原电池电动势的测定与应用物化实验报告
物理化学实验项目改进创新 以“原电池电动势的测定及在热力学上的应用”为例

在热力学上的应用”为例
目录
01 一、背景与意义
03 三、实验原理
02 二、实验目的与意义 04 四、实验材料与方法
目录
05 五、实验结果
07 参考内容
06 六、实验分析
内容摘要
随着科学技术的发展,物理化学实验在许多领域都具有广泛的应用。原电池 电动势是其中一个重要的物理化学参数,它反映了电池将化学能转化为电能的能 力。本次演示以“原电池电动势的测定及在热力学上的应用”为例,探讨实验项 目的改进与创新。
2、实验方法
(4)数据处理:根据实验数据,计算原电池电动势。可以绘制温度与电动势 之间的关系图,或者浓度与电动势之间的关系图等。
五、实验结果
五、实验结果
通过实验,我们获取了在不同温度和不同电解液浓度下的原电池电动势数据。 以下是部分实验数据的表格和图表:
五、实验结果
表格:不同温度下原电池电动势数据 图表:温度与电动势之间的关系图通过图表的方式展示了温度与电动势之间 的关系,可以观察到随着温度的升高,电动势呈现出一定的变化趋势。根据这些 数据,我们可以分析热力学性质对能量转化效率的影响。
谢谢观看
三、实验原理
在热力学中,原电池电动势与反应物的活度、反应温度等因素有关。通过测 定不同条件下的原电池电动势,可以研究热力学性质与能量转化效率之间的关系, 为优化能源利用提供理论支撑。
四、实验材料与方法
1、实验材料
1、实验材料
本实验所需材料包括:原电池、电解液、电极、导线、伏特表、恒温水浴、 计时器等。其中,原电池可采用酸性锌锰电池或碱性锌锰电池;电解液可根据实 验需求选择不同种类的溶液;电极选用碳棒或石墨电极;伏特表用于测量电极电 势差;恒温水浴用于控制反应温度;计时器用于记录实验时间。
原电池电动势的测定实验报告2篇

原电池电动势的测定实验报告2篇实验报告一:原电池电动势的测定一、实验目的1. 学习使用滑动电位器、标准电池等基本仪器设备测量电动势;2. 学会使用欧姆定律计算电路中各元件的电流、电阻和电势差;3. 掌握伏安法测量电路中各元件的电流、电势差、电动势的方法和步骤。
二、实验仪器1. 滑动电位器2. 标准电池3. 直流电流表4. 直流电压表5. 常用电线6. 脚踏电源开关7. 变阻器三、实验原理1. 滑动电位器滑动电位器是一种可以改变电路中电势差的调节器件。
原理上它是由一条可调长度的电阻组成,它的内部连接方式由电源端、负载端和滑动端组成。
通过滑动端移动到不同位置来实现改变电路中电势差的调节。
2. 电路中的电阻电阻是指导体材料在电流作用下阻碍电子流动的一种现象。
它与导体长度、截面积、材料特性有关,即R=ρL/S。
其中,R为电阻值,ρ为材料电阻率,L为导体长度,S为导体截面积。
3. 欧姆定律欧姆定律是电路中电流、电阻和电势差之间的数学关系,即I=U/ R。
其中,I为电流强度,U为电势差,R为电路中电阻值。
4. 伏安法伏安法常用于测量电路中各元件的电流、电势差、电动势。
在测量电动势时,将电位器调至电动势终止的位置,则在它前一端的电位差即为原电池电动势。
若此时测量它前后端的电势差,则可以计算出电路中其他元件的电压差和电流强度。
四、实验步骤1. 将电路接线连接好,将标准电池接在电路左侧,然后在电路右侧接上滑动电位器和变阻器,再将直流电压表和直流电流表分别插在电路中测量电压和电流。
2. 打开脚踏电源开关,调节滑动电位器位置,使电压表读数为0.00V,电流表读数为0.00A。
3. 开始实验前,需要先调节电位器,使得标准电池的正极与电路左侧相连,负极与电路右侧相连。
然后用直流电压表测量电池两端的电势差,并记录在实验记录本上。
4. 将滑动电位器向右移动一定距离,并用直流电压表测量滑动电位器前后的电势差,记录在实验记录本上。
原电池电动势的测定实验报告

原电池电动势的测定实验报告实验名称:原电池电动势的测定实验目的:1.理解原电池的工作原理;2.学习测量电路的电动势;3.探究原电池电动势与其组成材料以及温度的关系。
实验器材:1.原电池;2.直流电桥;3.电阻箱;4.恒压源;5.电流表;6.万用表;7.导线等。
实验步骤:1.将电桥的四个电极连接在一起,并将电阻箱连接在电桥的“+”处。
2.将原电池的正极和负极分别接在电桥的两个电极上,并确保连接牢固。
3.通过调节电阻箱的电阻值,使得电桥的平衡指示器指向中间。
4.通过读取电阻箱的电阻值,测量电桥的平衡电阻。
5.使用万用表测量电路中的电流值,并记录下来。
6.切换恒压源,分别测量电池的电动势与终端电压。
7.将实验条件恢复到初始状态。
实验数据:1.电桥平衡电阻:Rb=150Ω;2.电流值:I=0.5A;3.电池电动势:E1=1.5V;4.终端电压:V1=1.3V。
