电池电动势的测定和应用实验报告.docx

1、电池电动势的测定和应用实验报告电池电动势的测定和应用实验报告一、 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：电池由两个半电池组成(半电池包括一个电 极和相应的电解质溶液)，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：式中、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 (或电 极电位、)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由Nernst方程

2、表示：(16-1)式中：z为电池反应的转移电子数，为参加电极反应 的物质B的化学计量数，产物为正，反应物为负。本实验涉及的 两个电池为：(1)(一)Ag (s) , AgCl (s) | KC1 (0、0200 molL-1)| | AgNO3 (0、0100 molL-1) | Ag (s) ( + ) (2)(-)Hg (1) , IIg2C12 (s) | KC1 (饱和)| | AgN03 (0、 0100 molL-1) | Ag (s) ( + )在上述电池中用到的三个电极是：(1)银电极：电极反应：(16-2)其中：V式中：t为摄氏温度（下同），（2）甘汞电极：电极反应：（16-

3、3）对于饱和甘汞电极，温度一定时，为定值，因此 饱和甘汞电极电位与温度有关，其关系式为：V （3）银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（10-9A/mm）；毫安表；标准电池；甲级 干电池（甲电池）；饱和甘汞电极；银电极；银丝（纯度99、5%） ； KN03盐桥；10mL小烧杯；电阻箱。药品：饱和 KC1 溶液;0、0200 molL-lKCl 溶液;0、1 molL-lIICl 溶液；稀 氨水。四、实验步骤：1. Ag/AgC 1电极制备取经退火处理过、直径 约为0、5伽的银丝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

4、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0、1M的IIC1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（但不可用滤纸摩 擦，以防镀层剥落）。由于拉丝时引入杂质，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 参比电极。1,2-银电极；3-电阻箱；4-电源电极制备：电流值的选取（按电流密度3mA/cm2,浸入0、1MI1C1中，长度为2cm （2根），银 丝直径为0、

5、5伽计算）银丝表面积2TIR*h= TIDII*hI=PI*S=5mA/cm2*n*0 5*10 - l*2cm/根*2根 =3、14mA,取3mA若银丝长度为3cm,则I=PI*S=5mA/cm2*3 14*0、5*10-l*3cm/根*2 根二4、2mA 约 4、 5mA在1IDY-1恒电流仪上，若量程为10mA,电流量为-0、3mA,电 压为+-0、45mA*（10mA） =4 5mA此时,红色夹子为“ + ”极，通过 的电流密度为5mA/cm22、盐桥的制备所谓“盐桥”，是指正负离子迁移数比较接 近的盐类溶液（如KC1、KN03和NH4N03等水溶液）所构成的桥， 用来连接两个半电池中

6、的两个溶液，使其不直接接界，以消除或 减小液体接界电势。以KN03盐桥为例，其制备方法是以琼胶: KNO3 : 1120=1. 5： 20： 50的比例加入到烧杯中，加热溶解，用滴 管将其灌入干净的U形管中，U形管中及管端不能留有气泡，冷却 后待用。3组建电池（I ）用1支Ag/AgCl电极、一个KNO3盐 桥和一支Ag/Ag+电极组成电池（I ）,并依照电位差计使用说 明，接好电动势测量线路。注意：标准电池、工作电池的正、负 极不能接错。盐桥在插入之前要用蒸馆水淋洗（切勿用自来 水！），并用滤纸轻轻擦干，插入时注意在U形管口不要留有气 泡。两烧杯的液面基本平齐。为了节省溶液，液面在烧杯1 /

7、31/2 处即可。4.校正工作电流先读取环境温度，校正标准电池的电动 势，调节直流电位差计面板右上方标准电池温度补偿旋钮至计算 值。将转换开关拨至“N”处，转动电位差计面板右方的工作电流 调节旋钮“粗” “中” “细” “微”，使工作电流符合标准，校 正完毕后，右方的工作电流调节旋钮在测定过程中不要再动。5、 测电池(I )电池电动势将转换开关拨至未知“XI”或“X2” 处，将一支Ag/AgCl电极浸在0、0200 molL-lKCl溶液中，测量 此电池的电位，直至电位值在23分钟内基本不变(变化0、 lmV)为止。Ag/AgCl电极在安装时应注意，勿将露出的银与溶液 接触。重复测定步骤，再测

