原电池电动势的测定及其应用
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实验陈述之勘阻及广创作
林传信高分子101 1017051012
一、实验目的
1、理解电极、电极电势、电池电动势、可逆电池电动势的意义
2、掌握用对消法测定电池电动势的基来源根基理和数字式电子电位差计的使用方法
3、学会几种电极和盐桥的制备方法
二、对消法侧电动势的基来源根基理：
丈量电动势只能在无电流通过电池的情况下进行，因此需要用对消法（抵偿法）来测定电
动势。
对消法测定电动势就是在所研究的电池的外电路上加一个方向相反的电压。
当两者
相等时，电路的电流为零（通过检流计指示）。
对消法测电动势经常使用的仪器为电位差计，
其简单原理如图所示
电极电势的测定原理：
原电池是化学能转变成电能的装置，在电池放电反应中，正极（右边）起还原反应，负极起
氧化反应。
电池的电动势等于组成的电池的两个电极电位的差值。
即：
1。
浓差电池：
一种物质从高浓度（或高压力）状态向低浓度（或低压力）状态转移，从而发生电动势，而
这种电池的尺度电动势为零。
三、电池组合：
四、数据处理
电池电极电动势：
五、误差分析
在较长的电极电势丈量过程中，工作回路中电流发生变更，导致丈量误差
部分电解质溶液在丈量过程中发生电解，浓度变更影响丈量的结果。
原电池电动势的测定及其应用
实验报告课程名称：_______________________________指导老师：________________成绩：__________________ 实验名称：_______________________________实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得一、实验目的和要求1．掌握补偿法测定电池电动势的原理和方法。
2．掌握电位差计、检流计与标准电池的使用方法。
3．学会电极和盐桥的制备方法。
4．了解可逆电极、可逆电池等概念。
二、实验内容和原理本实验采用补偿法测定电池电动势。
该方法是严格控制电流在接近于零的情况下来决定电池的电动势，为此目的，可用一个方向相反但数值相同的电动势，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位差△Φ就等于该电池的电动势E 。
电位差计是根据补偿原理而设计的。
它由工作电流回路、标准回路和测量回路组成如图 工作电流回路：工作电流由工作电池E w 的正极流出，经可变电阻R p 、滑线电阻R 返回E w 的负极，构成一个通路，调节R p 使均匀滑线电阻AB 上产生一定的电位降。
标准回路：将变换开关SW 合向E s ，对工作电流进行标定。
从标准电池的正极开始，经检流计G 、滑线电阻上的CA 段，回到标准电池的负极。
其作用是校准工作电流以标定AB 上的电位降。
令V CA =IR CA =E s （借助于调节R p 使G 中得电流I G 为零来实现），使CA 段上的电位降V AC （成为补偿电压）与标准电势E s 相对消。
测量回路：SW 扳回E x ，从待测电池的正极开始，经检流计G 、滑线电阻上C’A 段，回到待测电阻负极。
其作用使用校正好的滑线电阻CA 上的电位降来测量未知电池得电动势。
原电池电动势的测定及其应用 - 环境科学与工程学院
实验三原电池电动势的测定及其应用1．目的要求（1）测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电动势；（2）学会一些电极的制备和处理方法；（3）了解电位差计的基本原理和正确使用。
2．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)。
对定温定压下的可逆电池而言:ΔrGm =- n F E （1）式中ΔrGm 是电池反应的吉布斯自由能增量；n为电极反应中电子的得失数。
F 为法拉弟常数； E为电池的电动势。
从式中可知，测得电池的电动势E后，便可求得ΔrGm，进而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你逆的，即要求电池的电极反应是可逆的且不存在不可逆的液接界。
同时要求电池必须在可逆的情况下工作，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。
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的电极电势的代数和，如能分别测定出两个电极的电势，就可以计算得到由它们组成的电池电动势。
下面以锌-铜电池为例进行分析。
电池表示为： Zn∣ZnSO4(a1)‖CuSO4(a2)∣Cu符号“∣”代表固相（Zn或Cu）和液相（ZnSO4和CuSO4两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；m1和m2分别为ZnSO4和CuSO4的质量摩尔浓度。
当电池放电时：负极起氧化反应：Zn → Zn2+（a（Zn2+））+2e-正极起还原反应：Cu2+（a（Cu2+））+2e- →Cu电池总反应为： Zn+ Cu2+（a（Cu2+））→Zn2+（a（Zn2+））+ Cu电池反应的吉布斯自由能变化值为：2+2(Zn )()ln ()()r m r ma a Cu G G RT a Cu a Zn Θ+•∆=∆+• （2）上述式中r m G Θ∆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：在标准态时a （Zn 2+）= a （Cu 2+）=1 （3） 在标准态时，a （Zn 2+）= a （Cu 2+）=1，则有：r m r m G G nFE ΘΘ∆=∆=- （4）式中E Θ为电池的标准电动势。
