原电池电动势的测定和应用

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原电池电动势的测定及其应用 - 环境科学与工程学院

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

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与应用实验报告

原电池电动势的测定与应用实验报告

原电池电动势的测定与应用一、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.测定以下电池(I )及电池(II )的电动势。

4.了解可逆电池电动势测定的应用二、实验原理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。

规定电池的电动势等于正、负电极的电极电势之差,即: 原电池电动势的测定负极反应:()e Cl Hg Cl Hg 221-+→+饱和 正极反应:Ag e Ag →++总反应: ()Ag Cl Hg Ag Cl Hg 2221-+→+++饱和银电极的电极电势:+++-=Ag oAg/Ag Ag/Ag a 1ln F RT ϕϕ ()25t 00097.0799.0oAg/Ag --=+ϕ []0.02Ag a Ag =≈++饱和甘汞电极的电极电势:--=Cl oa 1ln F RT 饱和甘汞饱和甘汞ϕϕ ()25t 00065.02415.0--=饱和甘汞ϕ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。

电池(II ):()()Pt |Q Q NaAc L 0.2mol HAc L 0.2mol H ||饱和KCl |Cl Hg |Hg 2H -1-122⋅⋅+⋅+正极反应:()()()氢醌OH H C 2e 2H 醌O H C 246246→+++醌氢醌电极电极电势:pH F2.303RT a 1ln F RT o醌氢醌H o醌氢醌醌氢醌-=-=+ϕϕϕ 电池(I ):()()Ag|L mol 0.02AgNO ||KCl |Cl Hg |Hg -1322⋅饱和()25t 0.000740.6994o醌氢醌--=ϕ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。

实验六十七 原电池电动势的测定及其应用

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

原电池电动势的测定及其应用

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、检流计和标准电池的使用方法;3. 学会电极和盐桥的制备方法;4. 掌握通过测量原电池电动势计算热力学函数变化值的原理、方法及其他应用。

二、实验内容和原理1.补偿法测电动势的原理电池电动势不能直接用伏特计来测量,因为电池与伏特计联接后有电流通过,就会在电极上发生电极极化,结果使电极偏离平衡状态。

另外,电池本身有内阻,所以伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。

测量电池电动势只能在无电流通过电池的情况下进行,因此需用对消法(又叫补偿法)来测定电动势。

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。

对消法测电动势常用的仪器为电位差计,其简单原理如图1所示。

电位差计由三个回路组成:工作电流回路、标准回路和测量回路。

图1 补偿法原理线路图(1)工作电流回路工作电流由工作电池E的正极流出,经可变电阻R、滑线电阻返回E的负极,构成一个通路,调节可变电阻R,使流过回路的电流成为某一定值。

这样AB上有一定的电位降低产生,工作电源E可用蓄电池或稳压电源,其输出电压必须大于待测电池的电动势。

(2)标准回路Es为电动势精确已知的标准电池,C是可在AB上移动的接触点,K是双向开关,KC间有一灵敏度很高的检流计G,当K扳向S一方时,AC1GS回路的作用时校准工作回路的以确定AB上的电位降。

如标准电池S的电动势为1.01865伏,则先将C点移动到AB上标记1.01865伏的C1处,迅速调节R直至G中无电流通过。

这时S的电动势与AC1之间的电位降与AC1间的电位降大小相等、方向相反而对消。

(3)测量回路当双向开关K换向Ex的一方时,用AC2GX回路根据校正好的AB上的电位降来测量未知电池的电动势。

在保证校准工作电流不变的情况下,在AB上迅速移动到C2点,使G中无电流通过,这时X的电动势与AC1间的电位的电位降大小相等,方向相反而对消,于是C2点所标记的电位降为X的电动势。

原电池电动势的测定与应用

原电池电动势的测定与应用
=nFT =2·96485.34·(273.15+35)·2.89*
=17185.07
= + =-nFE+nF =-9015.59+17185.07
=8169.48
关于做好该实验的建议:
每次做完后得洗电极,否则造成原电池的性质改变(变为电极表面附着物加原电极组成的新电极,从而影响实验结果)
附:Orijin拟合结果
=0.26483V
=0.2410V
E= =0.26483V-0.2410V=0.02383V
二、将实验数据列于下表初始温度:25℃
电池
测量值
理论值
百分误差
Cu/Zn原电池电动势
1.08204V
1.10507V
2.08%
Zn/甘汞原电池电动势
1.03740V
1.08124V
4.05%
甘汞/Cu原电池电动势
54.14%
饱和甘汞电极E=0.2410V-7.6· (t/℃-25)
三、根据不同温度下测得的电动势,绘制E~T曲线
不同温度下甘汞/Cu原电池电动势测量值
拟合后的直线为:E=2.89* ·T+0.03682
四、求算35℃时的ΔG、ΔH和ΔS
= -nFE= -2·96485.34·0.04672=-9015.59
0.04387V
0.02383V
84.09%
Zn电极电势
-0.7964V
-0.84024V
5.22%
Cu电极电势
0.2848V
0.26483V
7.54%
甘汞/Cu原电池电动势
30℃
0.04586V
0.0263V
74.37%

