4 4 丈量电池 1 正在指定温度下的电动势(拜见尝

发布日期:2019-11-08  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 H m )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 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 ? RX RN EN (1) 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: E ? E? ? E? (2) 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 (3) ZF α氧化态 式中, E 为该电极的尺度电极电势。 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Q暗示 )取氢醌[ C6H4 OH 2 , 以H2Q暗示 ]等摩尔夹杂物,醌氢醌为深褐色 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。 ? ? ? ? C6H4O2 ? C6H4 OH 2 ? C6H4O2 ? C6H4 OH 2 醌氢醌电极的电极反映为: ? ? C6H4O2 + 2H+ + 2e- ? C6H4 OH 2 其电极电势为: EQ ? H2Q ? EQ ? H2Q ? RT 2F ln α H2Q α 2 H +α Q (4) 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 2 浓度相等且很低,故可认为α H2Q =α Q ,则: EQ?H2Q ? EQ?H2Q ? RT ln 1 F α H+ ? EQ?H2Q ? 2.303 RT pH F (5) 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 KCl溶液 待测pH溶液(H+ ), QH2Q Pt(s) (? 其电池电动势为: E ? E? ? E? ? EQ?H2Q ? E饱和甘汞 (6) 将式(5)代入,则: E ? EQ? H2Q ? 2.303 RT F pH ? E饱和甘汞 (7) pH ? E Q? H2Q ? E ? E饱和甘汞 2.303 RT (8) F ? ? 此中, E / V ? 0.6994 ? 7.4 ? 10?4 t / ?C ? 25 Q ? H2Q (9) ? ? E饱和甘汞 / V ? 0.24240 ? 7.6 ? 10?4 t / ?C ? 25 (10) 3 电解质平均离子活度因子的测定 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: -)Hg(l) - Hg2Cl2 (s) 饱和 KCl溶液 AgNO3 (0.1000mol ? kg-1) Ag(s) (? 其电池电动势为: E ? E? ? E? ? EAg+ / Ag ? E饱和甘汞 ? E?Ag+ / Ag RT ?F Ln ?? 1 ? 0.1 ? E饱和甘汞 (11) 此中, EAg? / Ag /V ? 0.799 ? 9.7?10?4 (t / ?C ? 25) (12) ? ? E饱和甘汞 / V ? 0.24240 ? 7.6 ? 10?4 t / ?C ? 25 (13) 通过测定电池电动势 E,即可求得 ? ? 。 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 ;SDC-ⅡA 3 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 KCl溶液 待测pH溶液(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,两电极中 间插入盐桥,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 KCl溶液 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 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 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,永利棋牌游戏中心,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 ℃ 大气压 表 1 电动势 E 尝试数据表 电池 t/℃ T/K 1 2 电池 1 电池 2 kpa E/V 3 平均值 2 据式(9)、(10)求出 30℃下的 EQ?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 EA g? / 和 Ag E饱和甘汞 。 再 利 用 式 (11) 求 出 室 温 下 AgNO3(0.1000mol·kg-1)溶液的 ? ? 。 5

  电池电动势测定的使用_能源/化工_工程科技_专业材料。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