为了适应温度不同时标准电池电动势的变化而设置的，当温 图5.8.2 UJ31型电位差计面板图 + - -++- + -标准 检流计 5.7-6.4V 未知1 未知2 K 1 R P2 R P3 R P1 R n K 2 I II III 1.01×10 ×1 未知1 未知2 标准断断粗 中 细 ×1 ×0.1 ×0.001 粗细短路
原电池电动势的测定 ——杨兰森（20096842） 一、实验目的 1. 了解各类电极的构造、制备和使用； 2. 掌握盐桥的制备方法和它在电动势测定中的作用； 3.掌握SDC型电极电位仪的原理和使用方法； 4. 测量下列原电池的电动势： （1）Hg(l)，Hg2Cl2(s)︱KCl(饱和)︱H＋(待测)Q，H2Q︱Pt，求待测盐酸溶液的pH值。 （2）Hg(l)，Hg2Cl2(s)︱KCl(饱和)‖AgNO3(0.02mol·kg-1)︱Ag(s)，求Ag电极的电极电位。 （3）Ag(s)，AgCl(s)︱KCl(0.02mol·kg-1)‖AgNO3(0.02mol·kg-1)︱ Ag(s)，求AgCl溶度积。 二、实验原理 1. 电极电位及电动势： 原电池是由两个电极组成，即发生氧化作用的负极和发生还原作用的正极。故原电池电动势值等于组成该原电池两电极的电极电位的代数和。虽然电极电位的绝对值不能测量，但只要确定各个电极相对于同一基准的相对电位，利用相对电位的数值，就可以计算任意两个电极所组成的电池的电动势。现以标准氢电极作为基准，规定任意温度下标准氢电极的电极电位为零。若将标准氢电极作为发生氧化作用的负极，给定电极做正极，组成原电池，规定此原电池的电动势为给定电极的电极电位（称还原电极电位），其计算通式为： （1） 由任意两个电极组成原电池时，其电动势可按下式计算： （2） 使用（2）式计算电动势的条件是两个电极不同电解质溶液接触时的液体接界电位已被消除，为此需用“盐桥”连接电解质溶液以降低接界
电位。 另外，实际测量还原电极电位时，由于标准氢电极使用条件十分严格，故往往采用其他电极作参比电极，最常用的有甘汞电极和银－氯化银电极。 2. 电极性质和制备 （1）醌氢醌电极 醌氢醌是醌（Q）与氢醌（H2Q）等分子化合物。由它组成的电极是一种对氢离子可逆的氧化还原电极。醌氢醌在水中依下式部分解离：C6H4O2·C6H4(OH)2 C6H4O2＋C6H4(OH)2 醌氢醌醌氢醌 将少量醌氢醌放入含有H＋的待测溶液中，并使其达到饱和，然后插入铂电极就成为一支醌氢醌电极。 其电极电位可表示为： 氢醌电极标准电极电位与温度的关系为： （2）Ag电极 把Ag电极清洗干净，插入盛有AgNO3溶液的半电池中，组成Ag电极，其电极电位如下： （3）Ag－AgCl电极 Ag－AgCl电极的电极电位由下式表示： （4）甘汞电极 甘汞电极的电极电位由下式表示： 饱和KCl甘汞电极：
实验九原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1．测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势。 2．学会几种电极的制备和处理方法。 3．掌握SDC-Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确的使用方法。 二、实验原理 电池由正、负两极组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： G nFE ?=-（9-1） 式中G ?是电池反应的吉布斯自由能增量；n为电极反应中得失电子的数目；F为法拉第常数（其数值为965001 ?）；E为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E后，进而 C mol- 又可求出其它热力学函数。但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件： (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆； (2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界； (3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。 在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位计 测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就
可计算得到由它们组成的电池的电动势。由（9-1）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。电池表示式为： 4142()()()()Zn s ZnSO m CuSO m Cu s |||| 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；1m 和2m 分别为4ZnSO 和4CuSO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应： { }22()()2Zn Zn s Zn a e ++ - + 正极起还原反应： 22()2()C u C u a e C u s + +- + 电池总反应为： 2222()()()()C u Zn Zn s C u a Zn a C u s ++++ ++ 电池反应的吉布斯自由能变化值为： 22ln C u Zn Zn C u a a G G RT a a ++?