原电池电动势的测定与应用
复旦大学版物理化学实验第三版课后思考题答案教学教材
实验一凝固点降低法测定摩尔质量1、在冷却过程中，凝固点测定管内液体有哪些热交换存在？他们对凝固点的测定有和影响？答：主要热交换有液相变成固相时放出凝固热；固液与寒剂之间热传导。
对凝固点测定的影响是当凝固热放出速率小于冷却速率，会发出过冷现象，使凝固点测量偏低。
2、当溶质在溶液中解离、缔合、溶剂化和形成配合物时，测定的结果有何意义？加入溶剂中的溶质的量应如何确定？加入量过多或过少将会有和影响？答: 当溶质在溶液里有解离、缔合、溶剂化或形成配合物等情况时，缔合和生成配合会使测量值偏大，离解会使测量值偏小，不适用上式计算，一般只适用强电解质稀溶液。
3、加入溶剂中的溶质的量应如何确定？加入量过多或过少将会有和影响？答：加入的溶质的量约使溶液的凝固点降低0.5℃左右。
加入太多，会使溶液太快凝固；加入太少，会使溶液的凝固点降低不明显，测量误差会增大。
4、估算实验结果的误差，说明影响测量结果的主要因素？答：溶液过冷程度的控制，冰水浴温度控制在3℃左右，搅拌速度的控制，温度升高快速搅拌，溶剂溶质的精确测量，溶液浓度不能太高都对其有影响。
实验二纯液体饱和蒸气压的测定1、压力和温度的测量都有随机误差,试导出H的误差传递表达式.答：由 H=U+PV 可得，→ dH=dU+PdV+VdP→ dH=(au/aT)v dT+(au/aV)TdV+pdV+Vdp →ΔVHm=(au/aT)VΔT+VΔp2、用此装置，可以很方便地研究各种液体，如苯.二氯乙烯.四氯化碳.水.正丙醇.异丙醇.丙酮.和乙醇等，这些液体中很多是易燃的确,在加热时应该注意什么问题？答:加热时,应该缓慢加热，并且细心控制温度，使溶液的温度不能超过待测液的着火点，同时a,c管的液面上方不宜有空气（或氧气）存在，此外温度变化采用逐渐下降方式。
实验四燃烧热的测定的测定1、固体样品为什么要压成片状?答：压成片状有利于样品充分燃烧。
2、在量热测定中，还有哪些情况可能需要用到雷诺温度校正方法？答：实际上，热量计与周围环境的热交换无法完全避免，它对温差测量值的影响可用雷诺温度校正图校正。
电池电动势的测定及其应用 (预习思考题)
原电池电动势的测定及应用预习思考题1．对消法的原理是什么?为何测电动势不能使用伏特计?答：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，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。
电池的电动势不能直接使用伏特计测量，要准确测定电池的电动势，只能在无电流通过的情况下进行。
2．测电动势时为何要使用盐桥?如何选用盐桥以适合不同的体系?答：双液电池电动势的测定需用盐桥消除液体接界电势，减小误差，使测定的电解液的电动势更准确。
选择盐桥中电解质的要求是（1）高浓度（通常是饱和溶液）；（2）电解质正负离子的迁移率接近相等；（3）不与电池中的溶液发生反应,具体选择时应防止盐桥中离子与原电池溶液中的物质发生反应。
3．电极制备有何要求？何为可逆电极？如何实现可逆？答：铂电极和饱和甘汞电极在使用前用蒸馏水淋洗干净。
若铂电极的铂片上有油污，应将其用丙酮浸泡，然后再用蒸馏水淋洗干净。
铜电极在使用前需进行处理。
首先在稀硝酸内浸洗，取出后用蒸馏水冲洗，然后用铜电极作阴极，铜棒作阳极，在镀铜溶液中进行电镀。
电流密度控制在20mA·cm-2左右，电镀约15min，取出后用蒸馏水淋洗。
锌电极先用稀硫酸浸洗，取出后用蒸馏水淋洗，然后浸入饱和硝酸亚汞溶液5s，取出后用滤纸擦干，使电极表面有一层均匀的汞齐，再用蒸馏水淋洗，最后用少许所测溶液淋洗即可使用。
醌氢醌电极的制备，取少许醌氢醌固体投入未知pH溶液中，搅拌使其成饱和溶液，然后插入铂电极即可。
可逆电极:电极反应是可逆的，通过电极的电流非常小，电极反应是在平衡电位下进行的电极。
实现电极可逆:电极反应要可逆，使得通过电极的电流非常小，维持电位的平衡。
4．醌氢醌电极可否在碱性条件下使用，为什么?答：弱碱性可以，强碱性不可以，因为醌氢醌电极在pH>8.5以上的介质中，电极电势不稳定，在有其他氧化剂或还原剂存在时会引起误差，故仅能用于弱酸或弱碱性溶液，不能用于强碱性溶液的测定。
原电池电动势和溶液ph值的测定实验报告
原电池电动势和溶液ph值的测定实验报告原电池电动势和溶液pH值的测定实验报告引言：原电池电动势和溶液pH值的测定是化学实验中常见的实验项目。
