物理化学实验报告-电池电动势的测定及其应用

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。

《物理化学基础实验》原电池电动势的测定及应用实验一、实验目的1．测定Cu-Zn原电池的电动势及Cu、Zn电极的电极电势；2．学会几种电极和盐桥的制备方法；3．掌握可逆电池电动势的测量原理和UJ-25型电位差计的操作技术。

二、实验原理凡把化学能转变为电能的装置称为化学电源(或电池、原电池)。

电池是由两个电极和连通两个电极的电解质溶液组成的。

如图13-1所示。

图13-1 Zn-Cu电池示意图Figure 13-1 Zinc - Cu battery diagram把Zn片插入ZnSO4溶液中构成Zn电极，把Cu片插在CuSO4溶液中构成Cu电极。

用盐桥(其中充满电解质)把这两个电极连接起来就成为Cu-Zn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，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。

用电位差计测量电动势也可满足通过电池电流为无限小的条件。

在电池中，每个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池的电动势，按照我们常采用的习惯，规定电池的电动势等于正、负电极的电极电势之差。

即：-+-=ϕϕE (1)式中：E 是原电池的电动势。

+ϕ、-ϕ分别代表正、负极的电极电势。

其中：氧化还原a a zF RT ln-=++θϕϕ (2) 氧化还原a a zF RT ln-=--θϕϕ (3) 在式(2)、(3)中：θϕ+、θϕ-分别代表正、负电极的标准电极电势，R =8.314 J •mol -1•K -1。

T是绝对温度。

z 是反应中得失电子的数量。

F =96500 C ，称法拉第常数。

还原a 、氧化a 分别为参与电极反应的物质的还原态、氧化态的活度。

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：202()()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。

原电池电动势的测定及热力学函数的测定一、实验目的1) 掌握电位差计的测量原理和测量电池电动势的方法；2) 掌握电动势法测定化学反应热力学函数变化值的有关原理和方法； 3) 加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解； 4) 了解可逆电池电动势测定的应用；5) 根据可逆热力学体系的要求设计可逆电池，测定其在不同温度下的电动势值，计算电池反应的热力学函数△G 、△S 、△H 。

二、实验原理1．用对消法测定原电池电动势：原电池电动势不能能用伏特计直接测量，因为电池与伏特计连接后有电流通过，就会在电极上发生生极化，结果使电极偏离平衡状态。

另外，电池本身有阻，所以伏特计测得的只是不可逆电池的端电压。

而测量可逆电池的电动势，只能在无电流通过电池的情况下进行，因此，采用对消法。

对消法是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电源，这样待测电池中没有电流通过，外加电源的大小即等于待测电池的电动势。

2．电池电动势测定原理：Hg | Hg 2Cl 2(s) | KCl( 饱和 ) | | AgNO 3 (0.02 mol/L) | Ag 根据电极电位的能斯特公式，正极银电极的电极电位：其中)25(00097.0799.0Ag /Ag --=+t ϕ；而+++-=Ag Ag /Ag Ag /Ag 1lna F RTϕϕ 负极饱和甘汞电极电位因其氯离子浓度在一定温度下是个定值，故其电极电位只与温度有关，其关系式： φ饱和甘汞 = 0.2415 - 0.00065(t – 25)而电池电动势 饱和甘汞理论—ϕϕ+=Ag /Ag E ；可以算出该电池电动势的理论值。

与测定值比较即可。

3．电动势法测定化学反应的△G 、△H 和△S ：如果原电池进行的化学反应是可逆的，且电池在可逆条件下工作，则此电池反应在定温定压下的吉布斯函数变化△G和电池的电动势E有以下关系式：△r G m =-nFE从热力学可知：△H=-nFE+△S4．注意事项：①盐桥的制备不使用：重复测量中须注意盐桥的两端不能对调；②电极不要接反；三、.实验仪器及用品1.实验仪器SDC数字电位差计、饱和甘汞电极、光亮铂电极、银电极、250mL烧杯、20mL烧杯、U 形管2.实验试剂0.02mol/L的硝酸银溶液、饱和氯化钾溶液、硝酸钾、琼脂四、实验步骤1.制备盐桥3%琼脂-饱和硝酸钾盐桥的制备方法：在250mL烧杯中，加入100mL蒸馏水和3g琼脂，盖上表面皿，放在石棉网上用小火加热至近沸，继续加热至琼脂完全溶解。

