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实验十七 电解质溶液活度系数的测定一、实验目的测定不同浓度盐酸溶液中的平均离子活度系数，并计算盐酸溶液中的活度。
二、实验原理将理想液体混合物中一组分B 的化学势表示式中的摩尔分数 代之以活度，即可表示真实液体混合物中组分B 的化学势。
/B B B f a x =B f 为真实液体混合物中组分B 的活度因子。
真实溶液中溶质B ，在温度T 、压力P 下，溶质B 的活度系数为：/(/)B B B a b b θϒ=其中B ϒ为活度因子（或称活度系数）。
电池：Ag ，AgC l|HCL |玻璃|试液||KCL （饱和）| 22Hg Cl Hgψ膜 L ψ（液接电势）玻璃电极 | | 甘汞电极A /gCl Agψψψ=+膜玻璃22L H /g Cl Hg ψψ=上述电池的电动势： LE ψψψ=+-玻璃Hg Cl /Hg22 （1）其中：K+0.059lg a ψ=膜（K 是玻璃膜电极外、内膜表面性质决定的常数）当实验温度为250C 时 0.11831lg LE K a ψψψ=++--AgCl/AgHg Cl /Hg220.11831lg K a =- K-0.1183lg m γ=±± （2）上式可改写为： K-0.1183lg -0.1183lg E m γ=±±即 lg (0.1183lg )/0.1183K E m γ=--±± （1）根据得拜——休克尔极限公式，对1——1价型电解质的稀溶液来说，活度系数有下述关系式 0/(/)B B B a b b γ=lg γ±=-所以 (0.1183lg )/0.1183K E m --=-±或 0.1183lg 0.1183E m K +=+或将不同浓度的HCl 溶液构成单液电池，并分别测出其相应的电动势E 值，以0.11831gmK 。
求的K 后，再将各不同浓度m 时所测得的相应E 值代入（2）式，就可以算出各种不同浓度下的平均例子活度系数γ±，同时根据22HCL a a ()H Cl a a m γ+-±±±===之关系，算出各溶液中HCl 相应的活度。
实验十观察电容器的充、放电现象实验原理实验操作注意事项图甲电容器充电图乙电容器放电电容器与电源相连，形成充电电流，随着极板电荷量的增加，充电电流减小。
电容器的正、负电荷中和，形成放电电流，随着极板电荷量的减少，放电电流减小1.连电路，按原理图连接器材。
2.单刀双掷开关S接1，观察充电现象。
3.单刀双掷开关S接2，观察放电现象。
4.关闭电源，整理器材1.电流表要选用小量程的灵敏电流表。
2.要选择大容量的电容器。
3.实验要在干燥的环境中进行。
4.在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，避免烧坏电流表数据处理1.观察电流表示数变化，总结电容器充、放电电流的变化规律。
2.可将电流表换成电流传感器，由计算机绘制充、放电的i－t图像，由图像计算充、放电过程通过电流传感器的电荷量。
方法：先算出一个小方格代表的电荷量，然后数出整个图像与横轴所围的面积中的方格数(大于半个的按一个方格计算，小于半个的舍弃)。
电容器充电或放电过程中电荷量为一个小方格代表的电荷量乘以方格数。
3.电容器两极板之间的电压等于电源电动势，由电容的定义式C＝QU估算出电容器的电容C 。
考点电容器充、放电过程的分析例1(2023·北京市海淀区高三期末)某同学用电流传感器和电压传感器研究电容器的放电情况，按如图1连接电路，实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关掷向2端，传感器将信息传入计算机，屏幕上可以显示出电流、电压随时间变化的i－t图线、u－t图线。
