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原电池电动势及其温度系数的测定

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极，测定原电池在25 ℃ 、30 ℃和35 ℃下的反应电动 势。
五、数据处理
1. 计算温度系数： • 作E－T图，求其斜率 • 由三个温度下的E、T值代入E＝a＋ bT+cT2，求得a，b和c 2. 计算25℃下电池反应的相关热力学函数。 3. 计算25℃下的Zn电极电势。
E ( Zn ) (Cu' ) ( ZnSO 4 , aq ) ( Zn ) (CuSO 4 , aq ) ( ZnSO 4 , aq ) (Cu ) (CuSO 4 , aq )
E 是 I = 0 时电池各相界面上电位差的代数和:
Gm S m T p
r Gm E r Sm zF T p T p
E 即 r S m zF T p
因为 r H m r Gm T r S m
2
Zn(s) Hg 2 Cl 2 (s) Zn
2Hg (l)
E E甘汞－E Zn ，Zn
2＋


饱和甘汞电极反应的电极电势是已知的，所以由测得的电 池反应电动势即可计算得锌电极反应的电极电势。
三、试剂与仪器
试剂：0.100mol/kg ZnCl2溶液 仪器：SDC数字电位综合测试仪，BC9型饱和标准电池 饱和甘汞电极，锌电极，恒温水槽
(Cu ) (Cu' )
电化学平衡
达平衡时，T、p、xi 恒定，E 稳定, 包括两类平衡: (1) 开路下的电化学平衡 (2) 闭路下的电化学平衡——有负载，做电功
dU d QR d WR
TdS pdV dAs zFEd
1 i 1
~ ( ) d n ( ) d W '电 zFEd i i
E 所以 r H m zF E T T p
o H o T S o RT ln K o 又 r Gm r m r m
所以电池反应的标准平衡常数K o亦可求得。
E ，即可计算反应的 G 、 小结：测定 r m 小结： E、 E 、 T p
、实验目的
1. 理解并掌握抵消法测定原电池反应电动
势的原理；
2. 测定原电池反应在不同温度下的电动
势，计算与电池反应的有关热力学函 数。
二、实验原理
1.抵消法测定原电池电动势
工作回路
测量回路
这里，工作回路中的工作电池与测量回路中的待测电 池并接，当测量回路中电流为零时，工作电池在滑线电阻 AB上的某一段电位降恰等于待测电池的电动势。 测量时，将开关S合向标准电池Es，调节滑线电阻使 其电位降等于Es，调节可变电阻R使检流计不偏转，即电 流为零。这样利用标准电池即标定了工作回路中电阻丝AB 上每欧姆长度的电压降。然后将开关S合向待测电池Ex， 调节滑线电阻，使检流计不发生偏转，即可测出待测电池 电动势。
、 S 、 H 、K , 而且精度高。 r Gm r m r m
) Zn ZnCl (0.1 mol kg 1 ), KCl (饱和) Hg 2 Cl 2 (s), Hg (
负极反应 正极反应
Zn(s) Zn 2e
2

Hg2Cl2 (s) 2e 2Hg (l) 2Cl (1 mol kg1 )

K
1 B
~ ( ) W ' zFE B B 电
1. 电池接负载，处于闭路，对外输出电功； 2. 如负载是相同的电池，但正负极与所研究的电池
的互相对接，电池的状态不变，达到化学平衡。
3. 用抵消法测量电动势时，当电位计输出电压与电
池电动势相等，方向相反，检流计的指针不动， 即可认为电池处于化学平衡。
四、实验步骤
1. 调节恒温水槽至25.0℃。 2. 根据下式计算室温下的标准电池电动势Es,t
Es ,t Es , 20 4.06 10 5 (t 20) 9.05 10 7 (t 20) 2
3. 按抵消法原理和SDC数字电位综合测试仪的操作步骤
接妥线路。
4. 在H型电解槽中装好ZnCl2溶液，插入锌、饱和甘汞电
2.电池反应电势的温度系数与热力学函数关系
测定某一原电池反应在不同温度下的电动势E，即
E E 可求得反应电势的温度系数 ，由E和 可根据 T p T p
如下关系式计算电池反应的相关热力学函数：
rGm zFE ，其中z为反应的电荷数，F为法拉第常数
原电池反应电动势及其温度系 数测定
物理化学实验室
按惯例，丹尼尔电池组成电池的各物质排列顺序如 下，放电时有从左至右的电流通过电池的每个相界 面。 ) Cu' Zn ZnSO 4 (aq) CuSO 4 (aq) Cu (
I (Cu' ) ( Zn) ( ZnSO 4 , aq ) (CuSO 4 , aq ) (Cu )

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实验十、原电池电动势的测定实验报告样例

实验十、原电池电动势的测定实验报告样例

1.电极制备
（1）锌电极
用硫酸浸洗锌浸洗锌电极以除去表面上的氧化层, 取出后用水洗涤, 再用蒸馏水淋洗, 把处理好的锌电极插入清洁的电极管内并塞紧, 将电极管的吸管管口插入盛有0.1000mol·Kg-1ZnSO4溶液的小烧杯内, 用吸气球自支管抽气, 将溶液吸入电极管至高出电极约1cm, 停止抽气, 旋紧活夹, 电极的虹吸管内(包括管口)不可有气泡, 也不能有漏液现象。

