原电池电动势的测定及应用解读
原电池电动势的测定与应用物化实验报告
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：△r G m =-nFE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。
原电池电动势的测定及其应用解读
实验七原电池电动势的测定及其应用【目的要求】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.学会铜、锌等电极和盐桥的制备方法。
3.加深对原电池、电极电势等概念的理解。
预习要求1.了解如何正确使用电位差计、标准电池和检流计。
2.了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念及其制备。
【基本原理】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)T，P = — nFE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，溶液中各物质活度为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。
下面以铜锌电池为例：对铜电极可设计电池如下:Zn(S)｜ZnSO4(a1)‖CuSO4(a2)｜Cu(S)正极（铜电极）的反应为: Cu+ 2e → Cu负极（锌电极）的反应为: Zn → Zn + 2e电池反应： Cu+ Zn →Zn + Cu相应的电极电势分别为：φCu/Cu =φ0Cu/Cu —（RT/2F）ln（a Cu / a Cu）φZn/Zn =φ0Zn/Zn —（RT/2F）ln（a Zn / a Zn）所以，铜锌电池的电动势为E =φCu/Cu —φZn/Zn=[φ0Cu/Cu —φ0Zn/Zn ] —（RT/2F）ln（a Cu a Zn）/（a Cu a Zn）= E0 —（RT/2F）ln（a Cu a Zn）/（a Cu a Zn）ln（a Zn）/（a Cu）纯固体的活度为1，所以，上式变为：E = E0 —（RT/2F）电池电动势不能用伏特计来直接测量，因为当把伏特计与电池接通后，由于电池的放电，不断发生化学变化，电池中溶液的浓度将不断改变，因而电动势也会发生变化。
原电池电动势的测定实验报告电动势的测定及应用
原电池电动势的测定实验报告电动势的测定及应用实验九原电池电动势的测定及应用一、实验目的1．测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势。
2．学会几种电极的制备和处理方法。
3．掌握数字电位差计的测量原理和正确的使用方法。
二、实验原理电池由正、负两极组成。
电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。
电池除可用来提供电能外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。
从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系：G nFE （9-1）式中 G是电池反应的吉布斯自由能增量；n为电极反应中得失电子的数目；F为法拉第常数（其数值为96500C mol 1）；E为电池的电动势。
所以测出该电池的电动势E后，进而又可求出其它热力学函数。
但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，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。
在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位计测量。
原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池的电动势。
由（9-1）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。
下面以铜-锌电池为例进行分析。
电池表示式为：Zn(s) ZnSO4(m1) CuSO4(m2) Cu(s)符号“｜”代表固相（Zn或Cu）和液相（ZnSO4或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。
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。
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。
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
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。
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根据能斯特方程，Cu-Zn电池的电动势为:
E =
式中:
Zn 2 Zn
(
Cu 2 Cu
Cu
RT aZn2 ) ln 2 F aCu 2
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──分别为锌电极、铜电极的标准电
极电势。
aZn2 、 a
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原 电 池 电 动 势 的 测 定 及 应 用
Zn的电极电势 Cu的电极电势
Zn
Cu
2
Zn
= Zn
2
Zn
Cu
-
2
Cu Cu =
2
RT 1 ln 2F aZn2 RT 1 ln 2F aCu2
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原 电 池 电 动 势 的 测 定 及 应 用