图1(1)由图1可知，传感器2应为________传感器(选填“电流”或“电压”)。
(2)计算机屏幕上显示的i－t图线可能为下图中的______，u－t图线可能为下图中的______。
(3)结合屏幕显示的i－t图线、u－t图线信息，可以估算出________。
A.电容器的电容B.电容器储存的电荷量答案(1)电压(2)B D(3)AB解析(1)传感器2与电阻R并联，应为电压传感器。
活度系数的测定实验五电解质溶液活度系数的测定一、实验目的1、掌握用电动势法测定电解质溶液平均离子活度系数的基本原理和方法。
2、通过实验加深对活度、活度系数、平均活度、平均活度系数等概念的理解。
二、基本原理活度系数是用于表示真实溶液与理想溶液中任一组分浓度的偏差而引入的一个校正因子，它与活度a、质量摩尔浓度m之间的关系为:（1）在理想溶液中各电解质的活度系数为1，在稀溶液中活度系数近似为1。
对于电解质溶液,由于溶液是电中性的，所以单个离子的活度和活度系数是不可测量、无法得到的.通过实验只能测量离子的平均活度系数，它与平均活度、平均质量摩尔浓度之间的关系为：(2）平均活度和平均活度系数测量方法主要有:气液相色谱法、动力学法、稀溶液依数性法、溶液的平均活度系数。
其原理如下:电动势法等.本实验采用电动势法测定ZnCl2溶液构成如下单液化学电池:用 ZnCl2该电池反应为:其电动势为：（3)（4）根据: (5）（6)得：（7）式中：，称为电池的标准电动势。
可见,当电解质的浓度m为已知值时，在一定温度下，只要测得 E 值，再由标准电极电势表的数据求得，即可求得。
值还可以根据实验结果用外推法得到，其具体方法如下：将代入式（7），可得:（8）将德拜-休克尔公式:和离子强度的定义: 代入到式（8），可得：(9）可见，可由图外推至时得到。
因而，只要由实验测出溶液构成前述单液化学电池的相应电动势E值,作图,得用不同浓度的ZnCl2到一条曲线，再将此曲线外推至 m=0,纵坐标上所得的截距即为.三、仪器及试剂仪器 LK2005A型电化学工作站（天津兰力科化学电子公司），恒温装置一套，标准电池,100 ml容量瓶6只，5 ml和10 ml移液管各 1支,250 ml和400 ml 烧杯各 1 只，Ag/AgCl电极，细砂纸.试剂 ZnCl2（A。
R)，锌片。
四、操作步骤1、溶液的配制：用二次蒸馏水准确配制浓度为 1。
0 mol。
化工专业实验报告第一部分：实验预习实验名称用离子选择性电极测定混合电解质溶液中盐的活度系数一、实验预习1.实验目的1.1学习用离子选择性电极进行电解质溶液中离子活度系数测定的基本原理和方法；1.2使用Pitzer公式计算混合电解质溶液中盐离子活度系数；1.3实验测定KCl-NaCl混合溶液中KCl的活度系数并与理论值比较。
2.实验原理离子选择性电极（Ionic selective electrode，ISE）是一种电化学敏感器，具有将溶液中某种离子活度转换为电势的能力，其电势与特定离子活度的对数值之间有线性关系，次关系符合Nernst方程：E=Eθ+klna式中：E为电池的电动势，mV；Eθ为标准状态下电池的电动势；k为电极响应斜率；a 为电解质的活度。
可以使用离子选择性电极来测量电解质溶液的活度系数。
本实验用氯离子选择电极和钾离子选择电极先测定KCl单一溶液的电位值，得到电极参数后，在测定KCl-NaCl混合溶液中KCl的电位值，得到活度系数，并与Pitzer公式计算的理论值比较。
