电极制备电动势的测定
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。
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目的1、学会Cu、Zn电极的制备和简单处理方法。
2、测定Cu-Zn原电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势。
3、掌握电位差计(包括数字式电子电位差计)的测量原理和正确使用方法。
实验原理电池电动势E的测定必须是在热力学可逆的条件下进行。
因此在测定时，首先要求被测电池反应本身是可逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，并且不存在不可逆的液体接界，同时要求电池在放电或充电过程都必须在平衡态或无限接近平衡态下进行，即要求通过电池的电流无限小。
当一个可逆的化学反应是在无限缓慢的情况下进行时，就可以认为该电池的反应是在接近热力学可逆的条件下进行的。
而一个电池反应的快慢是以通过该电池电流的大小反映的，当通过电池的电流无限小时，则该可逆电池的反应就是在接近热力学可逆的情况下进行的。
为了使可逆电池在接近热力学可逆条件下进行，通常采用根据补偿法或称对消法(在外电路上加一个方向相反而电动势几乎相等的电池)设计的电位差计来测量电池的电动势。
液体接界电势的存在会破坏电池的可逆性，所设计的电池要尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减小液接界电势。
电位差计(示意图如下)，是利用补偿法测量直流电动势(或电压)的精密仪器，其工作原理如图所示:工作电源E，限流电阻R p，滑线电阻R AB构成辅助回路，待测电源E x(或标准电池E n)，检流计G和R AC构成补偿回路。
按图中规定电源极性接入E、E x，双向开关K打向2，调节C点，使流过G中的电流为零。
(称达到平衡。
若E<E x或E、E x极性接反，则无法达到平衡)，则E x=V AC=I R AC 即E x被电位差I R AC所补偿。
I为流过滑线电阻R AB的电流，称辅助回路的工作电流。
若已知I和R AC就可求出E x。
实际的电位差计，滑线电阻由一系列标准电阻串联而成，工作电流总是标定为一固定数值I0，使电位差计总是在统一的I0下达到平衡，从而将待测电动势的数值直接标度在各段电阻上(即标在仪器面板上)，直接读取电压值，这称为电位差计的校准。
电动势的测定
电动势的测定1 引言1.1 实验目的1、掌握电位差计的测量原理和测定电池电动势的方法。
2、了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念。
3、测定Ag 、Zn 电极电势和Ag 浓差电极电动势。
1.2 实验原理电动势的测量在物理化学研究中有重要的意义和广泛的应用。
在恒温恒压可逆条件下，电池反应的吉布斯自由能的改变值等于对外所作的最大非体积功，如果非体积功只有电功一种，则,()r T p G nEF ∆=-式中：n 为电池输出元电荷的物质量，单位为mol ，E 为可逆电池的电动势，单位为V ，F 为法拉第常数。
通过电动势的测量可以获得一系列的热力学函数。
1、对消法测电动势的原理电池电动势不能直接用伏待计来测量，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。
（1）工作电流回路AB 为均匀滑线电阻，通过可变电阻R 与工作电源E 构成回路。
其作用是调节可变电阻R ，使流过回路的电流为某一定值。
其输出电压必须大于持测电池的电动势。
图1：对消法测定原理图（2）标准回路S 为电动势精确已知的标准电池。
当K 板向S 一方时，迅速调节C 2与S 标定值相等，再调节R 使G 中无电流通过。
（3）测量回路当双向开关K 换向X 一方时，用AC 2GX 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。
在保持校准后的工作电流不变的条件下，在AB 上迅速移动到C 2点，使G 中无电流通过，此时X 的电动势与AC 2间的电位降等值反向而对消，于是C 2点所标记的电位降数值即为X 的电动势。
原电池电动势的测定及其应用实验报告
原电池电动势的测定及其应用实验报告The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020原电池电动势的测定及其应用实验报告林传信 高分子101 1017051012一、实验目的1、理解电极、电极电势、电池电动势、可逆电池电动势的意义2、掌握用对消法测定电池电动势的基本原理和数字式电子电位差计的使用方法3、学会几种电极和盐桥的制备方法二、对消法侧电动势的基本原理：测量电动势只能在无电流通过电池的情况下进行，因此需要用对消法（补偿法）来测定电 动势。
