原电池电动势的测定与应用物化实验报告.doc

原电池电动势的测定及热力学函数的测定
一、实验目的
掌握电位差计的测量原理和测量电池电动势的方法;
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;
加深对可逆电池,可逆电极、盐桥等概念的理解;
了解可逆电池电动势测定的应用;
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
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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。
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Hg | Hg2Cl2(s) | KCl( 饱和) | | AgNO3 ( 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;而
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;可以算出该电池电动势的理论值。与测定值比较即可。
△G、△H和△S:
如果原电池内进行的化学反应是可逆的,且电池在可逆条件下工作,则此电池反应在定温定压下的吉布斯函数变化
△G和电池的电动势E有以下关系式:
  △rGm =-nFE
从热力学可知:
△H=-nFE+△S
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①盐桥的制备不使用: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

SDC数字电位差计、饱和甘汞电极、光亮铂电极、银电极、250mL烧杯、20mL烧杯、U形管

、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,,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(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