=?- （9-2） 上述式中G ? 为标准态时自由能的变化值；a 为物质的活度，纯固体物质的活度等于1，即1Cu Zn a a ==。而在标态时，221C u Zn a a + +==，则有： G G nFE ?=?=- （9-3） 式中E 为电池的标准电动势。由（9-1）至（9-1）式可得： 22ln Zn C u a R T E E nF a ++ =- （9-4） 对于任一电池，其电动势等于两个电极电势之差值，其计算式为： E ??+-=- （9-5） 对铜-锌电池而言 22,1ln 2C u C u C u RT F a ??+ ++=- （9-6） 22,1ln 2Zn Zn Zn RT F a ??+ + -=- （9-7） 式中2,Cu Cu ?+ 和2,Zn Zn ?+ 是当221C u Zn a a + +==时，铜电极和锌电极的标准电极电势。 对于单个离子，其活度是无法测定的，但强电解质的活度与物质的平均质量摩尔浓度和
实验九 原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1．测定Cu -Zn 电池的电动势和Cu 、Zn 电极的电极电势。 2．学会几种电极的制备和处理方法。 3．掌握SDC -Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确的使用方法。 二、实验原理 电池由正、负两极组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： G nFE ?=- （9-1） 式中G ?是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中得失电子的数目；F 为法拉第常数（其数值为965001C mol -?）；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，进而又可求出其它热力学函数。但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件： (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆； (2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界； (3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。 在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位计测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就
可计算得到由它们组成的电池的电动势。由（9-1）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。电池表示式为： 4142()()()()Zn s ZnSO m CuSO m Cu s |||| 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；1m 和2m 分别为4ZnSO 和4CuSO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应： { }22() ()2Zn Zn s Zn a e ++-+ 正极起还原反应： 22()2()Cu Cu a e Cu s ++-+ 电池总反应为： 2222()()()()Cu Zn Zn s Cu a Zn a Cu s ++++++ 电池反应的吉布斯自由能变化值为： 22ln Cu Zn Zn Cu a a G G RT a a ++?=?- （9-2） 上述式中G ?为标准态时自由能的变化值；a 为物质的活度，纯固体物质的活度等于1，即1Cu Zn a a ==。而在标态时，221Cu Zn a a ++==，则有： G G nFE ?=?=- （9-3） 式中E 为电池的标准电动势。由（9-1）至（9-1）式可得： 22ln Zn Cu a RT E E nF a + + =- （9-4） 对于任一电池，其电动势等于两个电极电势之差值，其计算式为： E ??+-=- （9-5） 对铜-锌电池而言 22,1 ln 2Cu Cu Cu RT F a ??+ + += - （9-6） 22,1 ln 2Zn Zn Zn RT F a ??+ + -= - （9-7） 式中2,Cu Cu ? +和2,Zn Zn ?+是当221Cu Zn a a ++==时，铜电极和锌电极的标准电极电势。 对于单个离子，其活度是无法测定的，但强电解质的活度与物质的平均质量摩尔浓度和
实验一 原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1．测定Cu -Zn 电池的电动势和Cu 、Zn 电极的电极电势。 2．学会几种电极的制备和处理方法。 3．掌握SDC -Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确的使用方法。 二、实验原理 原电池由正、负两极和电解质组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： G nFE ?=- （9-1） 式中G ?是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中得失电子的数目；F 为法拉第常数（其数值为965001C mol -?）