电动势法测定化学反应的热力学函数
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。
电动势法测定化学反应的热力学函数
电动势法测定化学反应的热力学函数
电动势法是研究化学反应热力学的重要方法之一，在化学、物理、材料科学等多个领域得到了广泛的应用。
电动势法的基本原理是利用电化学反应的电动势来测量反应体系的热力学变化量。
电动势法的实验步骤通常包括：构建电池电路、制备试样、装配电极、补充电解液、连接电源进行电解反应和记录电动势。
在实验过程中还需进行数据记录和处理，以获得与热力学函数相关的电动势数据。
在了解了电动势法实验步骤之后，下面我们将重点介绍一下电动势法测定化学反应的热力学函数的原理和方法。
电动势法测定化学反应的热力学函数主要包括：反应的化学焓、反应的化学熵和反应的化学自由能。
反应的化学焓代表反应体系在等压条件下的能量变化；反应的化学熵代表体系熵变量的变化；反应的化学自由能代表化学反应能否进行和反应的平衡位置。
电动势法测定化学焓方法如下：
1. 在恒定温度下将试剂装满反应池，同时加上适量的水或盐酸浸泡电极。
2. 等电位时，将热量计附在反应池外部以测量温度变化，计算出反应热量。
3. 利用恒压热容法计算出反应的焓变。
1. 在恒定温度下制备试样，并将试剂注入反应池中。
2. 记录电极电位和温度变化，然后计算电化学反应热量变化。
3. 利用所得到的化学焓变量以及化学反应前后的物质状态计算出化学反应熵变量。
总之，电动势法测定化学反应的热力学函数方法是一种常用的实验方法，可以帮助我们深入研究化学反应的热力学特性。
通过不同的实验操作，我们可以获得反应的化学焓、化学熵和化学自由能等参数，从而更精确地描述反应体系在不同条件下的化学反应过程。
实验 电动势法测定化学反应的热力学函数
一、实验目的
巩固电位差计测定原电池电动势的原理和方法，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。
再升温5℃并进行测定，共测5～6个温度点。
测定完毕后，将电极取出，并把其他仪器整理好，恢复 到实验前的状态。
五、实验记录及数据处理
1、将测得数据列成下表： 室温： ；气压计读数：
次序 t/℃ T/K E/V
(E/ T)p/VK-1 G/JK-1mol-1
。
S/Jmol-1 H/Jmol-1
四、实验步骤
1、锌电极的制备 ①将锌片剪成10 mm×40 mm的条形 ②除杂处理 砂纸磨光 → 3mol/LH2SO4浸洗 →自来水 冲洗 → 蒸馏水淋洗 → 置于溶液中待用
四、实验步骤
2、组合电池，并测定其电动势
用所制备的锌电极与饱和甘汞电极，组装成原电池。
接通恒温槽电源进行恒温，使其达到25 ℃。把被测电池 放入恒温槽中恒温约15 min，同时将原电池引出线连接 到数字式电位差计上，测定其电动势，连续测三次。 调节恒温槽，令槽温升温5 ℃，重复上述测定，然后继续
温度系数
p
• n为电极反应中转移的电子数 所依据的电解实验得到。
• E为电池的电动势
• F为法拉第常数，96485.3383±0.0083C/mol ，由美国国家标准局
2、用对消法测定原电池电动势
二、实验原理
Z n (s )|Z n S O 4 ( a q ., 0 .1 0 0 0 m o l / L ) K C l ( a q ., s a t .), KCl
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值
热力学函数变化值是物质性质的重要表征，可以 用于比较不同物质在相同条件下的稳定性、活性 和反应能力。
02
CATALOGUE
电动势法原理
电动势法基本概念
电动势
电动势是描述电场中能量转化的物理 量，等于电场力移动单位正电荷所做 的功。
电动势法
电动势法是一种通过测量电池的电动 势来研究化学反应的方法。
数据表格
03
整理实验数据，制作成表格，以便于分析和比较。
结果分析
数据分析
