1、裝 訂 線實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（P） 指導(dǎo)老師： 成績(jī)：_ 實(shí)驗(yàn)名稱： 原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定及其應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)類型： 測(cè)量型實(shí)驗(yàn) 同組學(xué)生姓名： 無(wú) 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 掌握補(bǔ)償法測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)的原理和方法。2. 掌握電位差計(jì)、檢流計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)電池的使用方法。3. 掌握通過(guò)測(cè)量原電池電動(dòng)勢(shì)計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)變化值的原理、方法及其他應(yīng)用?！緦?shí)驗(yàn)原理】1. 補(bǔ)償法測(cè)量電動(dòng)勢(shì)原理采用補(bǔ)償法測(cè)定原電池電動(dòng)勢(shì)，其原理為：嚴(yán)格控制電流在接近于零的情況下來(lái)決定電池的電動(dòng)勢(shì)，其電路圖如下：工作電流回路：工作電流由工作電池Ew的正極流出，經(jīng)可變電阻RP、滑線電阻R返回Ew的負(fù)極，構(gòu)成一個(gè)通路，調(diào)節(jié)RP，使均勻滑線電

2、阻AB上產(chǎn)生一定的電勢(shì)降。標(biāo)準(zhǔn)回路：開(kāi)關(guān)SW合向Es，對(duì)工作電流進(jìn)行標(biāo)定。從標(biāo)準(zhǔn)電池的正極開(kāi)始，經(jīng)檢流計(jì)G，劃線電阻上的CA段，回到標(biāo)準(zhǔn)電池的負(fù)極。其作用是校準(zhǔn)工作電流以標(biāo)定AB上的電勢(shì)降。調(diào)節(jié)Rp使G中的電流為零，CA段上的電勢(shì)降UCA與標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)ES相對(duì)消。測(cè)量回路：SW合向EX，從從待測(cè)電池的正極開(kāi)始，經(jīng)檢流計(jì)G，劃線電阻上的CA段，回到待測(cè)電池的負(fù)極。其作用是用校正好的劃線電阻CA上的電勢(shì)降來(lái)測(cè)量未知電池的電動(dòng)勢(shì)。在保持標(biāo)準(zhǔn)后的工作電流I不變的情況下，在AB上尋找C點(diǎn)使得G中電流為零，CA段上的電勢(shì)降UCA與標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)EX相對(duì)消。2. 電動(dòng)勢(shì)與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系測(cè)定某一原電池在不同溫度下的電

3、動(dòng)勢(shì)E，即可求得電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)，由E和并結(jié)合下列公式計(jì)算、和。式中：z為反應(yīng)的電荷數(shù)；F為法拉第常量?！驹噭┡c儀器】裝 訂 線儀器： UJ-25型電位差計(jì)1臺(tái)；檢流計(jì)1臺(tái)；惠斯登標(biāo)準(zhǔn)電池1只；3V電源1個(gè)；飽和甘汞電極1支；銀氯化銀電極1支； 100mL容量瓶5只；50mL酸式滴定管1支；洗瓶1只；廢液搪瓷杯1只；恒溫槽1套；飽和KCl鹽橋和飽和KNO3鹽橋。試劑： 0.200molL-1 KCl溶液?！緦?shí)驗(yàn)步驟】本實(shí)驗(yàn)測(cè)定電動(dòng)勢(shì)的電池為：HgHg2Cl2，KCl（飽和）| KCl（c）AgClAgc=0.0100molL-1，0.0300molL-1，0.0500molL-1，0.0700

4、molL-1，0.0900molL-1電動(dòng)勢(shì)的的定：1. 配制溶液：用滴定管和容量瓶，將0.200molL-1 KCl溶液分別稀釋成0.0100molL-1、0.0300molL-1、0.0500molL-1、0.0700molL-1和0.0900molL-1各100mL。2. 根據(jù)補(bǔ)償法原理接好測(cè)量線路，恒溫槽設(shè)定溫度為25。3. 校正工作電流。先讀取環(huán)境溫度，根據(jù)惠斯登標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)與溫度的關(guān)系Et/V = 1.018625-39.94(t/-20)+0.929(t/-20)2 -0.0090 (t/-20)3+0.00006 (t/-20)410-64. 計(jì)算出環(huán)境溫度下的標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)

5、，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電池的溫度補(bǔ)償旋鈕至計(jì)算值；將開(kāi)關(guān)撥至“N”處，轉(zhuǎn)動(dòng)工作電流調(diào)節(jié)旋鈕粗、中、細(xì)，依次按下電計(jì)旋鈕“粗”、“細(xì)”，直至檢流計(jì)指示為零。5. 測(cè)量待測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)。將電位差計(jì)換向開(kāi)關(guān)指“X1”或“X2”，從大到小旋轉(zhuǎn)測(cè)量旋鈕，按下電計(jì)按鈕，直至檢流計(jì)指向零點(diǎn)，6個(gè)小窗口內(nèi)讀數(shù)即為待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)?！緮?shù)據(jù)記錄與處理】1. 25.00電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定室溫：18.0； 大氣壓：102.00kpa。（1） 工作電流校正（18.0）：Et/V = 1.018625-39.94(t/-20)+0.929(t/-20)2 -0.0090 (t/-20)3+0.00006 (t/-20)410-6 =1.