本实验旨在通过测定原电池电动势和溶液pH值，探究它们之间的关系，并加深对电化学和酸碱性质的理解。
通过实验的结果和数据分析，可以进一步验证和应用相关理论知识。
实验原理：原电池电动势是指两种半反应在标准条件下的电势差，可以用于评估化学反应的驱动力。
而溶液的pH值则是用来描述溶液酸碱性质的指标，它反映了溶液中氢离子（H+）的浓度。
在本实验中，我们将使用电位计和pH计来测定原电池电动势和溶液pH值。
实验步骤：1. 首先，我们准备好实验所需的材料和试剂，包括电位计、pH计、原电池、标准溶液等。
2. 将电位计的电极连接到原电池的两个电极上，并将电位计调至合适的量程。
3. 记录下原电池的电动势，并计算得出标准电动势。
4. 接下来，我们将使用pH计来测定不同溶液的pH值。
首先校准pH计，然后将pH电极插入待测溶液中，等待pH计稳定后记录下pH值。
5. 重复以上步骤，测定不同溶液的pH值，并记录下实验数据。
实验结果与数据分析：通过实验测定，我们得到了一系列原电池的电动势和不同溶液的pH值。
根据实验数据，我们可以进行一些数据分析和比较。
首先，我们可以观察到原电池电动势与溶液pH值之间的关系。
在某些情况下，我们可能会发现原电池电动势与溶液pH值呈现一定的相关性。
这是因为在一些反应中，产生或消耗氢离子（H+）的速率与电动势有关，而氢离子的浓度与溶液的pH值密切相关。
因此，通过测定原电池电动势和溶液pH值，我们可以间接推测出某些反应中氢离子浓度的变化。
其次，我们可以通过比较不同溶液的pH值，来判断其酸碱性质。
根据酸碱中和反应的定义，pH值小于7的溶液被视为酸性溶液，pH值大于7的溶液被视为碱性溶液，而pH值等于7的溶液则是中性溶液。
通过实验测定的pH值，我们可以对溶液的酸碱性质进行初步判断，并与已知的标准溶液进行比较，以进一步确认其酸碱性质。
实验十原电池电动势的测定处理.doc.temp
原电池电动势的测定及其应用Ⅰ、目的要求1、测定Cu—Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电位。
2、了解可逆电池，可逆电极，盐桥等概念。
3、学会一些电极的制备和处理方法。
Ⅱ、仪器与试剂NDM-1 精密数字直流电压测定仪、标准电池(惠斯登电池)、铜棒电极，锌棒电极、玻璃电极管2个、饱和甘汞电极（SCE）、洗耳球、小烧杯、细砂纸、ZnSO4(0.100moldm-3),CuSO4(0.100 moldm-3) ，KCl(0.100 moldm-3),饱和KCl溶液，稀硫酸、稀硝酸。
Ⅲ、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:(Δr Gm)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。
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）纯固体的活度为1，所以，上式变为：E = E0 —（RT/2F）ln（a Zn）/（a Cu）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。
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。
电池电动势的测定及其应用实验报告
电池电动势的测定及其应用一、实验目的：1．了解对消法测定电池电动势的原理；2．掌握电动势测定难溶物溶度积（K SP ）的方法；3．掌握常用参比电极银一氯化银电极的制备方法。
二、实验原理：电池由两个半电池组成（半电池包括一个电极和相应的电解质溶液）当电池放电时，进行氧化反应的是负极，进行还原反应的是正极。
电池的电动势就是通过电池的电流趋近于零时两极之间的电位差。
它可表示成：E E E式中 E 、 E 分别表示正、负电极的电位。
当温度、压力恒定时，电池的电动势E（或电极电位 E 、 E ）的大小取决于电极的性质和溶液中有关离子的活度。
电极电位与有关离子活度之间的关系可以由Nernst 方程表示：RTE E ln a B B（16-1）zF B式中：z 为电池反应的转移电子数，B为参加电极反应的物质 B 的化学计量数，产物B为正，反应物 B 为负。
