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物理化学实验-电池电动势的测定实验报告

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原电池电动势的测定与应用 华南师范大学 化学与环境学院 合作: 指导老师：林晓明

一、实验目的 ① 掌握电位差计的测量原理和原电池电动势的测定方法； ② 加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解； ③ 测定电池(Ⅰ)及电池（Ⅱ）的电动势； ④ 了解可逆电池电动势测定的应用。

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（或极小电流）通过电池的情况下进行，因此采用对消法（又叫补偿法）。 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。 本实验使用的电动势测量仪器是SDC型数字电位差计，它是利用对消法原理设计的。 2.原电池电动势测定： 电池的书写习惯是左方为负极，右方为正极。负极进行氧化反应，正极进行还原反应。如果电池反应是自发的，则电池电动势为正。符号“|”表示两相界面，“||”表示盐桥。 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只差就等于该可你电池的电动势，规定电池的电动势等于正、负电极的电极电势之差，即 E=φ+-φ- 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。 根据电极电位的能斯特方程，有 O

-RT/ZF·ln(α还原/α氧化) + O

-RT/ZF·ln(α还原/α氧化)

电池（Ⅰ）Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)‖AgNO3(0.02mol/L)|Ag 负极反应：Hg + Cl-（饱和） 1/2Hg2Cl2 + e- 正极反应：Ag+ + e-  Ag 总反应：Hg + Cl-（饱和）+ Ag+  1/2Hg2Cl2 + Ag 根据电极电位的能斯特公式，正极银电极的电极电位：

φAg/Ag+ = φθAg/Ag+ + 0.05916V lgɑAg+ 其中 φθAg/Ag+ = 0.799 - 0.00097（t-25） 又因AgNO3 浓度很稀，ɑAg+ ≈ [Ag+] = 0.02 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 E = φ+ - φ-；可以算出该电池电动势的理论值。与测定值比较即可。 3.电动势测定的应用： 求溶液的pH值，通常将醌氢醌电极与饱和甘汞电极组成原电池，测定其电动势，则溶液的pH值可求。 电池（Ⅱ）Hg|Hg2Cl2|KCl（饱和）||H+（0.2mol/L HAc+0.2mol/L NaAc）Q·QH2|Pt 醌氢醌是一种暗褐色晶体，在水中溶解度很小，在水溶液中依下式部分溶解。 C6H4O2·C6H4(OH)2（醌氢醌）== C6H4O2(醌)+C6H4(OH)2(氢醌) 在酸性溶液中，对苯二酚解离度极小，因此醌与对苯二酚的活度可以认为相同，即 α醌=α氢醌。 醌氢醌电极的制备很简单，只需待测pH值溶液以醌氢醌饱和，浸入惰性电极（铂电极）中即可。醌氢醌电极作为还原电极时，电极反应是 C6H4O2（醌）+2H+ +2e- →C6H4(OH）2（氢醌）

其电动势为：φ醌氢醌 =φθ醌氢醌 –RT/F·ln 1/αH+ =φθ醌氢醌 -2.303RT/F ·pH 其中φθ醌氢醌 =0.6994-0.00074（t-25） 通过实验测得电池的电动势，就可以计算出溶液的pH值。

- 三、实验仪器及用品 1.实验仪器： SDC数字电位差计、超级恒温槽、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。然后加入40g硝酸钾，充分搅拌使硝酸钾完全溶解后，趁热用滴管将它灌入干净的U形管中，两端要装满，中间不能有气泡，静置待琼脂凝固后便可使用。制备好的盐桥丌使用时应浸入饱和硝酸钾溶液中，防止盐桥干涸。 2.组合电池 将饱和甘汞电极插入装有饱和硝酸钾溶液的广口瓶中。将一个20mL小烧杯洗净后，用数毫升0.02mol/L的硝酸银溶液连同银电极一起淌洗，然后装此溶液至烧杯的2/3处，插入银电极，用硝酸钾盐桥不饱和甘汞电极连接构成电池。 3.测定电池的电动势 ①根据Nernst公式计算实验温度下电池（I）、（Ⅱ）的电动势理论值。 ②正确接好测量电池（I）的线路。电池与电位差计连接时应注意极性。盐桥的两支管应标号，让标负号的一端始终不含氯离子的溶液接触。仪器要注意摆布合理并便于操作。 ③用SDC数字电位差计测量电池（I）的电动势。每隔2min测一次，共测三次。 ④同法，用SDC数字电位差计测量电池（Ⅱ）的电动势，要测至平衡时为止。 测量完毕后，倒去两个小烧杯的溶液，洗净烧杯的溶液。盐桥两端淋洗后，浸入硝酸钾溶液中保存。