8、另一支Ag/AgC 1电极的电位。6.组建 电池(II)用饱和甘汞电极、KN03盐桥和银电极组成电池(II)。安装甘汞电极时应注意拨去橡皮套和橡皮塞，并使甘汞 电极内的液面高出烧杯中的液面。7、测电池(II)电池电动势 按步骤5测定。五、数据处理：A.理论值计算(实验温度T二1QC) : (1)E 0 甘汞电极二 0、2415-0、00065 (14-25)二0、2487(V)E 0 Ag/Ag+= 0、7991-0、00097 (14-25)二0、8098(V)E0 Ag/AgCl= 0、2224-0、(14-25) = 0、2295 (V) (2)电池 I： E= E + = E 0 Ag

9、/Ag+ + RT/F lnaAg+ 一 E 0 Ag/Agc 1 + RT/F lnaCl-= 0、 8098- 0、 2295+ (8、 314*287、 15/96485)* ln(0、 01*0、 9*0、 02*0、 8)= 0、 3614 (V) 电池 II: E二 E + 二 E 0 Ag/Ag+ + RT/F lnaAg+ RT/F lnaCl- 二0、8098-0、2487+ RT/F lnaAg+/ acl-=0 4474 (V) (3)E = E 0 Ag/Agcl RT/F ln(l/Ksp)=O(平衡)ln Ksp = 一EF/RT=23、Ksp二3、95585*10

10、 _ 11B.实验值：实验温度：_14C 大气压： 102、10kPa 实验温度下的标准电动势1、01884V 1、 电池(1):(一)Ag(s),AgCl(s) KC1(O、0200 molL-1) | |AgN03(0.0100 molL-1) | Ag(s) (+)电池反应:Ag/AgCl电极编 号电 动 势(V)理论计算值测量值10、36141_0、 20、 平均 0、20、361410、 2_0、 平均 0、总平均 0、2、电池(II )：(一)Ilg(l) ,Hg2C12(s) KC1(饱和)| | AgN03(0. 0100 molL- l)|Ag(s) (+)电池反应：电动势(

11、V)理论计算值测量值 0、 4474120、0、平均0、六、讨论注意的问题：1、测定线路接入 时，标准电池应最后接入。2、测定时，按钮不能长时间按下。3、电极制备时，AgCl镀层应尽量卡些(浸入IIC1液中的银丝应尽 量长些)以免测定时未镀AgCl的银丝浸入溶液。4、测量时小烧 杯内溶液尽量等高。5、甘汞电极使用时应拔去橡皮塞和橡皮套， 电极内应有KC1晶体，电极内应有KC1晶体，电极内液面应高于 小烧杯内液面。6、电极制备时，电流大小的制备I二J*A测。七、 思考题：1、 实验前为什么要读取室温？答案：为了求出室温下标准电 池的电动势值，用于标准电池的校正。2、 如何测定未知电池的电动势（操

12、作）答案：1）拔出“外 标插孔”的测试线，再用测试线将被测电池按正、负极对应插入 “测量插孔”。2）将“测量选择”旋钮置于“测量”，将“补偿”旋钮逆时针旋到底。3）由大到小依次调节面板上“100-10- 4”五个旋钮，使“电位指示”显示的数值为负且绝对值最小。4）调节“补偿旋钮”,使“检零指示”显示为“0000”，此时“电位指示”数值即为被测电池电动势的值。5）重复上述各 步，每隔加in测量一次，每个温度测三次，同时记录实验的准确 温度即恒温槽中温度计的温度。6）然后调节恒温槽的温度分别为其余4个温度，重复上述操 作，测上述温度下电池的电动势E。3、 测定时为什么绝对不可将标准电池及原电池摇动

13、、倾斜、 躺倒和倒置？答案：标准电池及原电池摇动、倾斜、躺倒和倒置会破坏电 池中电极间的界面，使电池无非正常工作。4、 盐桥有什么作用？答案：盐桥可降低液体接界电势。5、 可逆电池应满足什么条件？应如何操作才能做到？答案： 可逆电池应满足如下的条件：（1）电池反应可逆，亦电极电池反应 均可逆。（2）电池中不允许存在任何不可逆的液接界。（3）电池必须 在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态进行，亦即要 求通过电池的电流应为无限小。操作中（1）由电池本性决定；（2）加盐桥降低；（3）用对消法测量。6、 在测量电池电动势时，尽管我们采用的是对消法，但在对 消点前，测量回路将有电流通过，这时测得

14、的是不是可逆电池电 动势？为什么？答案：因为有电流通过，不能满足可逆电池第三 点，所不是可逆电池电动势。7、 为什么用伏特表不能准确测定电池电动势？答案：不能用 伏特计测量电池电动势，就是因为使用伏特计时，必须使回路中 有电流通过才能驱动指针旋转，所测结果为不可逆电池两极间电 势差，不是可逆电池电动势。8、 参比电极有什么作用？答案：参比电极（二级标准电极）作 用是代替标准氢电极测定电池电动势。9、 醍氢醍（QQII2）电极有什么用途？答案：可做为参比电极测 溶液瓣PH值或氢离子浓度。10、 电池在恒温时（没测量时）为什么要将电钳松开？答 案：防止电极极化11、 利用参比电极可测电池电动势，此

