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1、原电池电动势的测定与应用,李 国 良 物理化学研究所,一、实验目的,加深对可逆电极、可逆电池、盐桥等概念的理解。,掌握电位差计的测定原理和原电池电动势的测定方法。,测定以下电池（I）及电池（II）的电动势。,了解可逆电池电动势测定的应用。,二、实验原理,可逆电池的电动势,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之差就等于 该可逆电池的电动势。规定电池的电动势等于正、 负电极的电极电势之差，即：,二、实
2、验原理,电池（I）：,负极反应：,正极反应：,总反应：,二、实验原理,银电极的电极电势：,饱和甘汞电极的电极电势：,二、实验原理,醌氢醌电极电极电势：,电池（II）：,正极反应：,二、实验原理,原电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为电池与伏特计接通后有电流通过，在电池两极上会发生极化现象，使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。 准确测定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，需用对消法。,二、实验原理,对消法测定原电池电动势,Ew-工作电源；EN-标准电池； EX-待测电池；R-调节电阻； RX-待测电池电动势补偿电阻； RN-标
3、准电池电动势补偿电阻； K-转换电键； G-检流计,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、仪器与试剂,四、实验步骤,1、制备盐桥,在250 mL烧杯中，加入100 mL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。,四、实验步骤,2、组合电池,取一20 mL小烧
4、杯洗净后，用数毫升0.02 molL-1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，用硝酸钾盐桥与饱和甘汞电极连接构成电池。 另取一20 mL小烧杯，洗净后用数毫升0.2 molL-1的c与0.2 molL-1的NaAc的混合溶液连接同铂电极一起淌洗，然后装此混合液至烧杯的2/3处，加入少量醌氢醌粉末，用干净的小玻棒搅匀使之溶解，但仍保持溶液中含少量固体，然后插入光亮铂电极，架上盐桥与饱和甘汞电极组成电池。,四、实验步骤,3、测定电池的电动势,根据Nernst公式计算实验温度下电池（I）、（II）的电动势理论值。 正确接好测量电池（I）的线路。用SDC数字电位差计
5、测量电池（I）的电动势。每隔2分钟测一次，共测三次。 同法，用SDC数字电位差计测量电池（II）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、实验记录及数据处理,室温： ；气压计读数： 。,电池（I）测定记录,电池（II）测定记录,六、实验注意事项,（1）为使极化影响降到最小，测量前可初步估算被测电池的电动势大小，以便在测量时能迅速找到平衡点。,（2）测量电池电动势时，在对消点前，测量回路有电流通过，在测量过程中不能使测量回路一直连通，应接通一下调一下，直至平衡。,（3）为判断所测量的电动势是否为平衡电势，可在约15
6、 min内等间隔地测量78个数据。若这些数据是在平均值附近摆动，偏差小于0.5 mV，则可认为已达平衡，并取最后三个数据的平均值作为该电池的电动势。,七、提问与思考,1、为何测电动势要用对消法？对消法的原理是什么？ 2、测电动势为何要用盐桥？如何选用盐桥以适合不同体系？ 3、使用醌氢醌电极的限制条件得什么？ 4、如果测量过程中，检零指示呈溢出符号，试从接线上分析可能是什么原因？,八、参考文献,1、复旦大学等编物理化学实验第三版北京：高等教育出版社，2004 2、北京大学物理化学教研室教学组编物理化学实验北京：北京大学出版社，1981 3、清华大学物理化学实验编写组编物理化学实验北京：清华大学出版社，1991 4、柯以侃主编大学化学实验北京：化学工业出版社，2001 5、夏海涛主编物理化学实验哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003 6、刘寿长，张建民，徐顺主编物理化学实验与技术郑州：郑州大学出版社，2004 7、吴子生，严忠主编物理化学实验指导书长春：东北师范大学出版社，1995,