基础化学实验教学示范《物理化学实验》课程教学课件（PPT讲稿）实验03 原电池电动势的测定

实验3：原电池电动势的测定一、实验目的1、学会某些电极的制备和处理方法。2、通过电池和电极电势的测定，加深理解可逆电池的电动势可逆电极电势的概念。3、掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法化学化工学院

化学化工学院 实验3：原电池电动势的测定 一、实验目的 1、学会某些电极的制备和处理方法。 2、通过电池和电极电势的测定，加深理 解可逆电池的电动势可逆电极电势的概 念。 3、掌握对消法测定电池电动势的原理及 电位差计的使用方法

实验3：原电池电动势的测定实验原理二、实·可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。设正极电势为β，，负极电势为β，，则：E=Φ+ - Φ.，本实验是测定金属电极的电极电势。，电池电动势是指电池在电流无限小时的电势根据全电路欧姆定律E=V+IR内，只有当I=0时电池内部的电压降IR内=0，此时测得的开路电压V才等于电池电动势E。化学化工学院

化学化工学院 实验3：原电池电动势的测定 • 可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电 势之差。设正极电势为φ+，负极电势为φ-，则： E＝φ+－φ- • 本实验是测定金属电极的电极电势。 • 电池电动势是指电池在电流无限小时的电势。 根据全电路欧姆定律E=V+IR内，只有当I=0时 电池内部的电压降IR内=0，此时测得的开路电 压V才等于电池电动势E。 二、实验原理

实验3：原电池电动势的测定本实验测得的是实验温度下的电极电势和标准电极电势，为了比较方便起见，（和附录中所列出的比较），可采用下式求出298K时的标准电极电势，即p% = β298 + α(T -298) + =β(T - 298)2式中α、β为电池中电极的温度系数。对Cu-Zn电池来说：α ×103β×106电极/V电极反应式/ (V·K-2)/ (V·K-1)Cu2+， Cu0.3419Cu2+ + 2e- = Cu-0.016Zn2+,(Hg) + Zn2+ +0.620.0100Zn (Hg)2e- = Zn (Hg)0.7627化学化工学院

化学化工学院 实验3：原电池电动势的测定 • 本实验测得的是实验温度下的电极电势和标准电极电势， 为了比较方便起见，(和附录中所列出的比较)，可采用 下式求出298K时的标准电极电势，即 • α、β 为电池中电极的温度系数。对Cu-Zn电 池来说： 0 2 298 0 ( 298) 2 1 T =  +(T − 298) +  T − · 电极 电极反应式 α×103 /(V•K -1) β×106 /(V•K -2) / V Cu2+ ，Cu Cu2+ + 2e- = Cu -0.016 — 0.3419 Zn2+ ， Zn(Hg) (Hg) + Zn2+ + 2e- = Zn(Hg) 0.0100 0.62 - 0.7627

实验3：原电池电动势的测定:如图所示，电RNR位差计有工作标准、测量三条回路。ENEN川预先调好标准回路中的标准电阻RN，调节工作回路的电阻r至检流计无电流通过，工作电流已被确定：然后调节测量回路的电阻R.至检流计无电流通过，此时IRc与被测电池电动势对消，Ex=IRc。化学化工学院

化学化工学院 实验3：原电池电动势的测定 • 如图所示，电 位差计有工作、 标准、测量三 条回路。 〢〢 〢 〢 E r R C G K EN EN RN • 预先调好标准回路中的标准电阻RN，调节工作回路的电 阻r至检流计无电流通过，工作电流I已被确定；然后调 节测量回路的电阻RC至检流计无电流通过，此时I RC与 被测电池电动势对消，EX=I RC

实验3：原电池电动势的测定三、仪器试剂电位差计直流复射式检流计标准电池（惠斯登电池)1个217型双盐桥饱和甘汞电极铜电极温度计CuSO4溶液（浓度0.05-0.5mol/L）化学化工学院

化学化工学院 实验3：原电池电动势的测定 三、仪器试剂 • 电位差计 • 直流复射式检流计 • 标准电池(惠斯登电池)1个 • 217型双盐桥饱和甘汞电极 • 铜电极 • 温度计 • CuSO4溶液(浓度0.05-0.5mol/L)

