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1、化学化工实验中心物理化学实验课件制作：张跃华 张其平物理化学实验物理化学实验（EXPERIMENTS OF EXPERIMENTS OF PHYSICAL CHEMISTRY） 南通大学南通大学（Nantong UniversityNantong University） 1、了解对消法测电动势的基本原理，电位差计的构造，使用 方法及注意事项 2、掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术 3、了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念及其制备方法 4、测量电池电动势一、实验目的电池电动势的测定物理化学实验物理化学实验（EXPERIMENTS OF EXPERIMENTS OF PHYSICAL
2、CHEMISTRY） 南通大学南通大学（Nantong UniversityNantong University） 电位差计的测量原理对消法 u 原电池由正、负两极和电解质组成。电池在放电过程中，正极上发 生还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和 。 电池除可用来作电源外，还可以用它来研究构成此电池的化学反应 的热力学性质，从化学热力学得知，在恒温、恒压、可逆条件下，电池 反应有以下关系： 二、实验原理u 在用电化学的方法研究化学反应的热力学的性质时，首先要求被测 电池反应本身是可逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，并且不存在 不可逆的液接界，在精度要求不高的测量中常用“
3、盐桥”来减小液接界电 势。 电池电动势的测定物理化学实验物理化学实验（EXPERIMENTS OF EXPERIMENTS OF PHYSICAL CHEMISTRY） 南通大学南通大学（Nantong UniversityNantong University）u 为了使电池反应在接近热力学可逆的条件下进行，一般采用电位差计 测量电池的电动势。电动势不能直接用伏特计来测量，因为电池与伏特 计联结后有电流通过，就会在电极上发生电极极化，结果使电极偏离平 衡状态。另外电池本身有内阻，所以伏特计量的只是不可逆电池的端电 压。测量电池的电动势只能在无电流通过的情况下进行。因此需要用对 消法（又称补偿法
4、）来测定电动势。对消法的原理是在待测电池上并联 一个大小相等方向相反的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过， 外加电势差的大小就等于电池的电动势。 u 对消法测电动势常用的仪器其简单原理如图所示。电位差计由三个回 路构成：工作电流回路、标准回路、测量回路。 二、实验原理电池电动势的测定物理化学实验物理化学实验（EXPERIMENTS OF EXPERIMENTS OF PHYSICAL CHEMISTRY） 南通大学南通大学（Nantong UniversityNantong University）二、实验原理电池电动势的测定u电池EW与电阻线AB组成一 个回路，在AB线段上产生电 位降，这
5、是工作回路。把K开 关合上，双向开关拨向Es.c， 移动滑动接头到C，调节R， 使AC上的电位降的数值正好 等于Es.c电池的电动势，这时 G中必然无电流通过， ACGKEs.c组成的就是标准回 路。然后把双向开关拨向EX ，移动滑动接头，使AH线段 上的电位降数值与电动势的 EX值相等，这时G中无电流 通过， ACGKEx就是测量回 路 。物理化学实验物理化学实验（EXPERIMENTS OF EXPERIMENTS OF PHYSICAL CHEMISTRY） 南通大学南通大学（Nantong UniversityNantong University） 电极电势测量原理 u 在电化学中，电
6、极电势的绝对值至今还无法测定，而是以某一电极的 电极电势作为零，然后将其它的电极与它组成电池，规定该电池的电动 势为该被测电极的电极电势。通常将标准氢电极（即氢气为101325 Pa下 的理想气体、溶液中为氢离子的活度为1）的电极电势规定为零。由于氢 电极的制备及使用不方便等缺点，一般用另外一些制备简单、易于复制 、电势稳定的电极作为参比电极代替氢电极。常用的有甘汞电极和氯化 银电极。这些电极与标准氢电极比较而得到的电势已精确测定。 以丹尼尔电池为例： Zn|ZnSO4(m1)|CuSO4(m2)|Cu 负板反应：Zn Zn2+ + 2e，正极反应：Cu2+ + 2e Cu，电池反应： Zn
7、+ Cu2+ Cu + Zn2+电池电动势的测定二、实验原理物理化学实验物理化学实验（EXPERIMENTS OF EXPERIMENTS OF PHYSICAL CHEMISTRY） 南通大学南通大学（Nantong UniversityNantong University）u 对于任一电池，其电动势等于两个电极电势的差值电池电动势的测定-（左，还原电势）（右，还原电势）-二、实验原理物理化学实验物理化学实验（EXPERIMENTS OF EXPERIMENTS OF PHYSICAL CHEMISTRY） 南通大学南通大学（Nantong UniversityNantong Univers
8、ity）三、实验仪器和药品 UJ33a型电位差计 烧杯50ml 6个 导线8根 饱和甘汞电极一支 铂电极一支 锌片电极、铜片电极各二个 ZnSO4（0.1mol/dm3） ZnSO4（0.01mol/dm3） 饱和KCl CuS04（0.1mol/dm3） CuS04（ 0.01mol/dm3 ）电池电动势的测定物理化学实验物理化学实验（EXPERIMENTS OF EXPERIMENTS OF PHYSICAL CHEMISTRY） 南通大学南通大学（Nantong UniversityNantong University）(饱和)/（1）（2）（3）（4）电池电动势的测定四、实验步骤 （一
9、）电池组合 分别将铜电极、锌电极、饱和甘汞电极插入相应的溶液中，用盐桥连 接，组合成以下四组电池。物理化学实验物理化学实验（EXPERIMENTS OF EXPERIMENTS OF PHYSICAL CHEMISTRY） 南通大学南通大学（Nantong UniversityNantong University）四、实验步骤 （二）电动势测定 u 按照电位差计测电池电动势电路图接好线路。 u 根据标准电池的温度系数，计算实验温度下的标准电池电动势，以此 对电位差计进行标定。 u 分别测定以上四个电池的电动势。电池电动势的测定物理化学实验物理化学实验（EXPERIMENTS OF EXPERI
10、MENTS OF PHYSICAL CHEMISTRY） 南通大学南通大学（Nantong UniversityNantong University）五、数据处理 （一）数据表此表作为参考，根据实际需要变更电池电动势的测定室温 ：大气压 ：MPa电池电动势 （1）（2） （3） （4）物理化学实验物理化学实验（EXPERIMENTS OF EXPERIMENTS OF PHYSICAL CHEMISTRY） 南通大学南通大学（Nantong UniversityNantong University）五、数据处理 （二）根据饱和甘汞的电极电势温度校正公式，计算实验温度时饱和 甘汞电极的电极电势：
11、电池电动势的测定 （二）根据测定的各电池的电动势，分别计算铜、锌电极的 。 （三）根据有关公式计算CuZn电池的E理并与实验值E实进行比较， 分析误差原因。物理化学实验物理化学实验（EXPERIMENTS OF EXPERIMENTS OF PHYSICAL CHEMISTRY） 南通大学南通大学（Nantong UniversityNantong University）六、注意事项 （一）连续测量过程中，随着电池消耗，需经常核对“标准”，使测量 精确 （二）仪器应保持清洁，避免剧震和阳光直接暴晒 （三）注意盐桥U型管中琼脂应加满至管口，管内不应该有气泡，否 则应及时更换 （四）饱和甘汞电极中饱和KCl溶液是否足够，不够应及时补充电池电动势的测定物理化学实验物理化学实验（EXPERIMENTS OF EXPERIMENTS OF PHYSICAL CHEMISTRY） 南通大学南通大学（Nantong UniversityNantong University）七、思考题 （一）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？ （二）选择“盐桥”液应注意什么问题。电池电动势的测定
