浙江科技大学：《物理化学》课程教学资源（实验指导）实验八 电动势的测定

实验八电动势的测定，实验目的1.掌握电位差计的测量原理和测定电池电动势的方法。2.了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念。二.实验原理电池的书写习惯是左方为负极，右方为正极。负极进行氧化反应，正极进行还原反应。如果电池反应是自发的，则电池电动势为正符号""表示两相界面，“"表示盐桥。例如用电动势法求AgCI的Ksp。则需设计成如下电池-Ag(固)|AgCI(固)|KCI(0.1mol.L-)AgNO3(0.01mol.L-)|Ag(固)+电池的电极反应为负极Ag+CI(0.1molL-)→AgCI+eE左=E°左-RT/FxInl/acl正极Ag*(0.01molL-h)+e→AgCIE右=E°右-RT/Fln1/aAg电池反应Ag*(0.01mol.L-")+CI(0.1mol.L-l)+AgCE=E0-RT/F*In1/aAg.aci因为^G=-nE%F=-RTIn1/Ksp,所以IgKsp=lg aAg+lg acl-EF/2.303RT,只要测得该电池的电动势，就可通过上式求得AgCI的Ksp。又如：通过电动势的测定，求未知溶液的pH，可设计如下电池-Hg（液)Hg2CI2(固)KCI(饱和)饱和配氢醒的未知pH溶液|Pt+正极反应CgH4O2+2H++2e—CgH4(0H)2电极电势：E右=E°酮氢-RT/2FIna氢醇/酮.aH+=E°醒氢-2.30RT/F*pH因为E=E右-E左=E°酿氢醇-2.30RT/F*pH-E甘汞所以pH=(E°醒氢醇-E-E甘汞)/(2.303RT/F)只要测得电动势，就可通过上式求得未知溶液的pH值。三电池组成图：甘汞电极Ag电极盐桥KCI饱和溶液佳AgN03（图8-1)溶液四仪器及试剂仪器：EM-3C型数字电位差计，甘汞电极，氯化银电极，铂电极，银电极，标准电池，50mL烧杯5个：10mL移液管2支：洗瓶1个。试剂：饱和KNO，盐桥；0.01molLAgNO3；0.1mol.L-KCI；饱和KCI溶液；氢醒固体粉末：0.2mol.L-HOAc；0.2mol.L-NaOAc；未知溶液。五.实验步骤：本实验测定下列电池的电动势：(1)-Hg(液)Hg2Cl2(固)KCI(饱和)AgNO(0.01molL-)/Ag(固)+(2)-Ag(固)|AgCI(固)|KCI(0.01mol.L-)AgNO3(0.01mol.L-)|Ag(固)+(3)-Hg(液)|Hg2Cl2(固)KCl(饱和)H+(0.1mol.L-HOAc+0.1mol.L-NaAcO)Q.QH2/Pt+（4）-Hg（液）HgCl（固）KC饱和）未知样品Q.QHPt+1.按室温计算各电池电动势值。（注：预习时算好）2.插上数字电位差计的电源插座，打开电源开关预热5分钟。将右侧功能选择开关置于测量档。3.测定实验时的室温，计算该温度下的标准电池电动势值，计算公式如下：Et=[1.0186-4.06×10-(t℃-20)-9.5×10-（t℃-20)~IV，t一实验温度，℃

实验八 电动势的测定 一．实验目的: 1.掌握电位差计的测量原理和测定电池电动势的方法。 2.了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念。 二．实验原理： 电池的书写习惯是左方为负极，右方为正极。负极进行氧化反应，正极进行还原反应。如果电池反应是自发的，则电池电动势为正。 符号“|”表示两相界面，“||”表示盐桥。 例如用电动势法求AgCl的Ksp。则需设计成如下电池： －Ag(固)|AgCl(固)|KCl(0.1mol.L-1)||AgNO3 (0.01mol.L-1)|Ag(固)＋ 电池的电极反应为 负极 Ag＋Cl- (0.1mol.L-1)→AgCl +e E左=E0左-RT/F×ln1/aCl - 正极 Ag + (0.01mol.L-1)+e→AgCl E右=E0右-RT/Fln1/aAg + 电池反应 Ag + (0.01mol.L-1)+ Cl- (0.1mol.L-1)→AgCl E=E0 -RT/F*ln1/ aAg + .aCl - 因为 △G 0＝-nE0F=-RTln1/Ksp， 所以 lgKsp=lg aAg ++lg aCl- —EF/2.303RT， 只要测得该电池的电动势，就可通过上式求得AgCl的Ksp。 