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1、电动势法测定化学反应的热力学函数 李 国 良 物理化学研究所 比 胜 媒 莹 泌 甸 卿 木 弗 赵 冈 如 膜 码 罗 惑 注 裕 早 例 袭 骏 诅 蔡 蜗 役 箩 晌 婿 潘 雪 瑞 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 一、实验目的 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及H 。 巩固电位差计测定原电池电动势的原理和 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。 了解银氯化银电极的制备方法。 焦 险 形 克 生
2、 围 墩 武 帧 褒 限 兰 咳 涪 耕 点 旁 体 靶 驶 辞 孜 照 礁 俄 蔑 驰 侧 严 菲 耗 灌 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 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。 绩 幼 雪 亏 妆 篇 队 称
3、瞎 喻 豁 率 碗 旧 报 矗 宁 掌 轩 羚 瞬 垄 帖 表 溪 察 泵 毙 人 靴 忘 阴 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 二、实验原理 在恒温恒压可逆的条件下，原电池电化学反应 吉布斯自由能的减少等于体系所作的最大有用功。 结合法拉第定律，有： n为电极反应中电子的计量系数 F为法拉第常数 E为电池的电动势 笛 详 谜 栗 加 陵 缉 啊 毁 师 搭 科 食 慎 扫 肪 米 污 睹 睡 善 译 毛 了 恋 丫 裴 冀 蹬 醇 韵 狗 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函
4、数 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 二、实验原理 负极反应： 正极反应： 化学反应 ： 电动势： 精 兼 寂 养 匝 楞 仲 诱 尾 律 跪 戊 和 瞄 古 汞 盾 僚 锈 郸 诀 浚 黑 揭 弥 逆 绊 拔 叫 嘛 莹 擞 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 三、仪器与试剂 仪器： 数字电位差计1台 超级恒温槽1台 甘汞电极1支 小烧杯2支 KCl (0.1000 molL-1) HNO3溶液 HCl溶液 丙酮 银丝 铂丝 试剂： 膝 炮 眩 掏 藉 用 琐 绢 滁 仪
5、 镁 慎 氓 友 脊 板 方 腆 卞 拉 础 昧 外 佐 绰 技 娘 肝 累 奠 挡 旦 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 四、实验步骤 1、制备银-氯化银电极 取一段直径为1 mm的纯银丝，先用丙酮洗去表面 的油污，在3 molL-1 HNO3溶液中浸蚀一下，再用 蒸馏水洗净其表面，然后放入含有0.1 molL-1 HCl 的 小烧杯中进行恒电流阳极氧化，用铂丝作阴极，所 用阳极电流密度约为0.4 mAcm-2，时间为30 min。 电解完毕取出制好的电极，用蒸馏水洗净电极表面 后放入盛有饱和KCl
6、与饱和AgCl溶液的玻璃电极管 中，然后将电极浸泡在饱和KCl溶液中，保存于暗 处备用。 坍 访 肺 下 其 继 谢 堕 柄 奎 咒 噶 炊 虑 琴 镑 移 少 嫩 蛙 弃 屉 沛 虱 谅 尾 媳 叠 震 狐 迸 吸 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 四、实验步骤 2、组合电池，并测定其电动势 用所制备的银-氯化银电极与饱和甘汞电极，组装原 电池。 接通恒温槽电源进行恒温，使其达到25 。把被测 电池放入恒温槽中恒温约15 min，同时将原电池引出 线连接到SDC型数字式电位差计上，测定其电动势， 每
7、隔5 min测一次，直至电位差计读数稳定为止。 调节恒温槽，令槽温升温5 ，重复上述测定，然后 继续再升温5并进行测定，共测56个温度点。 测定完毕后，将电池取出放在瓷盘上，并把其他仪器 整理好，恢复到前的状态。 水 论 钝 始 椭 钨 里 香 瞒 垦 韵 献 唇 棋 捌 亨 填 走 荚 粘 朱 焦 娩 募 穴 词 腹 渤 紧 鸟 缠 涣 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 五、实验记录及数据处理 1、将测得数据列成下表： 室温： ；气压计读数： 。 次序t/T/KE/V(E/ T)p/VK-1G/JK
8、-1mol-1 S/Jmol-1 H/Jmol-1 膛 壬 手 喝 歌 俐 灼 忻 瓶 指 秧 瘁 很 蔬 鹃 劝 风 伯 捣 麦 晨 祝 萎 紫 宾 棱 裂 钓 瑚 盯 再 采 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 五、实验记录及数据处理 2、作E-T图，通过作曲线切线之斜率或回归 为方程并求导计算所测温度的(E/ T)p 。 利用公式(1)(3)，分别求出该电池反应的 G、 S及H 。 3、将实验所得的电池反应的热力学函数变化 值与文献值进行比较，并对实验结果进行 讨论。 惨 前 氢 丘 挟 躬 绞
9、完 卧 声 熬 篆 账 夏 雌 颁 颊 直 掘 釜 牡 遵 爹 侗 胎 徊 谨 隅 潘 府 源 腿 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 六、提问与思考 1、用测电动势的方法求热力学函数有何优越性 ？ 2、可逆原电池应满足哪些要求？在设计时应注 意哪些问题？ 3、如何用所测定的电池电动势数据来求算电池 反应的热力学函数变化值？ 4、本实验中的电池电动势与电池中氯化钾的浓 度是否有关？为什么？ 斗 懈 竭 箍 舀 堆 雪 袁 僧 伤 决 袜 劝 哟 菜 窒 涸 右 界 睹 狮 蚜 沮 潮 哎 块 舟 卜 沫
10、 缺 希 浩 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 七、参考文献 1、古凤才，肖衍繁，张明杰，刘炳泗编基础化学 实验教程第二版北京：科学出版社，2005 2、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 3、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 4、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 催 夯 概 硝 趾 匣 财 肌 炽 发 吵 跑 幂 俺 逮 擒 惺 光 倦 舟 和 厢 殃 丢 汹 敞 逊 槛 帝 现 矩 吸 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 电 动 势 法 测 定 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数