数据处理:根据电桥平衡条件,电池的内电阻可以通过以下公式计算得出:R=Rb×(V1/E1-1)代入实测数据,计算得到电池的内电阻为:R=150×(1.3/1.5-1)=20Ω实验结果与讨论:根据测得的实验数据,我们可以得到原电池的电动势为1.5V,内电阻为20Ω。
这个结果表明原电池的电动势与其组成材料和温度密切相关。
原电池的电动势是由其两端材料的化学反应决定的。
在这个实验中,我们使用了标准电池,并且保持温度恒定。
因此,可以认为我们测得的电动势是该电池在标准条件下的电动势。
然而,在实际应用中,电池的电动势可能会受到温度的影响。
当温度升高时,电池内部化学反应的速率会加快,电动势可能会增加。
相反,当温度降低时,反应速率减慢,电动势可能会减小。
此外,电池的组成材料也会对其电动势产生影响。
不同的组成材料所产生的化学反应可能会有所不同,从而导致不同的电动势。
在实验中,我们还测量了电池的终端电压。
终端电压是指从电池的正极到负极之间的电压差。
由于电池的内阻存在,电池的终端电压一般会小于其电动势。
原电池电动势的测定和应用

原电池电动势的测定和应用一、实验目的1.掌握对消法测定可逆电池电动势的测量原理和方法。
2.学会铜电极、醌氢醌电极和盐桥的制备方法。
3.熟悉精密电位差计、标准电池、检流计等仪器的使用方法和技术。
二、实验原理1.凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池或原电池。
可逆电池应满足一下条件:①电池反应可逆,亦即电池电极反应可逆。
②电池中不允许存在任何不可逆的夜接界。
③电池不许在可逆的情况下工作,即充放电过程必须在平衡态下进行,亦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。
用电位差计测量电动势也可满足通过电池电流为无限小的条件。
可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。
设正极电势为φ+,负极电势为φ—,则:E=φ+-φ—电极电势的绝对值无法测定,手册上所列的电极电势均为相对电极电势,即以标准氢电极作为标准(标准氢电极是氢气压力为101325Pa,溶液中为1),其电极电势规定为零。
将标准氢电极与待测电极组成一电池,所测电池电动势就是待测电极的电极电势。
由于氢电极使用不便,常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。
常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。
2.铜电极的标准电极电势对铜电极可设计电池如下:Hg(l)-Hg2Cl2(S)|KCl(饱和)‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)|Cu(S)铜电极的反应为: Cu2+ + 2e → Cu甘汞电极的反应为: 2Hg+2Cl-→Hg2Cl2+2e电池电动势:(饱和甘汞)所以(饱和甘汞) (8)已知(饱和甘汞),测得电动势E,即可求得。
3.测定溶液的pH值利用各种氢离子指示电极与参比电极组成电池,即可从电池电动势算出溶液的pH值,常用指示电极有:氢电极、醌氢醌电极和玻璃电极。
今讨论醌氢醌(Q·QH2)电极。
原电池电动势的测定实验报告 (2)

原电池电动势的测定实验报告引言电动势(emf)是电池产生的电压,是电池驱动电荷流动的力量。
测定电池的电动势有助于了解其电力输出能力和性能。
本实验旨在通过测量原电池的电动势来探究其特性,并分析实验结果。
实验目的•测定原电池的电动势;•理解电动势的概念和测量方法;•了解原电池的电力输出能力和特性。
实验装置•原电池(如干电池或锌铜电池);•电动势测量仪器(如电压表);•导线;•镊子。
实验步骤1.将电动势测量仪器的红色探针(正极)连接到原电池的正极,黑色探针(负极)连接到原电池的负极。
2.打开电动势测量仪器并记录显示的读数。
这个读数将近似等于原电池的电动势。
3.小心地将导线的一端用镊子连接到原电池的正极,并将另一端连接到电动势测量仪器的红色探针(正极)。
4.将导线的另一端用镊子连接到原电池的负极,并将另一端连接到电动势测量仪器的黑色探针(负极)。
5.记录电动势测量仪器显示的读数。
实验结果与分析经过实验测量,我们得到了原电池的电动势的读数和连接有导线的电动势的读数。
根据测量结果,我们可以得出以下结论:1.原电池的电动势是通过直接连接仪器测量得到的读数;2.连接有导线的电动势是通过在电路中连接导线测量得到的读数;3.温度和电池的化学反应速率对电动势有一定的影响,可能导致电动势的变化。
