原电池电动势的测定
原电池电动势的测定
原电池电动势的测定（3学时）一、目的要求1.掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法。
2.通过电池电动势的测量，加深理解可逆电池、浓差电池、可逆电极、盐桥等基本概念。
3.学会金属电极的制备和处理方法。
4.通过原电池电动势的测定掌握有关热力学函数的计算。
二、参考原理原电池是化学能转变为电能的装置，它是由两个“半电池”所组成，而每一个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液，由半电池可组成不同的原电池。
在电池放电反应中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池反应是电他中两个电极反应的总和，其电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和。
在恒温恒压、可逆条件下，各热力学函数与电池电动势有如下关系：(6.1)zFEG m r −=∆(6.2)()r m p E H zFE zFT T ∂∆=−+∂(6.3)()r m p E S zF T ∂∆=∂式中：F 是法拉第常数（96487库仑），z 是电池输出元电荷的物质的量，E 是可逆电池的电动势。
故只要在恒温恒压下测出该可逆电池的电动势E ，便可求出各热力学函数。
可逆电池必须具备的条件为：（1）电极上的化学反应可向正反两个方向进行，即反应可逆。
（2）电池在工作（充放电）时，所通过的电流必须无限小，此时电池可在接近平衡状态下工作，即能量可逆。
（3）电池中所进行的其它过程可逆。
如溶液间无扩散、无液体接界电势。
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”来减小液体接界电势。
要达到工作电流零的条件，必须使电池在接近热力学平衡条件下工作。
不能用伏特计直接测量电池的电动势，因为此方法在测量过程中有电流通过伏特计，处于非平衡状态，因此测出的是两电极间的电势差，而不是电动势。
用对消法可达到测量原电池电动势的目的，电位差计就是根据这一原理设计的。
电位差计测量电池电动势的原理和使用方法详见本丛书第一分册仪器部分。
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原电池电动势的测定及其应用1. 简述对消法测原电池电动势的测量原理答：电位差计是根据补偿法（或称对消法）测量原理设计的一种平 衡式电压测量仪器。
其工作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，这样待测电池中就没有电流通过， 外加电势差 的大小就等于待测电池的电动势。
如图所示，电位差计有工作、标准、 测量三条回路。
1 ）校准工作电流I W开关K 打向1，预先调好标准回路中的标准电阻 Rn ,调节工作回路 的电阻r 至检流计无电流通过，工作 电流I W 就已被确定。
2）测量未知电池电动势E W开关K 打向2，调节测量回路的电阻 R X 至检流计无电流通过，此时I R X 与被测电池电动势对消。
E X 1 W R X 2. 简述铜电极电位测定的基本原理。
答：实验只能测得两个电极构成的电池的电动势 E ,而无法测得 单个电极的电极电势 靱若选定一个电极作为标准，使其与任意其它 电极组成电池，测其电动势，就可得出各电极的相对电极电势 ©。
通常将氢电极在氢气压力为lOOKPa ，溶液中氢离子活度为1时的 电极电势规定为零伏，称为标准氢电极，然后与其它被测电极进行比 较。
以标准氢电极作阳极即负极；而将待测电极作阴极即正极，组成 原电池，然后用电位差计测量该电池的电动势， 这个数值和符号就是 待测电极的氢标还原电极电势的数值和符号。
由于使用标准氢电极不 方便，在实际测定时往往采用第二级的标准电极， 甘汞电极是其中最 常用的一种。
这些电极与标准氢电极比较而得到的电势已精确测出。
图79-1电位差计工作原理图 E X R N3.在原电池电动势的测定过程中应尽可能的做到在可逆条件下进行，为此在实验过程中应注意什么？答：电动势的测量方法属于平衡测量，在测量过程中尽可能地做到在可逆条件下进行。
为此应注意以下几点：(1)测量前可根据电化学基本知识，初步估算一下被测电池的电动势大小，以便在测量时能迅速找到平衡点，这样可避免电极极化。
