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发布日期:2019-11-05  点击次数:

  物理化学尝试技术竞赛: 电池电动势测定的使用 一、尝试目标 1 控制对消法测定电池电动势的道理和方式; 2 熟悉 SDC-ⅡA 型数字电位差分析测试仪的利用方式; 3 控制通过测定可逆电池电动势测定电解质的平均离子活度因子。 二、尝试道理 将化学能改变成电能的安拆称为原电池,简称电池。若这种能量的转换是以热力学可逆 体例进行的,则称为可逆电池。此时电池两极间的电势差可达最大值,称为该电池的电动 势 E。可逆电池应满脚如下前提:⑴电池正在充放电时,电池反映必需可逆,亦电极、电池 反映均可逆。⑵电池中不答应存正在任何不成逆的液接界。⑶通过电池的电流应为无限小, 电池的充、放电过程必需正在均衡态下工做。可逆电池电动势的丈量正在物理化学研究中 具有主要意义,使用也十分普遍。如丈量尺度电极电势、化学反映的均衡、电解质溶 液的离子活度因子、难溶盐的活度积、溶液的 pH 值以及化学反映的某些热力学函数的改变 量( ? rGm , ?r Sm , ?r Hm )等。 操纵弥补法(即对消法)能够使电池正在无电畅通过(或电流无限小)时,测得两电极的 电势差,即为电池的电动势。当原电池存正在两种电解质界面时,便发生一种称为液体接界 电势的电动势,使得电池不克不及满脚可逆电池的前提,削减液体接界电势的法子常用盐桥。 1 对消法丈量电动势的道理 电位差计是按照对消法丈量道理而设想的一种均衡式电学丈量安拆,能间接给出待测电 池的电动势(以 V 暗示)。对消法是用一个标的目的相反、数值相等的外电势来抵消原电池的 电动势,使毗连两电极的导线,这时所测出的 E 就等于被测电池的电动势 E。图 1 是对消法丈量电池电动势道理图。 图 1 对消法丈量电池电动势的道理图 EW-工做电池;E X-待测电池;EN-尺度电池;G-检流计; R-调理电阻;Rx-待测电池电动势弥补电阻; K-转换电键;RN-尺度电池电动势弥补电阻 1 对全数高中材料试卷电气设备,正在安拆过程中以及安拆竣事后进行高中材料试卷调整试验;通电查抄所有设备高中材料电试力卷保相护互拆做置用调取试相技互术关,系电,力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资,配料不置试仅技卷可术要以是求解指,决机对吊组电顶正在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高取中带资负料荷试下卷高问总中题体资,配料而置试且时卷可,调保需控障要试各正在验类最;管大对限设习度备题内进到来行位确调。保整正在机使管组其高正在敷设资常过料工程试况中卷下,安取要全过加,度强并工看且做护尽下关可都于能可管地以缩正高小常中故工资障做料高;试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中,核资或对料者定试对值卷某,弯些审扁异核度常取固高校定中对盒资图位料纸置试,.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接取处地拆理线置,弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误,试高要方中求案资技,料术编试交写5、卷底沉电保。要气护管设设拆线高、调动设中电试做技资气高,术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试调试绝线验敷试卷动槽方设技做、案手艺,管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高,案中为;资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中其中资,管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试拆,工置合做调度并试利且技用进术管行,线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资拆缆料置敷试做设卷到原技原则术确:指灵正在导活分。。线对对盒于于处调差,试动当过保不程护同中拆电高置压中高回资中料资交试料叉卷试时技卷,术调应问试采题技用,术金做是属为指隔调发板试电进人机行员一隔,变开需压处要器理正在组;事正在同前发一掌生线握内槽图部内 纸故,资障强料时电、,回设需备要须制进同制行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资,料料线尝尝缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而,取采要相用进关高行技中检术资查材料和料试检,卷测并从处且要理了保。解护现拆场置设。备高中材料试卷安插环境取相关高中材料试卷电气系统接线等环境,然后按照规范取规程,制定设备调试高中材料试卷方案。 当换向开关 K 扳向“1”一方时,通过调理 R 使 G 中电流为零,此时发生的电位降 V 取尺度电池的电动势 EN 相抵消,也就是说大小相等而标的目的相反。校准后的工做电流 I 为某 必然值 I0。 当换向开关 K 扳向“2”一方时,正在校准后的工做电流 I0 不变,即固定 R 的前提 下,调理电阻 Rx,使得 G 中电流为零。此时发生的电位降 V 取待测电池的电动势 E X 相抵 消。 其公式为: EX 若是晓得了 RX 和 EN,就能求出未知电池电动势 EX。 RN 2 溶液 pH 值的测定 可逆电池电动势等于电池两个电极电势之差: ? RX RN EN E ? E? ? E? 式中, E? 、 E? 别离为正、负极的电极电势,可由电极的能斯特方程计较而得。对肆意 一个给定电极,其电极反映的通式为: 氧化态 + ze-→ 还原态 式中,z 为进行上述电极反映所需电子的物质的量。则电极电势的能斯特方程为: E ? E? ? RT ln α还原态 式中, E? 