（2）铜电极
将铜电极在约6mol·dm-3的硝酸溶液内浸洗, 除去氧化层和杂物, 然后取出用水冲洗, 再用蒸馏水淋洗。

装配铜电极的方法与锌电极相同。

2.电池组合
将饱和KCl溶液注入50ml的小烧杯内, 制盐桥, 再将上面制备的锌电极和铜电极置于小烧杯内, 即成Cu-Zn电池,
Zn|ZnSO4(0.1000mol·Kg-1)||CuSO4(0.1000mol·Kg-1)|Cu
同法组成下列电池:
Zn|ZnSO4(0.1000mol·Kg-1)||KCl(饱和)|Hg2Cl2|Hg
Hg|Hg2Cl2| KCl(饱和) ||CuSO4(0.1000mol·Kg-1)|Cu
3.电动势测定
按照电位差计电路图, 接好电动势测量线路。

根据标准电池的温度系数, 计算实验温度下的标准电池电动势。

以此对电位差计进行标定。

分别测定以上三个电池的电动势。

原电池电动势的测定及其应用

原电池电动势的测定及其应用

原电池电动势的测定及其应用一、实验目的(1)测定Cu—Zn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SDC-Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确使用方法。

二、实验原理原电池由正、负两极组成。

电池在放电过程中，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，电池部还可以发生其他反应，电池反应是电池中所有反应的总和。

电池除可用来提供电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。

从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系：（2-69）式中是电池反应的吉布斯自由能增加；为电极反应中得失电子的数目；为法拉第常数（其数值为96500C/mol）；为电池的电动势。

所以测出该电池的电动势后，进而又可求出其他热力学函数。

但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件：(1)电池反应可逆，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。

在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位差计测量。

原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能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（2-69）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。

下面以铜－锌电池为例进行分析。

电池表达式为符号“”代表固相（或）和液相(或)两相界面；“”代表连通两个液相的“盐桥”；和分别为和的质量摩尔浓度。

当电池放电时，负极起氧化反应：正极起还原反应电池总反应为电池反应的吉布斯自由能变化值为：（2-70）式中为标准态时自由能的变化值；为物质的活度，纯固体物质的活度等于1，即,而在标态时，，则有（2-71）式中为电池的标准电动势。

原电池电动势的测定及其应用

原电池电动势的测定及其应用

（5）电极管装液前，需要用少量的电解质溶液淋洗，以确 保浓度的准确性，装液后要检查是否漏液和电路是否畅通， 特别是电极的虹吸管内不能有气泡。 （6）实验结束后，应将电极管内溶液倒掉，以防止对电极 腐蚀 。
（7）使用饱和甘汞电极，要防止溶液倒流入甘汞电极中。甘 汞电极和盐桥中应保留少量氯化钾晶体，使溶液处于饱和状 态。 （8）标准电池在搬动和使用时，不要使其倾斜和倒置，要放 置平稳。接线时正接正、负接负，两极不允许短路。
正极——电势高的电极，电流从正极流向负极。 负极——电势低的电极，电子从负极流向正极。
阳极——发生氧化作用的电极，阴（负）离子向阳极迁移。 阴极——发生还原作用的电极，阳（正）离子向阴极迁移。
原电池 电解池
阳极 负极 正极
阴极 正极 负极
在电解池中正极为 阳极，负极为阴极； 在原电池中则相反
2、原电池如何把化学反应转变成电能？
Cu | Cu 2+(0.0100mol·L-1)||Cu2+(0.1000mol·L-1)|Cu
四、实验步骤
3、电动势测定
1）根据Nernst公式计算实验温度下电池1、2、3、4的电 动势理论值。
2）正确接好测量电池1的线路。用SDC数字电位差计测 量电池1的电动势。每隔2分钟测一次，共测三次，偏差小于 ±0.5mV，可认为已达平衡，其平均值就为该电池的电动势。
如图所示，电位差计有工作、标准、测量三条回路。
2）测量未知电池电 动势EW
开关K打向2， 调节测量回路的电
阻RX至检流计无电 流通过，此时I RX与 被测电池电动势对
消。
EX IW RX En IW Rn
IW
En Rn
EX
EN
RX RN
原电池电动势和电极电势的测定

原电池电动势和电极电势的测定

实验九 原电池电动势和电极电势的测定1 目的要求(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EM-3C 型数字式电位差计的操作技术。

2 基本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2.9.1所示。

把Zn 片插入ZnSO 4溶液中构成Zn 电极，把Cu 片插在CuSO 4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：E=ϕ+-ϕ- (2.9.1) 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：还原氧化ααϕϕln0ZF RT -=++ (2.9.2) 还原氧化ααϕϕlnZF RT -=--(2.9.3)在式(2.9.2)、(2.9.3)中：ϕ+、ϕ-分别代表正、负电极的标准电极电势。

R=8.134J.mol -1.K -1。

T 是绝对温度。

Z 是反应中得失电子的数量。

F=96500C ，称法拉第常数。

α氧化为参与电极反应的物质的还原态的活度。

对于Cu-Zn 电池，其电池表示式为：Zn|ZnSO 4(m 1)||CnSO 4(m 2)|Cu其电极反应为：⎩⎨⎧+→→+++++e Zn Zn Cu e Zn Cu 2)(2)(Cu 2222αα负极反应：正极反应：其电池反应为：)()(2222+++++→+Zn Cu Zn Cu Cu Zn αα其电动势为： Zn Zn Cu Cu E ,,22++-=ϕϕ (2.9.4)+++-=2221ln20,,Cu CuCu CuCu F RT αϕϕ (2.9.5) +++-=2221ln20,,Zn ZnZn ZnZnF RT αϕϕ (2.9.6) 在式2.9.5和2.9.6中，Cu 2+, Zn 2+的活度可由其浓度m i 和相应电解质溶液的平均活度系数γ±计算出来。