电池电动势的测定及其应用讲解

电池电动势的测定及应用实验报告电池电动势的测定及应用实验报告引言电池是我们日常生活中不可或缺的能源供应装置，它的电动势是衡量电池性能的重要指标。

本实验旨在通过测定电池的电动势，了解电池的工作原理，并探索电池在实际应用中的一些可能性。

实验方法1. 实验仪器与材料本实验使用的仪器有：直流电压表、电流表、可变电阻箱、导线等。

材料包括：干电池、铜片、锌片等。

2. 实验步骤（1）将干电池的正极与铜片连接，负极与锌片连接，形成一个闭合电路。

（2）将直流电压表的正极与铜片连接，负极与锌片连接，测量电池的电动势。

（3）通过调节可变电阻箱的电阻，改变电路中的电流强度，记录电压和电流的变化。

（4）根据测得的数据，绘制电压与电流的关系曲线。

实验结果通过实验，我们得到了以下数据：电流（A） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5电压（V） 1.5 1.3 1.1 0.9 0.7根据实验数据，我们可以绘制出电压与电流的关系曲线。

从图中可以看出，电压随着电流的增大而逐渐降低，呈现出线性的负相关关系。

讨论与分析1. 电池的内阻根据欧姆定律，我们可以通过实验数据计算出电池的内阻。

内阻的大小会影响电池的电动势稳定性和输出能力。

通过实验计算，我们得到电池的内阻为0.8欧姆。

2. 电池的工作原理电池是通过化学反应将化学能转化为电能的装置。

在干电池中，锌片发生氧化反应，释放出电子，形成负极；铜片则接受电子，发生还原反应，形成正极。

这种化学反应产生的电子流动就是电池的电流。

3. 电池的应用电池作为一种便携式能源装置，广泛应用于日常生活和工业领域。

它可以为各种电子设备提供电力，如手机、手提电脑、闹钟等。

此外，电池还可以用于储能系统，如太阳能电池板储存太阳能，以备不时之需。

结论通过本次实验，我们成功测定了电池的电动势，并了解了电池的工作原理。

通过分析实验数据，我们得出了电压与电流之间的关系，并计算出了电池的内阻。

电池作为一种重要的能源装置，具有广泛的应用前景。

电池电动势的测定及其应用一、实验目的：1．了解对消法测定电池电动势的原理；2．掌握电动势测定难溶物溶度积（SP K ）的方法；3．掌握常用参比电极银一氯化银电极的制备方法。

二、实验原理：电池由两个半电池组成（半电池包括一个电极和相应的电解质溶液），当电池放电时，进行氧化反应的是负极，进行还原反应的是正极。

电池的电动势就是通过电池的电流趋近于零时两极之间的电位差。

它可表示成：-+-=E E E式中+E 、-E 分别表示正、负电极的电位。

当温度、压力恒定时，电池的电动势E （或电极电位+E 、-E ）的大小取决于电极的性质和溶液中有关离子的活度。

电极电位与有关离子活度之间的关系可以由Nernst 方程表示：B B B a zFRT E E υθ∏-=ln （16-1） 式中：z 为电池反应的转移电子数，B υ为参加电极反应的物质B 的化学计量数，产物B υ为正，反应物B υ为负。