对消法测定电动势就是在所研究的电池的外电路上加一个方向相反的电压。
当两者 相等时，电路的电流为零（通过检流计指示）。
对消法测电动势常用的仪器为电位差计， 其简单原理如图所示 A C A C E E X S 12电极电势的测定原理： 原电池是化学能转变为电能的装置，在电池放电反应中，正极（右边）起还原反应，负极起 氧化反应。
电池的电动势等于组成的电池的两个电极电位的差值。
即：E=+ϕ—-ϕ=右ϕ—左ϕ 氧化还原ααϕϕθln ZF RT -=-+ 氧化还原ααϕϕθln _ZF RT -=- R=8.314J •11--⋅K mol F=96500C α为参与电极反应的物质的活度。
纯固体物质的活度为1。
浓差电池： 一种物质从高浓度（或高压力）状态向低浓度（或低压力）状态转移，从而产生电动势，而 这种电池的标准电动势为零。
三、电池组合：⑴Hg Cl g KCl L mol ZnSO Zn 224H )()1.0(饱和⑵Cu L mol KCl Cl Hg Hg ）（饱和0.1CuSO )(422 ⑶Cu L mol SO Cu L mol ZnSO Zn )1.0()1.0(44⑷Cu L mol CuSO Cu L mol CuSO )1.0()01.0(44四、数据处理实验室温度T=281.15 标准电动势Es=1000.03mV电池电极电动势：五、误差分析在较长的电极电势测量过程中，工作回路中电流发生变化，导致测量误差部分电解质溶液在测量过程中发生电解，浓度变化影响测量的结果。
物化实验原电池电动势的测定及其应用实验报告
原电池电动势的测定及其应用一、目的与要求1、测定Zn—Cu电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势；2、学会一些电极的制备和处理方法；3、掌握电位差计的测量原理和正确使用方法。
二、基本原理原电池由正、负两极和电解质组成。
电池在放电过程中，正极上发生还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是电池反应中所有反应的总和。
电池除作电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。
从化学热力学得知，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系：△G= — nFE (6- 1)式中△G是电池反应的吉布斯自由能增加；n为电极反应中电子得失数；F为法拉第常数，E为电池的电动势。
从式中可知，测定电池的电动势E后, 便可求得厶G,进而又可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逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，并且不存在不可逆的液接界。
同时要求电池必须在可逆情况下工作，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。
因此在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减少液接界电势。
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电势的代数和，如能分别测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池电动势。
由( 6—1) 式可推导出电池电动势的表达式。
下面以锌—铜为例进行分析。
电池表示式为：Zn I ZnSO II CuSO I Cu符号“I”代表固相(Zn或Cu)和液相(Zn SO4或CuSO4两相界面；“II” 代表连通两个液相的“盐桥” 。
当电池放电时：负极起氧化反应Zn f Zn 2+ 2e-正极起还原反应Cu 2+ 2e f Cu-(6 —5)E = T (右•还原电势)一T (左•还原电势)对锌-铜电池而言,0 T(Cu2 /Cu)Rim2F1a(Cu2 ) T(Zn2 /Zn)RT2FIn1a(Zn2 )(6-6)(6-7)(6-8) 式中T(Cu2/Cu)T(Zn2 /Zn)是当a (Cu2) =a (Zn2) =1 时，铜(6-9)(6- 10)电池总反应为Zn + Cu 2- Zn 2+ Cu电池反应的吉布斯自由能变化值为：2G G0RTlna(Zn2) a(Cu)(6-2)a(Cu2) a(Zn)上述式中厶G0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：a(Zn)= a (Cu)= 1 (6-3) 在标准态时，△ G =△ G0= -nFE 0(6-4)式中E0为电池的标准电动势。