本实验涉及的两个电池为：（1）（一）Ag（s），AgCl（s）│KCl（0.0200 mol L·-1）││ AgNO 3（0.0100 mol L·-1）│Ag（s）（+）（2）（一）Hg（l），Hg2Cl2（s）│KCl（饱和）││ AgNO3（0.0100 mol L·-1）│ Ag（s）（+）在上述电池中用到的三个电极是：（1银电电极反应1：Ag (0.01mol L 1) e Ag16-2)E Ag /Ag E AgRT /Ag F ln a Ag其中：E Ag /Ag 0.79910.00097(t 25) V式中：t 为摄氏温度（下同），（2）甘汞电极：电极反应：HgCl 2 （s） 2e 2Hg（l） 2Cl （a Cl）（16-3）E Hg 2Cl 2(s)/Hg E Hg 2Cl 2(s)/HgFlna Cl 对于饱和甘汞电极，温度一定时， a Cl为定值，因此饱和甘汞电极电位与 温度有关，其关系式为： E Hg 2Cl 2(s)/Hg 0.2415 0.00065(t 25) V(3) 银—氯化银电极电极反应AgCl(s) e Ag Cl (a C' l )(16-4)根据溶度积关系式 a A 'ga C' lK sp 得E{ AgCl( s) / Ag}RT ' E {Ag / Ag} R F Tln a 'AgRT KspE {Ag / Ag} ln 'spF a C' lRT RTE {Ag /Ag}F lnK sp F ln a C 'lRT '式中：E { AgCl ( s)/ Ag}RTE {Ag / Ag} ln K SP 0.2224 0.000645(t 25) V由上式可见，利用 Nernst 关系式可求得难溶盐的溶度积常数，为此我们将16-2)、( 16-4)两个电极连同盐桥组成电池(Ⅰ) ，其电动势可表示为：E E E=E Ag /Ag E AgCl(s)/AgRT RT RT=E { Ag /Ag} F ln a(E {Ag / Ag} ln K SP F F lna )RTRT= ln FK SP F ln(a Ag a cl )整理得：EFKSP aAg aclexp RT(16-6) 因此，给定电池 (I)中左右半电池活度 a C 'l和a Ag，若测得电池(I )的电动势，依上式即可求出 AgCl 的溶度积常数电池电动势一般采用 Poggendorff 对消法测定。
电动势的测定及其应用(完成)
电动势的测定及其应用班级：学号：姓名：成绩：一、实验目的1.掌握对消法测定电池电动势的原理和操作步骤。
2.学会使用电位差计。
二、实验原理1.电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为当伏特计与待测电阻接通后，整个线路上便有电流通过，此时电池内部由于存在内电阻而产生某一电位降，并在电池两极发生化学反应，溶液浓度发生变化，电动势数值不稳定。
所以要准确测定电池的电动势，只有在无电流通过的情况下进行，对消法就是根据这个要求设计的。
2.其次，对消法必须应用于可逆电池。
因此需要用盐桥消除移接电位，使电势可逆。
3.对消法原理示意图：图一图二有盐桥的双液电池Esc =U1=KR1；E x=U2=KR2→12RR=scxEE图中Ew 为工作电池，Esc为标准电池，E x为待测电池的电动势。
调节可变电阻R，可使G中无电流通过。
三、仪器与药品仪器：UJ-25型电位差计、稳压直流电源、毫安表、韦斯顿标准电池、导线2根、盐桥2个、小烧杯4个、铂电极、银电极、饱和甘汞电极药品：HCl溶液、饱和KCl溶液、AgNO3溶液、未知PH溶液、醌氢醌（溶于盐酸）四、实验内容及步骤内容：测定如下两个电池的电动势：1.电池一Hg-HgCl2︱饱和KCl溶液‖AgNO3(0.1mol/L)︱Ag2.电池二Hg-HgCl2︱饱和KCl溶液‖饱和有醌氢醌的未知PH溶液︱Pt步骤：电动势的测定1.矫正电位计：先将功能选择开关扳到“外标”档。
再将电位计的正负极短接，按“校准”归零。
最后将外标正极与基准正极，外标负极与基准负极接，调数字至基准数（每台仪器都不同），按校准键归零。
2.按图二组成两个电池。
3.将标准电池和待测电池分别接入电位差计上。
在测标准电池是电位差计的正极连接Ag电极，在测待测电极时电位计的正极连接Pt电极。
4.测定电动势:将功能选择开关扳到“测量”档。
把标准电池正确接入电位差计上，从大到小从左到右旋转六个电势测量旋钮，直到调至检流计示数为零为止。
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。
电池电动势的测定和应用实验报告