根据实验结果,与理论电动势相比,我们可以进一步分析原电池的性能和特性。
如果原电池的电动势与理论值接近,说明电池的输出能力较好,电池性能良好。
如果电动势与理论值有显著差异,可能是电池损耗、内阻等问题导致的。
实验结果提醒我们在实际应用中使用电池时要注意其电动势的准确性,并选择适当的电池类型和使用方式。
结论通过本实验的测量和分析,我们成功地测定了原电池的电动势,并对电动势的测量方法和原电池的特性有了更深入的了解。
实验结果提醒我们在实际应用中要注意电池的电动势准确性,并选择合适的电池类型以满足需求。
参考文献(列出参考文献的信息)致谢(写明感谢实验室的老师和同学的帮助)附录(在此列出实验中用到的数据表格、图表等附加的内容)。
原电池电动势的测定实验报告_实验报告_

原电池电动势的测定实验报告原电池电动势的测定实验报告1实验目的1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术2.学会几种电极和盐桥的制备方法3.学会测定原电池电动势并计算相关的电极电势实验原理凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池(或原电池)。
可逆电池应满足如下条件:(1)电池反应可逆,亦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,即测量时通过电池的电流应为无限小。
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,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;用电位差计测量电动势可满足通过电池电流为无限小的条件。
电位差计测定电动势的原理称为对消法,可使测定时流过电池的电流接近无限小,从而可以准确地测定电池的电动势。
可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。
设正极电势为φ+,负极电势为φ-,则电池电动势E = φ+ - φ- 。
电极电势的绝对值无法测定,手册上所列的电极电势均为相对电极电势,即以标准氢电极作为标准,规定其电极电势为零。
将标准氢电极与待测电极组成电池,所测电池电动势就是待测电极的电极电势。
由于氢电极使用不便,常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。
常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。
这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测出,具体的电极电位可参考相关文献资料。
以饱和甘汞电极与铜/硫酸铜电极或锌/硫酸锌电极组成电池,测定电池的电动势,根据甘汞电极的电极电势,可推得这两个电极的电极电势。
仪器和试剂SDC-II型数字式电子电位差计,铜电极,锌电极,饱和甘汞电极,0.1 mol?L-1 CuSO4 溶液,0.1 mol?L-1 ZnSO4 溶液,饱和 KCl 溶液。
实验步骤1. 记录室温,打开SDC-II型数字式电子电位差计预热 5 分钟。
物化实验原电池电动势的测定及其应用实验报告

原电池电动势的测定及其应用一、目的与要求1、测定Zn—Cu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、掌握电位差计的测量原理和正确使用方法。
二、基本原理原电池由正、负两极和电解质组成。
电池在放电过程中,正极上发生还原反应,负极则发生氧化反应,电池反应是电池反应中所有反应的总和。
电池除作电源外,还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。
从化学热力学得知,在恒温、恒压、可逆条件下,电池反应有以下关系:△G= — nFE (6- 1)式中△G是电池反应的吉布斯自由能增加;n为电极反应中电子得失数;F为法拉第常数,E为电池的电动势。
从式中可知,测定电池的电动势E后, 便可求得厶G,进而又可求得其他热力学参数。
但须注意,首先要求被测电池反应本身是可逆的,即要求电池的电极反应是可逆的,并且不存在不可逆的液接界。
同时要求电池必须在可逆情况下工作,即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行,此时只允许有无限小的电流通过电池。
因此在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时,所设计的电池应尽量避免出现液接界,在精确度要求不高的测量中,常用“盐桥”来减少液接界电势。