(1)
饱和甘汞电极插入装有20mL 饱和KCl溶液的50mL烧杯中 银电极插入装有20mL 0.01mol· L-1 AgNO3 溶液的50mL烧杯中
0.01 mol· L-1 AgNO3
(3)
锌电极插入装有20mL 0.1mol· L-1 ZnSO4溶液的50mL烧杯中
饱和甘汞电极插入装有20mL 饱和KCl溶液的50mL烧杯中
插 入 盐 桥
0.1 mol· L-1 ZnSO4
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插 入 盐 桥
0.01 mol· L-1 AgNO3
(2)
银电极插入装有20mL 0.001mol· L-1 AgNO3 溶液的50mL烧杯中 银电极插入装有20mL 0.01mol· L-1 AgNO3 溶液的50mL烧杯中
插 入 盐 桥
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0.001 mol· L-1 AgNO3
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81.2 实验原理
原电池是将化学能转变为电能的装置，它是由两个“半电池” 组成。每一个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液。电池在放 电反应过程中，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，电池反应 是电池中两个电极反应的总和，其电动势为组成该电池的两个电极 的电极电势的代数和。当电极电势均以还原电势表示时，若正极的 电极电势为 ，负极的电极电势为 ，则： E 式中: E ── 电池的电动势,单位为伏（V）。 、 ── 分别为正、负电极的电极电势，单位为伏(V)。 以Cu-Zn 电池为例： Zn（s）︱Zn2+ ( a1 )‖Cu2+ ( a2 )︱Cu（s） 负极氧化 Zn → Zn2+ + 2e 正极还原 Cu2+ + 2e → Cu 电池反应 Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu
生化学反应，而使浓度改变，电极被极化，测量处于非平衡状
态。另外，电池本身存在内电阻，所以伏特计测得的只是两电 极间的电势差，而不是电池的电动势。只有在没有电流通过、
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电池处在平衡状态下，才能测量到电池的电动势。采用电位差
计可以在无电流通过时，测得在平衡状态下电池的电动势。 电位差计是根据对消法原理设计的，用于测量电动势的仪 器。对消法测量电动势就是在待测电池上并联一个大小相等、 方向相反的外加电位差。当待测电池中没有电流通过时，外加 电位差的大小即等于待测电池的电动势。
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(4)
饱和甘汞电极插入装有20 mL 饱和KCl溶液的50 mL烧杯中
插 入 盐 桥
铜电极插入装有20 mL 0.1mol· L-1 CuSO4溶液的50 mL烧杯中
0.1 mol· L-1 CuSO4
4.测量电池的电动势 (1) 标定工作电流 检查检流计、直流稳压电源(或干电池)和饱和标准电池与电位 差计都连接好后，调节标准电池电动势温度补偿旋钮，使其读数值 与实验温度下饱和标准电池电动势值一致。将转换开关扭到“N”位 置上，轻按下 “粗”电计按钮，按照“粗”、“中”、“细”的次 序，依此转动工作电流调节旋钮，使检流计指针(或光点)正对“零” 位；松开“粗”按钮，然后轻按下“细”按钮，再调工作电流调节 旋钮，使检流计示零，此时电位差计工作电流标定完毕，松开“细” 按钮。
实验81 原电池电动势的测定及应用
81.1 实验目的
(1) 掌握对消法测量电池电动势的原理。
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(2) 学习一些电极的制备和处理方法。
(3) 熟悉电位差计的使用方法。
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Cu 2
──分别为电解质(ZnSO4 、CuSO4)的平
均活度。
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测量原电池的电动势，要在接近热力学可逆条件下进行，
即在无电流通过的情况下测量，不能直接用伏特计测量。因为 用伏特计测量时有电流通过电池内部和伏特计，电池内部会发
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原 电 池 电 动 势 的 测 定 及 应 用
81.3 实验步骤
1．先计算下列各电池在室温下的电动势 ① Hg(l),Hg2Cl2(s)∣KCl(饱和)‖AgNO3(0.01 mol·L-1)∣Ag(s) ② Ag(s)∣AgNO3(0.001 mol·L-1) ‖AgNO3(0.01 mol·L-1) ∣Ag(s) ③ Zn(s)∣ZnSO4(0.1 mol·L-1)‖KCl(饱和)∣Hg2Cl2(s), Hg(l) ④ Hg(l),Hg2Cl2(s)∣KCl(饱和)‖CuSO4(0.1 mol·L-1)∣Cu(s) 2.连接电位差计 按照电位差计（以UJ-25型电位差计为例）接线图，分别将检 流计、直流稳压电源和饱和标准电池接在电位差计相应的端钮上， 连接好。调整检流计指针（或光点）正对“零”位。 3.电极的制备和电池的组合 锌电极、铜电极的处理：(a) 将锌棒(片)在稀硫酸中浸洗除去 表面上的氧化层，再依次用水、蒸馏水洗，用滤纸吸干水备用。 (b) 铜棒(片) 浸入稀硝酸中浸洗，再依次用水、蒸馏水洗，用滤 纸吸干水备用。