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1、电极制备及电池电动势 的测定,目的要求,学会铜电极、锌电极的制备和处理方法。 掌握电势差计的测量原理和测定电池电动势的方法。 加深对原电池、电极电势等概念的理解。,基本原理,1 电池电动势不能用伏特计直接测量。,因为当伏特计与电池接通后，由于存在电流I，使电动势值发生变化；另一方面，由于电池本身存在内电阻，所以伏特计所量出的只是两极的电势降，而不是电池的电动势。只有在没有电流通过时的电势降才是电池真正的电动势。, = I（R内+R外） 伏特计测量：U=IR外 U/ = R外 /（R内 + R外） 当R外，I0，U/ 1，U ,电势差计就是利用对消法原理进行电势差测量的仪器，即能在电池无电流（或
2、极小电流）通过时测得其两极的电势差，这时的电势差就是电池的电动势。,2电势差计的测量原理：,当转换开关K合至1，调节r，使检流计G中无电流通过，此时标准电池EN和标准电池的补偿电阻RN两端的电势分别相等，此时有下列关系：EN = IRN（I为工作电流 ）,当转换开关K合至2，调节滑线电阻A，再次使检流计G指示为零，此时在可调电阻R上的电阻值设为RK，则有：EX = IRK,EX = ENRK/RN,仪器与试剂,1仪器 UJ-25型电势差计 1台；直流检流计 1台； 标准电池 1只； 干电池（1.5V） 2节；低压直流电源 1台；滑线电阻（2000） 1只；电流表（050mA） 1只； 电极夹
3、2个；导线 若干；铜电极 1支；锌电极 1支；饱和甘汞电极 1支；铜片 1块；盐桥管 2支；烧杯（50mL）3只。,仪器与试剂,2试剂 硫酸锌溶液（0.1000molL-1）； 硫酸铜溶液（0.1000molL-1）；稀硫酸（3molL-1）；稀硝酸（6molL-1）；氯化钾溶液（饱和）；琼胶；镀铜溶液（100mL水中溶解15g CuSO45H2O、5g H2SO4、5g C2H5OH）。,电势差计,检流计,工作电池,标准电池,实验步骤,（1）锌电极：先用稀硫酸洗净锌电极表面的氧化物，再用蒸馏水淋洗，然后用0.1M的ZnSO4溶液淋洗，放入0.1M的ZnSO4溶液中，即制成了锌电极。,一电极和
4、盐桥制备,（2）铜电极：由于铜较锌不活泼，所以先用稀硝酸洗净铜电极表面的氧化物，再用蒸馏水淋洗，然后把它作为阴极，另取一块纯铜片作为阳极，在镀铜溶液（配制方法见试剂）内进行电镀，电镀时，电流密度控制在25mAcm-2左右，电镀时间2030分钟，使铜电极表面有一层均匀的新鲜铜。电镀完成后，取出铜电极，用蒸馏水冲洗后，再用0.1M的CuSO4溶液淋洗，最后放入0.1M的CuSO4溶液中，即制成了铜电极。,一电极和盐桥制备,（3）盐桥制备：为了消除液接电势，必须使用盐桥，其制备方法是：在100mL的饱和KCl溶液中加入3g琼脂，煮沸，用滴管将它灌入干净的U形管中，U形管中以及管两端不能留有气泡，冷却
5、后待用。,一电极和盐桥制备,将饱和KCI溶液注入50ml的小烧杯中,制盐桥,再将上面制备的锌电极和铜电极置于小烧杯内,即成Cu-Zn电池, Zn|ZnSO4(0.1000mol.kg-1)CuSO4(0.1000mol.kg-1)Cu 同法组成下列电池: Cu|CuSO4(0.0100mol.kg-1)IICuSO4(0.1000mlo.kg-1)|Cu Zn|ZnSO4(0.1000mol.kg-1)IIKCl(饱和)|Hg2Cl2|Hg Hg|Hg2Cl2|KCl(饱和)IICuSO4(0.1000mol.kg-1) |Cu,二、电池组合,（1）按图正确连接线路。注意正、负极不要接错。 （
6、2）校准标准电池：将转换开关拨至“N”处，转动工作电流调节旋钮粗、中、细、微，依次按下电计按钮“粗”、“细”，直至检流计为零。此后在实验过程中此四个按钮不要再调。,三、电动势的测定：,（3）测量待测电池电动势：将转换开关拨向X1或X2位置（取决于待测电池的接入位置），从大到小旋转六个测量旋钮，按下电计按钮“粗”、“细”，直至检流计示零，6个旋钮下方所显示的数字总和即为待测电池电动势。更换电池，即可测量其它电池的电动势。 实验完毕，把盐桥放在水中加热溶解，洗净，其它各仪器复原，检流计短路放置。,数据处理,一、根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算实验温度饱和时饱和甘汞电极的电极电势： 饱和
7、电极/V=0.2415-7.6110-4(T/K-298) 二、根据测定的各电池的电动势，分别计算铜，锌电极的T、T0、2980。 三、根据有关公式计算Cu-Zn电池的理论E理并与实验值E实进行比较。,实验注意事项,1 标准电池切勿摇晃或颠倒，正负极不能接错，不能用万用表量其电压。 2 检流计不用时一定要短路。在测定电动势时，一定要顺次先按电位计上的“粗”按钮，待检流计光点调到零点后再按“细”按钮，以免烧坏检流计。又按按钮使之通路的时间不可过长，勿超过一秒。,实验注意事项,3 盛放溶液的烧杯须洁净干燥或用该溶液荡洗。所用电极也应用该溶液淋洗或洗净后用滤纸轻轻吸干，以免改变溶液浓度。 4甘汞电极
8、内充满KCl溶液，并注意在电极内应有固体的KCl存在，以保证在所测温度下为饱和的KCl溶液。使用时应把橡皮头拔去。,讨论,电动势的测量方法属于平衡测量，在测量过程中尽可能地做到在可逆条件下进行。为此应注意以下几点： 1、测量前可根据点化学基本知识，初步估算一下被测电池的电动势的大小，以便在测量时能迅速找到平衡点，这样可以避免电极极化。 2、要选择最佳实验条件使电极处于平衡状态。制备锌电极要锌汞齐化，成为Zn(Hg),而不用锌棒。,3、为判断所测量的电动势是否为平衡电势，一般应在15min左右的时间内，等间隔地测量78个数据。 4、前面已讲到必须要求电池反应可逆，而且要求电池在可逆的情况下工作。但严格说来，本实验测定的并不是可逆电池。但是由于我们在组装电池时，在两溶液之间插入了“盐桥”，则可以近似地当作可逆电池来处理。,思考题,1为什么不能用伏特计测量电池电动势？ 2对消法测量电池电动势的主要原理是什么？ 3应用UJ-25型电势差计测量电动势过程中，若检流计光点总往一个方向偏转，这可能是什么原因？ 4选择盐桥中的电解质，需考虑哪几个条件？,