6、018701 溫度補(bǔ)償旋鈕調(diào)節(jié)值：70（2） 原電池分析：HgHg2Cl2，KCl（飽和）| KCl(c)AgClAg正極（銀電極）的反應(yīng)為: 2AgCl+2e-2Ag+2Cl負(fù)極（甘汞電極）的反應(yīng)為: 2Hg+2ClHg2Cl2+2e-E/V = +_=E（Cl/AgCl）E/V（甘汞）甘汞電極電動(dòng)勢(shì)E/V（甘汞）= 0.2415V-7.610-4 (t/-25)則有：25.00時(shí)E（Cl/AgCl）= E/V + 0.2415V（3）本實(shí)驗(yàn)中，以氯離子的濃度代替其活度表1 25電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)定結(jié)果濃度（molL-1）0.01000.03000.05000.07000.0900E/V0.092

7、6760.0715160.0596140.0499980.045465E(Cl/AgCl)0.33420.31300.30110.29150.2870Cl0.01000.03000.05000.07000.0900lnCl-4.605-3.507-2.996-2.659-2.4082. 以 E（Cl/AgCl）對(duì)lnCl作圖裝 訂 線3. 根據(jù)圖1 E（Cl/AgCl）lnCl曲線，外推得到= 0.2345V文獻(xiàn)值為0.2222V數(shù)據(jù)來(lái)源：CRC Handbook of Chemistry and Physics，87版，20062007年。 實(shí)驗(yàn)誤差e = 0.23450.2222/ 0.2

8、222 = 5.5%【分析與討論】1. 誤差分析本次試驗(yàn)得到的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的誤差為5.5%，線性回歸的相關(guān)程度較高，由于實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)要求所限，可能產(chǎn)生誤差的原因很多，主要原因有（1） 配置的溶液濃度本身存在誤差，且電極與鹽橋在移動(dòng)過(guò)程中會(huì)使各個(gè)溶液的濃度發(fā)生變化；（2） 按電計(jì)旋鈕按的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使得電路長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)通，電極表面極化現(xiàn)象會(huì)使平衡狀態(tài)發(fā)生改變；（3） 甘汞電極由于使用時(shí)間較長(zhǎng)，電動(dòng)勢(shì)會(huì)存在一定的誤差。2. 實(shí)驗(yàn)中需要注意的一些問(wèn)題（1） 測(cè)定過(guò)程中，選擇由稀到濃的電解質(zhì)溶液進(jìn)行測(cè)量，且鹽橋放在飽和溶液的一段不要改變，以減小對(duì)溶液濃度的影響。（2） 為了降低極化現(xiàn)象的影響，測(cè)量前先估算

9、待測(cè)電動(dòng)勢(shì)的大小再進(jìn)行調(diào)節(jié)，且注意指針?lè)謩e向左右偏時(shí)是偏大還是偏小，方便調(diào)節(jié)，同時(shí)保護(hù)電路。（3） 測(cè)量前要確定鹽橋與電極內(nèi)沒(méi)有存在氣泡，使用前要先清洗。（4） 測(cè)量過(guò)程中，檢流計(jì)受到?jīng)_擊，應(yīng)迅速按下短路按鈕，保護(hù)檢流計(jì)。3. 思考題（1）電位差計(jì)用來(lái)精確測(cè)量待測(cè)電動(dòng)勢(shì)，并調(diào)節(jié)工作回路電流、電勢(shì)降；工作電源為工作回路提供電勢(shì)降；標(biāo)準(zhǔn)電池用以對(duì)消待測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)，使電路中無(wú)電流通過(guò)，這時(shí)測(cè)出的兩極的電勢(shì)差就等于該電池的電動(dòng)勢(shì)；檢流計(jì)是檢測(cè)微弱電量用的指零儀表，確定電路對(duì)消的平衡點(diǎn)。測(cè)量過(guò)程中，檢流計(jì)受到?jīng)_擊，應(yīng)迅速按下短路按鈕，保護(hù)檢流計(jì)。使用檢流計(jì)時(shí)，按按鈕的時(shí)間要短，以防止過(guò)多的電量通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電

10、池或被測(cè)電池，造成嚴(yán)重的極化現(xiàn)象，破壞被測(cè)電池的可逆狀態(tài)。（2）測(cè)定過(guò)程中，檢流計(jì)一直向一邊偏轉(zhuǎn)，可能是正負(fù)極接錯(cuò)，或者導(dǎo)線有斷路，也有可能是工作電源電壓不夠或者量程不夠造成，應(yīng)進(jìn)行檢查。裝 訂 線（3）在兩種溶液之間插入鹽橋以代替原來(lái)的兩種溶液的直接接觸，減免和穩(wěn)定液接電位，使液接電位減至最小以致接近消除。防止試液中的有害離子擴(kuò)散到參比電極的內(nèi)鹽橋溶液中影響其電極電位。作為鹽橋使用的電解質(zhì)的要求：鹽橋電解質(zhì)不能與兩端電極溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；鹽橋電解質(zhì)溶液中的正、負(fù)離子的遷移速率應(yīng)該極其接近；鹽橋電解質(zhì)溶液的濃度通常很高，甚至達(dá)到飽和狀態(tài)。（4）可逆電池應(yīng)滿足如下條件: 電池反應(yīng)可逆，亦即電池電極反應(yīng)可逆。 電池中不允許存在任何不可逆的液接界。 電池必須在可逆的情況下工作，即充放電過(guò)程必須在平衡態(tài)下進(jìn)行，