物理化学实验下 思考题答案
磁化率的测定1．本实验在测定XM做了哪些近似处理?答：（1）忽略了X反（2）X0=0（样品周围介质的体积磁化率）（3）H0=0(样品顶端磁场强度为0。
近似认为样品顶端就是试管顶端)2．为什么可以用莫尔盐来标定磁场强度？答：莫尔盐的XM仅与T有关,物质,物质稳定，组成固定，对磁场反应良好。
3.样品的填充高度和密度以及在磁场中的位置有何要求？若样品的填充高度不够，对测量结果有何影响？答：样品管与磁极中心线平齐，不与磁极接触，样品要紧密均匀填实。
若样品的填充高度不够，则样品最上端处磁场强度不为零。
（样品的填充高度距样品管口1-1.5cm处，样品要紧密均匀填实。
将样品悬挂在天平上，样品底部处于磁场强度最大区域【H】管顶则位于场强最弱甚至为0的区域，若样品的填充高度不够，对样品处于磁场中的受力产生影响）三组分体系等温相图1. 实验为什么根据体系由清变浑的现象即可测定相界？答：各组分彼此互溶时，体系为均相，一旦体系恰好不相容，则分相达到相界。
2.如连接线不通过物系点，其原因可能是什么？答：（1）苯水分层不彻底（2）苯、醋酸乙酸挥发（3）酚酞变色范围为碱性，通过NaOH滴定醋酸量偏高。
3. 实验根据什么原理求出苯-乙酸-水体系连接线？答：在苯和水含量确定的前提下，互溶曲线上的点与醋酸量一一对应。
电极的制备与原电池电动势的测定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？答：（1）电位差计是按照对消法测量原理设计的一种平衡式电学测量装置，能直接给出待测电池的电动势值，测定时电位差计按钮按下的时间应尽量短，以防止电流通过而改变电极表面的平衡状态。
（2）标准电池是用来校准工作电流以标定补偿电阻上的电位降。
（3）检流计用来检验电动势是否对消，在测量过程中，若发现检流计受到冲击，应迅速按下短路按钮，以保护检流计。
检流计在搬动过程中，将分流器旋钮置于“短路”。
（4）工作电池（稳压电源）电压调至与电位差计对电源的要求始终相一致。
原电池电动势的测定
原电池电动势的测定摘要：本实验采用对消法测定原电池的可逆电动势，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，使用电位差计测量。
制作Cu电极和Zn电极，通过盐桥连接制作原电池，掌握一些电极的制备和处理方法。
并且通过电池电动势的测定研究构成此电池的化学反应的热力学性质，进而学会有关热力学函数的计算。
Abstract :This experiment use the compensation method to measure the emf of the reversible battery, and use the potentiometer in order to make the process of the battery reaction thermodynamically reversible.And learn some preparation of electrode and salt bridge by making the Zn electrode and Cu electrode and using the salt bridge to make the battery. And we can study the thermodynamic property of the chemical reaction according to the experimental data, so that we can learn how to calculate some related thermodynamic functions.关键词:对消法电极盐桥电池电动势热力学函数Key words:compensation method electrode salt bridge battery emf thermodynamic functions1.实验目的1.1了解对消法测定电池电动势及电极电势的原理和方法；1.2学会测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势；1.3 掌握一些电极的制备和处理方法；1.4熟悉数字式电子电位差计的工作原理以及正确的使用方法。
物理化学实验报告电动势的测定与应用