五、实验数据记录与处理 将实验数据列入表1中。 室温： 23.5℃ 大气压： 1014.3hPa 1.电池（I）测定记录 恒温槽： 30℃ V69198.00.021ln9650055.303*314.87893.01lnAgAg/AgAg/Ag

aF

RT

V238.0250.300.000650.2415）（—饱和甘汞

V45373.0Ag/Ag饱和甘汞理论—E

表1 电池（Ⅰ）实验数据记录表 测定值/V 测定平均值/V 理论计算值/V 相对误差 一次 二次 三次

0.45510 0.45530 0.45540 0.45527 0.45373 0.34%

2.电池（Ⅱ）测定记录 恒温槽： 30℃ PH理论值=-lg[H+]=-lg(ca/cb*Ka)=4.74 6957.0)]2530(*00074.06994.0[

醌氢醌

pHpHFRT06015.06957.0303.2

醌氢醌醌氢醌

23825.0p06015.06957.02HE饱和甘汞醌氢醌

PH测定=（0.45745-E）/0.06015=4.50 表2 电池（Ⅱ）实验数据记录表 电动势/V pH值 测定值 利用测得的电动势

求得溶液的pH值 理论值 相对误差 2min 4min 6min 平均值

0.18071 0.18681 0.18673 0.18685 4.50 4.74 5.06%

六、讨论与分析 1.误差分析： （1）温度的影响：文献值是在298.15K时测定得到的；而实验测定时并不是在298.15K下进行，且测定过程中还有升温的操作，故温度的偏差会对结果带来影响。 （2）仪器的不稳定带来较大误差：调节电桥平衡的操作时间应尽可能的短，否则电极上较长时间的有电流通过，会发生电池反应使得溶液浓度下降、电极表面极化，这样可逆电极变成不可逆的，会给实验带来较大误差。而本次实验中所用仪器不稳定，需要较长的时间才能大致调节到平衡，即使是同一个电动势值，在很短的时间内测得的数据都有较大波动，所以不能很快调节到平衡是实验的误差主要来源。 （3）电流无限小的情况下测量，才能达到可逆电池的要求，但在实验过程中电流无法达到无限小仍存在一定值的电流，于是产生的极化作用破坏了电池的可逆性，使电动势偏离可逆值。 （4）恒温槽温度存在波动，电镀不均匀，会造成不稳定。此外实验中采用盐桥来消除液接电位，但实际实验中由于一开始的时候仪器不稳定，导致无法正常测定，最后得更换仪器后重新测定。而此时，盐桥已经被消耗一部分，其作用被减弱，不能保证盐桥能够完全消除液接电位。 2.数据分析： 观察实验测得的数据，可以看到，在相同温度下，随着反应时间的增加，原电池测得的电动势值并非维持在稳定态，而是逐渐降低的。产生这种现象的主要原因有两个： （1）随着时间的增加，反应也在不断地进行，电极的反应物也被不断地消耗，导致Ag+的浓度减小。由原电池反应的能斯特方程可知饱和甘汞电极由于Hg为纯液态，Cl-也达到饱和态，因此这两者的浓度可看作不变，即原电池负极的电极电势不变；另外，Ag+的浓度减小导致正极电势减小，电池反应的E减小，测得的结果也逐渐变小。 （2）随着反应的进行，盐桥也在不断地消耗。插入盐桥的目的就是为了降低液接电势，减少电池的极化现象。但因为盐桥被消耗，会导致其工作能力下降，电池的极化现象严重化，导致电池反应的E减小，测得的结果也逐渐变小。

七、思考题 1.为何测定电动势要用对消法？对消法的原理是什么？ 解：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，电池本身有内阻，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（或极小电流）通过电池的情况下进行，因此采用对消法。 对消法的原理：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。

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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

