川大化学考研复试-物化-原电池电动势和溶液 pH值的测定
实验 原电池电动势的测定
物理化学实验物理化学实验实验8 原电池电动势的测定一、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．学会一些电极的制备和处理方法。
3．通过电池和电极电势的测量，加深理解可逆电池的电动势及可逆电极电势的概念。
二、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。
电池的书写习惯是左边为负极．右边为正极，符号“│”表示两相界面，“‖”表示盐桥，盐桥的作用主要是降低和消除两相之间的接界电势。
例：铜锌电池Zn│ZnS04(a1) ‖CuSO4(a2) │Cu负极反应Zn(s)→Zn2+( )十2e-正极反应Cu2+( )十2e- →Cu(s)电池总反应Zn(s)+ Cu2+( )→Zn2+( )十Cu(s)电池电动势E=φ右-φ左=φ＋-φ-=( )-( )==在上述公式中，φ＋为正极电极电势，φ—为负极电极电势，为铜电极在标准状态下的电极电势、为锌电极在标准状态下的电极电势，为铜锌电池在标准状态下的电池电势，α为活度，γ±和c分别表示平均活度系数和浓度。
测量电池的电动势，要在接近热力学可逆条件下进行，不能用伏特计直接测量，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，达不到测量电动势的目的，而只有在无电流通过的情况下，电池才处在平衡状态。
用对消法可达到测量原电池电动势的目的，原理见图8—1。
图中AB为均匀的电阻丝，工作电池Ew与AB构成一个通路，在AB线上产生了均匀的电位降。
D是双臂电钥，当D向下时与待测电池Ex相通，待测电池的负极与工作电池的负极并联，正极则经过检流计G接到滑动接头C上，这样就等于在电池的外电路上加上一个方向相反的电位差，它的大小由滑动点的位置来决定。
物理化学实验-电池电动势的测定实验报告
原电池电动势的测定与应用华南师范大学化学与环境学院合作: 指导老师：林晓明一、实验目的①掌握电位差计的测量原理和原电池电动势的测定方法；②加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解；③测定电池(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（或极小电流）通过电池的情况下进行，因此采用对消法（又叫补偿法）。
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。
本实验使用的电动势测量仪器是SDC型数字电位差计，它是利用对消法原理设计的。
2.原电池电动势测定：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只差就等于该可你电池的电动势，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-式中，E是原电池的电动势。
φ+、φ-分别代表正、负极的电极电势。
根据电极电位的能斯特方程，有Oϕ=-RT/ZF·ln(αϕ+还原/α氧化)Oϕ=-RT/ZF·ln(αϕ-还原/α氧化)电池（Ⅰ）Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)‖AgNO3(0.02mol/L)|Ag− 1/2Hg2Cl2 + e-负极反应：Hg + Cl-（饱和）−→正极反应：Ag+ + e-−→− Ag总反应：Hg + Cl-（饱和）+ Ag+ −→−1/2Hg2Cl2 + Ag根据电极电位的能斯特公式，正极银电极的电极电位：φAg/Ag+ = φθAg/Ag+ + 0.05916V lgɑAg+其中φθAg/Ag+ = 0.799 - 0.00097（t-25）又因AgNO3 浓度很稀，ɑAg+ ≈ [Ag+] = 0.02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 E = φ+ - φ-；可以算出该电池电动势的理论值。
大学物理化学实验报告-原电池电动势的测定
物理化学实验报告院系化学化工学院班级化学061学号13姓名沈建明实验名称：原电池电动势的测定日期2009.03.26 同组者姓名史黄亮室温16.84℃气压101.7 kPa成绩一、目的和要求1.学会一些电极的制备和处理方法；2.掌握对消法测定电池电动势及电极电势的原理和方法；3.熟悉数字式电子电位差计的工作原理和正确的使用方法。