如何判断原电池的电势和电动势
如何判断原电池的电势和电动势电池的电势和电动势是电能转化和电流传递的重要物理概念。
判断原电池的电势和电动势可以通过多种实验方法和测量手段进行。
本文将介绍几种常见的判断原电池电势和电动势的方法。
一、伏特计法伏特计法是一种常用的测量电势和电动势的方法。
实验步骤如下：1. 准备一只伏特计和一组标准电池。
2. 将伏特计的正极和原电池的正极相连，将伏特计的负极和原电池的负极相连。
3. 读取伏特计的示数，即为原电池的电势差。
伏特计法的原理是利用伏特计的示数来测量电势差。
伏特计是一种可以测量电势差的仪器，它根据两点间的电势差的大小来进行测量，并将数值显示出来。
因此，通过连接伏特计与原电池，可以直接读取伏特计的示数，即可得到原电池的电势差。
二、开路电压法开路电压法也是一种常用的测量电势和电动势的方法。
实验步骤如下：1. 准备一只电流表和一组标准电池。
2. 将电流表的两个端口接在原电池的两端。
3. 断开电路的闭合，即打开电路开关，使电路中没有电流通过。
4. 读取电流表的示数，即为原电池的电势差。
开路电压法的原理是通过测量电路中没有电流通过时的电压来得到电势差。
由于没有电流通过，电路中的电阻几乎可以忽略不计，因此可以认为电势差就是电路的开路电压。
通过读取电流表的示数，即可得到原电池的电势差。
三、化学方法化学方法是一种间接测量电势和电动势的方法。
它基于原电池中的化学反应过程，通过观察反应产物的性质或者测量反应过程的能量变化来判断原电池的电势和电动势。
以铜锌电池为例，当铜和锌接触时，会发生氧化还原反应，铜离子被还原，锌离子被氧化。
通过观察反应产物的颜色变化或者测量反应过程的能量变化，可以间接获得原电池的电势差。
总结：判断原电池的电势和电动势可以通过伏特计法、开路电压法和化学方法等多种实验方法进行。
伏特计法和开路电压法是直接测量电势差的方法，通过测量仪器的示数来得到结果；化学方法是间接测量电势差的方法，通过观察化学反应过程的变化来得到结果。
原电池电动势的测定
原电池电动势的测定
原电池的电动势可以通过以下几种方法来测定：
1. 开路电压法：将电池两端不连接任何负载，使用电压表测量电池的开路电压。
这个开路电压即为电池的电动势。
2. 罗丹定律法：利用罗丹定律来测量电池的电动势。
罗丹定律表示，当电流通过一个理想电源时，电源内部的电动势将与电源外部的电压相等。
通过连接一个已知电阻的电路，测量电源的内阻和电路中的电流，可以根据罗丹定律来计算出电源的电动势。
3. 为电压比较器：将原电池与一个已知电压相连，使用电压比较器来比较两者的电压大小。
通过调整已知电压的大小，使得两者的电压相等，即可得到原电池的电动势。
需要注意的是，在实际测量过程中，由于电池内部存在一
定的内阻，所以测量得到的电动势可能会有一些误差。
另外，电池的电动势还会受到温度、使用情况等因素的影响，所以在测量时需要注意控制这些影响因素。
原电池电动势的测定及其应用
（7）使用饱和甘汞电极，要防止溶液倒流入甘汞电极中。甘 汞电极和盐桥中应保留少量氯化钾晶体，使溶液处于饱和状 态。 （8）标准电池在搬动和使用时，不要使其倾斜和倒置，要放 置平稳。接线时正接正、负接负，两极不允许短路。
正极——电势高的电极，电流从正极流向负极。 负极——电势低的电极，电子从负极流向正极。
阳极——发生氧化作用的电极，阴（负）离子向阳极迁移。 阴极——发生还原作用的电极，阳（正）离子向阴极迁移。
原电池 电解池
阳极 负极 正极
阴极 正极 负极
在电解池中正极为 阳极，负极为阴极； 在原电池中则相反
2、原电池如何把化学反应转变成电能？
Cu | Cu 2+(0.0100mol·L-1)||Cu2+(0.1000mol·L-1)|Cu
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，偏差小于 ±0.5mV，可认为已达平衡，其平均值就为该电池的电动势。
如图所示，电位差计有工作、标准、测量三条回路。
2）测量未知电池电 动势EW
开关K打向2， 调节测量回路的电
阻RX至检流计无电 流通过，此时I RX与 被测电池电动势对
消。
EX IW RX En IW Rn
IW
En Rn
EX
EN
RX RN
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。