实验3：原电池电动势的测定四、：实验步骤1.打磨铜电极·2.测定以下电池的电动势：（每组平行做三次）Hg|Hg2Cl2|KCl(饱和)/CuSO4(浓度0.05-0.5mol/L)|Cu。3.关闭电位差计电源开关，将用过的小烧杯清洗干净，盐桥和甘汞电极要放回装有饱和KCI溶液的大烧杯里。实验结束。化学化工学院

化学化工学院 实验3：原电池电动势的测定 四、实验步骤 • 1.打磨铜电极; • 2.测定以下电池的电动势：（每组平行做三次） Hg|Hg2Cl2 |KCl(饱和)| CuSO4 (浓度0.05-0.5mol/L) |Cu • 3.关闭电位差计电源开关，将用过的小烧杯清洗干净， 盐桥和甘汞电极要放回装有饱和KCl溶液的大烧杯里。实 验结束

实验3：原电池电动势的测定五、注意事项连接导线时，防止将正负极接错。实验过程中按键“瞬时轻按”，不得按住不放锌铜电极用砂纸差擦亮，甘汞电极浸在饱和KCI溶液中。测量完毕，应先拆电池后拆线路。盐桥不能完全消除液接电势，一般仍剩余1-2mV所以测得结巢只能准室mV。整个调节测量时间要快，以免电解质电解时间过长溶液变稀，以致测不准。而宜室温的上并对实验结果也有影响。化学化工学院

化学化工学院 实验3：原电池电动势的测定 五、注意事项 • 连接导线时，防止将正负极接错。 • 实验过程中按键“瞬时轻按” ,不得按住不放. • 锌铜电极用砂纸差擦亮，甘汞电极浸在饱和KCl溶液 中。 • 测量完毕，应先拆电池后拆线路。 • 盐桥不能完全消除液接电势，一般仍剩余1-2mV， 所以测得结果只能准至mV。 • 整个调节测量时间要快，以免电解质电解时间过长， 溶液变稀，以致测不准。而且室温的上升对实验结 果也有影响

实验3：原电池电动势的测定六、数据记录和处理室温：气压：数据记录：电动势测得值CuSO溶液浓编号平均度(1)(3)(2)1234化学化工学院

化学化工学院 实验3：原电池电动势的测定 六、数据记录和处理 室温:_气压：_ 数据记录： 编号 CuSO4溶液浓 度 电动势测得值 平均 (1) (2) (3) 1 2 3 4

实验3：原电池电动势的测定数据处理根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算实验温度时饱和甘汞电极的电极电势/V =0.2415-7.61×10-4(T/ K-298?饱和甘汞根据测定的各电池的电动势，计算不同浓度下铜电极的Pr、P%、P298根据有关公式计算各电池的E锂并与实验值实比较E实 (V)(V)相对偏差待测原电池E理Cu-甘汞电池化学化工学院

化学化工学院 实验3：原电池电动势的测定 数据处理 • 根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算实验温度时饱 和甘汞电极的电极电势; • 根据测定的各电池的电动势，计算不同浓度下铜电极的 • 根据有关公式计算各电池的E理并与实验值E实比较。 / 0.2415 7.61 10 ( / 298) 4 = −  − −  饱和甘汞 V T K 待测原电池 E 实（V） E 理（V） 相对偏差 Cu-甘汞电池   T、T、298

实验3：原电池电动势的测定七、思考题检流计光标总偏向一边是什么原因？如何排除？检流计光标不动是什么原因？如何排除？电位差计面板上粗、细、短路的功用是什么？，盐桥有什么作用？选用作盐桥的物质应有什么原则？化学化工学院

化学化工学院 实验3：原电池电动势的测定 七、思考题 • 检流计光标总偏向一边是什么原因？如何排除？ • 检流计光标不动是什么原因？如何排除？ • 电位差计面板上粗、细、短路的功用是什么？ • 盐桥有什么作用？选用作盐桥的物质应有什么原则？