电动势测定与热力学函数测定
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值
电动势法测定化学反应的 热力学函数变化值
一、实验目的
1、测定可逆电池在不同温度下的电动势值， 从而计算电池反应的热力学函数变化值G、 S及H 。 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。
二、实验原理
在恒温恒压可逆的条件下，原电池电化学反应 吉布斯自由能的减少等于体系所作的最大有用功。 结合法拉第定律，有：
G nFE
E S nF T p E H nFE nFT T p
二、实验原理
Ag(s), AgCl(s) | KCl aq || Hg 2 Cl 2 (s), Hg(l)
负极反应：Ag(s)
Cl
1套 1台 1支 1支 1支 1支 1支 数只
KCl溶液 (0.1mol· -1) L 饱和KCl溶液 AgNO3溶液（1%） HCl溶液(0.1mol· -1) L
四、实验步骤
1、电极制备： （1）银-氯化银电极：银丝抛光作阳极，铂电极作阴极，对0.1mol·L1HCl电解，U=0.5V左右通电30分钟，得Ag-AgCl镀层（紫褐色），置 于稀盐酸（+数滴AgNO3），避光保存30分钟。 （2）甘汞电极：电极中装入纯汞，吸入饱和KCl溶液，先以一铂电极为 阳极（除杂），再以另一铂电极为阴极，U=3.2V，电极上有气泡逸出 即可。约30分钟，汞面上镀一层甘汞，以0.1mol·L-1KCl轻轻冲几次， 再装满0.1mol·L-1KCl即得0.1mol·L-1KCl甘汞电极。 2、电池组合： Ag，AgCl| KCl（0.1mol·L-1）|Hg2Cl2，Hg 3、测量不同温度下的电动势： 用电势差计测量室温，室温+5℃，室温+10℃时的电池电动势。
电动势法测热力学函数
电动势法是一种测量化学反应热力学函数的常用方法，主要用于测定电化学反应的热力学参数。
在电动势法中，通过测量电池或电解池的电动势随着反应进行的变化，可以推断出反应的热力学函数。
下面是使用电动势法测定热力学函数的基本步骤：
1. 设计电池或电解池实验
-选择适当的电极材料和电解液，设计电池或电解池实验装置。
-确定反应溶液的浓度、温度等条件，并保持实验条件的稳定性。
2. 测量电动势随时间或条件的变化
-在实验过程中，通过电位计等设备测量电池或电解池的电动势随着反应进行的变化。
-可以通过改变温度、浓度等条件，观察电动势的变化规律。
3. 数据处理与分析
-将实验得到的电动势数据进行处理和分析，绘制电动势随时间或条件变化的曲线。
-根据热力学原理和Nernst方程等定律，推导出热力学函数与电动势的关系。
4. 拟合热力学函数
-基于实验数据，使用数学方法拟合出与电动势相关的热力学函数，
如Gibbs自由能变化、反应焓变等。
-通过拟合得到的热力学函数，可以推断出反应的热力学参数，如标准反应焓变、标准反应自由能变化等。
5. 结果验证与讨论
-将实验得到的热力学函数与已知数据进行对比，验证实验结果的准确性和可靠性。
-分析实验结果，讨论实验条件对反应热力学函数的影响，探讨实验结果的意义和应用。
使用电动势法测定热力学函数需要精密的实验操作和数据处理技术，并且需要深入理解热力学原理和电化学理论。
在实际应用中，还需要考虑实验条件的控制、仪器精度的要求、数据处理的准确性等方面的问题，以确保实验结果的可靠性和科学性。
电动势法测定化学反应的热力学函数值
