实验三原电池电动势的测定.docVIP

实验三 原电池电动势的测定 一 实验目的 1. 掌握对消法测定电池电动势的原理和方法。 2. 掌握数字式电子电位差计的使用。 3. 掌握通过测量原电池电动势计算热力学函数变化值的原理、方法及其应用。 二 实验原理 1. 对消法测量电动势的原理 原电池电动势不可直接用电压表来测定，因为用电压表测定时，整个线路中有电流通过，此时电池内部由于存在内阻而产生电位降，并在电池两电极发生化学反应，溶液浓度发生变化，使得电池电动势数值不稳定，所以要采用采用对消法测定电动势。其原理为：严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势，为此，可用一个方向相反但数值相等的电动势，对抗待测电池的电动势，使电路中无电流通过，这时测出的两极的电动势的差就等于该电池的电动势E。电位差计就是利用对消法原理测量电池电动势的仪器。 如右图，当K与Es接通时 当K与Ex接通时 则： 三 仪器和药品 EM-3C型电位差计1台恒温槽1套饱和甘汞电极1个银－氯化银电极2个洗瓶1只废液缸1只饱和氯化钾盐桥2只50 mL烧杯6只砂纸（公用）0.010～ 0.090 mol·L-1KCl溶液各1瓶四 实验步骤： 1. 电极制备 银－氯化银电极、饱和甘汞电极采用现成的商品，使用前用蒸馏水淋洗干净。 2. 盐桥的制备 制备的方法是以3g琼胶加100mL饱和KNO3溶液加入到锥形瓶中，于热水浴中加热溶解，然后用洗耳球将它灌入干净的U型管中，U型管中以及两端不能留有气泡，冷却待用。（1、2两步一般由实验室预先完成） 3. 电动势的测定 1）配制溶液。用移液管和容量瓶配制0.010、0.030、0.050、0.070和0.090 mol·L-1溶液(已配好)。 2）测量待测电池电动势。在50ml的小烧杯中组装下列原电池，用电位差计测量其电动势。 ① Hg(l)-Hg2Cl2(s)｜饱和KCl溶液‖KCl(c)｜AgCl(s)｜Ag(s); c = 0.010、0.030、0.050、0.070和0.090 mol·L-1 ② Ag(s)︱AgCl(s)｜KCl(c1) ‖KCl(c2)｜AgCl(s)｜Ag(s); c1 = 0.010、0.030、0.050、0.070和0.090 mol·L-1 c2 = 0.010 mol·L-1 3) 不同温度下原电池电动势的测定 在第一组电池中任选一种浓度，组成原电池，在25～60℃范围内测定至少5个温度的电池电动势。 五 注意事项 1. 检查甘汞电极是否有气泡，如有，必须排除。 2. 测定时，电解质溶液必须由稀到浓。 3. 实验中的液体废物不能直接倒入下水道，要倒入废液缸，以便集中处理。 4. 实验过程中测定不同温度下原电池电动势时，注意不要更换电极。 六 数据记录与处理 1. 数据记录 表6.1 原电池电动势测定的实验记录 室温 大气压 浓度/ mol·L-1 电池0.0100.0300.0500.0700.09012 2. 根据测定的电动势值计算并列表 表6.2 电池电动势测定结果 浓度/ mol·L-10.0100.0300.0500.0700.090E/VφCl-/AgClcCl-lgcCl-饱和甘汞电极的电极电势与温度的关系为 φ/V＝0.2438-6.5×10-4(t/℃-25) 2. 作图求结果。 以φCl-/AgCl对lgcCl-作图(或线性回归)，外推求原电池(1)中的φ?Cl-/AgCl的标准电动势E?。 3. 根据电池Hg(l)-Hg2Cl2(s)｜饱和KCl溶液‖KCl(c)｜AgCl(s)｜Ag(s)在不同温度下的电动势E，以E对T作图，计算电动势的25oC时的温度系数以及电池反应的ΔrGm，ΔrSm和ΔrHm。 七 思考题 1. 对消法测电动势的基本原理是什么? 为什么用伏特表不能准确测定电池电动势? 2. 参比电极应具备什么条件?它有什么功用? 盐桥有什么作用? 应选择什么样的电解质作盐桥? 3. 电动势的测量方法属于平衡测量，在测量过程中尽可能地做到在可逆条件下进行。为此，应注意些什么? 4. 对照理论值和实验测得值，分析误差产生的原因。 5. 在精确的实验中，需要在原电池中通入氮气，它的作用是什么？