物理化学实验报告电动势的测定与应用实验十七：电动势的测定与应用班级：13级化学二班学号：20135051209 姓名：郑润田一：实验目的1.掌握对消法测定电池电动势的的原理及电位差计的使用2.学会银电极、银—氯化银电极的自制备和盐桥的制备3.了解可逆电池电动势的应用二：实验原理原电池是由两个“半电池”组成，每一个半电池中有一个电极和相应的溶液组成。
由不同的半电池可以组成各式各样的原电池。
电池反应中，正极起还原作用，负极起氧化作用，而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半电池的电极电位代数和。
若知道一个半电池的电极电位，即可求得其他半电池的电极电位。
但迄今还不能从实验上测得单个半电池的电极电位。
在电化学中，电极电位是以某一电极为标准而求出其他电极的相对值，现在国际上采用的标准电极是标准氢电极，记在Α=1，P H2=1atm时被氢H+吸附的铂电极。
由于氢电极使用比较麻烦，因此通常把具有稳定电位的电极，如甘汞电极，银—氯化银电极等作为第二参比电极。
通过对电池电动势的测定，可以求出某些反应的ΔH,ΔS,ΔG等热力学函数，电解质的平均活动系数，难溶盐的溶度积和溶液的pH等数值。
但用电动势的方法求如上的数据，必须是设计成一个可逆的电池，而该电池反应就是所求的反应。
例如用电动势求AgCl的K，需要设计如下的电池。
spHg-Hg2Cl2 | KCl( 饱和 ) | | AgNO3 (0.100 mol/L) | Ag根据电极电位的能斯特公式，银电极的电极电位：负极反应：Hg + Cl-（饱和）−→− 1/2Hg2Cl2 + e-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）又例如通过电动势的测定，求溶液的pH，可设计如下电池：Hg -Hg2Cl2 | KCl( 饱和 ) | | 饱和有醌氢醌的未知pH溶液 |Pt醌氢醌是一种暗褐色晶体，在水中溶解度很小，在水溶液中依下式部分溶解。
电池电动势的测定——实验报告
原电池电动势的测定实验目的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、盐桥的概念。
3.学会一些电极的制备和处理方法。
4.掌握电位差计的测量原理和使用方法。
5.掌握简易电位差计的组装和使用。
实验原理Daniell电池 Zn|ZnSO4(C1)||CuSO4(C2)|Cu负极反应 Zn→Zn2+(αZn2+)+2e-正极反应 Cu2+(αZn2+)+2e-→Cu总电池反应 Zn + Cu2+(αCu 2+)→Zn2+(αZn2+)+ Cu反应的Δr Gm为ΔrGm=ΔrGΘm+RTln(αZn2+/αCu2+)Δr G m=-nFEΘ E=EΘ-RT/2Fln(αZn2+/αCu2+)E=φ+-φ-φ+=φΘCu2+-RT/2Fln(1/αCu2+)φ-=φΘZn2+-RT/2Fln(1/αZn2+)仪器与药品晶体管直流稳压电源1台，电阻箱(9999.9Ω)3个，指针检流计(10A)1台，双刀双掷开关1个，单刀双掷开关(带保护电阻)1个，标准电池1个，甘汞电极1个，铜电极2支，锌电极1支，电极管4支，50ml烧杯4只，饱和KCl溶液，0.1000mol*L-1 CuSO4溶液，0.0100mol*L-1 CuSO4溶液，0.1000mol*L-1 ZnSO4溶液，待测半电池若干个。
实验步骤1.按图接好线路，将R4调在1018.6Ω，R3调在581.4Ω，使R3+R4=1600Ω，接通直流稳压电源，双刀双掷开关掷向标准电池一边调节R2至检流计不偏转为止。
2.接上待测电池，双刀双掷开关掷向待测电池一边，R2保持不变，调整R3及R4。
直到检流计指针不偏转为止，记下读数。
注意：在调整R3及R4时。
应使R3+R4应使等于1600Ω。
将双刀双掷开关掷向待测电池一边，再次复查检流计是否偏转，若不偏转上述测定值可以使用，若有偏转须重调R2使之不偏转，然后掷向待测电池一边重复测定。
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。
U 、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(0.100moldn -3),CuSO4(0.100 moldm -3) , KCI(O.1OO moldm -3),饱和 KCI 溶 液，稀硫酸、稀硝酸。
川、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 的可逆电池而言：(△ r G m ) T , p = -Nfe，M[dT)p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 © +， 负极电势为©-，贝U: E=© +- © —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I 「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。