为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行,一般均采用电位差计测量电池的电动势。
原电池电动势主要是两个电极电势的代数和,如能分别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( 6—1) 式可推导出电池电动势的表达式。
下面以锌—铜为例进行分析。
电池表示式为:Zn I ZnSO II CuSO I Cu符号“I”代表固相(Zn或Cu)和液相(Zn SO4或CuSO4两相界面;“II” 代表连通两个液相的“盐桥” 。
当电池放电时:负极起氧化反应Zn f Zn 2+ 2e-正极起还原反应Cu 2+ 2e f Cu-(6 —5)E = T (右•还原电势)一T (左•还原电势)对锌-铜电池而言,0 T(Cu2 /Cu)Rim2F1a(Cu2 ) T(Zn2 /Zn)RT2FIn1a(Zn2 )(6-6)(6-7)(6-8) 式中T(Cu2/Cu)T(Zn2 /Zn)是当a (Cu2) =a (Zn2) =1 时,铜(6-9)(6- 10)电池总反应为Zn + Cu 2- Zn 2+ Cu电池反应的吉布斯自由能变化值为:2G G0RTlna(Zn2) a(Cu)(6-2)a(Cu2) a(Zn)上述式中厶G0为标准态时自由能的变化值;a为物质的活度,纯固体物质的活度等于1,则有:a(Zn)= a (Cu)= 1 (6-3) 在标准态时,△ G =△ G0= -nFE 0(6-4)式中E0为电池的标准电动势。
原电池电动势的测定实验报告

原电池电动势的测定实验报告原电池电动势的测定实验报告1实验目的1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术2.学会几种电极和盐桥的制备方法3.学会测定原电池电动势并计算相关的电极电势实验原理凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池(或原电池)。
可逆电池应满足如下条件:(1)电池反应可逆,亦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,即测量时通过电池的电流应为无限小。
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,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;用电位差计测量电动势可满足通过电池电流为无限小的条件。
电位差计测定电动势的原理称为对消法,可使测定时流过电池的电流接近无限小,从而可以准确地测定电池的电动势。
可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。
设正极电势为+,负极电势为-,则电池电动势E = + - - 。
电极电势的绝对值无法测定,手册上所列的电极电势均为相对电极电势,即以标准氢电极作为标准,规定其电极电势为零。
将标准氢电极与待测电极组成电池,所测电池电动势就是待测电极的电极电势。
由于氢电极使用不便,常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。
常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。
这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测出,具体的电极电位可参考相关文献资料。
以饱和甘汞电极与铜/硫酸铜电极或锌/硫酸锌电极组成电池,测定电池的电动势,根据甘汞电极的电极电势,可推得这两个电极的电极电势。
仪器和试剂SDC-II型数字式电子电位差计,铜电极,锌电极,饱和甘汞电极,0.1 mol?L-1 CuSO4 溶液,0.1 mol?L-1 ZnSO4 溶液,饱和KCl 溶液。
实验步骤1. 记录室温,打开SDC-II型数字式电子电位差计预热5 分钟。
将测定旋钮旋到“内标”档,用1.00000 V电压进行“采零”。
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原电池电动势的测定及热力学函数的测定一、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) 了解可逆电池电动势测定的应用;5) 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 。
