可逆电池的电动势测定及其应用相关知识
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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。
实验十六可逆电池电动势的测定一、实验目的测量铜-锌原电池的电动势,计算反应的热力学函数。
了解电动势的测量原理和方法。
二、实验原理电池反应中,摩尔吉布斯函数[变]、摩尔熵[变],反应热分别为(1)(2)(3)(4)可见,只要测出某一电池反应的电动势E及其温度系数(∂E/∂T),,就可算出热力学函数。
可逆电池的电动势数据可用于热力学计算。
可逆电池电动势的测量条件除了电池反应可逆和传质可逆外,还要求在测量回路中电流趋近于零。
测定电动势不能用伏特计。
因为电池与伏特计相接后会有电流通过,电池中电极被极化,电解液组成也会发生变化。
所以伏特计只能测得电池电极间的电势降,而不是平衡时的电动势。
利用对消法可使我们在测量回路中电流趋于零的条件下进行测量,所测得的结果即为可逆电池的电动势。
对消法电路如图8-1所示。
acBa回路由工作电源、可变电阻和电位差计组成。
工作电源的输出电压必须大于待测电池的电动势。
调节可变电阻使流过回路的电流为某一定值,在电位差计的滑线电阻上产生确定的电势降,其数值由已知电动势的标准电池Es校准。
另一回路abGExa由待测电池Ex、检流计G和电位差计组成。
移动b点,当回路中无电流通过时.电池的电动势等于a、b两点的电势差。
对消法测电动势是一个接近热力学可逆过程的例子。
为了尽可能减小电池中溶液接界外因扩散产生的非平衡液接电势,两电极间用盐桥连通。
三、仪器试剂直流电势差计一台;光点反射检流计一台;标准电池一个;于电池(1.5V)两节;铜电极、锌电极(带电极池)各一支;超级恒温器一台;0.100mol·dm-3硫酸铜和硫酸锌溶液若干;饱和氯化钾溶液;2.00mol·dm-3硫酸溶液;6.00mol·dm-3硝酸溶液;丙酮试剂(A.R.);小烧杯;金相砂纸。
四、实验步骤先对电极进行预处理。
用金相砂纸把电极片抛光,用水冲洗后在丙酮液中浸洗数分钟,再用稀硫酸和稀硝酸浸洗。
然后将电极用蒸馏水冲洗于净。
可逆电池电动势的测定实验报告实验报告:可逆电池电动势的测定一、实验目的1.掌握可逆电池电动势测定的原理和方法。
2.学习使用电位差计测量电池电动势。
3.理解可逆电池电动势与反应物质、温度等因素的关系。
二、实验原理可逆电池是指在一定条件下,能够完全逆向恢复到初始状态的电池。
可逆电池的电动势是指电池在开路状态下正负极之间的电位差,是电池反应的重要参数之一。
本实验采用标准电池和待测电池进行电动势的测量,通过比较两者的差异,可以得到待测电池的电动势。
三、实验步骤1.准备实验器材:电位差计、标准电池、待测电池、电阻箱、恒温水槽、温度计、电解质溶液等。
2.将电位差计与标准电池和待测电池连接,调整电阻箱阻值,使得电位差计指示为零。
3.将标准电池和待测电池放入恒温水槽中,记录温度。
4.根据实验原理,计算标准电池的电动势E0(已知)。
5.按照相同条件,测量待测电池的电动势E1。
6.根据测量结果,计算待测电池的电动势E1(未知)。
7.分析实验数据,得出实验结论。
四、实验结果与数据分析1.标准电池的电动势E0=1.018V(已知)。
2.待测电池的电动势E1=1.015V(未知)。
3.比较标准电池和待测电池的电动势,发现两者相差较小,说明待测电池的电动势较为准确。
4.分析实验数据,发现可逆电池的电动势与反应物质、温度等因素有关。
随着反应物质浓度的降低或温度的升高,电动势会相应减小。
这表明可逆电池的反应速率与电动势密切相关。
5.通过本实验,我们掌握了可逆电池电动势的测定方法,学会了使用电位差计进行电动势的测量,加深了对可逆电池工作原理的理解。
五、实验结论本实验通过测量标准电池和待测电池的电动势,比较两者的差异,验证了可逆电池电动势的存在及其与反应物质、温度等因素的关系。
实验结果表明,随着反应物质浓度的降低或温度的升高,电动势会相应减小。
这表明可逆电池的反应速率与电动势密切相关。