15、时参比电极应具备什 么条件?答案：参比电极应具备条件是：容易制备，电极电势有一 定值而且稳定。12、 如何制备醍氢醍(QQII2)电极？答案：在待测液中放入一 定量的(QQH2),搅拌使这溶解，然后将一根苗电极放入待测液 中。13、 为何测电池电动势要用对消法？对消法的原理是什么？ 答案：可逆电池要求电路中无电流通过，用对消法可满足这个条 件。用一个方向相反，数值相等的外电势来抵消原电池的电动 势，使连接两电极的导线上10,这时所测出的E就等于被测电池 的电动势E。14、 如何由实验求电池的温度系数，答案：通过测定恒压下 电池在不同温度下的电动势E,由E-T数据作E-T关系图。从曲线 的斜率可

16、求任意温度下的温度系数，15、 选用作盐桥的物质应有什么原则？答案：选用作盐桥的物质应有什么原则：盐桥中离子的r+r-, 使EjOo盐桥中盐的浓度要很高，常用饱和溶液。常用饱和 KC1盐桥，因为K+与C1-的迁移数相近。作为盐桥的溶液不能与原 溶液发生反应，当有Ag+时用KN03或NH4N03o16、 在测量电动势之前如何进行校准化操作？(操作题)答案：0)根据室温按公式ES二1、0183-4. 0610- 5(t-20),计算标准电池在该室温下的ESo1)、将“测量选择”旋钮置于“外标”。2)、将已知电动 势的标准电池按“ + ” 极性与“外标插孔”连接。3)、调节 “100-10-4”五个

17、旋钮和“补偿”旋钮，使“电位指示”显示的 数值与外标电池数值相同。4）、待“检零指示”数值稳定后，调 节调零旋钮，使“检零指示”显示为“0000”。19、 如何使用甘汞电极，使用时要注意什么问题？答案：1）、使用时要把电极下面的塞取下。2）、使用时要用蒸馆水冲洗电极下方，用滤纸擦干。3）、 使用前要观察甘汞电极玻璃管是否还有液体，如果没了要重新加 液或换一根新的。20、 如何防止电极极化？答案：电路中如果有电流通过就会 产生极化现象，在测量过程中始终通电，因此测量的速度要快， 这样测出的数据才准，如果测量的时间越长，则电极极化现象越 严重，不测量时电钳要松开。21、 本实验可否使用KC1盐桥？

18、为什么实验中不能用自来水 淋洗盐桥？答案：本实验不能使用KC1盐桥，选用盐桥的首要条 件是盐桥不与溶液反应，溶液中含有Ag+,会于Cl-反应沉淀。实 验中不能用自来水淋洗盐桥，制备盐桥的首要条件是盐桥中正，负离子迁移速率相近，自来水中含有Ca2+,Mg2+等离子，用其冲洗 盐桥，会使盐桥正，负离子迁移相近的条件受到破坏，从而给本 实验的测定带来误差。22、 为什么不能用伏特计宜接测定电池电动势？答案：电池 电动势的测定必须在电流接近于零的条件下进行，倘若用伏特表 直接测定，虽然伏特计的内阻非常大，远远大于电池电阻，但用 伏特计测定时其电流远大于零，消耗在电池内阻上的电流是不可 忽视的。即使说实

19、验误差偏大，所得实验值与真实值偏大。23、长时间按下按钮接通测量线路，对标准电池电动势的标 准性以及待测电池电动势的测量有无影响？答案：标准电池是高 度可逆电池，其工作条件是通过的电流无限大，长时间按下按钮 接通测量线路，在电流非无限的条件，会破坏标准电池的可逆 性。标准电池作为标准，受到破坏后，其电动势就变了，再以 EX/EN二Ac /Ac公式计算时，其EN还用原值，从而待测电动势的 测量就不准确。宁可累死在路上，也不能闲死在家里！宁可去碰 壁，也不能面壁。是狼就要练好牙，是羊就要练好腿。什么是奋 斗？奋斗就是每天很难，可一年一年却越来越容易。不奋斗就是 每天都很容易，可一年一年越来越难。能干的人，不在情绪上计 较，只在做事上认真；无能的人！不在做事上认真，只在情绪上 计较。拼一个春夏秋冬！赢一个无悔人生！早安！ 一献给所有努 力的人、