原电池电动势的测定与应用李国良物理化学研究所
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>掌握电位差计的测定原理和原电池电动势的测定方法>加深对可逆电极、可逆电池、盐桥等概念的理解。>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
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
一、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。规定电地的虎动势等于正负电极的电极电势之差，即：
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： E =+ −−
一、实验原理电池（I）：Hg / Hg,CI, I KCI(饱和) II AgNO,(0.02mol L')I Ag负极反应：Hg +CI(饱和)→Hg,Cl, +e正极反应： Ag*+e→Ag总反应：Hg + Cl (饱和)+ Ag*→Hg,Cl2 + Ag
二、实验原理 电池（I）： Hg | Hg C l | KCl( )|| AgNO (0.02mol L )| Ag -1 2 2 3 饱和 负极反应： Hg Cl ( ) Hg Cl e 2 2 2 - 1 + 饱和 → + Ag + e → Ag 正极反应： + Hg Cl ( ) Ag Hg2 Cl2 Ag 2 - 1 + + → + 总反应： 饱和 +
二、实验原理银电极的电极电势：RT1nPAg/Ag-PAg/AgFaAgaag ~[Ag ] = 0.02Do= 0.799 - 0.00097(t - 25)Ag/Agt饱和甘汞电极的电极电势：RT1inP饱和甘汞=饱和甘汞FacP饱和甘汞 =0.2415-0.00065(t-25)
二、实验原理 + + = + − Ag o Ag/Ag Ag/Ag a 1 ln F RT 银电极的电极电势： 0.799 0.00097(t 25) o Ag/Ag + = − − − = − Cl o a 1 ln F RT 饱和甘汞 饱和甘汞 a Ag 0.02 Ag = + + 饱和甘汞电极的电极电势： 饱和甘汞 = 0.2415 − 0.00065(t − 25)
二、实验原理电池（II）：Hg / Hg,Cl, I KCl(饱和)II H+(0.2mol - L' HAc + 0.2mol - L' NaAc)Q:Q, / P正极反应： C,H,O,(醌)+2Ht +2e →C,H,(OH)(氢醌)醌氢醒电极电极电势：RT12.303RTeepHinP醒氢配P=0P醌氢醌=(醌氢醌FFaH= 0.6994 - 0.00074(t - 25)β氢醒
二、实验原理 醌氢醌电极电极电势： 电池（II）： Hg | Hg Cl | KCl(饱和)|| H (0.2mol L HAc 0.2mol L NaAc)Q Q | Pt H2 -1 -1 2 2 + + 正极反应： C H O (醌) 2H 2e C H (OH) (氢醌) 6 4 2 + + → 6 4 2 + pH F 2.303RT a 1 ln F RT o 醌氢醌 H o 醌氢醌 = 醌氢醌 − = − + 0.6994 0.00074(t 25) o 醌氢醌 = − −
一、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 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
一、实验原理对消法测定原电池电动势原理：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E.-工作电源：E-标准电池E-待测电池；R-调节电阻;R-待测电池电动势补偿电阻R-标准电池电动势补偿电阻K-转换电键；G-检流计
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
三、 仪器与试剂仪器：试剂：1台SDC数字电位差计0.02 mol·L-1的硝酸银溶液1支饱和甘汞电极0.2 mol-L-1的醋酸钠溶液1支光亮铂电极0.2 molL-1的醋酸溶液银电极1支饱和氯化钾溶液价价价250mL烧杯醌氢醌晶体硝酸钾20 mL小烧杯琼脂U形管
三、仪器与试剂 仪器： SDC数字电位差计 1台 饱和甘汞电极 1支 光亮铂电极 1支 银电极 1支 250 mL烧杯 1个 20 mL小烧杯 2个 U形管 2个 0.02 molL-1的硝酸银溶液 0.2 molL-1的醋酸钠溶液 0.2 molL-1的醋酸溶液 饱和氯化钾溶液 醌氢醌晶体 硝酸钾 琼脂 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，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
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