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Oϕ=-RT/ZF·ln(αϕ+还原/α氧化)Oϕ=-RT/ZF·ln(αϕ-还原/α氧化)电池（Ⅰ）Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)‖AgNO3(0.02mol/L)|Ag− 1/2Hg2Cl2 + e-负极反应：Hg + Cl-（饱和）−→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。
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与应用 （应用物理化学实验报告）【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) 测定电池（1）的电动势；5) 了解可逆电池电动势测定的应用；6) 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 。
【实验原理】1.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)通过电池的情况下测定。
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：+++-=Ag Ag Ag Ag Ag a F RT 1ln//θϕϕ 其中 θϕAg/Ag+ =0.799-0.00097（t-25.0） 又因AgNO 3浓度很稀02.0][=≈++Ag Ag α 负极饱和甘汞电极电位：ϕ饱和甘汞=θϕ饱和甘汞--Cl a F RT 1ln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 –25.0)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. 注意事项①重复测量中须注意盐桥的两端不能对调； ②电极不要接反；【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、 U 形管银电极、 250mL 烧杯、 20mL 烧杯 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【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。