测定原电池电动势的方法
测定原电池电动势的方法以测定原电池电动势的方法为标题，本文将介绍几种常见的方法来测量原电池的电动势。
一、电池的电动势电动势是指电池内部转化化学能为电能的能力，用符号ε表示，单位是伏特（V）。
电动势是电池正极和负极之间的电势差，也可以理解为电池对外施加的推动电流的能力。
二、伏安法测量电动势伏安法是一种常见的测量电动势的方法。
具体操作如下：1. 将待测电池连接到一个可调电阻上，组成一个待测电路。
2. 调节电阻，使电路中通过的电流逐渐增加，记录下每个电流值对应的电压值。
3. 根据欧姆定律，电动势可以通过电流和电压的比值来计算。
根据所记录的电流和电压值，可以绘制电流-电压曲线，通过曲线的斜率可以得到电动势的数值。
三、开路电压测量电动势开路电压法是一种简单的测量电动势的方法。
具体操作如下：1. 将待测电池连接到一个高阻抗的电压计上，不接入任何负载电阻。
2. 读取电压计上显示的电压值，即为待测电池的开路电压。
3. 开路电压即为电动势的数值。
四、比较电动势法比较电动势法是一种通过将待测电池与已知电动势的标准电池连接在一起进行比较的方法。
具体操作如下：1. 将待测电池和标准电池分别连接到一个细导线上，使它们的正极和负极相连接。
2. 观察两个电池连接后的电流方向，如果待测电池的正极与标准电池的正极相连，而负极与负极相连，那么待测电池的电动势大于标准电池的电动势；反之，如果待测电池的正极与标准电池的负极相连，而负极与负极相连，那么待测电池的电动势小于标准电池的电动势。
3. 通过与标准电池的比较，可以判断待测电池的电动势相对于标准电池的大小。
五、温度系数法温度系数法是一种通过测量电池在不同温度下的电动势变化来计算原电池电动势的方法。
具体操作如下：1. 将待测电池放置在一个恒温槽中，使其温度恒定在一个已知的温度。
2. 测量待测电池在该温度下的电动势。
3. 重复上述步骤，在不同温度下测量电动势，并记录下对应的温度和电动势值。
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目的本实验的目的是通过测量原电池的电动势，了解原电池的工作原理以及电池的特性。
实验所用仪器1.伏特计2.电阻箱3.开关4.导线5.原电池实验原理原电池是由两种不同金属及它们的溶液所组成的，例如锌和铜片。
在原电池中，金属片和溶液之间形成了化学反应，产生了电子流动的电位差。
这个电位差被称为电动势(Electromotive Force, EMF)。
测量原电池的电动势可以帮助我们了解电池的性能。
实验步骤1.将伏特计连接到原电池的正负极上，确保正负极与伏特计的正负极相连。
2.使用电阻箱连接原电池的直流电路，并在电阻箱中设置合适的阻值。
3.打开开关，让电流通过原电池。
4.使用伏特计测量电路中的电压，记录测量结果。
5.根据欧姆定律，通过测量的电压和已知的电阻值，计算电路中的电流。
6.将测量的电流和电动势进行比较，得出原电池的电动势。
实验数据记录电压 (V)电流 (A)0.50.20.60.30.70.40.80.50.90.51.00.6数据处理与分析根据测量数据计算得到的电路中的电流如下： | 电压 (V) | 电流 (A) | |———-|———-| | 0.5 | 0.2 | | 0.6 | 0.3 | | 0.7 | 0.4 | | 0.8 | 0.5 | | 0.9 | 0.5 | | 1.0 | 0.6 |根据欧姆定律，电动势可以通过测量的电流和已知的电阻值计算得到。
根据实验数据，可以得出电动势与电路中的电流之间的关系如下： | 电流 (A) | 电动势 (V) | |———-|———–| | 0.2 | 0.5 | | 0.3 | 0.6 | | 0.4 | 0.7 | | 0.5 | 0.8 | | 0.5 | 0.9 | | 0.6 | 1.0 |通过绘制电流与电动势的关系图，可以观察到二者之间的线性关系。
根据图像的斜率和截距，可以进一步分析电池的特性和性能。
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原电池电动势的测定
——杨兰森（20096842）
一、实验目的
1. 了解各类电极的构造、制备和使用；
2. 掌握盐桥的制备方法和它在电动势测定中的作用；
3.掌握SDC型电极电位仪的原理和使用方法；
4. 测量下列原电池的电动势：
