物化实验-电池电动势的测定及其应用

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1、实验八、电池电动势的测定及其应用【Authorandinstitutionofthereport】PB11207027zhanghengSchoolofLifeSciences.UniversityofScienceandTechnologyofChina.HefeiCity.AnhuiProvince.Postcode:230026Email:zh322523@mail.ustc.edu.cn【Abstract】Inthisexperiment,wemakeuseofthereferenceelectrode,theknownsolutionsandsaltbridgetomeasur

2、etheelectromotiveforceofthecellbyapplyingthecompensationmethod.Andaccordingtothesedata,wecalculatethesolubilityproductofindissolublesalt(AgCl),andthreeimportantthermodynamicfunction△rGm，△rSm，△rHm.【Keywords】reversiblecellelectromotiveforceofcellreferenceelectrodethermodynamicfunctionsolubilityprod

3、uctofindissolublesalt【前言】原电池是由于电极发生化学反应，而使正负极具有电势差。通过对电池电动势的测量可求算某些反应的热力学函数，电解质的平均活度系数，难溶盐的溶度积等物理化学参数.因而将一些化学反应转换成电池，测定电动势应用广泛。但用电动势法求上述数据时，必须是能够设计成一个可逆电池，且该电池所构成的反应是所求的化学反应。要准确测量电池电动势只有在电流无限小的可逆情况下进行，对消法可达到此目的。电池的电动势不能直接用伏特计来测量。因为当把伏特计与电池接通后，必须有适量的电流通过才能使伏特计显示，这样电池中就发生化学反应，溶液的浓度不断改变，因而电动势也不断改变，这

4、时电池已不是可逆电池。另外，电池本身有电阻，用伏特计所量出的只是两电极间的电势差而不是可逆电池的电动势。所以测量可逆电池的电动势必须在几乎没有电流的情况下进行。电位差计是利用对消法测电动势的一种仪器，基本可以达到这一要求。本实验就是通过电位差计来测电势的。【实验部分】一、实验仪器及试剂仪器：数字式电子电位差计一台银——氯化银参比电极一支铂电极两支铜电极两支恒温槽一套标准电极一支半电池管两支毫安表、电阻箱各一支U形管两支直流稳压电源两台检流计一支导线、滤纸若干试剂：0.1mol/LAgNO3溶液（电镀液）0.1mol/LCuSO4溶液（电镀液）0.1000mol/kgAgNO3＋0.1mo

5、l/kgHNO3溶液0.1000mol/kgCuCl2溶液二、实验原理若知道了一个半电池的电极电位，通过测量这个电池电动势就可算出另外一个半电池的电极电位。所谓电极电位，它的真实含义是金属电极与接触溶液之间的电位差。它的绝对值至今也无法从实验上进行测定。在电化学中，电极电位是以一电极为标准而求出其他电极的相对值。现在国际上采用的标准电极是标准氢电极，即在aH+=1时，PH=1atm时被氢气所饱2和的铂电极，它的电极电位规定为0，然后将其他待测的电极与其组成电池，这样测得电池的电动势即为被测电极的电极电位。由于氢电极使用起来比较麻烦，人们常把具有稳定电位的电极，如甘汞电极，银—氯化银电极作

6、为第二级参比电极。通过对电池电动势的测量可求算某些反应的∆H，∆S，∆G等热力学函数，电解质的平均活度系数，难溶盐的活度积和溶液的pH等物理化学参数。但用电动势的方法求如上数据时，必须是能够设计成一个可逆电池，该电池所构成的反应应该是所求的化学反应。例如用电动势法求AgCl的Ksp需设计成如下的电池：Ag－AgCl⏐KCl(m1)ºAgNO3(m2)³Ag该电池的电极反应为：－-负极反应：Ag(s)＋Cl(m1)→AgCl(s)＋e＋-正极反应：Ag(m2)＋e→Ag(s)＋－电池总反应：Ag(m2)＋Cl(m1)→AgCl(s)电池电动势：E=ϕ右－ϕ左RTRT1��=[ϕ++lna+

7、]−[ϕ+ln]Ag/AgFAgAg/AgClFaCl−RT1=E°−ln(7－1)Fa+a−AgCl1RT1又因为∆G°=－nFE°=−RTln(该反应n=1)，E°=ln(7－2)KFKspsp整理后得（将（2）式代入（1）式）：RT1RTE=ln+lna+⋅a−FKFAgClspRTaAg+⋅aCl−RTγ±Ag+⋅CAg+⋅γ±Cl−⋅CCl−�−2=ln=ln（C)(7－3)FKFKspsp所以只要测得该电池的电动势就可根