C13 电动势法测定化学反应的∆r G m , ∆r H m , ∆r S m姓名：马玉仁 学号：1120122488 班级：10011202一、实验目的及要求(1)学习电动势的测量方法;(2)掌握用电动势法测定化学反应热力学函数值的原理和方法。
二、实验原理在恒温、恒压、可逆条件下, 电池反应的∆r G m 与电动势的关系如下：∆r G m = -nFE （C13.1）式中n 为电池反应得失电子数；E 为电池的电动势；F 为法拉第常数。
由吉布斯—亥姆霍兹公式p mr m r m r ）（TG T H G ∂∆∂+∆=∆ （C13.2） 又 ∆r G m =∆r H m - T ∆r S m （C13.3）由上面三式得：p mr m r TG -S ）（∂∆∂=∆ （C13.4） 将式C13.1代入式C13.4得：p m r nF S ）（TE∂∂=∆ （C13.5） 式中P TE）（∂∂称为电池电动势的温度系数。
将式C13.5代入式C13.3变换后可得： p m r m r m r )TEnTF(-nEF S T G H ∂∂+=∆+∆=∆ （C13.6）因此，在恒定压力下，测得不同温度时可你电池的电动势，以电动势E 对温度T 作图，从曲线上可以求任一温度下的P TE）（∂∂,用公式C13.5计算电池反应的热力学函数∆r S m 、用公式C13.6计算∆r H m 、用公式C13.3计算∆r G m 。
本实验测定下面反应的热力学函数：C 6H 4O 2+2HCl+2Hg=Hg 2Cl 2+C 6H 4(OH)2醌（Q ） 对苯二酚用饱和甘汞电极与醌氢醌电极将上述化学反应组成电池：Hg （l ）|Hg 2Cl 2（s ）|KCl （饱和）||H +，C 6H 4(OH)2，C 6H 4O 2|Pt电池中电极反应为：2Hg+2Cl --2e -=Hg 2Cl 2C 6H 4O 2+2H ++2e -=C 6H 4(OH)2测得该电池电动势的温度系数，便可计算电池反应的 ∆r G m 、 ∆r H m 、 ∆r S m 。
电动势法测定热力学函数实验报告
电动势法测定热力学函数实验报告电动势法测定热力学函数实验报告引言：热力学函数是描述物质在不同状态下的性质和行为的重要工具。
为了准确测定热力学函数，科学家们设计了多种实验方法。
本实验采用电动势法来测定热力学函数，通过测量电动势和温度的关系，来推导出物质的热力学函数。
实验目的：本实验的目的是通过电动势法测定热力学函数，深入了解物质的热力学性质，并学习使用电动势法来测量热力学函数。
实验原理：电动势法是一种利用电化学反应来测定热力学函数的方法。
在实验中，我们使用电池来产生电动势，通过连接一个电解池，将电能转化为化学能。
根据电化学反应的热力学原理，我们可以通过测量电动势和温度的关系，来推导出物质的热力学函数。
实验步骤：1. 准备实验所需材料和设备，包括电池、电解池、温度计等。
2. 将电解池中的溶液加热至一定温度，保持温度恒定。
3. 将电池的正负极分别连接到电解池的两个电极上。
4. 测量电池的电动势和温度，并记录下来。
5. 重复以上步骤，改变电解池中溶液的浓度或种类，以获得更多的数据。
6. 根据测得的数据，进行数据处理和分析，得出物质的热力学函数。
实验结果：通过实验，我们得到了一系列电动势和温度的数据。
根据这些数据，我们可以绘制出电动势和温度的曲线图。
通过分析曲线图，我们可以得到物质的热力学函数。
例如，我们可以通过曲线图上的斜率来计算出物质的焓变。
讨论与分析：在实验中，我们发现电动势和温度之间存在一定的关系。
随着温度的升高，电动势也会发生变化。
这是因为在高温下，电解反应的速率增加，从而导致电动势的变化。
此外，我们还发现电动势和溶液的浓度也有关系。