1）单一KCl溶液的测定组成如下无液接电势的电池：K+ ISE | KClaq | Cl− ISE。
其电位值为：E KCl=E KClθ+k KCl lna KCl将KCl活度系数带入下式：a KCl=(γ±KCl m KCl)2计算出活度系数a KCl，其中m KCl为KCl的质量摩尔浓度；γ±KCl为KCl的活度系数。
作出E KCl−lna KCl图，应得到一条直线，从图中求得电极参数E KClθ与k KCl。
通过Nernst方程，可以得到理论上的斜率：k=RT nF但是在实际测量中实际斜率与理论斜率相比有一定的偏差，故定义转换系数K：K=实际斜率RT/nF×100%=实际斜率25.7×100%式中条件为T=298.15K ，n=1。
2） KCl-NaCl 混合溶液测定组成如下无液接电势的电池：K + ISE | KCl −NaClaq | Cl − ISE 。
物理化学实验报告姓名：吴菲 分数：实验日期：2013.11.11 温度：19℃ 大气压：102.23KpaNaCl 在H2O 中活度系数测定一.实验目的1.了解电导法测定电解质溶液活度系数的原理。
2.了解电导率仪的基本原理并熟悉使用方法。
二．实验原理由Dehye-Hiicker 公式lgf ±= —A ·|Z +·Z -|I1+Ba o I(1) 和Osager-Falkenhangen 公式 λ=λ0 - (B 1·λ0+B 2)I1+Ba o I(2)可以推出公式lgf ±=A ·|Z +·Z -|B 1 λ0+B 2 (λ-λ0) (3)令a= A ·|Z +·Z -|B 1 λ0+B 2(λ-λ0) 则：lgf ±=a ·(λ-λ0) (4)其中：A=1.8246×106(εT )3/2 ;B 1 = 2.801×106|Z +·Z -|·q(εT )3/2·(1+I)B 2=41.25(|Z +|+|Z -|)η(εT)1/2ε—溶剂的介电常数; η—溶剂的粘度; T —热力学温度;λ—电解质无限稀释摩尔电导率; I —溶液的离子强度。
q=|Z+·Z-||Z+|+|Z-|·L++L-|Z-|·L++|Z-|L-;L+0 , L-0是正、负离子的无限稀释摩尔电导率，Z+,Z_是正负离子的电荷数。
对于实用的活度系数(电解质正、负离子的平均活度系数)γ±，则有f±=γ±(1+0.001vmM)所以lgγ±=lg f±-lg (1+0.001vmM )即lgγ±= a(λ-λ0)- lg (1+0.001vmM )(5)其中:M—溶剂的摩尔质量(g/mol) ;v一为一个电解质分子中所含正、负离子数目的总和，即v=v++v-m—为电解质溶液的质量摩尔浓度( mol/kg )。
电解质溶液活度系数的测定一 内容提要通过测定电池的电动势E ，用作图法求得电池的标准电动势，从而由公式计算不同浓度的盐酸溶液中的离子平均活度系数及活度。
二 目的要求掌握由测得的电动势值获取离子平均活度系数的一般原理与方法。
三 实验关键1．本实验中电池的电动势，存在一个平衡的问题，电动势由小到大，也需15min 左右才能稳定不变，开始时可以较大的氢气流速把管路中的空气驱尽，随后应以稳定不变的氢气流进行工作。
2．铂黑电极有较强的吸附性能．在测定很稀的溶液时，需多次用待测液淋洗，否则可能改变电池的浓度。
四 预备知识1923年Debye 和H ückel 提出了能解释稀溶液性质的强电解质离子互吸理论，此理论假定电解质是完全解离的，并认为溶液中离子之间的相互作用中，只有库仑力起主要作用，并提出离子氛的概念。
根据这一理论推导出Debye-H ückel 公式，可定量地计算电解质平均活度系数。
Debye-H ücket 公式适用于稀溶液。
