4原电池电动势和电极电势的测量.ppt

工作原理图 以Cu-Zn电池为例，其电池表达式为： Zn ? ZnSO4(m1) ?? CuSO4 (m2)? Cu * 基础化学实验——物理化学 原电池电动势和电极电势的测量 西北大学国家级化学实验教学示范中心 知识点： 原电池电动势、电极电势、能斯特方程。 实验技能训练要点： 常用电极的制备；检流计、标准电池、稳压电源、电位差计的使用；原电池电动势的测定。 知识点及实验技能训练要点 一、实验目的 二、实验原理 三、实验步骤 四、注意事项 五、实验总结 六、实验延伸 七、思考题 一、实验目的 1. 学会几种电极和盐桥的制备方法； 2. 掌握对消法测量可逆电池电动势的原理； 3. 掌握UJ-25型电位差计的使用方法； 4. 学会电池的电动势的测定； 5. 计算Cu、Zn电极的电极电势。 （一）可逆电池 凡把化学能转变为电能的装置称为原电池（或电池）。电池由两个电极和连通两个电极的电解质溶液组成。 对定温定压下的可逆电池而言: 式中，F为法拉弟（Farady）常数；n为电极反应式中电子的得失数；E为电池的电动势。 E可借助于电位差计测定 二、实验原理 （二）电位差计 电位差计是利用补偿法在电池无电流（或极小电流）通过时测得两电极的电位差 E为工作电源电压 En为标准电池电动势 Ex为未知电池电动势 （三）电极电势、电池电动势 　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，即 分别代表正、负极的电极电势。 和 R＝8.134 J·mol-1·K-1； F＝96500 C·mol-1； T是绝对温度；z是反应中得失电子的数量，α为参与电极反应的物质的活度。 E是原电池的电动势 锌电极的标准电极电势 铜电极的标准电极电势 由饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式求得 测得电动势E，则可以确定 进而可求出 同理可以确定 和 选择一个电极电势已知的电极，如饱和甘汞电极，让它与Cu电极组成电池，该电池的电动势为： 工作电源 电位差计 检流计 标准电池 待测电池 仪器装置 1. 将标准电池、工作电池、检流计与电位差计面板相应位置相连。 2. 调节工作电池电压约为2 V。 三、实验步骤 连接时应注意极性 3. 计算标准电池的电动势，并调节电位差计面板上的温度补偿旋钮。 4. 调节工作电流：将（N、X1、X2）转换开关置于“N” 标准电池电动势： 依次旋动粗”、“中”、“细”、“微” ，直至检流计不再偏转为止。 若检流计总朝一个方向偏转，应如何排查？ （1）组装Cu-Zn电池: 在两个干净的小烧杯内分别加入30 mL 0.10 mol/kg ZnSO4和CuSO4溶液，以饱和KCl盐桥联通两烧杯。分别插入打磨干净的Zn、Cu电极，电极导线与电位差计面板上未知电池1或未知电池2相接。 （2）将电位差计面板上的转换开关（N、X1、X2）置于“X1”或“X2”位置，依次从大到小调节面板中部的六个旋钮，直至检流计不再偏转为止。读出数字，即为Cu-Zn电池的电动势。 5. 测未知电池电动势 （3）同理测量其他未知电池电动势 “盐桥”的作用是什么？ 1. 标准电池属精密仪器，不可横放、倒置或摇动。 2. 用电位差计进行测量前最好先估算电动势的大小。 3. 按电计按钮的时间要短（ 1s），不能一直按下按钮；调节旋钮时，电计按钮要松开。 4. 为了避免使用汞齐电极时汞的污染，本实验直接使用高纯度的锌片和铜片为电极，使用前要打磨、冲洗、烘干。 5. 饱和甘汞电极使用时要将电极帽取下，用毕后用饱和氯化钾溶液浸泡。 四、注意事项 (一).数据处理 1. 写出实验时的室温t及该温度下标准电池的电动势值Et； 2. 列出各电池电动势的测量值： a) (-)Zn | ZnSO4(0.10 mol/kg)‖CuSO4 (0.10 mol/kg) | Cu (+) E = b) (-)Cu | CuSO4 (0.01 mol/kg)‖CuSO4 (0.10 mol/kg) | Cu(+) E = c) (-)Zn | ZnSO4 (0.10 mol/kg) ‖饱和甘汞电极(+) E = d) (-)饱和甘汞电极‖CuSO4(0.10 mol/kg) | Cu (+) E = 五、实验总结 3. 根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算实验温度时饱和甘汞电极的电极电势； (c) 由电极电势温度校正公式分别计算铜、锌电极 计算其相对误差。 5. 计算电池(1)的 ，并进一步计算 计算其相对误差。 公式中注意使用活度 4. 电池(3)、(4)的电动势测量值结合饱和