不同浓度的溶液会产生不同的电动势。
结论：通过电动势法测定热力学函数，我们可以获得物质的热力学性质。
实验结果表明，电动势和温度、溶液浓度之间存在一定的关系。
这为我们进一步研究物质的热力学性质提供了重要的参考。
总结：本实验通过电动势法测定热力学函数，深入了解了物质的热力学性质。
电动势法测定化学反应的热力学函数(一)
电动势法测定化学反应的热力学函数(一)电动势法测定化学反应的热力学函数随着科技的不断发展和进步，热力学函数的测定方法也逐渐多样化。
其中，电动势法便是一种测定热力学函数的重要方法，主要适用于化学反应系统中反应热的测定。
本文将从以下几个方面介绍电动势法测定化学反应的热力学函数。
一、电动势法基本原理电动势法利用电化学反应来测定化学反应的热力学函数。
在一电化学反应中，电能转化为化学能，从而可以估计化学反应的热力学函数。
利用电化学池电势的变化，可以通过外部电势控制反应和达到一定的转化程度，并可测定在该程度下的电化学池电势。
因此，电动势法可以测定出包括反应热在内的热力学函数。
二、电动势法的基本操作步骤在实际操作中，电动势法的测定过程一般包括以下基本步骤：1.在容器中加入试剂，并且记录容器中试剂的初始温度。
2.添加电极，并让其稳定在容器中。
3.测量并记录化学反应开始前和反应过程中的电极电势。
4.通过在电极之间加上外加电势（电压），来控制反应进行的程度。
由此，可以测量特定程度下反应后的电极电势。
三、电动势法的优缺点电动势法具有测定化学反应热力学函数的优点：它是一种对被测体系外加无机能的测量方法，因此不需要开展能量平衡计算，可以精确地测量热力学函数。
此外，电动势法的设备简单，并且预测的反应进程基本上可以被验证。
因此，电动势法应用广泛。
尽管如此，电动势法也存在一些缺陷，如电动势测量受到设备结构和环境干扰的影响，不能应对强反应、复杂反应等情况。
综上所述，电动势法作为测定化学反应热力学函数的一种方法，能够提供准确和可靠的数据。
但需要注意的是，在实际操作中需要认真把握测量条件，并且结合理论加以分析和解释，以达到更加准确和科学的结果。
10实验十电池电动势法测定化学反应的热力学函数的变化值
1、测定可逆电池在不同温度下的电动势值， 从而计算电池反应的热力学函数变化值， △G、△S、△H。 2、巩固掌握可逆电池电动势的测量原理和 电位差计的操作技术。 3、学会银—氯化银电极的制备方法 。 4、通过原电池电动势的测定求算有关热力 学函数。
二、基本原理
如果原电池内进行的化学反应是可逆的，则此电
G
29
8
H
298
S
298
三、仪器和试剂
1.仪器 ： 电位差计 1台; 直流复射式检流计 1台; 精密稳压电源(或蓄电池) 1台 标准电池 1只; 甘汞电极 1只; 恒温夹套烧杯 2只 毫安表1只;滑线电阻1只;盐桥数只; 超级 恒温槽 1台。
2.药品 ： KCl(0.1000mol·kg-1)
pa
１、将实验温度下和测定的电动势数据列表
２、作E-T图，从曲线斜率可求得298K温度下
的
， 利用公式(1)，(2)，(3)，即可求得该电池反应的，G源自298S298
H
298
数据记录和处理
温度 电池电动 势E mv
25℃ 30℃ 35℃ 40℃ 45℃ 50℃
G
298
H
298
S
298
六、思考与讨论
1.电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什 么作用?如何保护及正确使用?
2.参比电极应具备什么条件?它有什么功用? 3.若电池的极性接反了有什么后果? 4.盐桥有什么作用?选用作盐桥的物质应有什么原则?
