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原電池電動(dòng)勢的測定實(shí)驗報告
原電池電動(dòng)勢的測定實(shí)驗報告1
實(shí)驗目的
1.掌握可逆電池電動(dòng)勢的測量原理和電位差計的操作技術(shù)
2.學(xué)會(huì )幾種電極和鹽橋的制備方法
3.學(xué)會(huì )測定原電池電動(dòng)勢并計算相關(guān)的電極電勢
實(shí)驗原理
凡是能使化學(xué)能轉變?yōu)殡娔艿难b置都稱(chēng)之為電池(或原電池)。
可逆電池應滿(mǎn)足如下條件:
(1)電池反應可逆，亦即電池電極反應可逆;(2)電池中不允許存在任何不可逆的液接界;(3)電池必須在可逆的情況下工作，即充放電過(guò)程必須在平衡態(tài)下進(jìn)行，即測量時(shí)通過(guò)電池的電流應為無(wú)限小。
因此在制備可逆電池、測定可逆電池的電動(dòng)勢時(shí)應符合上述條件，在精確度不高的測量中，用正負離子遷移數比較接近的鹽類(lèi)構成“鹽橋”來(lái)消除液接電位;用電位差計測量電動(dòng)勢可滿(mǎn)足通過(guò)電池電流為無(wú)限小的條件。電位差計測定電動(dòng)勢的原理稱(chēng)為對消法，可使測定時(shí)流過(guò)電池的電流接近無(wú)限小，從而可以準確地測定電池的電動(dòng)勢。
可逆電池的電動(dòng)勢可看作正、負兩個(gè)電極的電勢之差。設正極電勢為 φ+，負極電勢為 φ-，則電池電動(dòng)勢 E = φ+ - φ- 。
電極電勢的絕對值無(wú)法測定，手冊上所列的電極電勢均為相對電極電勢，即以標準氫電極作為標準，規定其電極電勢為零。將標準氫電極與待測電極組成電池，所測電池電動(dòng)勢就是待測電極的電極電勢。由于氫電極使用不便，常用另外一些易制備、電極電勢穩定的電極作為參比電極。常用的參比電極有甘汞電極、銀-氯化銀電極等。這些電極與標準氫電極比較而得的電勢已精確測出，具體的電極電位可參考相關(guān)文獻資料。
以飽和甘汞電極與銅/硫酸銅電極或鋅/硫酸鋅電極組成電池，測定電池的電動(dòng)勢，根據甘汞電極的電極電勢，可推得這兩個(gè)電極的電極電勢。
儀器和試劑
SDC-II型數字式電子電位差計，銅電極，鋅電極，飽和甘汞電極，0.1 mol?L-1 CuSO4 溶液，0.1 mol?L-1 ZnSO4 溶液，飽和 KCl 溶液。
實(shí)驗步驟
1. 記錄室溫，打開(kāi)SDC-II型數字式電子電位差計預熱 5 分鐘。將測定旋鈕旋到“內標”檔，用1.00000 V電壓進(jìn)行“采零”。
2. 電極制備：先把鋅片和銅片用拋光砂紙輕輕擦亮，去掉氧化層，然后用水、蒸餾水洗凈，制成極片。
3. 半電池的制作：向兩個(gè) 50 mL 燒杯中分別加入 1/2 杯深 0.1000 mol?L-1 CuSO4 溶液和0.1000 mol?L-1 ZnSO4 溶液，再電極插入電極管，打開(kāi)夾在乳膠管上的彈簧夾，將電極管的尖嘴插入溶液中，用洗耳球從乳膠管處吸氣，使溶液從彎管流出電極管，待電極一半浸沒(méi)于溶液中時(shí)，用彈簧夾將膠管夾住，提起電極管，保證液體不會(huì )漏出電極管，如有滴漏，檢查電極是否插緊。
4. 原電池的制作：向一個(gè) 50 mL 燒杯中加入約 1/2 杯飽和氯化鉀溶液，將制備好的兩個(gè)電極管的彎管掛在杯壁上，要保證電極管尖端上沒(méi)有氣泡，以免電池斷路。
5. 測定銅鋅原電池電動(dòng)勢：將電位差計測量旋鈕旋至測定檔，接上測量導線(xiàn)，用導線(xiàn)上的鱷魚(yú)夾夾住電極引線(xiàn)，接通外電路。
從高位到低位逐級調整電位值，觀(guān)察平衡顯示。在高電位檔調節時(shí)，當平衡顯示從OVL跳過(guò)某個(gè)數字又跳回OVL時(shí)，將該檔退回到低值，再調整下一檔。在低電位檔調節時(shí)，調節至平衡顯示從負值逐漸小，過(guò)零后變正值時(shí)，將該檔回到低值，繼續調整下一檔。直至調整到最后一位連續調節檔。當平衡顯示為零或接近于零時(shí)，讀出所調節的'電位值，此即該電池的電動(dòng)勢。
6. 測定電極電勢：取出飽和甘汞電極，拔去電極頭上的橡皮帽，置于燒杯中。將測量導線(xiàn)的兩個(gè)鱷魚(yú)夾分別夾在鋅電極和甘汞電極上，同上法測定電動(dòng)勢。再同樣測量由銅電極和甘汞電極組成的電池的電動(dòng)勢。根據所測得的電動(dòng)勢及甘汞電極的電極電勢，計算所測量電極的電極電勢。
思考題
1.如何正確使用電位差計?