本实验涉及的两个电池为：（1）（一）Ag （s ），AgCl （s ）│KCl （0.0200 mol·L -1）││AgNO 3（0.0100 mol·L -1）│Ag （s ）（+）（2）（一）Hg （l ），Hg 2Cl 2（s ）│KCl （饱和）││AgNO 3（0.0100 mol·L -1）│Ag （s ）（+）在上述电池中用到的三个电极是：（1） 银电极：电极反应：Ag e L mol Ag →+⋅-+)01.0(1（16-2）}{}{++=++Ag a FRT Ag Ag E Ag Ag E ln //θ 其中： }{)25(00097.07991.0/--=+t Ag Ag E θV式中：t 为摄氏温度（下同），（2） 甘汞电极：电极反应：)(2)(22)(2--+→+Cl a Cl l Hg e s HgCl （16-3）{}}{--=Cl a F RT Hg s Cl Hg E Hg s Cl Hg E ln /)(/)(2222θ 对于饱和甘汞电极，温度一定时，-Cl a 为定值，因此饱和甘汞电极电位与温度有关，其关系式为：}{)25(00065.02415.0/)(22--=t Hg s Cl Hg E V（3） 银—氯化银电极电极反应)()('--+=+Cl a Cl Ag e s AgCl （16-4）根据溶度积关系式sp Cl Ag K a a =⋅-+''得 'ln }/{}/)({++=+Ag a FRT Ag Ag E Ag s AgCl E θ 'ln }/{-+=+Cl sp a K F RT Ag Ag E θ 'ln ln }/{--+=+Cl sp a FRT K F RT Ag Ag E θ 'ln }/)({--=Cl a FRT Ag s AgCl E θ (16-5) 式中：)25(000645.02224.0ln }/{}/)({--=+=+t K FRT Ag Ag E Ag s AgCl E SP θθ V 由上式可见，利用Nernst 关系式可求得难溶盐的溶度积常数，为此我们将（16-2）、（16-4）两个电极连同盐桥组成电池（Ⅰ），其电动势可表示为：-+-=E E E=}{}{Ag s AgCl E Ag Ag E /)(/-+=)ln ln }/{(ln }/{-+'-+-+++cl SP Ag a FRT K F RT Ag Ag E a F RT Ag Ag E θθ =)ln(ln -+'⋅+-cl Ag SP a a FRT K F RT 整理得：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⋅'⋅=-+RT EF a a K cl Ag SP ex p (16-6) 因此，给定电池(I)中左右半电池活度'-Cl a 和+Ag a ，若测得电池（I ）的电动势，依上式即可求出AgCl 的溶度积常数。

宁波工程学院物理化学实验报告实验名称 电动势的测定及应用一.实验目的1.通过实验加深对可逆电池、可逆电极、盐桥等概念的理解。

2.掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法。

3.通过电池Ag | AgNO 3(b 1) || KCl(b 2) | Ag-AgCl |Ag 的电动势求AgCl 的Ksp 。

4.了解标准电池的使用和不同盐桥的使用条件。

二.实验原理1.可逆电池的电动势：在电池中，电极都具有一定的电极电势。

当电池处于平衡态时，两个电极的电极电势之差就等于该可逆电极电势。

规定电池的电动势等于正负电极的电极电势之差，即：E=ψ+－ψ-可逆电池必须具备的条件为：（1）反应可逆。

（2）能量可逆。

（3）电池中所进行的其它过程可逆。

测量可逆电池的电动势不能直接用伏特计来测量，采用的对消法。

2.对消法测定原电池电动势原理：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，外加电动势的大小即等于待测电池的电动势。

Ew-工作电源；E N -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；R N -标准电池电动势补偿电阻；K-转换电键；G-检流计3.电极：（1）标准氢电极：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。

将标准氢电极与待测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。

（2）参比电极：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极电动势已精确测出。

4.电池：电池（1）：（-）Hg(s) | Hg2Cl2(s) | KCl(饱和) || AgNO3(c) | Ag(s) (+)电池（2）：（-）Hg(s)|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)||KCl(c)|AgCl(s),Ag(s) (+)三.实验仪器与药品1、仪器：EM-3C数字式电子电位差计；检流计；标准电极；银电极1支；银-氯化银1支；饱和甘汞电极1支；50ml烧杯2个；导线、滤纸若干。

一、实验目的和要求1. 掌握补偿法测定电池电动势的原理和方法；2. 掌握电位差计、检流计和标准电池的使用方法；3. 学会电极和盐桥的制备方法；4. 掌握通过测量原电池电动势计算热力学函数变化值的原理、方法及其他应用。

二、实验内容和原理1．补偿法测电动势的原理电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为电池与伏特计联接后有电流通过，就会在电极上发生电极极化，结果使电极偏离平衡状态。

另外，电池本身有内阻，所以伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。

测量电池电动势只能在无电流通过电池的情况下进行，因此需用对消法(又叫补偿法)来测定电动势。

对消法的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。

对消法测电动势常用的仪器为电位差计，其简单原理如图1所示。

电位差计由三个回路组成：工作电流回路、标准回路和测量回路。

图1 补偿法原理线路图(1)工作电流回路工作电流由工作电池E的正极流出，经可变电阻R、滑线电阻返回E的负极，构成一个通路，调节可变电阻R，使流过回路的电流成为某一定值。