池反应在定温定压下的吉氏函数变化△G和电池的电 动势E有以下关系式:
G nEF 从热力学可知：
(211)
G H TS
(212)
S (G) T
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值.docx
电动势法测定化学反应的热力学函数实验预习题1. 能否用伏特计测化学反应的电动势？为什么？实验怎么用对消法测电动势？2. 了解电位差计、标准电池和检流计的使用及注意事项。
3. 对消法测定电池电动势的装置中，电位差计，工作电池，标准电池及检流计各起什么作用？标准电池的重要特点是什么？正负极各是什么？写出正负极及总反应方程式。
4. 在测量电池电动势的过程中，若检流计指针或光点总向一个方向偏转，可能是什么原因？5. 用电池电动势法测定化学反应热力学函数的原理和方法。
一、仪器及试剂电势差计及附件：1套,超级恒温槽：1台,银一氯化银电极：1只,U型电极管：1只，饱和甘汞电极：1支，饱和氯化钾溶液二、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，正极上发主还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。
电池除可用作电源外，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、m.可逆条仔下，电池反应有以下关系：H,P 二-nFE(1)式中，硯法拉弟(Farady)常数;〃为电极反应式中电了的计量系数;E 为也也的电动势。
电池反应的A 6、A r S m > A r H m > A rG m 分别测定"1 "中电池在各个温度下的 电动势，作—T 图，从曲线斜率可求得 任一温度下的僚).，利用公式(1), (2),(3), (5),即可求得该电池反应的A6、 Ar S m . A r H m A r G m二、操作步骤1、电池的组合将Ag-AgCl 电极、饱和W 汞电极插入装冇饱和氯化钾溶液的电极管中，即得下列电 池。
Ag, AgCl I KC1 溶液(饱和)I Hg 2Cl 2, Hg2、电池电动势的测量用电势差计测量不同温度时上述电池的电动势。
电池用超级恒温杷恒温。
三、数据处理1、写出上述电池的电极反应和电池反应。
2、 计算电池反应的Z1G 298O3、 根据测得的E298和E3O8,求出电动势的温度系数，并计算该反应的NS 和ZH 。
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值电动势法是一种测定化学反应热力学函数变化值的重要方法。
其基本原理是利用电化学反应，通过测定电池的电动势和电流来间接测定化学反应的热力学函数变化值，如反应焓、反应熵和反应自由能等。
一、电动势法的基本原理电化学反应的本质是电子的转移过程，它可以通过电势差的变化来描述。
在一个电化学反应中，当两种不同金属被浸泡在含有其离子的溶液中时，就会产生电势差。
电势差等于电极势差与离子活度的积，即：Ecell = Ecathode - Eanode + RT/nF ln [Cathode]/[Anode]其中，Ecell为电池电势，Ecathode和Eanode分别为阴阳极电极势，RT/nF为温度、电子数和法拉第常数的乘积， [Cathode]/[Anode]为阴阳极离子活度比。
化学反应的热力学函数变化值可以用ΔG、ΔH和ΔS来描述，它们之间的关系通过吉布斯—亥姆霍兹关系和热力学基本方程式（ΔG=ΔH-TΔS）联系在一起。
因此，只要能测定电池电势和溶液中离子活度的变化，就可以间接测定化学反应的热力学函数变化值。
二、电动势法的主要测定方法1、静态电动势法静态电动势法是指测量电池在恒定温度下的电动势，从而计算出反应热力学函数变化值的方法。
其主要步骤包括制备电池、测定电池电势、计算反应的热力学函数变化值等。
实验中，首先需要准备反应物和电极，然后将它们组装成一个电池，将电池中的溶液加热到恒定温度，使得反应达到平衡状态。
接着，测定电池电势、计算反应的活度系数、反应常数和热力学函数变化值等参数。
动态电动势法是指在电极上施加交流电压，并测量电池电路中的电流和相位差，从而测定反应的热力学函数变化值的方法。
与静态电动势法相比，动态电动势方法具有快速、精确等优点，因此被广泛应用于生物学、化学、材料学等领域中。
实验中，首先需要选择合适的扫描速率和电极的表面积，然后将电极浸入含有反应物的溶液中，施加正弦交流电压，利用外部仪器测量电路中的电流和电压，然后通过计算得到反应的热力学函数变化值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
华南师范大学实验报告
专业新能源材料与器件年级、班级
课程名称物理化学实验实验项目电池电动势测定与热力学函数测定实验类型✉验证✉设计✉综合实验时间
实验指导老师林晓明老师实验评分
实验7：电池电动势测定与热力学函数测定【实验目的】