；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，进而又可求出其它热力学函数。但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件： (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆； (2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界； (3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。 在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位计测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池的电动势。由（9-1）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。电池表示式为： 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”
原电池电动势的测定实验报告 实验目的 1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术 2.学会几种电极和盐桥的制备方法 3.学会测定原电池电动势并计算相关的电极电势 实验原理 凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池(或原电池)。 可逆电池应满足如下条件: (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆;(2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界;(3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，即测量时通过电池的电流应为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位;用电位差计测量电动势可满足通过电池电流为无限小的条件。电位差计测定电动势的原理称为对消法，可使测定时流过电池的电流接近无限小，从而可以准确地测定电池的电动势。 可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。设正极电势为φ+，负极电势为φ-，则电池电动势E = φ+ - φ- 。 电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极作为标准，规定其电极电势为零。将标准氢电极与待测电极组成电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不便，常
用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测出，具体的电极电位可参考相关文献资料。 以饱和甘汞电极与铜/硫酸铜电极或锌/硫酸锌电极组成电池，测定电池的电动势，根据甘汞电极的电极电势，可推得这两个电极的电极电势。 仪器和试剂 SDC-II型数字式电子电位差计，铜电极，锌电极，饱和甘汞电极，0.1 mol?L-1 CuSO4 溶液，0.1 mol?L-1 ZnSO4 溶液，饱和KCl 溶液。 实验步骤 1. 记录室温，打开SDC-II型数字式电子电位差计预热5 分钟。将测定旋钮旋到“内标”档，用1.00000 V电压进行“采零”。 2. 电极制备：先把锌片和铜片用抛光砂纸轻轻擦亮，去掉氧化层，然后用水、蒸馏水洗净，制成极片。 3. 半电池的制作：向两个50 mL 烧杯中分别加入1/2 杯深0.1000 mol?L-1 CuSO4 溶液和0.1000 mol?L-1 ZnSO4 溶液，再电极插入电极管，打开夹在乳胶管上的弹簧夹，将电极管的尖嘴插入溶液中，用洗耳球从乳胶管处吸气，使溶液从弯管流出电极管，待电极一半浸没于溶液中时，用弹簧夹将胶管夹住，提起电极管，保证液体不会漏出电极管，如有滴漏，检查电极是否插紧。 4. 原电池的制作：向一个50 mL 烧杯中加入约1/2 杯饱和氯化钾溶液，将制备好的两个电极管的弯管挂在杯壁上，要保证电极管尖端上没有气泡，以免电池断路。
原电池电动势的测定 一、实验目的 1、测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势 2、学会一些电极的制备和处理方法 3、掌握电位差计的测量原理和正确使用方法 二、实验原理 原电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为电池与伏特计接通后有电流通过，在电池两极上会发生极化现象，使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。 准确测定电池的电动势只能在无电流（或极小电流）通过电池的情况下进行，需用对消法测定原电池电动势：原理：是在待测电池上并联一个大小相等，方向相反 的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。 Ew-工作电源；EN-标准电池； EX-待测电池；R-调节电阻； RX-待测电池电动势补偿电阻； RN-标准电池电动势补偿电阻； K-转换电键；G-检流计
