,.,.,原电池电动势的测量,基础物理化学实验,原电池电动势的测量 基础物理化学实验,1,1.,测定,Zn-Cu,电池的电动势和,Cu,、,Zn,电极的电极电势；,2.,学会一些电极的制备和处理方法；,3.,掌握电位差计（包括数字式电子电位差计）的测量原理和正确使用方法。,实验目的,1.测定Zn-Cu电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势；,电位差计是根据补偿法（或对消法）测量原理设计的一种平衡式电压测量仪器。其基本工作原理如图所示。,En,为标准电池，它的电动势已经准确知道。,Ex,为被测电池的电动势。,G,为灵敏检流计，用来做示零仪表。,Rn,为标准电池的补偿电阻，其电阻值大小是根据工作电流来选择的。,R,是被测电池的补偿电阻，它由已知电阻值的各进位盘组成，通过它可以调节不同电阻数值使其电位降与,Ex,对消。,r,是调节工作电流的变阻器，,E,为工作电源，,K,为换向开关。,实验原理,电位差计是根据补偿法（或对消法）测量原理设计的一种平衡,合上,K1,，调,r,使,G,为,0,，有,En,=,IRn,；此时电位差计的工作电流为,I,=,En,/,Rn,。再将,K2,合上，旋转各进位盘的触头，使,G,为,0,，则有,Ex,=,IRc,；于是有,Ex,=,En,合上K1，调r使G为0，有En=IRn；此时电位差计的工作电,实验步骤,1.,具体操作方法,1.,按照下图将线路接好，调节工作电压在指定范围。, 实验步骤 1.具体操作方法1.按照下图将线路接好，调节工,2.,将（,N,、,X1,、,X2,）转换开关放在“断”的位置，并将下方三个电计按钮全部松开，然后与面板上所示符号一致，不可接错。调节检流计零点。依次接上工作电源，标准电池、检流计、以及待测电池。连接时应注意极性。,3.,根据实际室温计算标准电池的电动势，并调节温度补偿旋钮，,使数值为校正后的标准电池电动势值。,镉汞标准电池的温度校正公式为：,E,t / V=1.018646-,40.6,（,t,/-20,）,+0.95(,t,/-20)2-0.01(,t,/-20)310-6,，,式中,Et,为,t,时的标准电池电动势；,t,为环境温度（）；,1.018646,为标准电池在,20,时的电动势值。,2.将（N、X1、X2）转换开关放在“断”的位置，并将下,4.,将换向开关放在“,N”,位置上，先按“粗”电计按钮，观察检流计光点偏转情况，松开按钮，旋动“粗”、“中”、“细”、“微”电阻旋钮，调节工作电流。当检流计偏转已很小时，可按下“细”按钮再作以上操作，直至检流计示零。注意按电计按钮的时间要短（, 1s,），以免长时间有电流通过电池。调节旋钮时，电计按钮要松开。,5.,将换向开关放在“,X1”,或“,X2”,的位置上，如上述同样方法，依次从大到小调节面板中部的六个大旋钮，直至检流计示零。读出大旋钮下方小孔中的数字，即为待测电池的电动势。,4.将换向开关放在“N”位置上，先按“粗”电计按钮，观察检流,2.,注意事项,:,1.,接线时要注意极性不能接错。如果检流计本身是好的，按键后检流计光点不动，则说明线路中必有断路。如果检流计光点总是朝一个方向偏转，则表明达不到补偿，这可能是由以下原因造成： 被测电势高于电位差计的限量； 工作电源没有输出，或输出电动势过高或过低； 工作电流回路中有断路； 工作电源、标准电池或待测电池的极性接反。,2.注意事项:1.接线时要注意极性不能接错。如果检流计本身是,2.,对被测电势应先确定极性和估计其电动势的大小后，才可用电位差计进行测量。,3.,只有在松开电计按钮的情况下，才能调节可变电阻旋钮，否则会损坏标准电池，影响测量结果。,4.,开始测量时，未被对消的电动势必定很大，那么通过检流计的电流也是很大的，为避免检流计损坏，应先将灵敏度旋钮放在最低档。以后在未被对消的电动势逐渐调小的过程中，再将检流计灵敏度放大。,2.对被测电势应先确定极性和估计其电动势的大小后，才可用电位,5.,为了避免使用汞齐电极时汞的污染，本实验直接使用锌片和铜片为电极，使用前请打磨冲洗。,6.,甘汞电极使用时请将电极帽取下，用毕后用氯化钾溶液浸泡。,7.,溶液使用后，倒入回收瓶。,5.为了避免使用汞齐电极时汞的污染，本实验直接使用锌片和铜片,实验总结,1,数据处理,1.,写出实验时的室温,T,及该温度下标准电池的电动势值,E,标准；,2.,列出各电池电动势的测量值：,a),(-)Zn | ZnSO4(0.1mol/dm3)CuSO4(0.1mol/dm3) | Cu (+),E,=,(-)Cu | CuSO4(0.01mol/dm3)CuSO4(0.1mol/dm3) | Cu(+),E,=,c)(-)Zn | ZnSO4(0.1mol/dm3) ,饱和甘汞电极,(+),E,=,d)(-),饱和甘汞电极,CuSO4(0.1mol/dm3) | Cu (+),E,=, 实验总结1 数据处理1.写出实验时的室温T及该温度下标准,3.,根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式,II-12-11,，计算实验温度时饱和甘汞电极的电极电势；,4.,根据电池,(3),、,(4),的电动势测量值：,(a),由公式,II-12-6,分别计算铜、锌电极的；,(b),由公式,I-12-7,和,II-12-8,分别计算铜、锌电极的，注意公式中应使用活度,(c),由电极电势温度校正公式分别计算铜,锌测量电极,298K,时的标准电极电势并与表,II-12-1,中的比较,算其相对误差。,3.根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式II-12-11，,5.,根据表,II-12-1,中的 值，计算电池,(1),两电极的,.,和,E,理论，与,E,测比较，算出相对误差；,6.,计算浓差电池,(2),的,E,理论，与测量值比较并算出相对误差。,5.根据表II-12-1中的 值，计算电池 (1,工作电源要有足够的容量，才能保证工作电流恒定。,接线时要注意极性不能接错。如果检流计本身是好的，按键后检流计光点不动，则说明线路中必有断路。如果检流计光点总是朝一个方向偏转，则表明达不到补偿，这可能是由以下原因造成： 被测电势高于电位差计的限量； 工作电源没有输出，或输出电动势低于规定值； 工作电流回路中有断路； 工作电源、标准电池或待测电池的极性接反。,2,讨论,工作电源要有足够的容量，才能保证工作电流恒定。2 讨论,原电池电动势的测量，在物理化学研究工作中具有重要的实际意义，有很多应用。首先，可以获得热力学函数的改变值。其次，可以用于计算化学反应的平衡常数、弱酸和弱碱的离解常数、难溶盐的溶解度等，还有电解质的活度、活度系数、离子迁移数等。,实验,延伸,原电池电动势的测量，在物理化学研究工作中具有重要的实际意义，,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，,2005,参考文献,1 复旦大学等编 物理化学实验（第三版）. 北京：高等教育出,思考题,1.,在用电位差计测量电动势过程中,若检流计的光点总是向一个方向偏转,可能是什么原因,?,2.,用,Zn(Hg),与,Cu,组成电池时,有人认为锌表面有汞,因而铜应为负极,汞为正极,.,请分析此结论是否正确,?,3.,选择”盐桥”液应注意什么问题,?, 思考题1. 在用电位差计测量电动势过程中,若检流计的光,