实验十二原电池电动势的测定及应用

实验十二原电池电动势的测定及应用

实验十二原电池电动势的测定及应用Ⅰ、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。

Ⅱ、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:式中, F为法拉弟(Farady)常数;n为电极反应式中电子的计量系数;E为电池的电动势。

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, 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aH+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, 这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测出。

1. 求难溶盐AgCl的溶度积KSP设计电池如下:Ag(s)-AgCl(s)|HCl(0.1000mol·kg-1)‖AgNO3(0.1000mol·kg-1)|Ag(s)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-→AgCl又式(5)中n=1, 在纯水中AgCl溶解度极小, 所以活度积就等于溶度积。

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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。

Q·QH2为醌(Q)与氢醌(QH2)等摩尔混合物,在水溶液中部分分解。

它在水中溶解度很小。

将待测pH 溶液用Q.QH 2饱和后,再插入一只光亮Pt 电极就构成了Q·QH 2电极,可用它构成如下电池:Hg(l)-Hg 2Cl 2(S)|饱和KCl 溶液‖由Q.QH 2饱和的待测pH 溶液(H+)|Pt(S)Q.QH 2电极反应为:Q+2H ++2e→QH 2因为在稀溶液中aH+=CH+,所以:φQ·QH 2=φQ·QH 2-2可见,Q·QH 2电极的作用相当于一个氢电极,电池的电动势为:(饱和甘汞)(11)已知φ°Q·QH 2及φ(饱和甘汞),测得电动势E ,即可求pH 。

由于Q·QH 2易在碱性液中氧化,待测液之pH 值不超过8.5。

4. SDC 数字电位差综合测试仪(图 1)SDC 数字电位差综合测试仪是采用误差对消法 (又称误差补偿法)测量原理设计的一种电压测量仪器,它综合了标准电压和测量电路于一体,测量准确,操作方便。

测量电路的输入端采用高输入阻 抗器件(阻抗≥1014Ω),故流入的电流I =被测电动势/输入阻抗(几乎为零),不会影响待测电动势的大小。

使用说明:开机:用电源线将仪表后面板的电源插座与~220V 电源连接,打开电源开关(ON ),预热15分钟。

校验:(1)用测试线将被测电动势按“+”、“-”极性与“测量”插孔连接。

(2)将“测量选择”旋钮置于“内标”。

(3)将“×100V”位旋钮置于“1”,“补偿”旋钮逆时针旋到底,其它旋钮均置于“0”,。

此时,“电位指示”显示“1.00000”V 。

(4)待“检零指示”显示数值稳定后,按一下 采零 键,此时,“检零指示”应显示“0000”。

测量:(1) 将“测量选择”置于“测量”。

(2) 调节“010~410 ”五个旋钮,使“检零指示”显示数值为负且绝对值最小。

注意:测量过程中,若“检零指示”显示溢出符号“OU.L”说明“电位指示”显示的数值与被测电动势值相差过大。

(3)调节“补偿”旋钮使“检零指示”显示为“0000”,此时,“电位显示”数值即为被测电动势的值。

最后关机:首先关闭电源开关(OFF ),然后拔下电源线。

图 1 左图为全图,右图为操作面板5. 对消法原理原电池的电动势不能直接用伏特计来测量,因为原电池与伏特计相接后,便成了通路,有电流通过,使电极产生极化,破坏了原电池的电化学可逆状态,使原电池的电动势不能保持稳定,且原电池本身有内阻,所以伏特计所测量得的只是原电池的端电压,而非原电池的电动势。

只有在通过原电池的电流无限小时(无液体接界电位),所测得两极的电势差才是该原电池的电动势。

测定可逆原电池电动势常用对消法(又称补偿法)。

原理如图2所示。

图2中ARbaA 为工作电路,c ′BGcc ′为测量电路。

在工作电路中以工作电池A 供给电流I ,通过滑线电阻ab 。

若将待测原电池之电动势E X (其电动势必须较A 的电动势小些)与移动点c 、c ′间滑线电阻并联,移动c 、c ′点,直到检流计G 的光点不发生偏转,即原电池E X 中无电流通过。

此时I R E X X = 式中R X 为cc ′段电阻。

如果事先使电流I 调为某定值,则)(X X R f E =。

在电位差计中,ab 由一系列阻值准确的电阻组成,只要滑动点c 、c ′位置确定,R X 的阻值就确定可知,则E X 可得知。

为使工作电流等于给定值,须要利用标准电池E S 。

标准电池的电动势是已知的。

例如某标准电池在实验温度下的电动势为1.01863V ,要求工作电流I 为0.100000 mA ,我们将滑动点c 、c ′之间的阻值调为10186.3Ω,将换向开关K 1扳到E S 一边,如果检流计光点不动(示零),则工作电流恰为0.100000 mA 。

如果检流计光点偏转,则调节可变电阻R ,直到光点不偏转。

这一步骤称为标定工作电流,即工作电流的“标准化”。

用补偿法原理测电动势所用仪器称为电位差计。

电位差计根据其测量范围和精度,图2 对消法测电动势原理图A —工作电池;R —可变电阻;ab —滑线电阻;c ,c ′—滑动接触点;E S —标准电池;r —高值电阻;E X —被测原电池;G —检流计;K 1—换向开关;K 2—细调开关;K 3—粗调开关。