电池由正、负两极组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内 部还可能发生其它反应。电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来作为电源 外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、 恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： nFE G -=? (9-1)式中△G 是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中得失电子的数目；F 为法拉 第常数(其数值为96500 C)；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，便可求得 G ?，进而又可求出其它热力学函数。但必须注意，首先要求电池反应本身是可逆的，即要 求电池电极反应是可逆的，并且不存在任何不可逆的液接界。同时要求电池必须在可逆情 况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通 过电池。因此，在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免 出现液接界，在精确度要求不高的测量中，出现液接界电势时，常用“盐桥”来消除或减小。 在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位差计 测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势， 就可计算得到由它们组成的电池的电动势。由(9-1)式可推导出电池的电动势以及电极电势 的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。 电池表示式为：Cu m CuSO m ZnSO Zn )()(2414 符号“ ”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“ ”代表连通两个液 相的“盐桥”；m 1和m 2分别为4ZnSO 和4CuSO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应 -++→+e Zn Zn Zn 2)(22α 正极起还原反应 Cu e Cu Cu →+-++2)(22α 电池总反应为 Cu Zn Cu Zn Zn Cu +→+++++)()(2222αα 电池反应的吉布斯自由能变化值为 Zn Cu Cu Zn RT G G αααα??+?=?+ +Θ22ln （9-2） 上述式中Θ?G 为标准态时自由能的变化值；α为物质的活度，纯固体物质的活度等于1， 则有
大学物理化学实验报告-原电池电动势的测 定 篇一：原电池电动势的测定实验报告_浙江大学 (1) 实验报告 课程名称：大学化学实验p实验类型：中级化学实验实验项目名称：原电池电动势的测定 同组学生姓名：无指导老师冷文华 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、实验材料与试剂（必填）四、实验器材与仪器（必填）五、操作方法和实验步骤（必填）六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析（必填）八、讨论、心得 一、实验目的和要求 用补偿法测量原电池电动势，并用数学方法分析二、实验原理： 补偿法测电源电动势的原理： 必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势，因为有电流通过电极时，极化作用的存在将无法测得可逆电动势。 为此，可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势，使电路中没有电流通过，这时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势e。 如图所示，电位差计就是根据补偿法原理的，它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。 ① 工作电流电路：首先调节可变电阻rp，使均匀划线ab上有一定的电势降。 ② 标准回路：将变换开关sw合向es，对工作电流进行标定。借助调节rp 使得ig=0来实现es=uca。③ 测量回路：sw扳回ex，调节电势测量旋钮，直到ig=0。读出ex。 uj-25高电势直流电位差计： 1、转换开关旋钮：相当于上图中sw，指在n处，即sw接通en，指在x1，即接通未知电池ex。 2、电计按钮：原理图中的k。 3、工作电流调节旋钮：粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻rp。
-1-2-3-4-5-6 4、电势测量旋钮：中间6只旋钮，×10，×10，×10，×10，×10，×10，被测电动势由此 示出。 三、仪器与试剂： 仪器：电位差计一台，惠斯登标准电池一只，工作电源，饱和甘汞电池一支，银—氯化银电极一支，100ml容量瓶5个，50ml滴定管一支，恒温槽一套，饱和氯化钾盐桥。 -1 试剂：0.200mol·lkcl溶液 四、实验步骤： 1、配制溶液。 -1-1-1-1 将0.200 mol·l的kcl溶液分别稀释成0.0100 mol·l，0.0300 mol·l，0.0500 mol·l，0.0700 -1-1 mol·l，0.0900 mol·l各100ml。 2、根据补偿法原理连接电路，恒温槽恒温至25℃。 3、将转换开关拨至n处，调节工作电流调节旋钮粗。中、细，依次按下电计旋钮粗、细，直至检流计 示数为零。 4、连好待测电池，hg |hg2cl2，kcl（饱和）‖kcl（c）|agcl |ag 5、将转换开关拨至x1位置，从大到小旋转测量旋钮，按下电计按钮，直至检流计示数为零为止，6个 小窗口的读数即为待测电极的电动势。 -1-1-1-1 6、改变电极中c依次为0.0100 mol·l，0.0300 mol·l，0.0500 mol·l，0.0700 mol·l，0.0900 -1 mol·l，测各不同浓度下的电极电势ex。