在稀溶液中，离子的平均活度系数与溶剂的性质、温度、正负离子电荷数及离子强度有关。
因此，一定温度的水溶液中，离子的平均活度系数取决于溶液的离子强度及电解质的价型。
对于同一价型的电解质溶液而言，其离子平均活度系数只随溶液的离子强度而改变，与电解质的性质无关。
五 实验原理电池(一)P t ｜H 2(100kPa)｜HCl(b)｜AgCl ｜Ag(+)的电池反应为21H2(100kPa)+AgCl(s)===Ag(s)+H +(b)+Cl -(b)其电动势为)ln(-+∙-=⊕αa a F RT E E H式中 22)()(b a a a Cl H ∙==∙±±-+γ 所以±⊕--=γln 2ln 2F RT b F RT E E移项得 y F RT E b F RT E ln 2ln 2-=+⊕ 由上式可知，只要知道E 和⊕E 就可求得离子平均活度系数。
华南师范大学实验报告学生姓名冯震威学号20140010009专业新能源材料与器件年级、班级2014课程名称电化学实验实验项目铅电极在硫酸溶液中的充放电行为实验类型□√验证□设计□综合实验时间2016年5月16日实验指导老师吕东生实验评分一、实验目的1. 应用线性电位扫描和循环伏安法研究电极性能；2.掌握恒电流法的基本原理和基本操作；3.应用恒电流法研究电极的充放电行为。
二、实验原理恒电流充放电法，又称计时电势法或电流阶跃法。
一种研究材料电化学性能中非常重要的方法之一。
在恒流条件下对被测电极进行充放电操作，记录其电位随时间的变化规律，研究电位随时间的函数变化的规律。
图1.恒电流法中所施加的电流信号 图2. 恒电流法中的电位-时间响应曲线 金属Pb 是铅酸蓄电池的负极材料，它在充放电过程中的电极反应是：arg 244arg 2Disch e Ch ePb SO e PbSO -+-垐垐垎噲垐 三、实验器材CHI 电化学工作站；铂片电极；玻碳电极；Hg/Hg 2SO 4参比电极；氢氧化钠；Hg/HgO 参比电极；电解槽；7.5g/L Pb(CH 3COO)2溶液、38% (质量比) 硫酸溶液，恒温水浴锅四、实验步骤1.预处理电极，用去离子水沾湿玻碳电极后在砂纸上打磨至表面光亮，然后用去离子水冲洗干净后用滤纸擦干。
打磨铂电极至光亮，用浓盐酸洗液浸泡后擦干2.将恒温水浴锅注2/3体积的水，并将温度设定至85o C,3.将电极装进电解槽，以Hg/HgO电极为参比电极并连接电化学工作站，将电解槽放进恒温水浴锅中。
打开电化学工作站，测试开路电位为-0.6640V4.使用“阴极电位扫描法”沉积Pb。
起始电位为-0.6640V，终止电位为-2.5V，扫速为5mV/s，温度为85o C；3. 取出沉积有Pb的玻碳电极，用去离子水清洗后，以铂片电极为对电极和Hg/Hg2SO4电极为参比电极，在38% (质量比) 的硫酸溶液中测量Pb电极的循环伏安法曲线；扫描范围为- 0.8V—-1.2V，扫速为2mV/s；4. 以0.1mA的电流对Pb电极进行充电，充电时间为5min，分别以0.1mA、0.05mA和0.02mA的电流进行放电，截止电压为-0.3V。
活度系数的测定
实验五电解质溶液活度系数的测定
一、实验目的
1、掌握用电动势法测定电解质溶液平均离子活度系数的基本原理和方法。
2、通过实验加深对活度、活度系数、平均活度、平均活度系数等概念的理解。
二、基本原理
活度系数是用于表示真实溶液与理想溶液中任一组分浓度的偏差而引入的一个校正因子，它与活度a、质量摩尔浓度m之间的关系为：
(1)
在理想溶液中各电解质的活度系数为1，在稀溶液中活度系数近似为1。