二、基本原理测定电池电动势必须要求电池反应本身是可逆的，即电池必须在可逆的情况下工作，此时只允许有无限小的电流通过电池。
因此根据对消法原理（在外电路上加一个方向相反而电动势几乎相等的电池）设计了一种电位差计，以满足测量工作的需要。
T温度下的电极电势ψT=ψTθ-(RT/2F)*ln(1/a);—a= r±*m (r±参见附录表V-5-30)ψTθ=ψ298θ+α(T-298)+0.5β(T-298)^2—α，β为电池电极的温度系数：铜电极(Cu2+/Cu)，α=-0.000016 V/K，β=0锌电极[Zn2+/Zn(Hg)]，α=0.0001 V/K，β=0.62*10-6 V/K三、仪器、试剂SDC-Ⅱ数字电位差综合测试仪、YJ56电镀仪毫安表、饱和甘汞电极、U型玻璃管等；0.1000mol/L CuSO4溶液、0.0100mol/L CuSO4溶液、0.1000mol/L ZnSO4溶液、Hg2Cl2溶液、饱和KCl溶液、琼脂、氯化钾(A.R.)、铜片、锌片等。
四、实验步骤㈠、电极制备Ⅰ. 铜电极①取2片铜片，用沙皮纸将其表面打磨干净，再放入稀硝酸溶液中处理片刻，用蒸馏水冲洗干净；②将处理后的铜片放入电镀液(0.1000mol/L CuSO4溶液)中,与电源的负极相连，电源的正极与另一片铜片相连，回路中连有一只毫安表，调节电镀装置使毫安表的读数为40左右，电镀约1h；Ⅱ. 锌电极①取一片锌片，用沙皮纸将其表面的氧化物打磨去除，放入稀硫酸溶液中片刻，使其表面氧化物进一步反应完全；②用蒸馏水冲洗锌片后，将其放入Hg2Cl2溶液约6秒钟，使其表面汞齐化；③取出后再用蒸馏水淋洗，用纸吸干表面的水，放入0.1000 mol/L ZnSO4溶液中备用；㈡、制盐桥①在100ml烧杯中加入适量蒸馏水，用电磁炉煮沸；②称取12g琼脂和20g纯KCl，加入沸水中③待固体完全溶解至溶液成浆糊状时，用胶头滴管将液体注入U型玻璃管中，注满且没有气泡；④冷却后即为盐桥；㈢、测定各组电池的电动势a.(-) Zn｜ZnSO4(0.1000mol/L)‖KCl(饱和)｜Hg2Cl2｜Hg (+)b.(-) Zn｜ZnSO4(0.1000mol/L)‖KCl(饱和)｜AgCl｜Ag (+)c.(-) Hg｜Hg2Cl2｜KCl(饱和) ‖CuSO4(0.1000mol/L) ｜C u (+)d.(-) Ag｜AgCl｜KCl(饱和) ‖CuSO4(0.1000mol/L) ｜Cu (+)e.(-) Zn｜ZnSO4(0.1000mol/L)‖CuSO4(0.1000mol/L) ｜Cu (+)f.(-) Cu｜CuSO4(0.0100mol/L)‖CuSO4(0.1000mol/L) ｜Cu (+)①打开数字式电位差计的电源，打到内标档，各旋钮打至0处，按下归零按钮；②切换到测量档，将以上电池的正负极对应数字式电位差计的正负极连接好；③调整各旋钮，使右侧显示值为零(有时需要等待片刻至数值稳定)，此时左侧显示的数值即被测电池的电动势；④依次测定6组电池的电动势并记录下数据。
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。
物理化学-实验十五：电势-pH曲线的测定
实验十五 电势-pH 曲线的测定一、实验目的及要求1．掌握电极电势、电池电动势和pH 值的测定原理和方法；2．测定Fe 3+/Fe 2+ - EDTA 络合体系在不同pH 条件下的电极电势，绘制电势-pH 曲线；3．了解电势-pH 曲线的意义及应用。
二、实验原理有H + 或OH -离子参与的氧化还原反应，其电极电势与溶液的pH 值有关。
对此类反应体系，保持氧化还原物质的浓度不变，改变溶液的酸碱度，则电极电势将随着溶液的pH 值变化而变化。
以电极电势对溶液的pH 值作图，可绘制出体系的电势-pH 曲线。
本实验研究Fe 3+/Fe 2+ ~ EDTA 体系的电势-pH 曲线，该体系在不同的pH 值范围内，络合产物不同。
EDTA 为六元酸，在不同的酸度条件下，其存在形态在分析化学中已有详细的讨论。
以Y 4- 为EDTA 酸根离子，与 Fe 3+/Fe 2+ 络合状态可从三个不同的 pH 值区间来进行讨论。
1．在一定的 pH 范围内，Fe 3+ 和Fe 2+ 能与EDTA 形成稳定的络合物，FeY 2- 和FeY - ，其电极反应为：FeY - + e - = FeY 2- （1）根据能斯特方程，溶液的电极电势为： ---=FeY FeY a a F RT 2ln θϕϕ （2） 式中，φθ 为标准电极电势，a 为活度。