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物理化学实验报告 学号：姓名：班级： 电极的制备和电动势的测定 平均室温：20.3 ℃ 平均气压： 98.05Kpa 同组人： 日期： 一、实验目的 1. 学会铜电极、锌电极、甘汞电极的制备和处理方法。 2. 掌握电势差计的测量原理和测定电池电动势的方法。 3. 加深对原电池、电极电势等概念的理解。
二、实验原理 电池由正、负两个电极组成，电池在工作过程中，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。电池的电动势等于两个电极的电极电势的差值： E=
以CuZn电池为例：Zn|ZnSO4（aZn2+）||CuSO4（aCu2+）|Cu 电池的总的反应为： Zn+ Cu2+（aCu2+）→Cu +Zn2+（aZn2+） 根据能斯特方程，Cu-Zn电池的电动势为：
= 纯固体的活度为1，即a（Cu）=a（Zn）=1 所以 电池电动势不能用伏特计直接测量。 因为当伏特计与电池接通后，由于存在电流I，使电动势值发生变化；另一方面，由于电池本身存在内电阻，所以伏特计所量出的只是两极的电势降，而不是电池的电动势。只有在没有电流通过时的电势降才是电池真正的电动势。 = I（R内+R外）
伏特计测量：U=IR外
U/ = R外 /（R内 + R外）
当R外，I0，U/ 1，U 电势差计的测量原理：
当转换开关K合至1，调节r，使检流计G中无电流通过，此时标准电池EN和标准电池的补偿电阻RN两端的电势分别相等，此时有下列关系：EN = IRN（I为工作电流 ） 当转换开关K合至2，调节滑线电阻A，再次使检流计G指示为零，此时在可调电阻R上的电阻值设为RK，则有： EX = IRK 式中I仍为前面所调的工作电流值，因此有： EX = EN·RK/RN 即当标准电池电动势EN和标准电池电动势的补偿电阻RN的数值确定时，只要正确读出RK的值，就能正确测出未知电动势EX。 三、仪器与试剂 电位差计一台，电线若干，饱和甘汞电极一只，铜片，锌片，烧杯三个，U型管。 硫酸锌溶液（0.1000 mol·L-1）； 硫酸铜溶液（0.1000 mol·L-1）；稀硫酸（3 mol·L-1）；稀硝酸（6 mol·L-1）；氯化钾溶液（饱和）；琼胶。 四、主要实验步骤 （1）锌电极的制备：用砂纸打磨锌片至光亮，再用稀硫酸洗净锌电极表面的氧化物，再用蒸馏水淋洗；然后浸入饱和硝酸亚汞溶液中3-5s，用镊子夹住一小团湿棉花轻轻擦拭电极，使锌表面上有一层均匀的汞齐，再用蒸馏水冲洗干净；放入0.1000 mol.L-1的ZnSO4溶液中，即制成了锌电极。 （2）铜电极的制备：用砂纸打磨铜片至光亮，再用稀硝酸洗净铜片表面的氧化物，再用蒸馏水淋洗，再用0.1M的CuSO4溶液淋洗后，纯铜片放入0.1 mol.L-1
的CuSO4溶液中，即制成了铜电极。 （3）盐桥的制备：为了消除液接电势，必须使用盐桥，其制备方法是：在100 mL的饱和KCl溶液中加入1g琼脂，煮沸，用滴管将它灌入干净的U形管中，U形管中以及管两端不能留有气泡，冷却后待用。 （4）电池组合 将上面制备的锌电极和铜电极,中间用盐桥连接。锌片与铜片分别以阳极和阴极连入电位差计。即成Cu-Zn电池： Zn|ZnSO4(0.1000 mol.L-1)‖CuSO4(0.1000 mol.L-1)︱Cu 同法组成下列电池: Zn|ZnSO4(0.1000 mol.L-1)||KCl(饱和)|Hg2Cl2|Hg Hg|Hg2Cl2|KCl(饱和)||CuSO4(0.1000 mol.L-1) |Cu （5）电动势的测定 a. 连接电源线，打开开关，预热15 min b. 调零 将测试线分别插入测量孔，将100旋钮置于“1”，补偿旋钮逆时针旋到底，其他旋钮均置零。此时“电位指标”显示1.0000V，将测试线短接。等“检零指示”数值稳定后，按一下“采零”键，此时应该显示为“0” C. 测量待测电池电动势 将“测量选择”转换开关拨向“测量”；连接测量电池；调节100-10-4旋钮，使“检零指示”显示数值为负且绝对值最小。调节补偿旋钮，使“检零指示”显示数值“000”，此时，“电位显示”数值即为电池电动势。 （6）实验完毕，把盐桥放在水中加热溶解，洗净，其它各仪器复原。
