2023年大学物理化学实验报告原电池电动势的测定.docx

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 实验工程名称： 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。 如下列图，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。 -1-2-3-4-5-6 4、 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。 -1-1-1-1 将0.200 mol·L的KCl溶液分别稀释成0.0100 mol·L，0.0300 mol·L，0.0500 mol·L，0.0700 -1-1 mol·L，0.0900 mol·L各100mL。 2、 根据补偿法原理连接电路，恒温槽恒温至25℃。 3、 将转换开关拨至N处，调节工作电流调节旋钮粗。中、细，依次按下电计旋钮粗、细，直至检流计 示数为零。 4、 连好待测电池，Hg |Hg2Cl2，KCl（饱和）‖KCl（c）|AgCl |Ag 5、 将转换开关拨至X1位置，从大到小旋转测量旋钮，按下电计按钮，直至检流计示数为零为止，6个 小窗口的读数即为待测电极的电动势。 -1-1-1-1 6、 改变电极中c依次为0.0100 mol·L，0.0300 mol·L，0.0500 mol·L，0.0700 mol·L，0.0900 -1 mol·L，测各不同浓度下的电极电势Ex。 五、实验数据记录和处理 室温15.3℃；大气压102.63KPa;EN=1.018791233V 饱和甘汞电极的电极电势与温度的关系为 E/V=0.2415-7.6x10ˉ（t/℃-25）=0.2341V 0.01000.03000.05000.0700浓度/mol·Lˉ1 电动势/V E(Clˉ|AgCl) lgClˉ 0.09730.3314 -2.0000 0.07690.3110 -1.5229 0.06580.29999 -1.3010 0.05930.2934 -1.1549 0.09000.05320.2873 -1.0458 由外推法可知：(Clˉ|AgCl)=0.24V 查得文献值E(Cl|AgCl)=0.2221V 相对偏差Er=((0.24-0.2221)/0.2221)×100％=8％ 六、实验结果与分析 R2=0.9984，可见本次实验线性拟合较好。 误差分析：补偿法必须使回路中电流为零，但是电流为零是理想条件，实际过程中难免会有电流通过（调节过程中），所以原电池或多或少会有极化现象，因此存在误差。 所以我们测电压时要动作迅速，时间久了误差会变大。检流计只需要根本不偏转即可。 Θ -1 篇二：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：20235051209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。电池反响中，正极起复原作用，负极起氧化作用，而电池反响是电池中两个电极反响的总和，其电动势为组成该电池的两个半电池的电极电位代数和。假设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ΑH+=1，PH2=1atm时被氢吸附的铂电极。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，可以求出某些反响的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，而该电池反响就是所求的反响。 例如用电动势求AgCl的Ksp，需要设计如下的电池。 Hg-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： -负极反响：Hg + Cl-（饱和） 1/2Hg2Cl2 + e 正极反响：Ag+ + e- Ag 总反响：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 φθ Ag/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，在水溶液中依下式局部溶解。 C6H4O2·C6H4(OH)2（醌氢醌）== 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（铂电极）中即可。