有多种型号。

6.UJ-25型直流电位差计(图2)UJ-25型直流电位差计,属于高阻电位差计:它适用于测量内阻较大的电源电动势,以及较大电阻上的电压降等。

由于工作电流小,线路电阻大,故在测量过程中工作电流变化很小,因此需要高灵敏度的检流计,它的主要特点是测量时几乎不损耗被测对象的能量,测量结果稳定,可靠,而且有很高的准确度。

图 2 UJ-25型直流电位差计检流计:主要配合平衡式直流电测量仪器如电位差计、电桥等作示零仪器。

检流计灵敏度很高,常用来检查电路中有无电流通过。

实验结束时,或移动检流计时,应将分流器开关置于“短路”档,以防止损坏检流计。

工作电源:为电位差计提供稳定的直流电。

三、仪器药品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1台,标准电池1只,铜电极1只,铜棒1只,铂电极1只,饱和甘汞电极1只,毫安表1只,滑线电阻1只,盐桥2只。

2.药品CuSO4(0.1000mol·kg-1),镀铜溶液,未知pH溶液,KCl饱和溶液,醌氢醌(固体)。

3.其他用品滤纸,胶头滴管,砂纸,平皿,小烧杯2个,洗瓶,导线若干等。

四、实验步骤1.铜电极的制备先打磨铜棒(三分之二光亮),用蒸馏水洗净擦干,作为负极,以铜电极作正极在镀铜液中电镀(镀铜液组成为:每升中含125gCuSO4·5H2O,25gH2SO4,50mL乙醇)。

线路同图1 镀银线路图。

控制电流为10mA,电镀30min得表面呈红色的Cu电极,洗净后放入0.1000mol·kg-1CuSO4中备用。

图1 镀银线路图2.醌氢醌电极的制备在小烧杯中加入适量的未知pH溶液及绿豆粒大小的醌氢醌固体,搅拌使之溶解,放入铂电极即可。

注:将已经制备好的两个电极放入一平皿中,以防液体外溅到实验台上。

3.盐桥的制备用滴管将饱和KCl溶液注入U型管中,加满后用捻紧的滤纸塞紧U型管两端即可,管中不能存有气泡。

4.电动势的测定(1)将电位差“标准”、“未知”、“断”转换开关放在“断”的位置,并将左下方电计按钮全部松开,然后将电池电源、被测电动势和标准电池按正、负极接在相应的按钮上,并接上检流计。

进行工作电流“标准化”操作,并熟悉仪器使用方法。

(2)读取标准电池的实际温度,然后按下式:计算出实验温度时标准电池电动势。

(3)将电位差计“标准”、“未知”转换开关放在“标准”置上即“N”处,按下“粗”按钮,调节工作电流(仪器右下方粗、中、细、微旋钮),使检流计示零,此时,再将检流计的换向开关调在“×0. 1”处,再依次按下电位差计的“粗”、“细”旋钮,调节工作电流,使检流计示零(左右摆动不超过一格)。

(4)松开全部按钮,将转换开关放在“未知”位置,调节各测量的十进盘,按上述方法使检流计示零,此时六个大旋钮下方小孔示数的总和即是被测电池的电动势值,测量完后,将检流计上的旋转电钮旋在短路处。

(5)按上述方法分别测定以下两个原电池的电动势:Hg(l)-Hg2Cl2(S)|饱和KCl溶液‖CuSO4(0.1000mol·kg-1)|Cu(S)Hg(l)-Hg2Cl2(S)|饱和KCl溶液‖饱和Q.QH2的pH未知液|Pt(S)五、注意事项➢盐桥不可漏液或有气泡,否则相当于断路。

➢电极处理后,需洗净、干燥。

➢制备电极时,防止将正负极接错,并严格控制电镀电流。

➢测量过程中若出现检流计受到冲击时,应迅速按下“短路”按钮,以保护检流计。

➢测定时特别注意标准电池不要摇动、倾斜,以防液体互混使电动势变化;不能用万用表直接测量标准电池;电池若未加套直接暴露于日光,会使硫酸亚汞变质,电动势下降。

➢在工作电流“标准化”或测定未知电动势时,要瞬时按下电键而不能长时间按。

➢测原电池的电动势时,注意随时进行工作电流“标准化”的校正。

六、数据处理表一电动势测量结果记录待测E(v)SDC数字测试仪(v)Cu 0.08300 0.081400pH未知液0.10000 ——1. 计算时遇到电极电位公式(式中t 为℃)如下: 实验温度计读数为22ºC φ(饱和甘汞)=0.24240-7.6×10-4(t-25)v24468.02522106.724240.04=-⨯⨯-=-)(φ°Q.QH2=0.6994-7.4×10-4(t-25)v70162.02522104.76994.04=-⨯⨯-=-)(2. 由测得的两个原电池的电动势进行以下计算:(1)计算铜电极的标准电极电势。

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