原电池电动势的测定及应用实验报告
原电池电动势的测定及应用实验报告实验报告：原电池电动势的测定及应用一、实验目的：1.学习如何测定原电池的电动势。
2.了解原电池的构造和工作原理。
3.研究原电池的应用。
二、实验仪器和材料：1.原电池（例如锌银电池、铜锌电池等）2.电流表3.电位计4.导线5.开关6.电阻箱7.连接板8.电源三、实验原理：原电池是一种将化学能转化为电能的装置，由两个不同的金属或合金及其周围的电解质溶液组成。
在原电池中，金属条与电解质之间的化学反应产生电流。
电动势是原电池提供给外部电路单位正电荷所需的能量。
电动势的实际值与原电池的化学反应和电化学平衡有关。
四、实验步骤及数据处理：1.将原电池、电流表、电位计以及电阻箱按照电路图连接好。
2.打开开关，通过调节电阻箱中的电阻，使电流表示数保持在一个恒定的值。
3.根据电位计的示数和电流表的示数，计算出原电池的电动势。
五、实验结果与分析：根据电位计的示数和电流表的示数，我们进行了多组实验，并计算出了不同条件下原电池的电动势。
在分析实验结果时，我们可以发现，原电池的电动势与电流的大小无关，主要取决于原电池中的化学反应和电化学平衡。
不同种类的原电池，其电动势可能会有所不同。
六、实验应用：1.用于供电：原电池可以直接为电器设备或电路提供稳定的直流电源。
2.计算电动势：通过测量原电池的电动势，我们可以了解原电池的性能与工作状态，判断其是否需要更换或维修。
3.进行电解实验：原电池可以为电解实验提供所需的电流。
4.进行电池组装：原电池可以通过串联或并联的方式组装成电池组，提供更大的电动势和容量。
七、实验总结：通过本次实验，我们学习了如何测定原电池的电动势，并了解了原电池的构造、工作原理和应用。
电动势是一个重要的物理概念，对于理解电路的工作原理和实际应用具有重要意义。
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。
实验六十七 原电池电动势的测定及其应用
四、实验步骤
3、电动势测定
1）根据Nernst公式计算实验温度下电池1、2、3、4、5、 6的电动势理论值。 2）正确接好测量电池1的线路。用SDC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。 3）同法，用SDC数字电位差计测量电池2、3、4、5、6 的电动势，要测至平衡时为止。 4）测量完毕后，倒去小烧杯的溶液，洗净烧杯。饱和甘 汞电极淋洗后，浸入饱和氯化钾溶液中保存。
五、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7～8个数据。若这些数据是在平 均值附近摆动，偏差小于±0.5 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。 4、盐桥不能完全消除液接电势，一般仍剩余1~2mV， 所以测得结果只能准至mV。
能否用伏特计来测量E ？
EX U IR内
I 0,U EX
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。 因此电池电动势不能直 接用伏特表来测定。 利用电位差计可在电池无电流（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。
2、电池组合
四、实验步骤
将饱和KCl溶液注入50mL小烧杯中作为盐桥，得 电池1： Zn|Zn2+(0.1000mol· -1)||Cu2+(0.1000mol· -1)|Cu L L 电池2： Zn|Zn2+(0.1000mol· -1)||KCl(饱和)|Hg2Cl2(s)|Hg(l) L 电池3： Hg(l)|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)||Cu2+(0.1000mol· -1)|Cu L 电池4： Cu | Cu 2+(0.0100mol· -1)||Cu2+(0.1000mol· -1)|Cu L L 电池5： Zn|Zn2+(0.1000mol· -1)||KCl(饱和)|AgCl(s)|Ag L 电池6： Ag|AgCl(s)|KCl(饱和)||Cu2+(0.1000mol· -1)|Cu L
原电池电动势测定及应用
原电池电动势测定及应用原电池是一种能够将化学能转化为电能的装置。
常见的原电池有干电池、铅酸蓄电池、镉镍蓄电池等。
原电池的电动势是指，在电池内部两个不同电极材料之间，由于电化学反应而产生的电压差。
电动势越大，电池的输出电流和电能就越大，电池的性能也就越好。
本文将介绍原电池电动势的测定方法和其应用。
1. 理论计算法原电池电动势可通过化学反应式计算。
例如，在铅酸蓄电池中，反应式为Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O，化学反应式中所涉及的各元素的标准电极电势都是可以测定的。
因此，可以通过这些标准电极电势，计算出铅酸蓄电池的电动势。
2. 电位差法电位差法是通过将原电池与标准电池相比较，从而测定原电池电动势的一种方法。