醌氢醌电极作为复原电极时，电极反响是 C6H4O2（醌）+2H+ +2e- →C6H4(OH）2（氢醌） 其电动势为：φ醌氢醌 =φθ醌氢醌 –RT/F·ln 1/αH+ =φθ醌氢醌 -2.303RT/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。 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。采用对消法（又叫补偿法）可在无电流（或 极小电流）通过电池的情况下准确测定电池 的电动势。 对消法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。 三：仪器与药品 1. 仪器 EM—30数字式电子电位差计 1台银电极 1支 铂电极 1个小烧杯 2个 直流辐射式检流计1台饱和甘共电极1支 导线2条盐桥 4根 2. 药品 HCl（0.100mol/ml） HCl（1mol/ml） AgNO3（0.100mol/ml） 未知pH溶液 KCl(饱和溶液)醌氢醌 四：实验步骤 本实验测定如下两个电池的电动势 ①Hg-Hg2Cl2 | KCl( 饱和 ) | | AgNO3 (0.100 mol/L) | Ag ②Hg -Hg2Cl2 | KCl( 饱和 ) | | 饱和有醌氢醌的未知pH溶液 |Pt 1.银电极的制备 将铂丝电极放在浓HNO3中浸泡15分钟，取出用蒸馏水冲洗，如外表仍不干净，用细晶相砂纸打磨光亮，再用蒸馏水冲洗干净插入盛0.1 mol·dm-3AgNO3溶液的小烧杯中，按图7－1接好线路，调 节可变电阻，使电流在3mA、直流稳压源电压控制在6V镀 20分钟。取出后用0.1 mol·dm-3的HNO3溶液冲洗，用滤纸 吸干，并迅速放入盛有0.1000mAgNO3＋0.1 mHNO3溶液的半 电池管中(如图7－2） 2.制备盐桥： 为了消除液接电位，必须使用盐桥。参见附录的方法，制备KNO3盐桥和KCl 盐桥。分别放入饱和的KNO3溶液和KCl溶液中待用。 3.测量电池的电动势： 测量可逆电池的电动势不能直接用伏特计来测量。因为电池与伏特计相接后，整个线路便有电流通过，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响，溶液浓度发生变化，电动势数据不稳定。所以要准确测定电池的电动势，只有在电流无限小的情况下进行，所采用的对消法就是根据这个要求设计的。 图7-3为对消法测量电池电动势的原理图。回路是由稳压电源、可变电阻和电位差 过回路的电流为某一定值。在电位差计的滑线电阻上产生确定的电位降， 其 数值由己知电动计组成。稳压电源为工作电源，其输出电压必须大于待测电池的电动势。调节可变电阻使流 (1) 组装电池：将上述制备的银电极与实验室提供的Ag－AgCl｜Cl－ (1.000mKCl)参比电极组成电池，Ag－AgCl｜Cl－(1.000m)║AgNO3(0.1000m)｜ Ag。根据理论计算确定电极电位的上下与电极的正负，将其置于恒温槽中，将自制的KNO3盐桥横插在两半电池管的小口上，注意两半电池管中溶液一定要与盐桥底端相接。 (2) 电池电动势测量：EM—30 数字式电子电位差计 a、①校准零点，功能键选择“外标〞位置， “外标〞接口短接，电动势档拨到电动势指示为零，按校准按钮，平衡指示即为零。 ②标准电池（或仪器自带基准）接在〞外标〞位置，将电动势档拨到电动势指示为标准电池的电势值，按校准按钮，平衡指示即为零。 b、测量待测电池的电动势方法： 功能选择拨至“测量〞位置，链接待测电池至“测量〞，调节电动势拨档直到平衡指示接近于零，稳定时读数为所测电动势 4、测量电池的电动势： （1）连接好电路，根据接线柱的正负极和相对应的颜色，链接时由于测量存在着误差，每次测量需要重新的矫正误差，选择“外标〞档位，连接线接入矫正的孔径。进行标准电极的矫正。然后换档位至测量，改变接线柱连接线至测量孔径，把正极接入银电极，负极接入汞—氯化亚汞电极进行测量。这时依次旋动EM—30 数字式电子电位差计按钮使平衡指示的数字显示为零或者零附近上下摆动的数字。这时电动势的指示即为所测得电池电动势的指示。这时测得的读数为499mV。 （2）同样的方法可以测得醌氢醌电极的电动势为这时测得的读数为141mV。 五：数据处理 室温： 25℃大气压：100.33kPa 1. 电池（I）测定记录 Hg-Hg2Cl2 | KCl( 饱和 ) | | AgNO3 (0.100 mol/L) | Ag E实际测=0.499V 2. 电池（Ⅱ）测定记录 Hg -Hg2Cl2 | KCl( 饱和 ) | | 饱和有醌氢醌的未知pH溶液 |Pt E实际测=0.141V 篇三：华师物化实验-原电池电动势的测定与应用 华 南 师 范 大 学 实 验 报 告 学生姓名：dxh 学号： 专业：化学