篇一：原电池电动势的测定实验报告_浙江大学 (1) 实验报告 课程名称：大学化学实验实验类型：中级化学实验实验项目名称：原电池电动势的测定 同组学生姓名：无指导老师冷文华 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、实验材料与试剂（必填）四、实验器材与仪器（必填）五、操作方法和实验步骤（必填）六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析（必填）八、讨论、心得 一、实验目的和要求 用补偿法测量原电池电动势，并用数学方法分析二、实验原理： 补偿法测电源电动势的原理： 必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势，因为有电流通过电极时，极化作用的存在将无法测得可逆电动势。 为此，可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势，使电路中没有电流通过，这时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势。 如图所示，电位差计就是根据补偿法原理设计的，它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。 ①工作电流电路：首先调节可变电阻，使均匀划线AB上有一定的电势降。 ②标准回路：将变换开关合向，对工作电流进行标定。借助调节使得 =0来实现 = CA。③测量回路：扳回，调节电势测量旋钮，直到 =0。读出。 -25高电势直流电位差计： 1、转换开关旋钮：相当于上图中，指在处，即接通，指在 1，即接通未知电池。 2、电计按钮：原理图中的。 3、工作电流调节旋钮：粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻。 -1-2-3-4-5-6 4、电势测量旋钮：中间6只旋钮，×10，×10，×10，×10，×10，×10，被测电动势由此
示出。 三、仪器与试剂： 仪器：电位差计一台，惠斯登标准电池一只，工作电源，饱和甘汞电池一支，银—氯化银电极一支，100 容量瓶5个，50 滴定管一支，恒温槽一套，饱和氯化钾盐桥。 -1 试剂：0. · C 溶液 四、实验步骤： 1、配制溶液。 -1-1-1-1 将0. ·的 C 溶液分别稀释成0.0100 ·，0.0300 ·，0.0500 ·，0.0700 -1-1 ·，0.0900 ·各100 。 2、根据补偿法原理连接电路，恒温槽恒温至25℃。 3、将转换开关拨至处，调节工作电流调节旋钮粗。中、细，依次按下电计旋钮粗、细，直至检流计 示数为零。 4、连好待测电池， | 2C 2， C （饱和）‖ C （c）|A C |A 5、将转换开关拨至 1位置，从大到小旋转测量旋钮，按下电计按钮，直至检流计示数为零为止，6个 小窗口的读数即为待测电极的电动势。 -1-1-1-1 6、改变电极中c依次为0.0100 ·，0.0300 ·，0.0500 ·，0.0700 ·，0.0900 -1
原电池电动势的测定及其应用实验报告 林传信 高分子101 12 一、实验目的 1、理解电极、电极电势、电池电动势、可逆电池电动势的意义 2、掌握用对消法测定电池电动势的基本原理和数字式电子电位差计的使用方法 3、学会几种电极和盐桥的制备方法 二、对消法侧电动势的基本原理： 测量电动势只能在无电流通过电池的情况下进行，因此需要用对消法（补偿法）来测定电 动势。对消法测定电动势就是在所研究的电池的外电路上加一个方向相反的电压。当两者 相等时，电路的电流为零（通过检流计指示）。对消法测电动势常用的仪器为电位差计， 其简单原理如图所示 A C A C E E X S 12= 电极电势的测定原理： 原电池是化学能转变为电能的装置，在电池放电反应中，正极（右边）起还原反应，负极起 氧化反应。电池的电动势等于组成的电池的两个电极电位的差值。即： E= +?—-?=右?—左? 氧化还原αα??θ ln ZF RT -=-+ 氧化 还原αα??θ ln _ZF RT -=- R=?11--?K mol F=96500C α 为参与电极反应的物质的活度。纯固体物质的活度为1。 浓差电池： 一种物质从高浓度（或高压力）状态向低浓度（或低压力）状态转移，从而产生电动势，而 这种电池的标准电动势为零。 三、电池组合： ⑴Hg Cl g KCl L mol ZnSO Zn 224H )()1.0(饱和 ⑵Cu L mol KCl Cl Hg Hg ）（饱和0.1CuSO )(422 ⑶Cu L mol SO Cu L mol ZnSO Zn )1.0()1.0(44
⑷Cu L mol CuSO Cu L mol CuSO )1.0()01.0(44 四、数据处理 实验室温度T= 标准电动势Es= 电池电极电动势： 五、误差分析 在较长的电极电势测量过程中，工作回路中电流发生变化，导致测量误差 部分电解质溶液在测量过程中发生电解，浓度变化影响测量的结果