2.參比電極應具備什么條件?
3.若電池的極性接反了，測定時(shí)會(huì )發(fā)生什么現象?
4.鹽橋有什么作用?選用作鹽橋的物質(zhì)應有什么原則?
原電池電動(dòng)勢的測定實(shí)驗報告2
一、實(shí)驗目的和要求
用補償法測量原電池電動(dòng)勢，并用數學(xué)方法分析
二、實(shí)驗原理：
補償法測電源電動(dòng)勢的原理：
必須嚴格控制電流在接近于零的情況下來(lái)測定電池的電動(dòng)勢，因為有電流通過(guò)電極時(shí)，極化作用的存在將無(wú)法測得可逆電動(dòng)勢。
為此，可用一個(gè)方向相反但數值相同的電動(dòng)勢對抗待測電池的電動(dòng)勢，使電路中沒(méi)有電流通過(guò)，這時(shí)測得的兩級的電勢差就等于該電池的電動(dòng)勢E。
如圖所示，電位差計就是根據補償法原理設計的'，它由工作電流回路、標準回路和測量電極回路組成。
�、� 工作電流電路：首先調節可變電阻RP，使均勻劃線(xiàn)AB上有一定的電勢降。
�、� 標準回路：將變換開(kāi)關(guān)SW合向Es，對工作電流進(jìn)行標定。借助調節Rp使得IG=0來(lái)實(shí)現Es=UCA。 ③ 測量回路：SW扳回Ex，調節電勢測量旋鈕，直到IG=0。讀出Ex。
UJ-25高電勢直流電位差計：
1、 轉換開(kāi)關(guān)旋鈕：相當于上圖中SW，指在N處，即SW接通EN，指在X1，即接通未知電池EX。 2、 電計按鈕：原理圖中的K。
3、 工作電流調節旋鈕：粗、中、細、微旋鈕相當于原理圖中的可變電阻RP。
4、 電勢測量旋鈕：中間6只旋鈕，×10，×10，×10，×10，×10，×10，被測電動(dòng)勢由此示出。
三、儀器與試劑：
儀器：電位差計一臺，惠斯登標準電池一只，工作電源，飽和甘汞電池一支，銀—氯化銀電極一支，100mL容量瓶5個(gè)，50mL滴定管一支，恒溫槽一套，飽和氯化鉀鹽橋。
試劑：0.200mol·LKCl溶液
四、實(shí)驗步驟：
1、 配制溶液。
將0.200 mol·L的KCl溶液分別稀釋成0.0100 mol·L，0.0300 mol·L，0.0500 mol·L，0.0700mol·L，0.0900 mol·L各100mL。
2、 根據補償法原理連接電路，恒溫槽恒溫至25℃。
3、 將轉換開(kāi)關(guān)撥至N處，調節工作電流調節旋鈕粗。中、細，依次按下電計旋鈕粗、細，直至檢流計示數為零。
4、 連好待測電池，Hg |Hg2Cl2，KCl(飽和)‖KCl(c)|AgCl |Ag
5、 將轉換開(kāi)關(guān)撥至X1位置，從大到小旋轉測量旋鈕，按下電計按鈕，直至檢流計示數為零為止，6個(gè)小窗口的讀數即為待測電極的電動(dòng)勢。
6、 改變電極中c依次為0.0100 mol·L，0.0300 mol·L，0.0500 mol·L，0.0700 mol·L，0.0900mol·L，測各不同濃度下的電極電勢Ex。
五、實(shí)驗數據記錄和處理
室溫15.3℃;大氣壓102.63KPa;EN=1.018791233V
飽和甘汞電極的電極電勢與溫度的關(guān)系為
E/V=0.2415-7.6*10ˉ?(t/℃-25)=0.2341V
0.01000.03000.05000.0700濃度/mol·Lˉ? 電動(dòng)勢/V E(Clˉ|AgCl) lg?Clˉ
0.09730.3314 -2.0000
0.07690.3110 .5229
0.06580.29999 .3010
0.05930.2934 .1549
0.09000.05320.2873 .0458
由外推法可知：?(Clˉ|AgCl)=0.24V 查得文獻值E(Cl|AgCl)=0.2221V
相對偏差Er=((0.24-0.2221)/0.2221)×100%=8%
六、實(shí)驗結果與分析
R?=0.9984，可見(jiàn)本次實(shí)驗線(xiàn)性擬合較好。
誤差分析：補償法必須使回路中電流為零，但是電流為零是理想條件，實(shí)際過(guò)程中難免會(huì )有電流通過(guò)(調節過(guò)程中)，所以原電池或多或少會(huì )有極化現象，因此存在誤差。
所以我們測電壓時(shí)要動(dòng)作迅速，時(shí)間久了誤差會(huì )變大。檢流計只需要基本不偏轉即可。
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