电池电动势的测定及其应用一、实验目的：1．了解对消法测定电池电动势的原理；2．掌握电动势测定难溶物溶度积（SP K ）的方法；3．掌握常用参比电极银一氯化银电极的制备方法。
二、实验原理：电池由两个半电池组成（半电池包括一个电极和相应的电解质溶液），当电池放电时，进行氧化反应的是负极，进行还原反应的是正极。
电池的电动势就是通过电池的电流趋近于零时两极之间的电位差。
它可表示成：-+-=E E E式中+E 、-E 分别表示正、负电极的电位。
当温度、压力恒定时，电池的电动势E （或电极电位+E 、-E ）的大小取决于电极的性质和溶液中有关离子的活度。
电极电位与有关离子活度之间的关系可以由Nernst 方程表示：B B B a zFRT E E υθ∏-=ln （16-1） 式中：z 为电池反应的转移电子数，B υ为参加电极反应的物质B 的化学计量数，产物B υ为正，反应物B υ为负。
本实验涉及的两个电池为：（1）（一）Ag （s ），AgCl （s ）│KCl （0.0200 mol·L -1）││AgNO 3（0.0100 mol·L -1）│Ag （s ）（+）（2）（一）Hg （l ），Hg 2Cl 2（s ）│KCl （饱和）││AgNO 3（0.0100 mol·L -1）│Ag （s ）（+）在上述电池中用到的三个电极是：（1） 银电极：电极反应：Ag e L mol Ag →+⋅-+)01.0(1（16-2）}{}{++=++Ag a FRT Ag Ag E Ag Ag E ln //θ 其中： }{)25(00097.07991.0/--=+t Ag Ag E θV式中：t 为摄氏温度（下同），（2） 甘汞电极：电极反应：)(2)(22)(2--+→+Cl a Cl l Hg e s HgCl （16-3）{}}{--=Cl a F RT Hg s Cl Hg E Hg s Cl Hg E ln /)(/)(2222θ 对于饱和甘汞电极，温度一定时，-Cl a 为定值，因此饱和甘汞电极电位与温度有关，其关系式为：}{)25(00065.02415.0/)(22--=t Hg s Cl Hg E V（3） 银—氯化银电极电极反应)()('--+=+Cl a Cl Ag e s AgCl （16-4）根据溶度积关系式sp Cl Ag K a a =⋅-+''得 'ln }/{}/)({++=+Ag a FRT Ag Ag E Ag s AgCl E θ 'ln }/{-+=+Cl sp a K F RT Ag Ag E θ 'ln ln }/{--+=+Cl sp a FRT K F RT Ag Ag E θ 'ln }/)({--=Cl a FRT Ag s AgCl E θ (16-5) 式中：)25(000645.02224.0ln }/{}/)({--=+=+t K FRT Ag Ag E Ag s AgCl E SP θθ V 由上式可见，利用Nernst 关系式可求得难溶盐的溶度积常数，为此我们将（16-2）、（16-4）两个电极连同盐桥组成电池（Ⅰ），其电动势可表示为：-+-=E E E=}{}{Ag s AgCl E Ag Ag E /)(/-+ =)ln ln }/{(ln }/{-+'-+-+++cl SP Ag a FRT K F RT Ag Ag E a F RT Ag Ag E θθ =)ln(ln -+'⋅+-cl Ag SP a a FRT K F RT 整理得：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⋅'⋅=-+RT EF a a K cl Ag SP ex p (16-6) 因此，给定电池(I)中左右半电池活度'-Cl a 和+Ag a ，若测得电池（I ）的电动势，依上式即可求出AgCl 的溶度积常数。
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。
-1试剂：0.200mol·LKCl溶液四、实验步骤： 1、配制溶液。
