2019电池电动势的测定及其应用实验报告

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1、电池电动势的测定及其应用实验报告　　电池电动势的测定及其应用　　一、实验目的：　　1．了解对消法测定电池电动势的原理；　　2．掌握电动势测定难溶物溶度积的方法；3．掌握常用参比电极银一氯化银电极的制备方法。　　二、实验原理：　　电池两个半电池组成，当电池放电时，进行氧化反应的是负极，进行还原反应的是正极。电池的电动势就是通过电池的电流趋近于零时两极之间的电位差。它可表示成：　　EEE　　式中E、E分别表示正、负电极的电位。当温度、压力恒定时，电池的电动势E的大小取决于电极的性质和溶液中有关离子的活度。电极电位与有关离子活度之间的关系可以Nernst方程表示：　　EERTBlnaB　　Bz

2、F式中：z为电池反应的转移电子数，B为参加电极反应的物质B的化学计　　量数，产物B为正，反应物B为负。　　本实验涉及的两个电池为：Ag，AgCl│KCl││AgNO3│AgHg，Hg2Cl2│KCl││AgNO3│Ag　　在上述电池中用到的三个电极是：银电极：电极反应：Ag(L1)eAg　　　　RTEAg/AgEAg/AglnaAg　　F其中：EAg/Ag(t25)V式中：t为摄氏温度，甘汞电极：　　电极反应：HgCl2(s)2e2Hg(l)2Cl(aCl)　　　　温度有关，其关系式为：EHg2Cl2(s)/Hg(t25)V　　银—氯化银电极　　电极反应　　''Ksp得根据溶度积关系式a

3、AgaClRTlnaCl　　F对于饱和甘汞电极，温度一定时，aCl为定值，因此饱和甘汞电极电位与　　EHg2Cl2(s)/HgEHg2Cl2(s)/Hg'AgCl(s)eAgCl(aCl)　　　　RT'lnaAgFRTKsp　　E{Ag/Ag}ln'　　FaClE{AgCl(s)/Ag}E{Ag/Ag}RTRT'lnKsplnaClFFRT'lnaCl　　E{AgCl(s)/Ag}　　(16-5)FRTlnKSP(t25)V式中：E{AgCl(s)/Ag}E{Ag/Ag}F上式可见，利用Nernst关系式可求得难溶盐的溶度积常数，为此我们将、两个电极连同盐桥组成电池，其电动势可表示为：　

4、　EEE　　E{Ag/Ag}=EAg/AgEAgCl(s)/Ag　　RTRTRT)lnaAg(E{Ag/Ag}lnKSPlnacl=E{Ag/Ag}FFFRTRT)lnKSPln(aAgacl=FF整理得：　　EFexp　　(16-6)KSPaAgaclRT'因此，给定电池(I)中左右半电池活度aCl，若测得电池的电动势，和aAg依上式即可求出AgCl的溶度积常数。　　电池电动势一般采用Poggendorff对消法测定。根据欧姆定律，电池电动势EI(Rr)VIr，r为电池内阻。当回路中电流I0时，此时E=V，这就是对消法的基本原理，其测量方法如图1所示。当K与EN连接时，移动接触点C，使

5、G中无电流通过，此时AC上的电位降等于标准电池的电动势，又因AB是均匀电阻，故有　　ENACVABAB　　而当K与待测电池EX连接时，移动触点C'，使回路　　中G上电流为零，则：　　　　图1　　对消法原理示意图　　EXAC'VAB　　AB　　EXAC'ENAC在温度一定时，标准电池电动势EN是定值，只要测量AC和AC'，就可求得待测电池的电动势EX。　　三、仪器和药品：仪器和材料：UJ—25型直流电位差计(或数字式电位差综合测试仪)；直流复射式检流计；毫安表；标准电池；甲级干电池；饱和甘汞电极；银电极；银丝；KNO3盐桥；10mL小烧杯；电阻箱。药品：饱和KCl溶液；mol·L-1KCl

6、溶液；mol·L-1HCl溶液；稀氨水。　　四、实验步骤：　　1．Ag/AgCl电极制备　　取经退火处理过、直径约为的银丝3根，用金相砂纸擦至发亮以除去银丝表面的氧化物，然后在稀氨水中浸泡数分钟。取出用高纯度水洗净，再用滤纸吸干备用。将其中二根银丝作阳极，另一根作阴极，分别插入的HCl溶液中，按图2所示的线路接通电路，调节电阻使阴极电流密度大约为5mA/cm2，电解20分钟，使银丝表面覆盖一层棕黑色的AgCl镀层。镀层以均匀、致密为好。电解完毕取出制好的电极，用纯水洗净，再用滤纸吸干。于拉丝时引入杂质，电极电位偏　　图2电极制备装置示意图差最大可达±5mV，但该电极稳定性尚好，可用作参比

7、电极。1，2-银电极；3-电阻箱；4-电源电极制备：　　电流值的选取银丝表面积2∏R*h=∏DⅡ*h　　I=PI*S=5mA/cm2*{∏**10ˉ1*2cm/根*2根}=，取3mA　　若银丝长度为3cm,则I=PI*S=5mA/cm2*[**10-1*3cm/根*2根]=约　　在HDY-1恒电流仪上，若量程为10mA，电流量为-,电压为+　　-*(10mA)=　　此时，红色夹子为“+”极，通过的电流密度为5mA/cm22.盐桥的制