又如：通过电动势的测定，求未知溶液的pH，可设计如下电池： －Hg(液)|Hg2Cl2 (固)|KCl(饱和)|| 饱和醌氢醌的未知pH溶液|Pt+ 正极反应 C6H4O2+2H++2e→C6H4 (0H)2 电极电势： E右=E0醌氢醌-RT/2Flna氢醌/a醌.a2 H+=E0醌氢醌-2.30RT/F*pH 因为 E=E右-E左＝E 0醌氢醌-2.30RT/F*pH-E甘汞 所以 pH=(E0醌氢醌-E-E甘汞)/(2.303RT/F) 只要测得电动势，就可通过上式求得未知溶液的pH值。 三．电池组成图： 四．仪器及试剂 仪器：EM-3C型数字电位差计，甘汞电极，氯化银电极，铂电极，银电极，标准电池，50mL烧杯5个；10mL移液管2支；洗瓶1个。 试剂：饱和KNO3盐桥；0.01mol.L-1AgNO3；0. 1mol.L-1KCl；饱和KCl溶液；氢醌固体粉末；0.2mol.L-1HOAc；0.2mol.L-1NaOAc；未 知溶液。 五．实验步骤： 本实验测定下列电池的电动势： (1)-Hg(液)|Hg2Cl2 (固)|KCl(饱和)||AgNO3 (0.01mol.L-1)|Ag(固)＋ (2)－Ag(固)|AgCl(固)|KCl(0.01mol.L-1)||AgNO3 (0.01mol.L-1)|Ag(固)＋ (3)－Hg(液)|Hg2Cl2 (固)|KCl(饱和)||H＋(0.1mol.L-1 HOAc＋0.1mol.L-1 NaAcO)Q.QH2 |Pt+ (4)－Hg(液)|Hg2Cl2 (固)|KCl(饱和)|| 未知样品Q.QH2 |Pt+ 1. 按室温计算各电池电动势值。（注：预习时算好） 2. 插上数字电位差计的电源插座，打开电源开关预热5分钟。将右侧功能选择开关置于测量档。 3. 测定实验时的室温，计算该温度下的标准电池电动势值，计算公式如下：Et=[1.0186-4.06×10-5(t℃－20)-9.5×10-7(t℃－20)2 ]V，t—实 验温度，℃

4.分别用红（“+“极）、黑（“-”极）测量线的一端插入数字电位差计的外标线路相对应的“+“极与““极，其另一端与标准电池的+"极与"极相连接，将数字电位差计*功能选择开关打到"外标”，依次调节电位器开关X1000mV、X100mV、X10mV、X1mVX0.1mV到Et值，旋转X0.01mV电位器，使电动势指示的值与E完全相符，且平衡指示为0.0000止，若不为零，则按校准开关5.测量：将测量电池的正、负电极分别与数字电位差计的测量线路”+极、“-”极连接，将面板右侧的"功能选择"开关拔至“测量”位置，依次调节电位器开关*X1000mV、X100mV、X10mV、X1mV、X0.1mV到理论计算值，旋转X0.01mV电位器，使平衡指示为0.0000止，读出电动势指示值，即为所测电池的电动势。6.将甘汞电极插入装有饱和KCI溶液的盐桥中；另取一个干净的100ml烧杯用数毫升0.01mol.L-AgNO3溶液连同银电极一起尚洗，然后装0.01molL-AgNO3溶液20毫升，插入银电极，用KNO，盐桥与甘汞电极连接构成电池，电池与数字电位差计相连接，注意电极的极性。按步骤"5"进行测量，记下测量值。按下数字电位差计的黄色断开按钮，再进行重复测量，取两次测量的平均值。测定完毕，电池(1)的溶液不要倒掉。7.用浸在0.1mol.L-KCI溶液中的AgCI电极代替甘汞电极作参考电极，用它与Ag电极连成电池(2)，再按上法测其电动势。8.用移液管移取10ml0.2mol.L-HOAc及10ml0.2mol.L-NaOAc溶液于洗净的小烧杯中，再于其中加入少量酮氢酮粉末，摇动使之溶解，但仍保持溶液中含少量固体。然后插入铂电极，负极用步骤"6"的甘汞电极和盐桥，连接构成电池（3），测其电动势。最后按相同的方法，测未知溶液的PH值。9.