【精品】电池电动势的测定及其应
用实验报告
【精品】电池电动势的测定及其应用实验报告是一种采用物理和化学原理测试电池电动势的实验方法。

实验步骤主要包括：
1、准备工作：准备实验试剂和器材，如热水浴、温度计、pH仪、电池、夹子、电压表等；
2、实验室操作：将电池放入热水浴中，并将温度计放入热水浴中，测量温度，然后将pH仪放入热水浴中，并将夹子连接到电池上，并将电压表连接到夹子上，测量电动势；
3、数据分析：根据测量得到的数据，绘制出电池电动势随温度变化的曲线，得出结论；
4、应用实验：将实验得到的结论应用到实际生活中，如在电子产品的研发中，通过电池电动势的测定来调整电子产品的性能，从而提高电子产品的质量和可靠性。

本实验报告通过使用物理和化学原理，对电池电动势的测定及其应用进行了介绍，以及对实验过程进行了详细的描述，并给出了实验结果及其应用实例，以供参考。

物化实验报告电池电动势的测定及其应用
一、实验目的
1.学习和掌握电池电动势的测定原理。

2.掌握配制电池电解液的方法。

3.掌握电池电动势的应用。

二、实验原理
电池电动势是一种原子尺度上发生的势能，它是由电池电解质本身引起的力，由阴、阳极及电解质联合而成。

当它处于静止状态时，电池内部的电解质有特定的分布，并在这个分布状态下，具有一定的势能，这就是电池电动势。

实验中使用的电解质为硝酸铵和乙酸，电池的构造为硝酸铵(阴极)+银/银离子(阳极)。

两个电极分别在不同的溶液中，在实验条件下，通过电池的电解，在一定的条件下，将会发生电解反应：
阴极：2NH4NO3(aq)→2NH4+(aq)+2NO3-(aq)
阳极：2Ag+(aq)→2Ag(s)+2e-
两个反应路径相互影响，使得阴极的电解质离子浓度比阳极的电解质离子浓度低。

由于阴极电解质迁移到阳极，因此电池内部产生电势，从而产生电能。

三、实验步骤
1.准备实验药品：用适量的硝酸铵、乙酸及银离子溶液，准备实验所需的电解液。

2.配制电解液：将硝酸铵和乙酸按照比例混合，然后在其中加入银离子溶液，搅拌均匀即可得到电解液。

3.连接电池：将电解液填满电池双极夹。

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。

实验名称：电动势的测定及其应用实验目的：加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解；熟悉有关电动势的基本计算，学会用电动势法测定溶液的pH值实验原理：在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有满足∆G=−nFE；同时被测电池反应本身是可逆的，即只有无限小的电流通过电池；使用盐桥，减少液接电势；用补偿法原理设计的电势差计进行测量操作步骤：数据处理：<项目1>查阅文献数据，铜锌原电池标准电极电势理论值为1.108V，实测0.943V，实测值偏小<项目2>根据公式pH=0.4536−E0.0591，代入上述实验数据，可以得到：0.05mol/L的HAc溶液pH值为3.0360.10mol/L的HAc溶液pH值为2.865分析与讨论：1.每次测完电解质溶液温度，须将温度探头取出，避免探头腐蚀，2.勿将电极插入电解池底部，以免搅拌子损坏电极；同时测量电动势时需关闭搅拌，以保证溶液平稳思考题：：电位差计，是按照对消法测量原理设计的一种平衡式电学测量装置，能直接给出待T1测电池的电动势值，测定时电位差计按钮按下的时间应尽量短，以防止电流通过而改变电极表面的平衡状态；标准电池，是用来校准工作电流以标定补偿电阻上的电位降；检流计，用来检验电动势是否对消，在测量过程中，若发现检流计受到冲击，应迅速按下短路按钮，以保护检流计；工作电池，为整个电路提供电源，其值不应小于标准电池或待测电池的值：电池，包括工作电池、标准电池和待测电池的正负极接反了；电路中的某处有断路；T2标准电池或待测电池的电动势大于工作电池的电动势,超出了测量范围：对消补偿法；原理，在一待测电池上并联一个大小相等，方向相反的外加电动势与T3电池电压相抗，减缓电池反应的进行，使得回路中的电流趋于零或待测电池中没有电流流过，外加电势差的大小即为待测电池的电动势：用盐桥将两溶液连接后，盐桥两端有两个液接界面，扩散作用以高浓度电解质的阴T4阳离子为主，而其是盐桥中电解质阴阳离子迁移速率几乎相等，所以形成的液接电位极小，可基本消除液接电势T：使甘汞电极电势增大，造成测定的原电池电动势偏小5：采用最后三次的数据，是因为电池开始使用时电动势会比较大，再往后面电动势会T6比较趋于稳定，再取其平均值得出的数据误差较小。

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。