（1）Hg(l)，Hg2Cl2(s)︱KCl(饱和)︱H＋(待测)Q，H2Q︱Pt，求待测盐酸溶液的pH值。
（2）Hg(l)，Hg2Cl2(s)︱KCl(饱和)‖AgNO3(0.02mol·kg-1)︱Ag(s)，求Ag电极的电极电位。
（3）Ag(s)，AgCl(s)︱KCl(0.02mol·kg-1)‖AgNO3(0.02mol·kg-1)︱
Ag(s)，求AgCl溶度积。
二、实验原理
1. 电极电位及电动势：
原电池是由两个电极组成，即发生氧化作用的负极和发生还原作用的正极。
故原电池电动势值等于组成该原电池两电极的电极电位的代数和。
虽然电极电位的绝对值不能测量，但只要确定各个电极相对于同一基准的相对电位，利用相对电位的数值，就可以计算任意两个电极所组成的电池的电动势。
现以标准氢电极作为基准，规定任意温度下标准氢电极的电极电位为零。
若将标准氢电极作为发生氧化作用的负极，给定电极做正极，组成原电池，规定此原电池的电动势为给定电极的电极电位（称还原电极电位），其计算通式为：
（1）
由任意两个电极组成原电池时，其电动势可按下式计算：
（2）
使用（2）式计算电动势的条件是两个电极不同电解质溶液接触时的液体接界电位已被消除，为此需用“盐桥”连接电解质溶液以降低接界
电位。
另外，实际测量还原电极电位时，由于标准氢电极使用条件十分严格，故往往采用其他电极作参比电极，最常用的有甘汞电极和银－氯化银电极。
2. 电极性质和制备
（1）醌氢醌电极
醌氢醌是醌（Q）与氢醌（H2Q）等分子化合物。
由它组成的电极是一种对氢离子可逆的氧化还原电极。
醌氢醌在水中依下式部分解离：C6H4O2·C6H4(OH)2 C6H4O2＋C6H4(OH)2
醌氢醌醌氢醌
将少量醌氢醌放入含有H＋的待测溶液中，并使其达到饱和，然后插入铂电极就成为一支醌氢醌电极。
其电极电位可表示为：
氢醌电极标准电极电位与温度的关系为：
（2）Ag电极
把Ag电极清洗干净，插入盛有AgNO3溶液的半电池中，组成Ag电极，其电极电位如下：
（3）Ag－AgCl电极
Ag－AgCl电极的电极电位由下式表示：
（4）甘汞电极
甘汞电极的电极电位由下式表示：
饱和KCl甘汞电极：
三、仪器与试剂
SDC型电极电位仪一台；天平一台；50mL、100mL烧杯各两个；银电极一支；银－氯化银电极一支；甘汞电极一支；铂电极一支；AgNO3溶液(0.02mol·kg-1)；KCl溶液(0.02mol·kg-1)；KCl饱和溶液；HCl 溶液待测；NaAc固体；琼脂固体
四、实验步骤
1. 盐桥制备
将50 mL蒸馏水倒如100mL烧杯中，加入0.5g琼脂及0.5gNaAc加热搅拌，琼脂完全溶解后，稍冷却倒入U形管中，待完全冷却后使用。
（U形管中应无可见气泡）
2. 用电极电位仪测量各原电池电动势
（1）测量1号原电池：将待测HCl溶液倒入50mL烧杯中，放入少量醌氢醌搅拌，使之成为饱和溶液，插入已处理干净的铂电极及甘汞电极后进行测量。
（2）测量2号原电池：将饱和KCl溶液倒入烧杯中，插入甘汞电极，再将AgNO3(0.02mol·kg-1)溶液倒入另一烧杯中，用盐桥把两个烧杯连接起来，进行测量。
（3）测量3号原电池：将上组中饱和甘汞电极由烧杯中取出，倒掉饱和KCl溶液用水洗净后，将烧杯用0.02mol·kg-1KCl溶液冲洗两次后倒入0.02mol·kg-1KCl溶液并插入AgCl电极，进行测量
五、实验结果
1. 数据记录：室温：26℃
测定值（V）平均值(V)电池号
一次二次三次
10.388950.389000.388330.38876
20.45060
30.49710
2. 由下式计算待测HCl溶液的pH值
因为室温为26℃（299K），所以=0.6884－0.00074(26-25)=0.68766V
=0.2412－7.6×10-4(26-25)=0.24044V
所以待测HCl溶液的pH为：
=0.9875
3. 由下式计算银电极电位
=0.4506+0.24044=0.655V
又：
=0.7999－0.00097=0.79893
所以=0.79893+=0.6982
两式计算结果相近。
4. 由下式计算AgCl溶度积：
Ag＋＋Cl－AgCl(s)
==0.86×0.02=0.0172
所以：lnK sp==－9.7773
所以：K sp=1.67×10-10，查文献得AgCl的K sp=1.77×10-10，实验值与文献值很接近。