对于电解质溶液，由于溶液是电中性的，所以单个离子的活度和活度系数是不可测量、
无法得到的。
通过实验只能测量离子的平均活度系数，它与平均活度、平均质量摩尔浓度之间的关系为：
(2)
平均活度和平均活度系数测量方法主要有：气液相色谱法、动力学法、稀溶液依数性法、电动势法等。
本实验采用电动势法测定ZnCl2溶液的平均活度系数。
其原理如下：
用ZnCl2溶液构成如下单液化学电池：
该电池反应为：
其电动势为：(3)
(4)
根据：(5)
(6)
得：(7)
式中：，称为电池的标准电动势。
可见，当电解质的浓度m为已知值时，在一定温度下，只要测得E 值，再由标准电极电势表的数据求得，即可求得。
值还可以根据实验结果用外推法得到，其具体方法如下：
将代入式（7），可得：
(8)
将德拜-休克尔公式：和离子强度的定义：
代入到式（8），可得：
(9)
可见，可由图外推至时得到。
因而，只要由实验测出用不同浓度的ZnCl2 溶液构成前述单液化学电池的相应电动势E值，
作图，得到一条曲线，再将此曲线外推至m=0，纵坐标上所得的截距即为。
三、仪器及试剂
仪器LK2005A型电化学工作站（天津兰力科化学电子公司），恒温装置一套，标准电池，100 ml容量瓶6只，5 ml和10 ml移液管各1支，250 ml和
400 ml 烧杯各1 只，Ag/AgCl电极，细砂纸。
试剂ZnCl2（A.R），锌片。
四、操作步骤
1、溶液的配制：
用二次蒸馏水准确配制浓度为 1.0 mol.dm-3的ZnCl2溶液250ml。
用此标准浓度的ZnCl2溶液配制0.005、0.01、0.02、0.05、0.1 和0.2 mol.dm-3标准溶液各100 ml。
1、控制恒温浴温度为25.0±0.2 ℃。
2、3、将锌电极用细砂纸打磨至光亮，用乙醇、丙酮等除去电极表面的油，再用
稀酸浸泡片刻以除去表面的氧化物，取出用蒸馏水冲洗干净，备用。
3、4、电动势的测定：将配制的ZnCl2标准溶液，按由稀到浓的次序分别装入
电解池恒温。
将锌电极和Ag/AgCl电极分别插入装有ZnCl2溶液的电池管中，用电化学工作站中的开路电位-时间曲线法分别测定各种在ZnCl2浓度时电池的电动势。
4、5、实验结束后，将电池、电极等洗净备用。
5、五、结果与讨论
6、1、将实验数据及计算结果填入表1。
表1不同浓度ZnCl2时测得的电池电动势
实验温度：大气压：
1、以为纵坐标，为横坐标作图，并用外推法求出。
2、通过查表计算出的理论值，并求其相对误差。
3、应用式（9）计算上列不同浓度ZnCl2溶液的平均离子活度系数，然后再计
算相应溶液的平均离子活度和ZnCl2 的活度，并填入上表中。
六、注意事项
1、测量电动势时注意电池的正、负极不能接错。
2、锌电极要仔细打磨、处理干净方可使用，否则会影响实验结果。
3、Ag/AgCl电极要避光保存，若表面的AgCl层脱落，须重新电镀后再使用。
4、在配置ZnCl2溶液时，若出现浑浊可加入少量的稀硫酸溶解。
七、思考题
1、为何可用电动势法测定ZnCl2 溶液的平均离子活度系数
2、配制溶液所用蒸馏水中若含有Cl-，对测定的E 值有何影响
3、影响本实验测定结果的主要因素有哪些？分析E0的理论值与实验值出现误差的原因。
电极充放电曲线
实验六铅蓄电池及其电极充放电曲线的测定
一、实验目的
1、测定铅蓄电池在常温下电池的充放电曲线。
2、掌握在电池放电情况下测定单电极电势的方法。
3、分析铅蓄电池单电极放电曲线，了解正负极电势下降的特点，进而讨论引起铅蓄电池失效的原因。
二、基本原理
1、铅蓄电池的工作原理
铅蓄电池是一种二次电池，其负极为海绵状铅，正极为二氧化铅，隔板为微孔塑料板或橡胶板，电解液为稀硫酸，其电池结构为