根据活度与质量摩尔浓度的关系：m a ⋅=γ （3）代入（2）式，得：--------=--=FeY FeY FeY FeY FeY FeY m m F RT b m m F RT F RT 222ln )(ln ln 1θθϕγγϕϕ （4） 式中，--=FeY FeY F RT b γγ2ln 1。
当溶液的离子强度和温度一定时，b 1为常数。
在此pH 范围内，体系的电极电势只与络合物FeY 2—和FeY —的质量浓度比有关。
在EDTA 过量时，生成络合物的浓度与配制溶液时Fe 3+ 和 Fe 2+ 的浓度近似相等，即：+-+-≈≈322Fe FeY Fe FeY m m m m （5）因此，体系的电极电势不随pH 值的变化而变化，在电势-pH 曲线上出现平台，如图1中bc 段所示。
物理化学实验电池电动势的测定
• 2.根据所学电化学的知识解释，用老式电位 差计测定电池电动势时：
• （1）标准电池的作用是什么？数字式电位 差 综合测试仪在使用过程中，进行了标准 化吗？
• （2）工作电池的作用是什么？灵敏检流计 的作用是什么？
三、仪器和试剂（讲义P65） 四、操作步骤
1. 电极的准备
(1) 锌电极：用细砂纸打磨锌片，去除 其表面的氧化物，然后用蒸馏水淋 洗干净。把处理好的电极插入清洁 的电极管内并塞紧，将电极管的虹 吸管口浸入盛有0.1000 mol /L 的 ZnS04溶液的小烧杯内，用洗耳球 将溶液吸入电极管中，使电极没入 液面下放约1cm，用夹子夹紧橡皮 管。电极装好后，虹吸管内(包括 管口)没有气泡，也不能有漏液现 象(见右图)。(注意：电极以及电极 管使用前，应用测定液润洗后再使 用）
E E RT ln Zn2 2F Cu2
在一定温度下，电极电势的大小决定于电极的性质和溶液中 有关离子的活度。由于电极电势的绝对值不能测量，在电 化学中，通常将标准氢电极的电极电势定为零，其他电极 的电极电势值是与标准氢电极比较而得到的相对值，即假 设标准氢电极与待测电极组成一个电池，并以标准氢电极 为负极，待测电极为正极，这样测得的电池电动势数值就 作为该电极的电极电势，由于使用标准氢电极条件要求苛 刻，难于实现，故常用一些制备简单、电势稳定的可逆电 极作为参考电极来代替，如甘汞电极、银—氯化银电极等。 这些电极与标准氢电极比较而得到的电势值已精确测出， 在物理化学手册中可以查到。
3.原电池电动势的测定
饱和甘汞 / V 0.2415 7.61104 T / K 298
•
•
根据测定的各电池的电动势，计算不同浓度下铜电极的 T 、T 、 298
根据有关公式计算各电池的E理并与实验值E实比较。 待测原电池 Cu-甘汞电池
E实（V）
E理（V）
相对偏差
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实验3：原电池电动势的测定
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实验3：原电池电动势的测定
五、注意事项
• 连接导线时，防止将正负极接错。 • 实验过程中按键“瞬时轻按”,不得按住不放. • 锌铜电极用砂纸差擦亮，甘汞电极浸在饱和KCl溶液 中。 • 测量完毕，应先拆电池后拆线路。 • 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。 • 整个调节测量时间要快，以免电解质电解时间过长， 溶液变稀，以致测不准。而且室温的上升对实验结 果也有影响。
为电池中电极的温度系数。对Cu-Zn电
α ×103 /(V•K-1) -0.016 0.0100
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电极反应式
Cu2+ + 2e- = Cu (Hg) + Zn2+ + 2e- = Zn(Hg)
/(V•K-2) — 0.62
/ V
0.3419 0.7627
Cu2+，Cu Zn2+， Zn(Hg)
实验3：原电池电动势的测定
一、实验目的
1、学会某些电极的制备和处理方法。 2、通过电池和电极电势的测定，加深理 解可逆电池的电动势可逆电极电势的概 念。 3、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.