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。

电池电动势的测定实验报告 -回复

电池电动势的测定实验报告 -回复

电池电动势的测定实验报告-回复本实验旨在通过测定不同电池的电动势，了解电池内部化学反应的特性，并探究电池电动势与其内部电化学性质之间的关系。

实验原理：电动势（E）是电池推动电荷流动的能力。

在不同电化学反应中，电子从负极传递到正极，通过外电路的流动形成电流，同时伴随着化学反应的进行。

电池的电动势可通过测量产生的电压来确定。

常用的测量电池电动势的方法有开路电压法和电位差法。

实验步骤：1. 准备所需材料和设备：实验所需的电池样品、直流电压表、导线等。

2. 将电池样品连接到直流电压表上，注意正负极的接线正确无误。

3. 打开直流电压表，记录下电池的开路电压。

当没有外电路连接时，此时电流为零，记录下的电压即为开路电压。

4. 构建一个电解池实验装置。

在一个容量较小的玻璃容器中，放入适量的电解质，如硫酸铜溶液。

5. 将电极插入电解质中，其中一根作为正极（阳极），另一根作为负极（阴极）。

6. 将负极连接到直流电压表的负极端，正极连接到直流电压表的正极端。

7. 打开直流电压表，记录下电解质电池的电压，即电池的电动势。

8. 重复步骤4至步骤7，测量其他电池样品的电动势。

9. 将所有记录的数据整理并分析。

实验结果与讨论：通过测量不同电池样品的电动势，我们得到了一系列的数据。

根据测量结果，我们可以观察到不同电池样品的电动势是不一样的。

这是因为不同的化学反应导致了不同的电子转移速率和电流大小。

在实验中，我们还发现电动势与电解质溶液浓度之间存在着关系。

当溶液浓度增加时，电解质电池的电动势呈现出增大的趋势。

这是因为溶液浓度的增加可以增加电解质中离子的浓度，从而增加了电流的大小。

另外，在不同电池样品中，阳极和阴极的材料种类也会对电动势产生影响。

不同的材料对电子传递速率和反应速度有不同的影响，进而影响电池的电动势。

总结：本实验通过测定不同电池样品的电动势，揭示了电池内部化学反应与电动势之间的关系。

我们发现电动势与电解质溶液浓度和电极材料种类密切相关。

原电池电动势的测定实验报告2篇

原电池电动势的测定实验报告2篇

原电池电动势的测定实验报告2篇实验报告一：原电池电动势的测定一、实验目的1. 学习使用滑动电位器、标准电池等基本仪器设备测量电动势；2. 学会使用欧姆定律计算电路中各元件的电流、电阻和电势差；3. 掌握伏安法测量电路中各元件的电流、电势差、电动势的方法和步骤。

二、实验仪器1. 滑动电位器2. 标准电池3. 直流电流表4. 直流电压表5. 常用电线6. 脚踏电源开关7. 变阻器三、实验原理1. 滑动电位器滑动电位器是一种可以改变电路中电势差的调节器件。

原理上它是由一条可调长度的电阻组成，它的内部连接方式由电源端、负载端和滑动端组成。

通过滑动端移动到不同位置来实现改变电路中电势差的调节。

2. 电路中的电阻电阻是指导体材料在电流作用下阻碍电子流动的一种现象。

它与导体长度、截面积、材料特性有关，即R=ρL/S。

其中，R为电阻值，ρ为材料电阻率，L为导体长度，S为导体截面积。

3. 欧姆定律欧姆定律是电路中电流、电阻和电势差之间的数学关系，即I=U/ R。

其中，I为电流强度，U为电势差，R为电路中电阻值。

4. 伏安法伏安法常用于测量电路中各元件的电流、电势差、电动势。

在测量电动势时，将电位器调至电动势终止的位置，则在它前一端的电位差即为原电池电动势。

若此时测量它前后端的电势差，则可以计算出电路中其他元件的电压差和电流强度。

四、实验步骤1. 将电路接线连接好，将标准电池接在电路左侧，然后在电路右侧接上滑动电位器和变阻器，再将直流电压表和直流电流表分别插在电路中测量电压和电流。

2. 打开脚踏电源开关，调节滑动电位器位置，使电压表读数为0.00V，电流表读数为0.00A。

3. 开始实验前，需要先调节电位器，使得标准电池的正极与电路左侧相连，负极与电路右侧相连。

然后用直流电压表测量电池两端的电势差，并记录在实验记录本上。

4. 将滑动电位器向右移动一定距离，并用直流电压表测量滑动电位器前后的电势差，记录在实验记录本上。

实验十-原电池电动势的测定

实验十-原电池电动势的测定

深圳大学实验报告课程名称：物理化学实验（2）实验项目名称：实验一原电池电动势的测定学院：化学与化工学院专业：指导教师：报告人：学号：班级：实验时间：实验报告提交时间：教务部制Ⅰ、目的要求1、测定Cu—Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电位。

2、了解可逆电池，可逆电极，盐桥等概念。

3、学会一些电极的制备和处理方法。

Ⅱ、仪器与试剂NDM-1 精密数字直流电压测定仪，标准电池(惠斯登电池) ，铜棒电极，锌棒电极，玻璃电极管2个，饱和甘汞电极，氯化亚汞，洗耳球，小烧杯，细砂纸ZnSO4(0.100moldm-3),CuSO4(0.100 moldm-3) ，KCl(0.100 moldm-3),饱和KCl溶液，稀硫酸、稀硝酸。

Ⅲ、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。