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华南师范大学实验报告 课程名称 物理化学实验 实验项目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) 测定电池（1）的电动势； 5) 了解可逆电池电动势测定的应用； 6) 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，只能在无电流通过电池的情况下迚行，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 | Hg2Cl2(s) | KCl( 饱和 ) | | AgNO3 (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 φAg/Ag+ =0.799-0.00097（t-25） 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。与测定值比较即可。 3. 注意事项 ①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、 U形管 银电极、 250mL烧杯、 20mL烧杯 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。然后加入40g硝酸钾，充分搅拌使硝酸钾完全溶解后，趁热用滴管将它灌入干净的U形管中，两端要装满，中间不能有气泡，静置待琼脂凝固后便可使用。制备好的盐桥不使用时应浸入饱和硝酸钾溶液中，防止盐桥干涸。 2.组合电池
将饱和甘汞电极插入装有饱和硝酸钾溶液的广口瓶中。将一个20mL小烧杯洗净后，用数毫升0.02mol/L的硝酸银溶液连同银电极一起淌洗，然后装此溶液至烧杯的2/3处，插入银电极，用硝酸钾盐桥不饱和甘汞电极连接构成电池。 3.测定电池的电动势 ①根据Nernst公式计算实验温度下电池（I）的电动势理论值。 ②正确接好测量电池（I）的线路。电池与电位差计连接时应注意极性。盐桥的两支管应标号，让标负号的一端始终不含氯离子的溶液接触。仪器要注意摆布合理并便于操作。 ③用SDC数字电位差计测量电池（I）的电动势。每隔2min测一次，共测三次。 ④接通恒温槽电源进行恒温，使其分别达到21.5℃25.2℃、30.1℃，温度波动范围要求控制在正负0.2℃之内。把被测电池放入恒温槽中恒温15min，同时将原电池引出线连接到SDC型数字式电位差计的待测接线柱上（注意正负极的连接），测定其电动势，每5分钟测1次，直至电位差计读书稳定为止。 ○5然后调节恒温槽，令恒温升温5℃，重复上述操作，然后再升温并进行测定。 ○6测量完毕后，倒去两个小烧杯的溶液，洗净烧杯的溶液。盐桥两端淋洗后，浸入硝酸钾溶液中保存。
五、【实验数据记录与处理】 实验9：实验数据 室温：26.4℃ 气压：1014.9hPa 测量温度：26.4℃ 测定值/V 测定平均值/V 理论计算值/V 相对误差 一次 二次 三次 0.45818 0.45400 0.92% 0.45859 0.45813 0.45781
Vt7942.0)254.26(00097.0799.0)25(00097.0799.0Ag/Ag
V6920.00.021ln9650055.299*314.87893.01lnAgAg/AgAg/Ag
aF
RT
V238.0）254.26（0.00065—0.2415饱和甘汞 V4540.0—饱和甘汞Ag/Ag理论E
实验10实验数据： 室温：26.4℃ 气压：1014.9hPa
次序 t/℃ T/K E/V KVTEp △G/(kJ/mol) △S/(J/K*mol) △H/(kJ/mol) 1. 26.4 304.55 0.45818 -0.0006 -44.21 -57.9 -61.5 2. 32.0 310.15 0.45245 3. 37.0 315.15 0.45100 4. 42.0 320.15 0.44820 5. 47.0 325.15 0.44568
E-T图
回归方程： E = -0.0006t+0.6371 故()ETp=-0.0006
PP
mrmrTEnFTGS
nFEGmr
PmrTEnFTnFEH
n=1，F = 96500 C/mol，E=0.45818V 得： ΔrSm =1×96500×(-0.0006)= -57.9J/(mol•K) ΔrGm =-1×96500×0.45818=-44.21kJ/mol ΔrHm =-44.21 + （-57.9）×299.6×10－3=-61.56kJ/mol
电池总反应)()(21)()(22sAgsClHgaqAgCllHg）（饱和 查参考文献得Ag+(aq)、Cl-(aq)、AgCl(c) 各自的的标准生成焓变ΔfHºm、标准生成自由能变ΔfGºm及标准熵Sºm，由此计算出电池反应的ΔfHºm、ΔfGºm、ΔfSºm如下所示.