假设现在要测量一个铅酸蓄电池的电动势，可以将该电池的电极接到标准氢电极上，并将另一电极与标准铜电极相连。
然后通过电桥法或伏安法测出两电极之间的电位差，从而计算出原电池的电动势。
3. 外施电势法外施电势法是一种直接测量原电池电动势的方法。
首先将原电池的电极接到电阻上，然后将其另一端连接到外部电源的正极上，使得原电池与外部电源并联。
通过调节外部电源的电势差，使得原电池电路中的电流为0，此时外部电源的电势差即为原电池的电动势。
原电池电动势的测定方法可以应用于电池的性能评估、研究和开发。
在电池的生产过程中，需要对电池电动势进行测定，以保证电池的性能能够满足设计要求。
在电池的研究和开发中，电动势的测定可以帮助研究人员评估不同电化学反应条件下的原电池电动势，从而优化电池的性能，提高其效率和能量密度。
在实际应用中，原电池的电动势可以用于驱动电子元件和机械设备等。
例如，在闪光灯中，闪光灯电路中的闪光灯管需要较高的电压来激发气体放电，电动势较高的铅酸蓄电池可以满足这个要求。
在无线传感器网络中，原电池电动势可以用来提供稳定的电源，使得传感器节点能够长时间工作。
总之，原电池电动势的测定和应用可以帮助我们更好地认识和应用电池，从而更好地满足我们的日常和工业生产需求。
原电池电动势的测定及其应用
2012年02 月28 日总评：姓名：学校：陕西师范大学年级：2010级专业：材料化学室温：10.0℃大气压: 100kpa一、实验名称：原电池电动势的测定及其应用二、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）通过原电池电动势的测定求算有关热力学函数；三、实验原理：原电池是由正，负两个电极和相应电解质溶液组成，电池反应中正极起还原作用，负极起氧化作用，电池反应是电池中两个电极反应的总和。
电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为当伏特计与待测电池接通后，整个线路中便有电流通过，电池内部由于存在内电阻而产生某一电位降，并在电池两极发生化学反应，溶液浓度发生变化，电动势数值不稳定，所以只有在无电流通过的情况下进行测定，即采用对消法。
实验电路图如下：四、实验数据及处理：1、各电池电动势测量结果表1 各电池电动势测量结果根据上表实验数据作图：从上图中可以看出：= –0.00009解相关热力学函数：2、如果在25℃测得以下：Ag(s)+AgCl(s)|HCl(0.100 mol⋅L-1)‖AgNO3(0.100 mol⋅L-1)|Ag(s) 原电池电动势值为0.53868V，试求该温度下AgCl的K sp。
解：四、讨论思考：1．选择盐桥应注意什么问题？2．用Zn(Hg)与Cu组成电池时，有人认为Zn表面有Hg，因而Cu应为负极，Hg为正极，该说法是否正确，为什么？可能用到的知识点：(Δr G m)T，P= -Nfe (1)(2)(3)解：银电极反应: Ag++ e-→Ag银－氯化银电极反应: Ag + Cl-→AgCl+e-总的电池反应为: Ag++Cl-→AgCl①又②式②中n=1，在纯水中AgCl溶解度极小，所以活度积就等于溶度积。
所以:③③代入②，化简之有:④答：盐桥可以使得电池在可逆条件下工作，即充放电在准平衡状态下工作，只有无限小的电流通过电池。
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─Electromotive Force of Galvanic Cell
化学系基础实验中心
实验目的
一.测定Zn-Cu电池的电动势和Cu、Zn电极的 电极电势 二.学会一些电极的制备和处理方法
三.掌握电位差计的测量原理和正确使用方法
四.分析测量结果和理论值的差异，并给出可能 的误差来源
数据处理
电极 AgAgClKCl(饱和) SCE(饱和甘汞) Cu2+/Cu Zn2+/Zn 温度/oC 25 25 25 25 电极电势/V 0.1981 0.2415 0.3419 -0.7627 温度系数 =-1.010-3 =-7.6110-4 =-1.610-5 =0.100 =0.62
基本原理
I. 原电池测定时需要达到的几个基本条件
可逆条件 电池反 应是可 逆的
I 0
不存在不可逆 的液接界
对消法 （电位差计）
盐桥 （正负离子淌 度接近）
基本原理
II. Zn-Cu电池的工作原理
负极 正极
Zn Zn 2 (a( Zn 2 )) 2e Cu 2 (a(Cu 2 )) 2e Cu
实验
II. 电池的测量
A. 电池组合
Zn ZnSO4 (0.100mol L1 ) KCl (饱和) Hg 2Cl2 Hg Zn ZnSO4 (0.1000mol L1 ) KCl (饱和) AgCl Ag Hg Hg 2Cl2 KCl (饱和) CuSO4 (0.1000mol L1 ) Cu Ag AgCl KCl (饱和) CuSO4 (0.1000mol L1 ) Cu Zn ZnSO4 (0.1000mol L1 ) CuSO4 (0.1000mol L1 ) Cu Cu CuSO4 (0.0100mol L1 ) CuSO4 (0.1000mol L1 ) Cu
实验
II. 电池的测量
B. 电动势测定－检ຫໍສະໝຸດ 计注意：检流计里悬挂镜子的张丝很细，对张丝的保护是本实验的要点之一
实验
II. 电池的测量
B. 电动势测定－电位差计
电路中的电流限定在0.0001A!