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实验3：原电池电动势的测定
物理化学实验原电池电动势的测定
里测试？ • 标准电池本身不能倒置？ • 浓差电池的电动势测量过程中，会有不断下降的现象，其原
因可能是什么？ • 检流计光点总向一个方向偏转，可能原因是什么？
• 饱和KCl溶液
• 电镀装置
• 0.1 mol L-1 HCl
实验
I. 电极制备
A. Ag/AgCl电极
*Ag/AgCl制备完成之后需要在含饱和AgCl和一定浓度的KCl溶液中老化1-2天。因此这里制 备的主要目的是了解操作过程，并和饱和甘汞为参比时的精度做比较。 *阳极氧化电流为-0.6 ～ -0.8 mA (恒电流氧化)
• 针筒
• 标准电池（1964）
• 连接导线
• 检流计（指零仪）
• 恒电流仪
• 干电池组（3V）
• 镀铜溶液
• 饱和甘汞电极
• 饱和硝酸亚汞（汞）
• 电极管（两根）
• 硫酸锌水溶液(0.1 molL-1)
• Cu、Zn、Ag、Pt电极 • 硫酸铜水溶液(0.1, 0.01 mol L-1)
• 电极架
注意：粗检测时光标在一小格范围内， 才能用细检测按钮！
数据处理
电极
温度/oC
电极电势/V
温度系数
AgAgClKCl(饱和)
25
0.1981
=-1.010-3
SCE(饱和甘汞)
25
Cu2+/Cu
25
0.2415 0.3419
=-7.6110-4 =-1.610-5
Zn2+/Zn
25
大学物理化学实验报告-原电池电动势的测定（五篇）
大学物理化学实验报告-原电池电动势的测定（五篇）第一篇：大学物理化学实验报告-原电池电动势的测定大学物理化学实验报告-原电池电动势的测定篇一：原电池电动势的测定实验报告_浙江大学(1)实验报告课程名称：大学化学实验p实验类型：中级化学实验实验项目名称：原电池电动势的测定同组学生姓名：无指导老师冷文华一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、实验材料与试剂（必填）四、实验器材与仪器（必填）五、操作方法和实验步骤（必填）六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析（必填）八、讨论、心得一、实验目的和要求用补偿法测量原电池电动势，并用数学方法分析二、实验原理：补偿法测电源电动势的原理：必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势，因为有电流通过电极时，极化作用的存在将无法测得可逆电动势。
为此，可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势，使电路中没有电流通过，这时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势E。
如图所示，电位差计就是根据补偿法原理设计的，它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。
① 工作电流电路：首先调节可变电阻RP，使均匀划线AB上有一定的电势降。
② 标准回路：将变换开关SW合向Es，对工作电流进行标定。
借助调节Rp使得IG=0来实现Es=UCA。
③ 测量回路：SW扳回Ex，调节电势测量旋钮，直到IG=0。
读出Ex。
UJ-25高电势直流电位差计：1、转换开关旋钮：相当于上图中SW，指在N处，即SW接通EN，指在X1，即接通未知电池EX。
2、电计按钮：原理图中的K。
3、工作电流调节旋钮：粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻RP。
-1-2-3-4-5-64、电势测量旋钮：中间6只旋钮，×10，×10，×10，×10，×10，×10，被测电动势由此示出。
三、仪器与试剂：仪器：电位差计一台，惠斯登标准电池一只，工作电源，饱和甘汞电池一支，银—氯化银电极一支，100mL容量瓶5个，50mL滴定管一支，恒温槽一套，饱和氯化钾盐桥。
溶液pH值的测定（综合）
溶液pH值的测定（综合）溶液pH 值的测定(综合) 1.实验目的掌握酸度计的测试原理及使用方法。
掌握玻璃电极的结构及使用方法。
2.实验原理将玻璃电极作为溶液中H +离子活度指示电极，饱和甘汞电极作为参比电极，置于待测溶液中组成原电池，当玻璃电极的玻璃膜的两端溶液氢离子活度不同时，产生膜电位，从而使玻璃电极与甘汞电极间的电动势随着H +离子活度的变化而变化，根据能斯特方程式可推导得电动势与溶液pH 的关系为：式中：Φ：待测离子的膜电势（v ），o Φ：待测离子标准状况下的膜电势（V ），F ：法拉第常数，R ：气体常数，T ：绝对温度。
3.主要实验仪器及试剂1、PHSJ －3F 型酸度计；（复合电极）2、聚乙烯杯（玻璃杯）50ml 。
试剂：1、pH4.00标准缓冲溶液；2、pH6.86标准缓冲溶液；3、pH9.18标准缓冲溶液。
4、待测溶液（可乐、雪碧、雨水、自来水等）。
4.掌握要点溶液配置的准确性。
5.实验步骤1、按照所使用pH 计的说明书所示操作方法进行操作；2、将电极和塑料杯用蒸馏水冲洗洁净后，用标准缓冲溶液冲洗1~2次；3、用标准缓冲溶液校正仪器刻度；4、用水样电极和塑料杯冲洗6～8次后，测量水样，由仪器刻度表上读出pH 值；5、测定完毕后，将电极和塑料杯冲洗干净，并妥善保存。
讨论：1、由于水样的pH 值常常随空气中二氧化碳等因素的改变而变化，因此采集水样后，立即测定，不宜久存。
2、由于电极本身的内阻较大，因此，在测试强碱溶液时，应将溶液温度控制在15℃以上，迅速测定后将电极立即冲洗干净。
3、由于玻璃膜脆弱，极易损坏，使用对应特别小心。
如果玻璃膜上沾有油污，可先浸入乙醇，然后浸入乙醚或四氯化碳中，最后再浸入乙醇后，用蒸馏水冲洗洁净。
4、选用玻璃电极测试pH 时，由于玻璃性质常起变化，引起不稳定的不对称电位，需随时以已知pH 的标准缓冲溶液进行校正。
9、用以测定的pH 的方法，同样可以用来测定其他溶液。