补偿法测电动势的实验报告.docx

补偿法测电动势的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)及电池的电动势;④了解可逆电池电动势测定的应用。二、实验原理 : 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。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。: 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?=?+ -RT/ZF·ln(α还原/α氧化) ?=?- -RT/ZF·ln(α还原/α氧化) 电池Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)‖AgNO3(/L)|Ag负极反应:Hg+Cl??→1/2Hg2Cl2+e正极反应:Ag+e??→Ag总反应:Hg+Cl+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: φ其中φ Ag/Ag+ =φθ Ag/Ag++lgɑAg+ θ Ag/Ag+=- + 又因AgNO3浓度很稀,ɑAg+≈[Ag]= 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- =-(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。: 求溶液的pH值,通常将醌氢醌电极与饱和甘汞电极组成原电池,测定其电动势,则溶液的pH值可求。电池Hg|Hg2Cl2|KCl||HQ·QH2|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。 C6H4O2·C6H4(OH)2==C6H4O2(醌)+C6H4(OH)2(氢醌) 在酸性溶液中,对苯二酚解离度极小,因此醌与对苯二酚的活度可以认为相同,即α醌=α氢醌。醌氢醌电极的制备很简单,只需待测pH值溶液以醌氢醌饱和,浸入惰性电极中即可。醌氢醌电极作为还原电极时,电极反应是 C6H4O2+2H++2e-→C6H4(OH)2 其电动势为:φ其中φθ醌氢醌醌氢醌+ =φθ醌氢醌–RT/F·ln1/αH+=φθ醌氢醌-/F·pH = 通过实验测得电池的电动势,就可以计算出溶液的pH值。三、实验仪器及用品 : SDC数字电位差计、超级恒温槽、饱和甘汞电极、光亮铂电极、银电极、250mL烧杯、20mL烧杯、U形管。: /L的硝酸银溶液、饱和氯化钾溶液、硝酸钾、琼脂。四、实验步骤 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。制备好的盐桥丌使用时应浸入饱和硝酸钾溶液中,防止盐桥干涸。。将一个20mL小烧杯洗净后,用数毫升/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。①根据Nernst公式计算实验温度下电池、的电动势理论值。②正确接好测量电池的线路。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的电动势。每隔2min测一次,共测三次。④同法,用SDC数字电位差计测量电池的电动势,要测至平衡时为止。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将实验数据列入表1中。室温:℃大气压:: *? =?Ag-ln==/A