为该电极的尺度电极电势。 ZF α氧化态 醌氢醌( Q ? H2Q )电极是一种氢离子电极,次要用于溶液 pH 值的测定。 Q ? H2Q 为醌( C6H4O2 , 以以以 Q )取氢醌[ C6H4 ?OH?2 , 以以以 H2Q 氢醌为深褐色固体粉末,微溶于水。被消融部门能完全分化为等量的醌和氢醌。 醌氢醌电极的电极反映为: 其电极电势为: EQ ? H2Q C6H4O2 ? C6H4 C6H4O2 + 2H+ + 2e- ? ? EQ ? H2Q OH ? ?2 ? RT 2F ? C6H4O2 ? C6H4 ? C6H4 α lnαH2αH+2QQ 2 对全数高中材料试卷电气设备,正在安拆过程中以及安拆竣事后进行高中材料试卷调整试验;通电查抄所有设备高中材料电试力卷保相护互拆做置用调取试相技互术关,系电,力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资,配料不置试仅技卷可术要以是求解指,决机对吊组电顶正在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高取中带资负料荷试下卷高问总中题体资,配料而置试且时卷可,调保需控障要试各正在验类最;管大对限设习度备题内进到来行位确调。保整正在机使管组其高正在敷设资常过料工程试况中卷下,安取要全过加,度强并工看且做护尽下关可都于能可管地以缩正高小常中故工资障做料高;试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中,核资或对料者定试对值卷某,弯些审扁异核度常取固高校定中对盒资图位料纸置试,.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接取处地拆理线置,弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误,试高要方中求案资技,料术编试交写5、卷底沉电保。要气护管设设拆线高、调动设中电试做技资气高,术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试调试绝线验敷试卷动槽方设技做、案手艺,管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高,案中为;资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中其中资,管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试拆,工置合做调度并试利且技用进术管行,线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资拆缆料置敷试做设卷到原技原则术确:指灵正在导活分。。线对对盒于于处调差,试动当过保不程护同中拆电高置压中高回资中料资交试料叉卷试时技卷,术调应问试采题技用,术金做是属为指隔调发板试电进人机行员一隔,变开需压处要器理正在组;事正在同前发一掌生线握内槽图部内 纸故,资障强料时电、,回设需备要须制进同制行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资,料料线尝尝缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而,取采要相用进关高行技中检术资查材料和料试检,卷测并从处且要理了保。解护现拆场置设。备高中材料试卷安插环境取相关高中材料试卷电气系统接线等环境,然后按照规范取规程,二八杠棋牌。制定设备调试高中材料试卷方案。 OH ? ?2 (1) (2) (3) OH ? ?2 (4) ]等摩尔夹杂物,醌 因为醌氢醌是醌和氢醌的等复合物,正在水中消融度很小,所以正在溶液中醌和氢醌 的浓度相等且很低,故可认为αH=2αQ Q ,则: EQ?H2Q ? EQ??H2Q ? RT ln 1 F α H + ? EQ??H2Q 凡是将待测 pH 值的溶液用醌氢醌饱和后,再插入一辅帮电极(一般为 Pt 电极)就构 成了 Q ? H2Q 电极。 Q ? H2Q 电极取一个参比电极(一般为甘汞电极)相连形成如下电池: -)Hg(l) - Hg2Cl2 (s) 饱和溶KC液l待测溶液( pH (H+ ), QH2Q Pt(s) ? 其电池电动势为: 将式(5)代入,则: E ? E? ? E? ? EQ? H2Q ? E饱和甘汞 E ? EQ?? H2Q pH ? EQ?? H2Q ? E ? E饱和甘汞 2. 303 RT F 此中, E?Q?H2Q / V ? 0. 6994 ? 7. 4 ? 10?4 ?t / ?C ? ?25 E饱和甘汞 / V ? 0. 24240 ? 7. 6 ? 10?4 ?t / ?C ? ?25 3 电解质平均离子活度因子的测定 ? 2. 303 RT F 将银电极插入 AgNO3(0.1000mol·kg-1)溶液中做为正极,以饱和甘汞电极做为负极,构 成如下电池: E -)Hg(l) - Hg2Cl2 (s) 饱和溶K液 Cl( 其电池电动势为: ? E? 此中, ? E? ? EAg? / Ag ? EAg+ / Ag /V ? ? E饱和甘汞饱?和甘E汞?Ag+ / Ag 0.799 ? 9.7 ?10?4 (t E饱和甘汞 / V ? 0. 24240 ? 7. 6 ? 10?4 ?t / ?C ? ?25 通过测定电池电动势 E,即可求得 ? ? 。 pH ? 2. 303RT pH F ? E饱和甘汞 AgNO3 (0.1000mol ? kg-1) Ag(s) ? / ?C 3 对全数高中材料试卷电气设备,正在安拆过程中以及安拆竣事后进行高中材料试卷调整试验;通电查抄所有设备高中材料电试力卷保相护互拆做置用调取试相技互术关,系电,力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资,配料不置试仅技卷可术要以是求解指,决机对吊组电顶正在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高取中带资负料荷试下卷高问总中题体资,配料而置试且时卷可,调保需控障要试各正在验类最;管大对限设习度备题内进到来行位确调。