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1、电动势的测定本讲稿第一页，共十九页一、实验目的一、实验目的 2.了解对可逆电池、可逆电极、盐桥等概念。1.掌握电位差计的测定原理和测定电池电动势的方法。3.测定Ag、Zn电极电势和Ag浓差电池电动势。本讲稿第二页，共十九页二、实验原理二、实验原理1.可逆电池的电动势可逆电池的电动势 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之差就等于该可逆电池的电动势可逆电池的电动势。本讲稿第三页，共十九页二、实验原理二、实验原
2、理2.对消法测电动势的原理对消法测电动势的原理 原电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为电池与伏特计接通后有电流通过，在电池两极上会发生极化现象，使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。利用对消法可在电池无电流（或极小电流）通过时测得其两极间的电势差，即为该电池的平衡电动势。本讲稿第四页，共十九页二、实验原理二、实验原理在待测电池上并联一个大小相等，方向相反的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势（如图1）。图1 对消法测电动势示意图 Ew-工作电源；Es-标准电池；R-调节电阻；EX-待测电池；RAC-标准电池电
3、动势补偿电阻；RAD-待测电池电动势补偿电阻；K1、K2-转换电键；G-检流计Ew本讲稿第五页，共十九页二、实验原理二、实验原理电池（1）：负极反应：正极反应：总反应：规定电池的电动势等于正、负电极的电极电势之差，即：本讲稿第六页，共十九页二、实验原理二、实验原理银电极的电极电势：饱和甘汞电极的电极电势：本讲稿第七页，共十九页二、实验原理二、实验原理同理锌电极的电极电势：电池（2）：浓差电池（3）：本讲稿第八页，共十九页三、仪器与试剂三、仪器与试剂 仪器：EM-3C数字电位差计1台饱和甘汞电极1支银电极2支锌电极1支250 mL烧杯1个50 mL小烧杯 2个电极瓶2个0.01 molL-1的A
4、gNO3溶液0.1 molL-1的AgNO3溶液0.1 molL-1的ZnSO4溶液饱和氯化钾溶液饱和硝酸钾溶液琼脂稀硫酸饱和硝酸亚汞溶液 试剂：本讲稿第九页，共十九页四、实验步骤四、实验步骤1.制备盐桥 在250 mL烧杯中，加入100 mL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。然后加入40g硝酸钾，充分搅拌使硝酸钾完全溶解后，趁热用滴管将它灌入干净的U形管中，两端要装满，中间不能有气泡，静置待琼脂凝固后便可使用。制备好的盐桥不使用时应浸入饱和硝酸钾溶液中，防止盐桥干涸。本讲稿第十页，共十九页二、实验原理二、实验原理2.电极处理：2.1 锌电极
5、：先用稀硫酸溶液洗去锌电极表面的氧化物，再用蒸馏水淋洗干净,浸入饱和硝酸亚汞溶液中约5s，表面上即生成一层光亮的汞齐，用蒸馏水冲洗晾干后，插入0.1000molL-1 ZnSO4中待用。2.2 银电极：将两支银电极用抛光砂纸轻轻擦亮，再用蒸馏水淋洗干净擦干。把两支处理好的银电极插入0.1 molL-1的AgNO3溶液中，测量两电极间的电势值。电位差小于0.005V即可在浓差电池中使用。本讲稿第十一页，共十九页四、实验步骤四、实验步骤3.组合电池取一电极瓶洗净后，插入银电极，用数毫升0.10 molL-1的硝酸银溶液连同银电极一起淌洗，然后装此溶液至恰当处，用硝酸钾盐桥与饱和甘汞电极连接构成电池
6、。取一电极瓶洗净后，插入银电极，用数毫升0.01 molL-1的硝酸银溶液连同银电极一起淌洗，然后装此溶液至恰当处，用硝酸钾盐桥与0.10 molL-1的硝酸银溶液组成电池。另取50 mL小烧杯，洗净后用数毫升0.1 molL-1 ZnSO4溶液连接同锌电极一起淌洗，然后装此混合液至烧杯的2/3处，用盐桥与饱和甘汞电极组成电池。本讲稿第十二页，共十九页四、实验步骤四、实验步骤4.测定电池的电动势 根据Nernst公式计算实验温度下电池（1）、（2）、（3）的电动势理论值。正确接好测量电池（1）的线路。用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。同法，用数字电位差计测量电池
7、（2）、（3）的电动势，要测至平衡时为止。测量完毕后，倒去两个小烧杯的溶液，洗净烧杯的溶液。盐桥两端淋洗后，浸入硝酸钾溶液中保存。本讲稿第十三页，共十九页四、实验步骤四、实验步骤5.电动势与温度关系的测定调节恒温槽的温度为20，温度恒定10分钟后，测定电池（2）的电动势。升温5 左右，测定2050 下的电动势。测量完毕后，倒去小烧杯和电极瓶的溶液，洗净仪器。盐桥两端淋洗后，浸入硝酸钾溶液中保存。读取室温和大气压。本讲稿第十四页，共十九页五、实验记录及数据处理五、实验记录及数据处理 室温：；气压计读数：。电池测定记录电池测定值（V）测定平均值（V）理论计算值（V）相对误差一二三123电动势与温度
8、关系测定记录温度202530354045电动势V本讲稿第十五页，共十九页五、实验记录及数据处理五、实验记录及数据处理 根据浓差电池计算的溶度积。作电势与温度曲线，求温度系数。根据温度系数，计算各热力学函数。本讲稿第十六页，共十九页六、实验注意事项六、实验注意事项 1.为使极化影响降到最小，测量前可初步估算被测电池的电动势大小，以便在测量时能迅速找到平衡点。2.测量电池电动势时，在对消点前，测量回路有电流通过，在测量过程中不能使测量回路一直连通，应接通一下调一下，直至平衡。3.为判断所测量的电动势是否为平衡电势，可在约15 min内等间隔地测量78个数据。若这些数据是在平均值附近摆动，偏差小于0
9、.5 mV，则可认为已达平衡，并取最后三个数据的平均值作为该电池的电动势。本讲稿第十七页，共十九页七、提问与思考七、提问与思考1.为何测电动势要用对消法？对消法的原理是什么？2.测电动势为何要用盐桥？盐桥选用原则是什么？3.标准电池的构造以及使用时要注意什么？4.如果测量过程中，检零指示呈溢出符号，试从接线上分析可能是什么原因？本讲稿第十八页，共十九页八、参考文献八、参考文献 1.复旦大学等编物理化学实验第三版北京：高等教育出版社，20042.北京大学物理化学教研室教学组编物理化学实验第四版北京：北京大学出版社，20013.清华大学物理化学实验编写组编物理化学实验北京：清华大学出版社，19914.许炎妹，邵晨主编大学化学实验北京：科学出版社，20085.夏海涛主编物理化学实验哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20036.刘寿长，张建民，徐顺主编物理化学实验与技术郑州：郑州大学出版社，20047.吴子生，严忠主编物理化学实验指导书长春：东北师范大学出版社，1995本讲稿第十九页，共十九页