五、数据记录及处理 表1：电池电动势测定值记录 编号 电池表示式 E(V)(实验值) a ZnZnSO4(0.1000 mol/L) CuSO4(0.1000 mol/L)Cu E1=1.10535V b ZnZnSO4(0.1000 mol/L)KCl(饱和) Hg2Cl2,Hg E2=0.83241V c Hg2Cl2,Hg KCl(饱和) CuSO4(0.1000 mol/L)Cu E3=0.26578V
数据处理 1、根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式
计算实验温度时饱和甘汞电极的电极电势： φ甘=[0.2412-6.61×10-4（293.3-298）]V=0.2443V 2、在T=293.3K时
E1=φCu2+/Cu-φZn2+/Zn=φθCu2+/Cu-φθZn2+/Zn-ln2FRTZnCuZnCuaaaa22 E2=φ甘-φZn2+/Zn=φ甘- φθZn2+/Zn + -ln2FRT2CuCuaa E3=φCu2+/Cu-φ甘=φθCu2+/Cu-φ甘
以上式子中，已知φ甘,E1，E2，E3，得式子： 0.83241=0.2443-φZn2+/Zn
2ln2ZnZnaaF
RT0.26578=φCu2+/Cu-0.2443 得到： φZn2+/Zn=-0.5881V φCu2+/Cu=0.5101V 又有，对于Cu电极:
φθCu2+/Cu=φCu2+/Cu+ln
2F
RT
2Cu
Cu
a
a
（20C时0.1000mol·L-1CuSO4溶液中铜离子的平均离子活度系数为0.16） 即 φθCu2+/Cu= 0.5101+ 16.01.01ln965002.3293314.8
得φθCu2+/Cu=0.5623V 同理对于Zn电极： φθZn2+/Zn=φZn2+/Zn +
（20C时0.1000mol·L-1ZnSO4溶液中锌离子的平均离子活度系数为0.15） 即 φθZn2+/Zn =-0.5881+15.01.01ln965002.3293314.8
得φθZn2+/Zn=-0.5351V 3、本实验测的是实验温度（293.3K）下的电极电势和标准电极电势，为了方便起见，可采用下式求出298摄氏度时的标准电极电势，即：
φθT=φθ298+α(T-298)+1/2*β*(T-298)2 式中，α、β为电池中电极的温度系数。 表2 Cu、Zn电极的温度系数及标准电极电势
电极 电极反应 α×103（V/K）
β×106
（V/K2） 298/V Φ
θ
T
Cu2+/Cu Cu2++2e- =Cu -0.016 — 0.337 0.3370
Zn2+/Zn（Hg） （Hg）+ Zn2++2e- = Zn（Hg） 0.100 0.62 -0.763 -0.7634
E理 =φθ293.3/v（Cu）-φθ293.3/v（Zn）=0.3370-(-0.7634)=1.1004V E实=0.5623-（-0.5351）=1.0974V
2ln2ZnZnaaF
RT∴ E理＞E实。
误差=实实理E
E-E×100%=（1.1004-1.0974）/1.1004=0.27%
六、结果讨论 由实验所得结果计算锌电极和铜电极的标准电极电势比理论值小。 原因： 工作电池的放电而改变了工作电流，致使电位计上的刻度不等于实际的电位值。测电动势最好应在恒温条件下进行，但目前尚无这样的条件。 制备电极时如电流密度过大，镀液有误或镀前电极表面未经洁净处理会使镀层粗糙而易于剥落，致使电极电位有所改变而影响所测的电动势值。在测定时调零，读数很不稳定，不能确保一定是在检流计为零时进行测定。 七、实验注意事项 1． 盛放溶液的烧杯须洁净干燥或用该溶液荡洗。所用电极也应用该溶液淋洗或洗净后用滤纸轻轻吸干，以免改变溶液浓度。 2．甘汞电极内充满饱和KCl溶液，并注意在电极内应有固体的KCl存在，以保证在所测温度下为饱和的KCl溶液，最好活化一段时间使用时应把橡皮头拔去。 八、思考题 1、为什么不能用伏特计测量电池电动势？ 因为当把伏特计与电池接通后，由于电池放电，不断发生化学变化，电池中溶液的浓度将不断变化，因而电动势值也会发生变化。另一方面，电池本身存在内电阻，所以伏特计所量出的只是两极上的电势降，而不是电池电动势只有在没有电流通过时的电势降才是电池真正的电动势。电势差计是可以利用对消法原理进行电势差测量的仪器，即能在电池无电流（或电流极小）通过时测得其两极的电势差，这时的电势差就是电池的电动势。 另外，当两种电极的不同电解质溶液接触时，在溶液的界面上总有液体接界电势存在。在电动势测量时，常应用“盐桥”使原来产生显著液体接界电势的二种溶液彼此不直接接界，降低液体接界电势到毫伏数量级以下（盐桥的作用）。用得较多得盐桥有氯化钾（饱和）、硝酸钾、硝酸铵等的溶液。 2、选择盐桥中的电解质，需考虑哪几个条件？ ① 正负离子的迁移速度接近或相等； ② 不与被测溶液发生反应，不干扰被测