对实验数据进行统计分析，计算 热力学函数变化值的平均值、标 准差等统计指标。
结果解读
根据数据分析结果，解读热力学 函数变化值的含义和影响，分析 反应过程中的能量变化和物质转 化。
结果可靠性
评估实验结果的可靠性和误差范 围，分析可能影响结果准确性的 因素，并提出改进措施。
电动势法测量热力学函数变化值的原理
热力学函数
热力学函数描述了系统能量的转化和物质的性质，如焓、熵、吉布斯自由能等。
电动势与热力学函数的关系
根据热力学第二定律，反应的吉布斯自由能变化值等于电池在可逆条件下测得的 电动势变化值。因此，通过测量电池的电动势变化，可以计算出化学反应的吉布 斯自由能变化值。
将电极、电解质溶液和催化剂 按照实验要求组装成原电池。
Hale Waihona Puke 恒温控制将原电池放入恒温水浴中，确 保实验过程中温度恒定。
数据处理
将实验数据导入计算机，进行 数据处理和分析。
数据处理与分析
数据处理
对实验数据进行整理、计算和绘图，得到反应的电动势与反应物浓度的关系图。
热力学函数变化值的计算
根据电动势与反应物浓度的关系图，利用热力学基本公式计算反应的$Delta H$、 $Delta S$和$Delta G$等热力学函数变化值。
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 。
电动势法测定化学反应的热力学函数变化值实验报告
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. 测定可逆电池不同温度电动势，从而计算有关化学反应吉布斯自由能变、熵变和焓变。
2. 掌握电动势法测化学反应热力学函数变化值原理和方法。
3. 掌握电位差计的使用方法。
二. 实验原理1. 电动势与热力学函数关系：△G =﹣nEF△S=pP T T E E nF T E nF S ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--≈⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=∆1222 △G =△H +T △S 2. 电池及有关反应电池Ag(s),AgCl(s)|KCl(饱和)|Hg 2Cl 2(s),Hg(l)反应：负极Ag + Cl - → AgCl + e -正极1/2Hg 2Cl 2+ e - → Hg + Cl -电池反应Ag + 1/2Hg 2Cl 2 → AgCl + Hg根据电池反应能斯特方程θθθϕϕϕϕA gCl A g,-==-=-+甘汞E E ，据此，电池反应与浓度无关。
三. 实验仪器及试剂电势差计及附件： 1套 超级恒温槽： 1台银—氯化银电极： 1只 烧杯（50ml ）： 2个饱和甘汞电极： 1只 Pt 电极 1只饱和氯化钾溶液 0.1mol ·dm -3盐酸溶液去离子水四. 操作步骤1. Ag(s),AgCl(s)电极制备：保证银电极表面纯洁前提下，用Pt 电极和银电极组成电解池，银电极与电源正极相连。
控制电流每分钟2～4mA ，阳极氧化约20min ，使银表面形成紫褐色镀层。
2. 电池的组合：将银—氯化银电极、饱和甘汞电极插入装有饱和氯化钾溶液的小烧杯中，即得下列电池。
Ag(s),AgCl(s)|KCl(饱和)|Hg 2Cl 2(s),Hg(l)3. 电池电动势的测量1) 电位差计接通线路、电源，根据温度确定标准电池电动势。
2) 根据标准电池电动势调整工作电流。
3) 分别测定两个不同温度待测电池电动势。
五. 实验注意事项1. 本实验所用试剂为A.R.，溶液用重蒸馏水配制。
高中物理实验10 电池电动势法测定化学反应的热力学函数的变化值
五、数据记录与处理
实验数据记录
室温：
℃；大气压力：
pa
ZnSO4溶液
; CuSO4溶液
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，，
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?