Screen and evaluate the results within a certain period, analyze the deficiencies, learn from them and form Countermeasures. 姓名：___________________ 单位：___________________ 时间：___________________ 原电池电动势的测定实验报告
编号：FS-DY-34717 原电池电动势的测定实验报告 实验目的 1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术 2.学会几种电极和盐桥的制备方法 3.学会测定原电池电动势并计算相关的电极电势 实验原理 凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池(或原电池)。 可逆电池应满足如下条件: (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆;(2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界;(3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，即测量时通过电池的电流应为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合
上述条件，在精确度不高的测量中，用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位;用电位差计测量电动势可满足通过电池电流为无限小的条件。电位差计测定电动势的原理称为对消法，可使测定时流过电池的电流接近无限小，从而可以准确地测定电池的电动势。 可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。设正极电势为φ+，负极电势为φ-，则电池电动势 E = φ+ - φ- 。 电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极作为标准，规定其电极电势为零。将标准氢电极与待测电极组成电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测出，具体的电极电位可参考相关文献资料。 以饱和甘汞电极与铜/硫酸铜电极或锌/硫酸锌电极组成电池，测定电池的电动势，根据甘汞电极的电极电势，可推
原电池电动势的测定
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原电池电动势的测定 实验目的 1．测定Zn－Cu电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势； 2．学会一些电极的制备和处理方法； 3．掌握数字式电位差计的测量原理和正确使用方法。 实验原理 电池放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。在恒温恒压、可逆的条件下，电池反应有： nEF = ?（1） G- ?是电池反应的吉布斯自由能变化量，n为电池反应中得失电子的数目；E为式中，G 电池电动势；F是法拉第常数。 ?及其它热力学函数，但要求电池反应是“可逆”的，即测定E值后，即可求得G 电池反应为可逆，，不存在任何不可逆的液接界；其次要求电池在可逆下工作，即充放电必须在准平衡状态下工作，只允许无限小的电流通过电池，因此在设计时设定所谓“盐桥”来消除液接界。所谓液接界是指电池的两个电极周围的电解质溶液性质不同，不处于平衡态，当这两种溶液相接触时存在一个液接液面，在液界面两侧会有离子向相反方向扩散，随时间延长，扩散达到相对稳定，而在液界面上产生一个微小电势差，称之为“液接界电势”。常用盐桥来消除或降低液接界电势。常见盐桥采用高浓度或饱和KCl 溶液充满玻璃管，其两端分别与两种溶液相接时，界面上主要由K+、Cl－的向稀溶液扩散，K+、Cl－的摩尔电导率接近，因此减小了液接界电势，而且盐桥两端液接界电势符号相反，可使两端液接界电势抵消一部分。 在测量电池电动势时，为使其接近热力学可逆状态，采用电位差计测量，，原电池电动势是两个电极电动势的代数和，由（1）式可推导出电池电动势和电极电势的表达式。 Cu－Zn电池：Zn(s)|ZnSO4(m1)||CuSO4(m2)|Cu（s） 当电池放电时：负极氧化Zn→Zn2+(αZn2+)+2e- 正极还原Cu2+(αCu2+)+2e-→Cu 总反应：Zn+ Cu2+= Zn2++Cu
( 实验报告) 姓名：____________________ 单位：____________________ 日期：____________________ 编号：YB-BH-053983 原电池电动势的测定实验报告Experimental report on measurement of electromotive force of