1、掌握电位差计的测定原理和原电池电动势的测定方法；
2、加深对可逆电极、可逆电池、盐桥等概念的理解；
3、了解可逆电池电动势测定的应用。
【实验原理】
1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。
规定电池的电动势等于正、负电极的电极电势之差，即： E = ϕ+-ϕ-
待测电池：
Hg|Hg2Cl2|KCl(饱和)||AgNO3(0.02mol⋅L-1)|Ag
负极反应：Hg+Cl-(饱和)→Hg2Cl2+e-
正极反应：Ag++e-→Ag
总反应：Hg+Cl-(饱和)+Ag+→Hg2Cl2+Ag
银电极的电极电势：
ϕϕ-
ϕ
饱和甘汞电极的电极电势：
ϕ
饱和甘汞ϕ
饱和甘汞
-
ϕ
饱和甘汞
从上述电池的两个电极电位可算出电池的理论电动势，将测定值与之比较。
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。
准确测定电池的电动势只能在无电流（或极小电流）通过电池的情况下进行，需用对消法。
对消法测定原电池电动势
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。
E w-工作电源；E N-标准电池；E X-待测电池；R-调节电阻；R X-待测电池电动势补偿
电阻；R N-标准电池电动势补偿电阻；K-转换电键；G-检流计
【实验仪器与试剂】
仪器：
SDC数字电位差计1台、饱和甘汞电极1支、光亮铂电极1支、银电极1支、250 mL烧杯1个、20 mL小烧杯、2个 U形管2个。
药品：
0.02 mol L-1的硝酸银溶、饱和氯化钾溶液、硝酸钾、琼脂
【实验步骤】
1.制备盐桥
在250 mL烧杯中，加入100 mL蒸馏水和3 g 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40 g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。
2、组合电池
取一20 mL小烧杯洗净后，用数毫升0.02 mol L-1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，用硝酸钾盐桥与饱和甘汞电极连接构成电池。
3、测定电池的电动势
根据Nernst公式计算实验温度下电池的电动势理论值。
正确接好测量电池的线路，用SDC数字电位差计测量电池的
电动势，共测三次，改变温度，重复实验。
【实验记录及数据处理】
室温：22.4℃
气压计读数：101.20kPa
电池测定记录
从实验数据可知，该电池电动势基本符合可逆电池Nernst方程的规律。
温度/℃Δr H m/（kJ/mol）Δr G m/（kJ/mol）Δr S m/[J/(K·mol)] 25.7-36.685 -43.722 -23.546 35.7 -36.214 -43.486-23.546【进一步讨论】
1、为何测电动势要用对消法？对消法的原理是什么？
电池的电动势是电极处于平衡状态，两电极之间的电极电势差，对消发可以保证通过电池的电流为零，以确保测量出的电位差就是待测电池的电动势，对消法测定原电池电动势原理：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？如何选用盐桥以适合不同体系？
减少液接电势的影响；①盐桥中离子的r+≈r-， t+≈t-，使E j≈0；
②盐桥中盐的浓度要很高，常用饱和溶液；③常用饱和KCl 盐桥，因为K+与Cl-的迁移数相近。
作为盐桥的溶液不能与原溶液
发生反应，当有Ag+时用KNO3 或NH4NO3。
3、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？
正负电极接反了，电路中某处有短路。
【参考文献】
[1] 傅献彩, 沈文霞, 姚天扬. 物理化学下册[M]. 第五版. 北
京:高等教育出版社, 2006 :344－352.
[2] 何广平, 南俊民, 孙艳辉. 物理化学实验[M]. 第一版. 北京:化学工业出版社, 2008 :148－150.
[3]复旦大学等编．物理化学实验．第三版．北京：高等教育出
版社，2004．
[4]北京大学物理化学教研室教学组编．物理化学实验．北京：
北京大学出版社，1981．
[5]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，1991．
[6]柯以侃主编．大学化学实验．北京：化学工业出版社，2001．
[7]夏海涛主编．物理化学实验．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003．
[8]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，2004．
[9]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．。