超级 恒温槽 1台。
2.药品 ： KCl(0.1000mol·kg-1)
四、实验步骤
(1) 按有关电位差计附录，接好测量电路。 (2) 组成的原电池用超级恒进行恒温 (3) 据有关标准电池的附录中提供的公式， 计算室温下的标准电池的电动势。 (4) 测定电池电动势，分别测定25、30、35、 40、45 ℃温度下的电动势。
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 逆 电池而言:
(ΔrGm)T，P = -Nfe
(1)
(2)
(3)
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。
测定电池在各个温度下的电动势，作
E—T图，从曲线斜率可求得任一温度
下的
，利用公式(1)，(2)，(3)，
即可求得该电池反应的ΔrGm、ΔrSm、 ΔrHmΔrGm
本实验通过测定下列电池
Ag(s),AgCl(S)|KCl(0.1000mol·kg1)|Hg2Cl2(s), Hg(l)
在不同温度下的电动势，计算反应
Ag(s) + 1/2 Hg2Cl2(s) = AgCl(S) + Hg(l)
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3、将实验所得的电池反应的热力学函数变化 值与文献值进行比较，并对实验结果进行 讨论。
六、提问与思考
1、用测电动势的方法求热力学函数有何优越性？ 2、可逆原电池应满足哪些要求？在设计时应注
意哪些问题？ 3、如何用所测定的电池电动势数据来求算电池
反应的热力学函数变化值？ 4、本实验中的电池电动势与电池中氯化钾的浓
➢ 测定完毕后，将电池取出放在瓷盘上，并把其他仪器 整理好，恢复到前的状态。
五、实验记录及数据处理
1、将测得数据列成下表：
室温： ；气压计读数： 。
次序 t/℃ T/K E/V (E/ T)p/VK-1 G/JK-1mol-1 S/Jmol-1 H/Jmol-1
五、实验记录及数据处理
2、作E-T图，通过作曲线切线之斜率或回归 为方程并求导计算所测温度的(E/ T)p 。 利用公式(1)－(3)，分别求出该电池反应的
Hg 2Cl
2 (s)
AgCl(s)
Hg(l)
Ag(s),AgCl(s) | KCl aq || Hg 2Cl 2 (s), Hg(l)
负极反应：Ag(s) Cl -1 e AgCl(s)
正极反应：
1 2
Hg
2 Cl
2
(s)
e
Hg(l)
Cl
-1
电动势： E 甘汞 银-氯化银
o 甘汞
RT F
➢ 用所制备的银-氯化银电极与饱和甘汞电极，组装原 电池。
➢ 接通恒温槽电源进行恒温，使其达到25 ℃。把被测 电池放入恒温槽中恒温约15 min，同时将原电池引出 线连接到SDC型数字式电位差计上，测定其电动势， 每隔5 min测一次，直至电位差计读数稳定为止。
➢ 调节恒温槽，令槽温升温5 ℃，重复上述测定，然后 继续再升温5℃并进行测定，共测5～6个温度点。
度是否有关？为什么？
七、参考文献
1、古凤才，肖衍繁，张明杰，刘炳泗编．基础化学 实验教程．第二版．北京：科学出版社，2005．
2、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．
3、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．
4、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．
的 小烧杯中进行恒电流阳极氧化，用铂丝作阴极，所 用阳极电流密度约为0.4 mA·cm-2，时间为30 min。 电解完毕取出制好的电极，用蒸馏水洗净电极表面 后放入盛有饱和KCl与饱和AgCl溶液的玻璃电极管 中，然后将电极浸泡在饱和KCl溶液中，保存于暗 处备用。
四、实验步骤
2、组合电池，并测定其电动势
电动势法测定化学反应的热力学函数
李国良
物理化学研究所
一、实验目的
➢巩固电位差计测定原电池电动势的原理和 方法，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。
➢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及H 。
➢了解银－氯化银电极的制备方法。
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
S nF E H nFEnTFTpE
T p
• n为电极反应中电子的计量系数 • F为法拉第常数 • E为电池的电动势
二、实验原理
化学反应：Ag(s)
1 2
二、实验原理
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。
Ew-工作电源；EN-标准电池； EX-待测电池；R-调节电阻； RX-待测电池电动势补偿电阻； RN-标准电池电动势补偿电阻； K-转换电键； G-检流计
lna Cl
o 银-氯化银
RT F
Байду номын сангаас
lna Cl
o 甘汞
o 银-氯化银
三、仪器与试剂
仪器：
数字电位差计 1台
超级恒温槽
1台
甘汞电极
1支
小烧杯
2支
试剂：
KCl (0.1000 mol·L-1) HNO3溶液 HCl溶液 丙酮 银丝 铂丝
四、实验步骤
1、制备银-氯化银电极
取一段直径为1 mm的纯银丝，先用丙酮洗去表面 的油污，在3 mol·L-1 HNO3溶液中浸蚀一下，再用 蒸馏水洗净其表面，然后放入含有0.1 mol·L-1 HCl