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,就会在电极上发生生极化,结果使电极偏离平衡状态。
另外,电池本身有阻,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,只能在无电流通过电池的情况下进行,因此,采用对消法。
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。
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:其中)25(00097.0799.0Ag /Ag --=+t ϕ;而+++-=Ag Ag /Ag Ag /Ag 1lna F RTϕϕ 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 饱和甘汞理论—ϕϕ+=Ag /Ag E ;可以算出该电池电动势的理论值。
与测定值比较即可。
3.电动势法测定化学反应的△G 、△H 和△S :如果原电池进行的化学反应是可逆的,且电池在可逆条件下工作,则此电池反应在定温定压下的吉布斯函数变化△G和电池的电动势E有以下关系式:△G m =-nFEr从热力学可知:△H=-nFE+△S4.注意事项:①盐桥的制备不使用:重复测量中须注意盐桥的两端不能对调;②电极不要接反;三、.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、银电极、250mL烧杯、20mL烧杯、U形管2.实验试剂0.02mol/L的硝酸银溶液、饱和氯化钾溶液、硝酸钾、琼脂四、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。
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。
制备好的盐桥丌使用时应浸入饱和硝酸钾溶液中,防止盐桥干涸。
2.组合电池将饱和甘汞电极插入装有饱和硝酸钾溶液的广口瓶中。
将一个20mL小烧杯洗净后,用数毫升0.02mol/L的硝酸银溶液连同银电极一起淌洗,然后装此溶液至烧杯的2/3处,插入银电极,用硝酸钾盐桥不饱和甘汞电极连接构成电池。
3.测定电池的电动势①根据Nernst公式计算实验温度下电池(I)的电动势理论值。
②正确接好测量电池(I)的线路。
电池与电位差计连接时应注意极性。
盐桥的两支管应标号,让标负号的一端始终不含氯离子的溶液接触。
仪器要注意摆布合理并便于操作。
③用SDC 数字电位差计测量电池(I )的电动势。
每隔2min 测一次,共测三次。
④接通恒温槽电源进行恒温,使其分别达到25.2℃、35.2℃,温度波动围要求控制在正负0.2℃之。
把被测电池放入恒温槽中恒温15min ,同时将原电池引出线连接到SDC 型数字式电位差计的待测接线柱上(注意正负极的连接),测定其电动势,每5分钟测1次,直至电位差计读书稳定为止。
⑤测量完毕后,倒去两个小烧0.55杯的溶液,洗净烧杯的溶液。
五、实验数据记录与处理1、电动势的测定)25(00097.0799.0Ag/Ag --=+t ϕ; +++-=Ag Ag/Ag Ag /Ag 1lna F RT ϕϕ; φ饱和甘汞 = 0.2415 - 0.00065(t – 25);通过以上三式可求得电池电动势 饱和甘汞理论—ϕϕ+=Ag /Ag E 的理论值。
气压:101.6KPa测定温度/℃测定值/V测定平均值/V 理论计算值/V 相对误差 测定次数 第一次 第二次 第三次 25.0 0.45740 0.45740 0.45740 0.45740 0.45701 0.08% 35.00.45099 0.451000.451000.450990.450440.12%2、热力学函数的测定—--测定△G 、△S 和△H 。
作E-T 图(见下图),求得斜率为-6.4×10∧-4,E-T 图的直线方程为:Y =0.64812-6.4×10∧-4 X ,故=--6.4×10∧-4所以当T=298K 时,△r G m =-nFE=-1×96500×0.45740 = -44139.1 J/mol = -44.14 kJ/mol因为 所以△S=1×96500×(-6.4×10∧-4 ) =-61.6 J/(mol ·K)因为△H=△r G m +T △S , 所以△H= -44139.1-61.6×298=-62.5kJ/mol热力学函数 次序 t/℃ T/K E/V△H (KJ/mol )1 25.0 298 0.45740 -6.4×10∧-4-44139.1 -61.6-62.5 235.03080.45100-43521.5-62.53、将实验所得的电池反应的热力学函数变化值和理论值进行比较电池总反应)()(21)()(22s