这样AB上有一定的电位降低产生，工作电源E可用蓄电池或稳压电源，其输出电压必须大于待测电池的电动势。

（2）标准回路Es为电动势精确已知的标准电池，C是可在AB上移动的接触点，K是双向开关，KC间有一灵敏度很高的检流计G，当K扳向S一方时，AC1GS回路的作用时校准工作回路的以确定AB上的电位降。

如标准电池S的电动势为1.01865伏，则先将C点移动到AB上标记1.01865伏的C1处，迅速调节R直至G中无电流通过。

这时S的电动势与AC1之间的电位降与AC1间的电位降大小相等、方向相反而对消。

（3）测量回路当双向开关K换向Ex的一方时，用AC2GX回路根据校正好的AB上的电位降来测量未知电池的电动势。

在保证校准工作电流不变的情况下，在AB上迅速移动到C2点，使G中无电流通过，这时X的电动势与AC1间的电位的电位降大小相等，方向相反而对消，于是C2点所标记的电位降为X的电动势。

电池电动势的测定及其应用实验报告
一、实验目的
1、熟悉和掌握自由电动势的测量方法。

2、了解和掌握电池自由电动势的数据处理方法。

3、掌握电池自由电动势的应用。

二、实验原理
电池自由电动势是一种电池在不同温度和电解液种类下所表现出来的
最大可达的电动势。

它在电池的容量、电池的负载电流以及电池的储存寿
命等方面具有非常重要的作用，可以帮助我们对电池的性能进行详细的分析，从而更好地发现问题，提出解决方案，并有效地延长电池的使用寿命。

实验中，利用测量电池自由电动势，使用微电路控制，实现保持电池
在预设的恒电流的情况下，得到电池自由电动势的测量。

三、实验步骤
1、将电池放置在稳定的实验装置上，连接电池并加以热控，将温度
调节在一定的范围内；
2、连接电池的正负极到实验仪器；
3、设置电池负载电流，将实验仪器的表格设置在自由电动势测试模
式下；
4、同一电池比较多次，改变不同的负载电流，观察电池的自由电动
势和耗电量关系；
5、当电池自由电动势达到最大时，记录其电压和实验温度；
6、将测试数据处理，获得电池自由电动势的数据；
7、观察电池的负载电流和自由电动势关系。

原电池电动势的测定和应用原电池电动势的测定和应用引言：原电池电动势是指在没有电流通过时，电池两个极之间的电压差。

它是电池内部的化学反应产生的电势差，也是电池提供电能的基础。

准确测定和充分利用原电池电动势，对于电池的设计和应用具有重要意义。

本文将介绍原电池电动势的测定方法和其在实际应用中的一些典型案例。

一、原电池电动势的测定方法1. 电池伏特计法电池伏特计法是最常用的测定原电池电动势的方法。

具体操作步骤如下：（1）将待测电池与标准电池连接成串联电路；（2）用电压表测量串联电路的总电压；（3）通过改变待测电池与标准电池的连接方式（正负极对换），多次测量总电压；（4）通过计算得到待测电池的电动势。

2. 静态电位法静态电位法是一种利用电位差计测量电动势的方法。

具体操作步骤如下：（1）将待测电池的两个极分别连接到两个电位计的电极上；（2）通过调整电位计的电位差，使得两个电位计的读数相等；（3）记录下电位计的电位差，即为待测电池的电动势。

二、原电池电动势的应用1. 电池选型在进行电池选型时，原电池电动势是一个重要的考虑因素。

不同应用场景对电池的电动势要求不同，如需要提供大电流的应用通常需要较高的电动势，而对于低功耗设备，则可以选择电动势较低的电池。

因此，准确测定原电池电动势可以帮助工程师选择适合的电池。

2. 电池的寿命预测电池的寿命与其电动势密切相关。

通过测量电池的电动势变化，可以预测电池寿命的变化趋势。

当电动势降低到一定程度时，就意味着电池即将达到寿命极限，需要进行更换或充电。

3. 电池状态监测电池状态监测是指实时监测电池的电动势变化，以判断电池的工作状态。

通过测量电动势的变化，可以判断电池是否正常工作，是否需要维护或更换。

这对于一些关键设备的运行非常重要，如医疗设备、航天器等。

4. 电池的充放电控制电池的充放电控制是指根据电池的电动势变化来控制充放电过程。

通过测量电动势的变化，可以判断电池的电量情况，从而控制充放电的时机和速度，以保证电池的安全和有效使用。

原电池电动势的测定及其应用周韬摘要：本实验用补偿法测定了几组原电池的电动势，计算出原电池的标准电动势，选取一个电池计算了恒压条件下反应过程的摩尔吉布斯自由能和摩尔熵等数据。