测定完毕后，保留饱和KCI溶液及AgCI电极的溶液，将AgCI电极浸入0.1molLKCI溶液的广口瓶中保存。倒去硝酸银及醋酸溶液，洗净广口瓶，装入蒸馏水，将P电极和Ag电极插入其中，盐桥两端淋洗后，浸漫入硝酸钾溶液中保存，甘汞电极清洗后套上电极保护套，装入电极盒内。10.实验完毕，清洗仪器，电位器复零，关闭电源开关，拔下电源插座，整理好电源连接线和标准电池，合上数字电位差计仪器盖整理实验室。六。注意事项1.数字电位差计要预热15min。2.盐桥使用时要注意不要污染，认准一端装氯化物，用后要及时清洗，并在饱和硝酸钾溶液中保存3.硝酸银溶液用后要回收到指定的容器中。4，电池电动势测定时不要长时间通电，当稳定后马上读数，然后按下断开开关。七.数据处理1.计算室温下1，2，3号电池的电动势及缓冲溶液PH值V表8-1室温℃,Et=测定值误差1(V)2(V)平均值(V)理论值(V)编号12342.利用电池2的测定结果计算氯化银的溶度积。3.计算未知溶液PH值4.计算测定值与理论值之间的误差，讨论其误差来源

4. 分别用红（“＋”极）、黑（“－”极）测量线的一端插入数字电位差计的外标线路相对应的“＋”极与“-”极，其另一端与标准电池 的“＋”极与“-”极相连接，将数字电位差计“功能选择”开关打到“外标”，依次调节电位器开关“X1000mV、X100mV、X10mV、X1mV、 X0.1mV到Et值，旋转X0.01mV电位器，使电动势指示的值与Et完全相符，且平衡指示为0.0000止，若不为零，则按校准开关。 5. 测量：将测量电池的正、负电极分别与数字电位差计的测量线路“＋”极、“－”极连接，将面板右侧的“功能选择”开关拨至“测量”位置 ，依次调节电位器开关“X1000mV、X100mV、X10mV、X1mV、X0.1mV到理论计算值，旋转X0.01mV电位器，使平衡指示为0.0000 止，读出电动势指示值，即为所测电池的电动势。 6. 将甘汞电极插入装有饱和KCl溶液的盐桥中；另取一个干净的100ml烧杯用数毫升0.01 mol.L-1AgNO3溶液连同银电极一起淌洗，然后 装0.01mol.L-1AgNO3溶液20毫升，插入银电极，用KNO3盐桥与甘汞电极连接构成电池，电池与数字电位差计相连接，注意电极的极 性。按步骤“5”进行测量，记下测量值。按下数字电位差计的黄色断开按钮，再进行重复测量，取两次测量的平均值。测定完毕，电池 (1)的溶液不要倒掉。 7. 用浸在0.1 mol.L-1 KCl溶液中的AgCl电极代替甘汞电极作参考电极，用它与Ag电极连成电池(2)，再按上法测其电动势。 8. 用移液管移取10ml0.2mol.L-1 HOAc及10ml0.2mol.L-1 NaOAc溶液于洗净的小烧杯中，再于其中加入少量醌氢醌粉末，摇动使之溶 解，但仍保持溶液中含少量固体。然后插入铂电极，负极用步骤“6”的甘汞电极和盐桥，连接构成电池（3），测其电动势。最后按相 同的方法，测未知溶液的PH值。 9. 测定完毕后，保留饱和KCl溶液及AgCl电极的溶液，将AgCl电极浸入0.1 mol.L-1 KCl溶液的广口瓶中保存。倒去硝酸银及醋酸溶液。 洗净广口瓶，装入蒸馏水，将Pt电极和Ag电极插入其中，盐桥两端淋洗后，浸入硝酸钾溶液中保存，甘汞电极清洗后套上电极保护 套，装入电极盒内。 10. 实验完毕，清洗仪器，电位器复零，关闭电源开关，拔下电源插座，整理好电源连接线和标准电池，合上数字电位差计仪器盖， 整理实验室。 六．注意事项 1．数字电位差计要预热15min。 2．盐桥使用时要注意不要污染，认准一端装氯化物，用后要及时清洗，并在饱和硝酸钾溶液中保存。 3．硝酸银溶液用后要回收到指定的容器中。 4．电池电动势测定时不要长时间通电，当稳定后马上读数，然后按下断开开关。 七．数据处理 1．计算室温下1，2，3号电池的电动势及缓冲溶液PH值。 表8－1 室温 ℃， Et= V 测定值 编号 1(V) 2(V) 平均值(V) 理论值(V) 误差 1 2 3 4 2．利用电池2的测定结果计算氯化银的溶度积。 3．计算未知溶液PH值。 4．计算测定值与理论值之间的误差，讨论其误差来源