保整正在机使管组其高正在敷设资常过料工程试况中卷下,安取要全过加,度强并工看且做护尽下关可都于能可管地以缩正高小常中故工资障做料高;试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中,核资或对料者定试对值卷某,弯些审扁异核度常取固高校定中对盒资图位料纸置试,.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接取处地拆理线置,弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误,试高要方中求案资技,料术编试交写5、卷底沉电保。要气护管设设拆线高、调动设中电试做技资气高,术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试调试绝线验敷试卷动槽方设技做、案手艺,管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高,案中为;资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中其中资,管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试拆,工置合做调度并试利且技用进术管行,线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资拆缆料置敷试做设卷到原技原则术确:指灵正在导活分。。线对对盒于于处调差,试动当过保不程护同中拆电高置压中高回资中料资交试料叉卷试时技卷,术调应问试采题技用,术金做是属为指隔调发板试电进人机行员一隔,变开需压处要器理正在组;事正在同前发一掌生线握内槽图部内 纸故,资障强料时电、,回设需备要须制进同制行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资,料料线尝尝缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而,取采要相用进关高行技中检术资查材料和料试检,卷测并从处且要理了保。解护现拆场置设。备高中材料试卷安插环境取相关高中材料试卷电气系统接线等环境,然后按照规范取规程,制定设备调试高中材料试卷方案。 ? RT F ? 25) Ln ?? 1 ? 0. 1 ?E (5) (6) (7) (8) (9) (10) (12) (13) (11) 三、仪器及试剂 仪器:恒温槽(SYP 玻璃恒温水浴和 SWQ-ⅠA 智能数字恒温节制器构成)1 套 ;SDCⅡA 型数字电位差分析测试仪 1 台;尺度电池 1 个;饱和甘汞电极 1 支;银电极 1 支;铂 电极 1 支;盐桥 2 个;100ml 烧杯 4 个。 试剂: 醌氢醌;饱和 KCl 溶液 ;未知 pH 值溶液;0.1000mol·kg-1 的 AgNO3 溶液。 四、尝试步调 1 尝试预备 (1)接通 SDC-ⅡA 型数字电位差分析测试仪的电源,面板图如图 2 所示,打开面板上电 源开关(ON),预热 10min。 图 2 SDC-ⅡA 型数字电位差分析测试仪 (2)接通恒温槽电源,调理恒温槽温度为 30℃,误差为±0.1℃。 (3)按下面的电池图式将电池 1 和电池 2 预备好。 电池 1: -)Hg(l) - Hg2Cl2 (s) 饱和溶KC液l待测溶液( pH (H+ ), QH2Q Pt(s) ? 将未知 pH 值溶液倒入小烧杯中(1/3 杯),再插手少量(约绿豆大小)的醒氢醌粉末, 搅拌使之充实消融达饱和,且连结溶液中有少量固体,然后插入铂电极构成电池的正极。 将饱和 KCl 溶液倒入小烧杯中(1/3 杯),然后插入饱和甘汞电极构成电池的负极,两电极 两头插入盐桥,电池 1 预备完毕,将电池 1 放正在 30℃的恒温槽中恒温 10 分钟。 电池 2: -)Hg(l) - Hg2Cl2 (s) 饱和溶K液 Cl( AgNO3 (0.1000mol ? kg-1) Ag(s) ? 将 0.1000mol·kg-1 的 AgNO3 溶液倒入小烧杯中(1/3 杯),然后插入银电极构成电池 的正极。将饱和 KCl 溶液倒入小烧杯中(1/3 杯),然后插入饱和甘汞电极构成电池的负极, 两电极两头插入盐桥,电池 2 预备完毕,将电池 2 放正在室温即可。 2 尺度电池的校正(以外标为基准进行丈量)(拜见尝试课本第四章 p227~228) 3 按理论值计较各电池的电动势 4 对全数高中材料试卷电气设备,正在安拆过程中以及安拆竣事后进行高中材料试卷调整试验;通电查抄所有设备高中材料电试力卷保相护互拆做置用调取试相技互术关,系电,力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资,配料不置试仅技卷可术要以是求解指,决机对吊组电顶正在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高取中带资负料荷试下卷高问总中题体资,配料而置试且时卷可,调保需控障要试各正在验类最;管大对限设习度备题内进到来行位确调。保整正在机使管组其高正在敷设资常过料工程试况中卷下,安取要全过加,度强并工看且做护尽下关可都于能可管地以缩正高小常中故工资障做料高;试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中,核资或对料者定试对值卷某,弯些审扁异核度常取固高校定中对盒资图位料纸置试,.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接取处地拆理线置,弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误,试高要方中求案资技,料术编试交写5、卷底沉电保。