Table A4. Ag+(aq)、Cl-(aq)、AgCl(c) 的ΔfHºm、ΔfGºm及Sºm ΔfHºm(298K)/kJ/mol ΔfGºm(298K)/kJ/mol Sºm298K/J/(mol·K) Hg(l) 0 0 75.023 Ag+(aq) 105.90 77.11 73.93 Cl—(aq) -167.44 -131.17 55.20 Hg2Cl2(s) -265.22 -210.745 192.5 Ag(s) 0 0 42.55 电池反应 -71.07 -51.31 -69.35
ΔrGºm= -51.31 kJ/mol ΔrSºm= -69.35 J/(mol·K) ΔrHºm= -71.07 kJ/mol ΔrSºm 相对误差：（57.9-69.35）/ 69.35 =-16.38% ΔrGºm 相对误差：（44.21-51.31）/ 51.31 =-13.84% ΔrHºm 相对误差：（61.56-71.07）/71.07 =-13.38%
六、【结果讨论】
从以上的实验结果可以看出本次的实验误差较大，分析其可能原因有如下
几点： 1）只有在电流无限小的情况下测量，才能达到可逆电池的要求，但在实验过程中电流无法达到无限小仍存在一定值的电流，于是产生的极化作用破坏了电池的可逆性，使电动势偏离可逆值。 2）仪器的不稳定带来较大误差，电极上较长时间的有电流通过，会发生电池反应使得溶液浓度下降、电极表面极化，这样可逆电极变成不可逆的，会给实验带来较大误差。而实验中所用仪器不稳定，需要较长的时间才能大致调节到平衡，即使是同一个电动势值，在很短的时间内测得的数据都有较大波动，所以不能很快调节到平衡是实验的误差主要来源。 3）对E ~ T曲线作线性拟合可能不合适： 4）恒温槽温度存在波动，电流不均匀，会造成不稳定，此外实验中采用盐桥来消除液接电位，但实际实验中不能保证盐桥能够完全消除液接电位。 5）本实验的理论参考数据是在标准状况下的数值，而实验过程中的温度和大气压都有变化，所以计算的误差也较大。 七、【思考题】 1.为何测电动势要用对消法？对消法的原理是什么？ 答：电池电动势不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.电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？ 答：电位差计：利用补偿法测定被测电极电动势；标准电池：提供稳定的已知数值的电动势，以此电动势来计算未知电池电动势。检流计：指示通过电路的电流是否为零； 工作电池：为整个电路提供电源，其值不应小于标准电池或待测电池的值。
3.测电动势为何要用盐桥？如何选用盐桥以适合不同的体系？ 答：（1）对于双液电池电动势的测定需用盐桥消除液体接界电势。 （2）选择盐桥中电解质的要求是：①高浓度（通常是饱和溶液）；②电解质正、负离子的迁移速率接近相等；③不与电池中的溶液发生反应。具体选择时应防止盐桥中离子与原电池溶液中的物质发生反应，如原电池溶液中含有能与Cl-作用而产生沉淀的Ag+、Hg离子或含有能不K+离子作用的ClO－离子，则不可使用KCl盐桥，应选用KNO3或NH4NO3盐桥。
4.在测定电动势过程中，若检流计的指针总往一个方向偏转，可能是何原因？ 答：若调不到零点，可能的原因有： （1）电池（包括工作电池、标准电池和待测电池）的正负极接反了； （2）电路中的某处有断路； （3）标准电池或待测电池的电动势大于工作电池的电动势，超出测量范围。
八、【参考文献】： [1] ]何广平,南俊民,孙艳辉等.《物理化学实验》[M].华南师范大学化学实验教学中心，化学工业出版社,2007. [2] 物理化学·下册.傅献彩.北京：高等教育出版社,2006,1