关键词：补偿法，电动势，摩尔吉布斯自由能。

前言：在电池电动势的测定实验中，比较多的实验，如施巧芳[1]在“原电池电动势测定实验的改进”中，是测定的硫酸铜、硫酸锌和硝酸亚汞（有毒，吸入或与皮肤接触时有极毒，并有蓄积性危害）原电池的电动势。

所用的实验试剂存在毒性。

本实验采用硝酸银和氯化钾溶液进行实验，几个电池之间的数据存在一定的联系，测定的结果可以进行对比。

宋江闯[2]等人在“高阻抗法测定原电池电动势及其温度系数”中用高阻抗的方法对原电池的电动势进行了测定。

对于原电池电动势的测定，要求电池流过的电流为零，相比于高阻抗要求的高电阻电压表，补偿法对实验仪器的要求并不是十分高。

所以，本实验用补偿法测定原电池的电动势及其相关热力学数据。

1、实验部分1.1原理电池电动势的测量必须在可逆条件下进行，否则就没有热力学价值。

所谓的可逆，就是要求电池反应可逆和在测量电动势时电池几乎没有电流流过。

本实验在测定原电池的电动势时，采用补偿法来测定，即可满足电池几乎没由电流流过的条件。

1.1.1补偿法测量电动势通过补偿法严格控制测量电动势时流过电池的电流为零。

具体方法是用一个方向相反、大小相等的电动势，对抗电池电动势，所以，补偿法又叫对消法。

电路图如图1[3]所示。

它由工作电流回路、标准回路和测量回路组成。

工作电流回路：工作电池E w的政图 1 补偿法测定原电池电动势线路图绩流出工作电流，经过滑动变阻器R p、滑线电阻AB后返回负极。

标准回路：连接电路后，闭合K，将SW合向E s端，用以标定工作电流。

通过调节R p使检流计的电流为零，此时电路中有：E s=U CA=IR CA测量回路：将SW合向E x端（电测电池）。

保持R p不动（工作电路中的电流不变），调节C的位置至C’时检流计的电流为零，此时有：U C′A=IR C′A=E xE x=E sR CA×R C′A=kE s图2为UJ-25型直流电位差计。

原电池电动势的测定及其应用原电池电动势的测定是通过实验方法来确定的，常见的测定方法有以下几种：1. 伏特法：利用伏特计测量电池的电动势。

伏特计的原理是基于法拉第电磁感应定律，通过测量在电池两端产生的电压差来确定电动势的大小。

2. 哈特曼法：利用哈特曼振荡器等仪器测量电池的电动势。

这种方法是通过在电池两端施加不同的负载电阻，在不同的电阻上测得电池的电流和电压差，然后绘制电流与电压差之间的关系曲线，通过曲线的斜率来确定电动势。

3. 可逆电池法：利用可逆电池与待测电池进行比较来确定电动势。

可逆电池是一种在反应进行过程中电动势保持不变的电池，通过将待测电池与可逆电池相连，使它们共享电解质容器，然后测量它们之间的电压差，即可得到待测电池的电动势。

原电池电动势的测定在很多领域都有重要的应用，例如：1. 电化学研究：电池电动势的测定可以用于研究电化学反应的动力学和热力学特性，从而帮助人们了解电化学系统的性质和行为。

2. 电力工程：电池电动势的测定可以用于评估电池的性能和寿命，以及电池组的组合方式。

这对于设计和优化电池系统以及选择合适的电池应用场景都具有重要意义。

3. 化学分析：电池电动势的测定可以用于确定溶液中金属离子的浓度，从而实现化学分析和定量分析。

4. 理论研究：电池电动势的测定可以用于验证电化学理论，比如纳斯特方程和法拉第定律的适用性，对电化学领域的理论研究具有重要意义。

总的来说，原电池电动势的测定与应用涉及到电化学、能源和材料科学等多个领域，对于电池和电化学系统的研究和应用都具有重要意义。