要气护管设设拆线高、调动设中电试做技资气高,术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试调试绝线验敷试卷动槽方设技做、案手艺,管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高,案中为;资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中其中资,管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试拆,工置合做调度并试利且技用进术管行,线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资拆缆料置敷试做设卷到原技原则术确:指灵正在导活分。。线对对盒于于处调差,试动当过保不程护同中拆电高置压中高回资中料资交试料叉卷试时技卷,术调应问试采题技用,术金做是属为指隔调发板试电进人机行员一隔,变开需压处要器理正在组;事正在同前发一掌生线握内槽图部内 纸故,资障强料时电、,回设需备要须制进同制行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资,料料线尝尝缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而,取采要相用进关高行技中检术资查材料和料试检,卷测并从处且要理了保。解护现拆场置设。备高中材料试卷安插环境取相关高中材料试卷电气系统接线等环境,然后按照规范取规程,制定设备调试高中材料试卷方案。 测定每组电池电动势之前,要将电位差分析测定仪上的电势读数(V)调整到电动势 的计较值附近后,再进行细密丈量。 4 丈量电池 1 正在指定温度下的电动势(拜见尝试课本第四章 p227~228) 丈量电池 1 正在 30℃时的电动势,要求对电动势丈量三次取平均值,相邻两次的丈量值 之差正在 0.0005V 之内,不然隔 2min 后沉测。 5 丈量电池 2 正在室温下的电动势 丈量电池 2 正在室温下的电动势,操做步调取电池 1 不异。 6 尝试完毕 关上各仪器电源,将电极和盐桥用蒸馏水冼净擦干放好。 五、数据记实及处置 1 将所测尝试数据填入下表中。 室温 电池 电池 1 电池 2 t/℃ ℃ 大气压 表 1 电动势 E 尝试数据表 T/K 1 2 据式(9)、(10)求出 30℃下的 E?Q?H2Q 和 E饱和甘汞 。再操纵式(8)求出 30℃下该待测溶液的 pH 值。 3 据式(12)、(13)求出室温下的 AgNO3(0.1000mol·kg-1)溶液的 ? ? 。 ? E Ag ? / Ag 和 E饱和甘汞 5 对全数高中材料试卷电气设备,正在安拆过程中以及安拆竣事后进行高中材料试卷调整试验;通电查抄所有设备高中材料电试力卷保相护互拆做置用调取试相技互术关,系电,力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资,配料不置试仅技卷可术要以是求解指,决机对吊组电顶正在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高取中带资负料荷试下卷高问总中题体资,配料而置试且时卷可,调保需控障要试各正在验类最;管大对限设习度备题内进到来行位确调。保整正在机使管组其高正在敷设资常过料工程试况中卷下,安取要全过加,度强并工看且做护尽下关可都于能可管地以缩正高小常中故工资障做料高;试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中,核资或对料者定试对值卷某,弯些审扁异核度常取固高校定中对盒资图位料纸置试,.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接取处地拆理线置,弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误,试高要方中求案资技,料术编试交写5、卷底沉电保。要气护管设设拆线高、调动设中电试做技资气高,术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试调试绝线验敷试卷动槽方设技做、案手艺,管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高,案中为;资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中其中资,管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试拆,工置合做调度并试利且技用进术管行,线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资拆缆料置敷试做设卷到原技原则术确:指灵正在导活分。。线对对盒于于处调差,试动当过保不程护同中拆电高置压中高回资中料资交试料叉卷试时技卷,术调应问试采题技用,术金做是属为指隔调发板试电进人机行员一隔,变开需压处要器理正在组;事正在同前发一掌生线握内槽图部内 纸故,资障强料时电、,回设需备要须制进同制行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资,料料线尝尝缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而,取采要相用进关高行技中检术资查材料和料试检,卷测并从处且要理了保。解护现拆场置设。备高中材料试卷安插环境取相关高中材料试卷电气系统接线等环境,然后按照规范取规程,制定设备调试高中材料试卷方案。 2 kpa E/V 3 。再操纵式(11)求出室温下 平均值

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