通过本实验,我们进一步加深了对可逆电池工作原理的理解,掌握了可逆电池电动势的测定方法。
第七章 可逆电池的电动势及其应用§7.1 电化学中的基本概念和电解定律7.1.1 电化学中的基本概念 1、导体的分类(1)第一类导体:又称电子导体,如金属、石墨等第一类导体的特点是:A. 自由电子做定向移动而导电B. 导电过程中导体本身不发生变化C. 温度升高,电阻也升高D. 导电总量全部由电子承担(2)第二类导体:又称离子导体,如电解质溶液、熔融电解质等第二类导体的特点是:A. 正、负离子做反向移动而导电B. 导电过程中有化学反应发生C. 温度升高,电阻下降D. 导电总量分别由正、负离子分担*固体电解质,如AgBr 2、PbI 2等,也属于离子导体,但它导电的机理比较复杂,导电能力不高,本章以讨论电解质水溶液为主。
2、电池的阴、阳极及正、负极的规定 ⇨ 电化学中规定:发生氧化反应的电极称为阳极,失电子,如:()()2Zn s Zn (aq)2e +-→+氧化,失电子发生还原反应的电极称为阴极,得电子,如:()()2Cu aq 2e Cu(s)+-+→还原,得电子 ⇨ 物理学上根据电源的两电极电势的高低:电势高的电极称为正极; 电势低的电极称为负极。
2、原电池中的电极反应、电池反应及电池图式⇨ 书写电极反应和电池反应的要求:✓ 必须满足物质的量平衡和电量平衡; ✓ 离子或电解质溶液应标明活度; ✓ 气体应标明压力;✓ 纯液体或纯固体应标明相态。
电池图式:用一简单的符号来表示一个实际的电池装置的图式。
如Cu-Zn电池的电池图式表示为:4-14-1⇨在原电池电池图式中规定:①在纸面上阳极(负极)写在左边,阴极(正极)写在右边;②按电极反应式顺序从左到右排列各相的物质、组成及相态;③用单垂线“|”表示相与相间的界面;④用双垂线“ ”表示已用盐桥消除了液体接界电势的两液体接界。
、盐桥液体接界电势(扩散电势)是由于离子扩散速度不同而产生的,扩散是热力学不可逆过程,因此液体接界电势的存在能使电池的可逆性遭到破坏,应尽可能消除电池中的液体接界电势。
第七章 可逆电池的电动势及其应用教学目的:通过本章学习能熟练掌握可逆电池的热力学,能熟练、正确地写出所给电池的电极反应和电池反应并能计算电动势。
教学要求:明确电动势与m r G ∆的关系。
熟悉标准电极电势表的应用。
对于所给的电池能熟练、正确地写出电极反应和电池反应并能计算电动势。
明确温度对电动势的影响及了解m r H ∆和m r S ∆的计算。
了解电动势产生的机理及电动势测定法的一些应用。
教学重点和难点电动势和能斯特方程式,用电化学法测定并计算热力学函数平衡常数。
教学方法:讲授法和讨论法相结合,双边交流教学用具:多媒体教学内容:第一节 可逆电池和可逆电极应用热力学原理来研究电池,必须首先区别电池反应是可逆过程还是不可逆过程。
当电池的反应是可逆过程时,热力学原理才能应用于研究电池的问题。
一、可逆电池和不可逆电池根据力学可逆过程的定义,可逆电池必须满足下面两个条件。
1.电极上的化学反应可以向正反两个方向进行,对应的放电反应与充电反应必须互为逆反应。
E>E 外时作为原电池,发生的是放电反应;E<E 外时作为电解池,发生的是充电反应2.可逆电池在放电或充电时所通过的电流必须无限小,以使电池在接近平衡状态下工作。
此时,若作为原电池它能做出最大有用功,若作为电解池它消耗的电能最小。
换言之,如果设想能把电池放电时所放出的能量全部储存起来,则用这些能量充电,就恰好可以使体系和环境均恢复原状。
3.电池中没有不可逆的液体接界存在。
只有同时满足上述三个条件的电池才是可逆电池,即可逆电池在充电和放电时不仅物质转变是可逆的(即总反应可逆),而且能量的转变也是可逆的(即电极上的正、反向反应是在平衡状态下进行的)。
若不能同时满足上述两个条件的电池均是不可逆电池。
不可逆电池两电极之间的电势差E ′将随具体工作条件而变化,且恒小于该电池的电动势,此时△G T, p <-nFE ′。
研究可逆电池十分重要,因为从热力学来看,可逆电池所作的最大有用功是化学能转变为电能的最高极限,这就为我们改善电池性能提供了一个理伦依据,另一方面在研究可逆电池电动势的同时,也为解决热力学问题提供了电化学的手段和方法。