实验
II. 电池的测量
B. 电动势测定－标准电池（P269）
性能指标
可逆性 重现性 稳定性 温度系数 测量精度 饱和式标准电池结构示意图 Cd (Cd Hg齐） Cd 2 2e 负极
实验
I. 电极制备
B. Zn电极
Zn电极制备的过程中本来需要汞齐化，而由于并非首次使用，已经经过多次汞齐化，所以 汞齐化步骤可以忽略。 实验装置里的夹子换成了玻璃珠
Zn－Cu电池构建示意图
实验
I. 电极制备
C. Cu电极
Cu电极制备的过程中为恒电流电 镀：-10. 0 mA，时间1h 以上（一般 为3 h）。 实验装置里的夹子换成了玻璃珠
Cd (Cd Hg齐） +Hg 2 SO4 CdSO4 2 Hg
实验
II. 电池的测量
B. 电动势测定－连接和测量 *注意正负极 *注意标准电池预设补偿旋钮后两位 的设定(校正公式P198) *先使标准电池一路为零，然后再测 未知电池 *注意未知电池的预设值(计算)
注意：粗检测时光标在一小格范围内， 才能用细检测按钮！
实验
I. 电极制备
A. Ag/AgCl电极
*Ag/AgCl制备完成之后需要在含饱和AgCl和一定浓度的KCl溶液中老化1-2天。因此这里制 备的主要目的是了解操作过程，并和饱和甘汞为参比时的精度做比较。 *阳极氧化电流为-0.6 ～ -0.8 mA (恒电流氧化)
Ag丝：氨水内浸泡
自来水和蒸 馏水清洗
2 1 T 2 ( T 298) ( T 298) 98 2 计算饱和甘汞在实验温度下的电极电势 根据与饱和甘汞组成电池的测量值，分别计算Cu和Zn的 T ,T ,298 根据有关公式计算Zn-Cu电池的理论电动势E理，并与实 验值E实进行比较
a ( Zn 2 ) mZn2 a (Cu 2 ) mCu 2
离子活度系数 P382
仪器 试剂
• • • • • • • • • UJ-25型电位差计 标准电池（1964） 检流计（指零仪） 干电池组（3V） 饱和甘汞电极 电极管（两根） Cu、Zn、Ag、Pt电极 电极架 电镀装置 • • • • • • • • • 针筒 连接导线 恒电流仪 镀铜溶液 饱和硝酸亚汞（汞） 硫酸锌水溶液(0.1 molL-1) 硫酸铜水溶液(0.1, 0.01 mol L-1) 饱和KCl溶液 0.1 mol L-1 HCl
思考题
• Ag/AgCl电极制备过程中，在阳极氧化之后为什么表面会有 紫褐色的氧化层？ • 新鲜制备的Cu电极表面是什么颜色？ • Ag/AgCl电极的电极管中有饱和AgCl的原因？ • Ag/AgCl电极为什么必需放在电极管里，而不能直接放在盐 桥里测试？ • 标准电池本身不能倒置？ • 浓差电池的电动势测量过程中，会有不断下降的现象，其原 因可能是什么？ • 检流计光点总向一个方向偏转，可能原因是什么？
Hg 2 SO4 2e 2 Hg SO
2 4
饱和式
好 好 好 高 高 较低
不饱和式
差 差 差 很小 低 方便
操作性
正极
Et E20－[39.94(t 20) 0.929(t 20)2 0.0090(t 20)3 0.0006(t 20)4 ] 106
Cu 2 / Cu
Zn Cu 2 (a(Cu 2 )) Zn 2 (a( Zn 2 )) Cu
RT 1 ln 2 F a(Cu 2 ) RT 1 Zn2 / Zn ln 2 F a( Zn 2 )
2 1 T 2 98 (T 298) 2 (T 298)
10-15 min
Pt电极
Ag丝
注意：饱和AgCl的添加
Ag/AgCl电极不同条件下的形貌
-5.0 mA, 10 s
Ag/AgCl电极在大电流阳极氧化时的SEM照片 （Left）低倍形貌（Right）5000倍
Ag/AgCl电极不同条件下的形貌
-0.70 mA, 10 min
Ag/AgCl电极在小电流阳极氧化时的SEM照片 （Left）低倍形貌（Right）5000倍