原电池电动势的测定实验报告 原电池电动势的测定实验报告1 实验目的 1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术 2.学会几种电极和盐桥的制备方法 3.学会测定原电池电动势并计算相关的电极电势 实验原理 凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池(或原电池)。 可逆电池应满足如下条件: (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆;(2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界;(3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，即测量时通过电池的电流应为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位;用电位差计测量电动势可满足通过电池电流为无限小的条件。电位差计测定电动势的原理称为对消法，可使测定时流过电池的电流接近无限小，从而可以准确地测定电池的电动势。
可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。设正极电势为φ+，负极电势为φ-，则电池电动势E = φ+ - φ- 。 电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极作为标准，规定其电极电势为零。将标准氢电极与待测电极组成电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测出，具体的电极电位可参考相关文献资料。 以饱和甘汞电极与铜/硫酸铜电极或锌/硫酸锌电极组成电池，测定电池的电动势，根据甘汞电极的电极电势，可推得这两个电极的电极电势。 仪器和试剂 SDC-II型数字式电子电位差计，铜电极，锌电极，饱和甘汞电极，0.1 mol?L-1 CuSO4 溶液，0.1 mol?L-1 ZnSO4 溶液，饱和KCl 溶液。 实验步骤 1. 记录室温，打开SDC-II型数字式电子电位差计预热5 分钟。将测定旋钮旋到“内标”档，用1.00000 V电压进行“采零”。 2. 电极制备：先把锌片和铜片用抛光砂纸轻轻擦亮，去掉氧化层，然后用水、蒸馏水洗净，制成极片。 3. 半电池的制作：向两个50 mL 烧杯中分别加入1/2 杯深0.1000 mol?L-1 CuSO4 溶液和0.1000 mol?L-1 ZnSO4 溶液，再电极插入电极管，打开夹在乳胶管上的弹簧夹，将电极管的尖嘴插入溶液中，用洗耳球从乳胶管处吸气，使溶液从弯管流出电极管，待电极一半浸没于溶液中时，用弹簧夹将胶管
原电池电动势的测定及其应用 1. 简述对消法测原电池电动势的测量原理。 答：电位差计是根据补偿法(或称对消法)测量原理设计的一种平衡式电压测量仪器。其工作原理是在待测电池上并联一个大小相等，方向相反的外加电势，这样待测电池中就没有电流通过，外加电势差的大小就等于待测电池的电动势。如图所示，电位差计有工作、标准、测量三条回路。 1）校准工作电流I W 开关K 打向1，预先调好标准回路中的标准电阻Rn ，调节工作回路的电阻r 至检流计无电流通过，工作 电流I W 就已被确定。 2）测量未知电池电动势E W 开关K 打向2，调节测量回路的电阻 R X 至检流计无电流通过，此时I R X 与被测电池电动势对消。 2. 简述铜电极电位测定的基本原理。 答：实验只能测得两个电极构成的电池的电动势E ，而无法测得单个电极的电极电势φ。若选定一个电极作为标准，使其与任意其它电极组成电池，测其电动势，就可得出各电极的相对电极电势φ 。通常将氢电极在氢气压力为100KPa ，溶液中氢离子活度为1时的电极电势规定为零伏，称为标准氢电极，然后与其它被测电极进行比较。以标准氢电极作阳极即负极；而将待测电极作阴极即正极，组成原电池，然后用电位差计测量该电池的电动势，这个数值n n W R E I =X W X R I E =N X N X R R E E =
和符号就是待测电极的氢标还原电极电势的数值和符号。由于使用标准氢电极不方便，在实际测定时往往采用第二级的标准电极，甘汞电极是其中最常用的一种。这些电极与标准氢电极比较而得到的电势已精确测出。 3. 在原电池电动势的测定过程中应尽可能的做到在可逆条件下进行，为此在实验过程中应注意什么？ 答：电动势的测量方法属于平衡测量，在测量过程中尽可能地做到在可逆条件下进行。为此应注意以下几点： （1）测量前可根据电化学基本知识，初步估算一下被测电池的电动势大小，以便在测量时能迅速找到平衡点，这样可避免电极极化。 （2）要选择最佳实验条件使电极处于平衡状态。制备锌电极要锌汞齐化，成为Zn(Hg)，而不直接用锌棒。因为锌棒中不可避免地会含有其它金属杂质，在溶液中本身会成为微电池，锌电极电势较低(-0.7627V)，在溶液中，氢离子会在锌的杂质(金属)上放电，锌是较活泼的金属，易被氧化。如果直接用锌棒做电极，将严重影响测量结果的准确度。锌汞齐化，能使锌溶解于汞中，或者说锌原子扩散在惰性金属汞中，处于饱和的平衡状态，此时锌的活度仍等于1，氢在汞上的超电势较大，在该实验条件下，不会释放出氢气。所以汞齐化后，锌电极易建立平衡。制备铜电极也应注意：电镀前，铜电极基材表面要求平整清洁，电镀时，电流密度不宜过大，一般控制在20mA·cm-2左右，以保证镀层紧密。电镀后，电极不宜在空气中暴露时间过长，否则会使镀层氧化，应尽快洗净，置于电极管中，用溶液浸没，并超出1cm左右，同时应尽快进行测量。 （3）为判断所测量的电动势是否为平衡电势，一般应在15min 左右时间内，等间隔地测量7-8个数据。若这些数据是在平均值附近摆动，偏差小于±0.5mV，则可认为已达平衡，可取其平均值作为该电池的电动势。 （4）前面已讲到必须要求电池反应可逆，而且要求电池在可逆情况下工作。但严格说来，本实验测定的并不是可逆电池。因为当
