原电池电动势及其温度系数的测定

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1、原电池反应电动势及其温度系数测定原电池反应电动势及其温度系数测定物理化学实验室物理化学实验室( Cu (aq)CuSO (aq)ZnSO Zn Cu )44)Cu()aq,CuSO()aq,ZnSO()Zn() Cu(44 I按惯例，丹尼尔电池组成电池的各物质排列顺序如下，按惯例，丹尼尔电池组成电池的各物质排列顺序如下，放电时有从左至右的电流通过电池的每个相界面。放电时有从左至右的电流通过电池的每个相界面。 ) Cu()Cu()aq,CuSO()Cu()aq,ZnSO()aq,CuSO()Zn()aq,ZnSO() Cu()Zn(4444EE 是是 I = 0 时电池各相界面上电位差的代数和时

2、电池各相界面上电位差的代数和:电化学平衡电化学平衡达平衡时，达平衡时，T、p、xi 恒定，恒定，E 稳定稳定, 包括两类平衡包括两类平衡:(1) 开路下的电化学平衡开路下的电化学平衡zFEW 电 电1 B)( BB dd dddddRR zFEAsVpSTWQUddd11)()(zFEWnKiii电电(2) 闭路下的电化学平衡闭路下的电化学平衡有负载，做电功有负载，做电功1. 电池接负载，处于闭路，对外输出电功；电池接负载，处于闭路，对外输出电功；2. 如负载是相同的电池，但正负极与所研究的电池的互相对接，电池的状态不变，达到化学平衡。如负载是相同的电池，但正负极与所研究的电池的互相对接，电池

3、的状态不变，达到化学平衡。3. 用抵消法测量电动势时，当电位计输出电压与电池电动势相等，方向相反，检流计的指针不动，即可认为电池处于化学平衡。用抵消法测量电动势时，当电位计输出电压与电池电动势相等，方向相反，检流计的指针不动，即可认为电池处于化学平衡。一、实验目的一、实验目的1. 理解并掌握抵消法测定原电池反应电动势的原理；理解并掌握抵消法测定原电池反应电动势的原理；2. 测定原电池反应在不同温度下的电动势，计算与电池反应的有关热力学函数。测定原电池反应在不同温度下的电动势，计算与电池反应的有关热力学函数。二、实验原理二、实验原理 1.抵消法测定原电池电动势抵消法测定原电池电动势工作回路测量回

4、路工作回路测量回路这里，工作回路中的工作电池与测量回路中的待测电池并接，当测量回路中电流为零时，工作电池在滑线电阻这里，工作回路中的工作电池与测量回路中的待测电池并接，当测量回路中电流为零时，工作电池在滑线电阻AB上的某一段电位降恰等于待测电池的电动势。测量时，将开关上的某一段电位降恰等于待测电池的电动势。测量时，将开关S合向标准电池合向标准电池Es，调节滑线电阻使其电位降等于，调节滑线电阻使其电位降等于Es，调节可变电阻，调节可变电阻R使检流计不偏转，即电流为零。这样利用标准电池即标定了工作回路中电阻丝使检流计不偏转，即电流为零。这样利用标准电池即标定了工作回路中电阻丝AB上每欧姆长度的电压

5、降。然后将开关上每欧姆长度的电压降。然后将开关S合向待测电池合向待测电池Ex，调节滑线电阻，使检流计不发生偏转，即可测出待测电池电动势。，调节滑线电阻，使检流计不发生偏转，即可测出待测电池电动势。测定某一原电池反应在不同温度下的电动势测定某一原电池反应在不同温度下的电动势E，即可求得反应电势的温度系数，由，即可求得反应电势的温度系数，由E和可根据如下关系式计算电池反应的相关热力学函数：和可根据如下关系式计算电池反应的相关热力学函数：zFEG mrppTEzFTGS mr mrmmS pTG pTEzFS mr即2.电池反应电势的温度系数与热力学函数关系电池反应电势的温度系数与热力学函数关系pT

6、E pTE ，其中，其中z为反应的电荷数，为反应的电荷数，F为法拉第常数为法拉第常数 pTETEzFHmr所以小结：小结：小结：小结：测定，即可计算反应的测定，即可计算反应的pTEEE 、 、mrG ,mrmrmrKHSG、而且精度高。而且精度高。mrmrmrSTGH因为olnooo mrmrmrKRTSTHG又亦可求得。衡常数所以电池反应的标准平oK( Hg(s),ClHg )( KCl ),kgmol (0.1 ZnClZn )221饱和负极反应正极反应负极反应正极反应2eZnZn(s)2)kgmol (1 2Cl(l) 2Hg2e(s)ClHg1 22(l) 2HgZn(s)ClHgZn

7、(s)2 22，ZnZn2EEE甘汞饱和甘汞电极反应的电极电势是已知的，所以由测得的电池反应电动势即可计算得锌电极反应的电极电势。饱和甘汞电极反应的电极电势是已知的，所以由测得的电池反应电动势即可计算得锌电极反应的电极电势。三、试剂与仪器三、试剂与仪器试剂：试剂：0.100mol/kg ZnCl2溶液 仪器：溶液 仪器：SDC数字电位综合测试仪，数字电位综合测试仪，BC9型饱和标准电池 饱和甘汞电极，锌电极，恒温水槽型饱和标准电池 饱和甘汞电极，锌电极，恒温水槽四、实验步骤四、实验步骤1. 调节恒温水槽至调节恒温水槽至25.0。2. 根据下式计算室温下的标准电池电动势根据下式计算室温下的标准电

8、池电动势Es,t3. 按抵消法原理和按抵消法原理和SDC数字电位综合测试仪的操作步骤接妥线路。数字电位综合测试仪的操作步骤接妥线路。4. 在在H型电解槽中装好型电解槽中装好ZnCl2溶液，插入锌、饱和甘汞电极，测定原电池在溶液，插入锌、饱和甘汞电极，测定原电池在25 、 、30 和和35 下的反应电动势。下的反应电动势。275 20,)20(1005. 9)20(1006. 4ttEEsts五、数据处理五、数据处理1. 计算温度系数：计算温度系数： 作作ET图，求其斜率图，求其斜率 由三个温度下的由三个温度下的E、T值代入值代入EabT+cT2，求得，求得a，b和和c2. 计算计算25下电池反应的相关热力学函数。下电池反应的相关热力学函数。3. 计算计算25下的下的Zn电极电势。电极电势。