Ag s Cl Hg aq Ag Cl l Hg +=+++-)(饱和 查参考文献得Ag+(aq)、Cl-(aq)、AgCl(c) 在298K 时各自的的标准生成焓变Δf H ºm 、标准生成自由能变Δf G ºm 及标准熵S ºm ,由此计算出电池反应的Δf H ºm 、Δf G ºm 、Δf S ºm 如下所示.Ag+(aq)、Cl-(aq)、AgCl(c) 的Δf Hºm、Δf Gºm、Δf SºmΔfHºm(298K)/kJ/mol ΔfGºm(298K)/kJ/mol Sºm298K/J/(mol·K)Hg(l) 0 0 75.023Ag+(aq) 105.90 77.11 73.93Cl—(aq) -167.44 -131.17 55.20Hg2Cl2(s) -265.22 -210.745 192.5Ag(s) 0 0 42.55电池反应-71.07 -51.31 -69.35而热力学函数(298K)的理论值:Δr Gºm=-44.1 kJ/mol ;Δr Sºm= -61.6 J/(mol·K) ;Δr Hºm= -62.5 kJ/mol则对比文献值可得:Δr Gºm相对误差:(-44.1-(-51.31))/-51.31 = -14.1 %Δr Sºm相对误差:(-61.6-(-69.35))/-69.35 =-11.1 %Δr Hºm相对误差:(-62.5 -(-71.07))/-71.07=-12.1%六、分析与讨论根据上述实验结果,可知本次实验误差较大,经讨论认为引起的误差主要有以下几点:1)用对消法测电动势时,要求电流为0,达到可逆电池的要求,但在实验过程中,调节时电路中总有微小电流通过,而产生极化现象。
但当外加电压大于电动势时,原电池相当于电解池,使反应电势增加;相反,当外电压小于电动势时,原电池放电极化,使反应电势降低,这会影响实验结果的测定。
而且有少量电流也会使阻分走部分电压,导致测量电压并不等于电动势而等于外电路电压。
2)在本次实验中,我们只进行了两组不同温度的数据测量,使用的热力学计算方法均为粗略计算,作E-T图也只是2个数据点,因数据处理方法粗略,所以计算结果相对误差也较大。
因此应该进行更多组在不同温度下的测定,绘出δE/δT的关系图,拟合线性,求出斜率,这样误差才小。
3)本实验测定的并不是可逆电池,但在溶液间插入了盐桥,近似地当作可逆电池来处理。
通常,常用的盐桥是氯化钾盐桥,离子相对迁移速率较为一致。
但对于硝酸银溶液,不能使用氯化钾盐桥,而是采用了硝酸钾盐桥。
虽然硝酸钾盐桥的正负离子迁移数较接近,但是它们与通电极无共同离子,因而在使用时会改变参考电极的浓度和引入外来离子,从而可能改变参考电极电位,造成实验误差。
4)这次实验中有很多的近似处理,比如液接电势、接触电势和扩散电势的忽略,电池近似处理为可逆电池等等。
因而,实验结果与实际值有一定的偏差。
5)调节电桥平衡的操作时间应尽可能的短,否则电极上较长时间的有电流通过,会发生电池反应使得溶液浓度下降、电极表面极化,这样可逆电极变成不可逆的,会给实验带来较大误差。
而实验中所用仪器不稳定,需要较长的时间才能大致调节到平衡,即使是同一个电动势值,在很短的时间测得的数据都有较大波动,所以不能很快调节到平衡也会造成实验的误差;6)实验过程中,恒温槽温度存在波动,会造成不稳定,温度会0.2℃左右波动。
④恒温槽温度存在波动,所以在实验测定过程中,电池反应并不完全是在同一温度下进行,进行数据处理时也会带来一定的误差。
在此外实验中采用盐桥来消除液接电位,但实际实验中不能保证盐桥能够完全消除液接电位。
7)本实验的理论参考数据是在标准状况下的数值,而实验过程中的温度和大气压都有变化,所以也存在一定的误差。
七、思考题1、为何测电动势要用对消法,对消法的原理是什么?答: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会有电流通过,在电池两级上会存在极化现象,使电极偏离平衡状态,另外,电池本身有阻,伏特计测量得到的仅是不可逆电池的端电压。
采用对消法(又叫补偿法)可在无电流或很小电流通过电池的情况下准确测定电池的电动势。
对消法的原理是: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。
2、测电动势为何要用盐桥,如何选用盐桥以适应各种不同的体系?答:盐桥可将液接电势降低到最小的作用。
选择盐桥的原则是:盐桥中的盐浓度尽量大(一般用饱和溶液),正负离子迁移数接近,与电池中的电解质不发生反应。
所选取的KNO3的在水中的溶解度很大,正负负离子迁移数接近,与大多数电解质不发生反应,故可以作为大多数体系的盐桥。