报告编号：YT-FS-4615-12 原电池电动势的测定实验报告2(完整版) After Completing The T ask According To The Original Plan, A Report Will Be Formed T o Reflect The Basic Situation Encountered, Reveal The Existing Problems And Put Forward Future Ideas. 互惠互利共同繁荣 Mutual Benefit And Common Prosperity
原电池电动势的测定实验报告2(完 整版) 备注：该报告书文本主要按照原定计划完成任务后形成报告，并反映遇到的基本情况、实际取得的成功和过程中取得的经验教训、揭露存在的问题以及提出今后设想。文档可根据实际情况进行修改和使用。 一、实验目的和要求 用补偿法测量原电池电动势，并用数学方法分析 二、实验原理： 补偿法测电源电动势的原理： 必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势，因为有电流通过电极时，极化作用的存在将无法测得可逆电动势。 为此，可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势，使电路中没有电流通过，这时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势E。 如图所示，电位差计就是根据补偿法原理设计的，它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。
①工作电流电路：首先调节可变电阻RP，使均匀划线AB上有一定的电势降。 ②标准回路：将变换开关SW合向Es，对工作电流进行标定。借助调节Rp使得IG=0来实现Es=UCA。 ③测量回路：SW扳回Ex，调节电势测量旋钮，直到IG=0。读出Ex。 UJ-25高电势直流电位差计： 1、转换开关旋钮：相当于上图中SW，指在N处，即SW接通EN，指在X1，即接通未知电池EX。 2、电计按钮：原理图中的K。 3、工作电流调节旋钮：粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻RP。 4、电势测量旋钮：中间6只旋钮，×10，×10，×10，×10，×10，×10，被测电动势由此示出。 三、仪器与试剂： 仪器：电位差计一台，惠斯登标准电池一只，工作电源，饱和甘汞电池一支，银—氯化银电极一支，100mL容量瓶5个，50mL滴定管一支，恒温槽一套，
原电池电动势的测定实验报告 原电池电动势的测定实验报告1 实验目的 1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术 2.学会几种电极和盐桥的制备方法 3.学会测定原电池电动势并计算相关的电极电势 实验原理 凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池(或原电池)。 可逆电池应满足如下条件: (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆;(2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界;(3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，即测量时通过电池的电流应为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，用正负离子迁移数比较接近的盐类构成"盐桥"来消除液接电位;用电位差计测量电动势可满足通过电池电流为无限小的条件。电位差计测定电动势的原理称为对消法，可使测定时流过电池的电流接近无限小，从而可以准确地测定电池的电动势。 可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。设正极电势为hi;+，负极电势为hi;-，则电池电动势E = hi;+ - hi;- 。 电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极作为标准，规定其电极电势为零。将标准氢电极与待测电极组成电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电
势。由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测出，具体的电极电位可参考相关文献资料。 以饱和甘汞电极与铜/硫酸铜电极或锌/硫酸锌电极组成电池，测定电池的电动势，根据甘汞电极的电极电势，可推得这两个电极的电极电势。 仪器和试剂 SDC-II型数字式电子电位差计，铜电极，锌电极，饱和甘汞电极，0.1 mol?L-1 CuSO4 溶液，0.1 mol?L-1 ZnSO4 溶液，饱和KCl 溶液。 实验步骤 1. 记录室温，打开SDC-II型数字式电子电位差计预热5 分钟。将测定旋钮旋到"内标"档，用1.00000 V电压进行"采零"。 2. 电极制备：先把锌片和铜片用抛光砂纸轻轻擦亮，去掉氧化层，然后用水、蒸馏水洗净，制成极片。 3. 半电池的制作：向两个50 mL 烧杯中分别加入1/2 杯深0.1000 mol?L-1 CuSO4 溶液和0.1000 mol?L-1 ZnSO4 溶液，再电极插入电极管，打开夹在乳胶管上的弹簧夹，将电极管的尖嘴插入溶液中，用洗耳球从乳胶管处吸气，使溶液从弯管流出电极管，待电极一半浸没于溶液中时，用弹簧夹将胶管夹住，提起电极管，保证液体不会漏出电极管，如有滴漏，检查电极是否插紧。 4. 原电池的制作：向一个50 mL 烧杯中加入约1/2 杯饱和氯化