Pb|H2SO4（溶液）|PbO2
当电池充放电时，正、负极分别发生下列电化学过程：
负极： +→-22Pb e Pb
正极： -++→++OH Pb e O H PbO 422222
总的电池反应为：-++→++OH Pb O H PbO Pb 42222
电池电动势为： ()()4
22Pb ln 2-+
Θ+=OH F RT E E 由式（1）可以看出电池电动势随充电时H 2SO 4浓度的增加而升高，放电时随H 2SO 4浓度变稀而降低。
铅蓄电池实际充、放电过程中两极间的电势差值常和上式算出的不一致，这主要是因为电极反应过程中有极化现象存在，这种极化来自电极表面电荷的积累、浓度的变化以及电极或溶液内阻等多方面因素。
在低温时，这种极化现象表现得尤为显著。
2、电池的充、放电曲线
在给定充电或放电条件下（恒流或恒阻），所测得的电池充电（或放电）电压随充电时间（或放电时间）的变化称为电池的充电（或放电）曲线。
若所测得的充电（或放电）曲线是单电极电势相对于某一参比电极变化，则称此种曲线为单电极的充电（或放电）曲线。
三、仪器与试剂
仪器 LK2005A 电化学工作站（天津兰力科化学电子公司） 1台；2A.h 铅蓄电池塑料外壳 1只； 容量为1A.h 正极板 1块 ；容量为1A.h 负极板 1块； 蓄电池用塑料隔板 1块 ；Hg-Hg 2SO 4参比电极 两只 试剂 H 2SO 4溶液（4.5mol.dm -3）
四、实验步骤
1）、将蓄电池的正、负极板装入矩形塑料电池槽，中间插入电池隔板，随后注入
4.5 mol.dm -3 H 2SO 4溶液，至淹没极板为止。
2）、接好电池充放电曲线的测试线路，选择恒电流测试。
3）、调节电化学工作站的给定电流值，将充电电流调节至0.5A ，即可记录出电池的恒电流曲线，当充电电压出现突变时；可观察到氢气和氧气大量析出，这标志着充电已到终点。
此时电压约为2.7V 或略高些。
关掉充电电流。
4）、选择恒电位技术中的‘电位-时间曲线’记下电池开路时的初始电压值后，停止。
5）、调节电化学工作站的给定电流值，将放电电流调到0.8A ，此时，可记录到电池的放电曲线，当电池的放电电压降到1.50V 左右时停止记录，关掉放电电流。
6）、 重复步骤1第3），4）点的操作，从而分别测得放电时正、负极相对Hg-Hg 2SO 4参比电极的单电极电势曲线。
五、数据处理
1、记录仪记录下来的电池在常温及低温下的充、放电曲线及单电极电势曲线，分别标出各曲线相应的充电和放电时间。
2、比较常温及低温下电池在过充是的逸气情况及放电时的性能变化。
3、根据得到的数据，讨论铅蓄电池室温条件下电池失效的原因。
两个图的结果不难看出：对于本实验所选用的3-M-2型薄型极板引起电池性能下降原因主要在负极而不是在正极，充电过程中过早逸出大量的气体主要来自负极氢气。
从而可以初步判断，引起此电池过早失效的原因是负极活性物质匹配不足。
上述结果表明：电池单电极放电性能的测试为蓄电池容量的合理设计及失效原因的分析提供了一种最基本最简单而又适用的实验手段。
由此可见，本实验对生产实际中改进铅蓄电池的设计和提高铅蓄电池的性能具有重要的实际意义。
同时，本实验的原理及测试技术也可推广使用于其他二次电池，例如：镍镉电池和银锌电池的充放电曲线的测量。
此外，本实验对于培养学生合理使用参比电极，正确测量实际体系的电极电势及分析解决实际问题的能力也十分必要。
六、思考题
本实验在测量单电极电势变化时，选用了Hg-Hg2SO4电极作为参比电极。
能否使用标准氢电极、甘汞电极、汞-氧化汞电极、银-氯化银电极或其他类型的参比电极？。
