實(shí)驗(yàn)十六可逆電池電動勢的測定

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、數(shù)據(jù)記錄和處理1 室溫時各電池的電池電動勢測定T室溫=289.15K表1室溫時各電池的電池電動勢電池ENEN123a0.4558270.4550270.4550970.455317b0.2023230.2004010.1990000.200575C0.5002980.5004380.5005130.500416d0.4444300.4436990.4436460.4439252.數(shù)據(jù)處理(1 )寫出a、b、c、d各被測電池的表達(dá)式、電極反應(yīng)和電池反應(yīng)。a.電池的表達(dá)式：HgIHg2C2 （S） IKCI（飽和）II AgNOs （0 0I00 moH） | Ag 電極反應(yīng)：Hg +（

2、飽和）+ Ag + = 1/2 Hg 2CI2 + Ag負(fù)極：Hg + Ch （飽和）=1/2 Hg2Cl2 + &正極:Ag + + e- = Ag2b.電池的表達(dá)式：HgIHgzCb （S）| KCI （飽和）I Q,QH ,H+ | Pt電極反應(yīng):CeH4O2 （醍）+ 2H+=C 6H4 （OH） 2 （氫醍）負(fù)極：2Hg+ 2CP 2e 一 HgzCb正極：Q + 2H十+ 2歹-> QH2電池的表達(dá)式Hg I Hg2Cl2 （s） I KCI （飽和）II AgNO 3 （0.100 moll.）電極反應(yīng)：Hg + C（飽和）+ Ag + = 1/2 Hg2Cl2+

3、Ag負(fù)極:Hg + Cl-（飽和）=1/2 Hg2Cl2+ e*正極:Ag + + e- = Agd.電池的表達(dá)式：Ag I AgCI (S) I HCI(0.1 moH_) II AgNO 3(0.100 moM_) | Ag電極反應(yīng):Ag + + C= Ag負(fù)極：Ag + Cl- - G' > AgCI正極：Ag+ + Ag(2)由電池(a)的電動勢計(jì)算銀電極電勢。根據(jù)能斯特公式計(jì)算銀電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。與文獻(xiàn)值比較，求相對誤差(已知0.0100 mol kg J AgNO 3溶液的離子平均活度系數(shù)丫 ±=0.90)0飽和甘汞電極電勢和銀電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢文獻(xiàn)值見附

4、表9-17。查附表7計(jì)算飽和甘汞電極的電極電勢和銀電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢：飽和甘汞=0.24735 VAg Ag =°.8°773 V由E二 Ag jAg_飽和甘汞得：Ag Ag 二叮 0267 V再由能斯特方程 9Ag iAa RFT I門，1得寫-Ag-AgAg =0.70267 + 8.314*289.15/96500*ln(1/0.01) =0.81739 V 并計(jì)算銀電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的相對誤差：相對誤差=(0.81739-0.80773>0.80773*100%=1.20%(3)醍氫醍電極的電極電勢和緩沖溶液標(biāo)準(zhǔn)電極電勢見附表 9-17o根據(jù)緩沖溶液的濃度和醋酸

5、的電離常數(shù)(查附表由電池(b)的電動勢求PH。醍氫醍電極的9-15),計(jì)算緩沖溶液PH的理論值，活度系數(shù)(_=0.791 )。與上面用電動勢法測得的PH相比較，求相對誤差。已知25C時O-lmol dm A NaAC的離 子平均查附表917計(jì)算醍氫醍電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢:QQH =0.6994 -0.00074*(t -25) = 0.70606 V由E= QQH2 一 飽和甘汞得：qqh 2 =0.200575 + 0.24735=0.44793 VRT 1再由'qqh2 = qqh2 一 RT|n得緩;中溶液白勺PHF :H-PH = (0.70606 044793廣96500/8.

6、314/2.303/289.15=4.50根據(jù)緩沖溶液濃度和酷酸的電離常數(shù)(查附表9-15),計(jì)算緩沖溶液PH的理論值查附表9-15得醋酸的電離常數(shù)Kan=1.745*1 O'5' NaACPH=-lg(1-745*1 O'5) lg0.V(0.1*0.791)= 4.656并計(jì)算醋酸溶液PH的相對誤差：相對誤差=(4.656-4.50) /4.656M00%=3.35%10（4） 由電池（C）的電動勢計(jì)算0. WOOmOI kg AgNO3溶液的離子平均活度系數(shù)。銀電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢用附表9-17中的尖系式求得o由E= AgjAg '飽和甘汞得：cpAgFg =

7、0.500416 + 0.24735=0.74777 VRT 1再由銀電極的能斯特方程<t>A.=(pe +° -RTln 得GA +Ag*gAgTAgPa-(Ag | Ag - 'AgAg)RTh Ag十96500( 0. 80773 0. 74777)=0.0900958.314 289.15ol±T Ag ； AgNOa二AgNOs則 Y=AgN03 =0.090095/0.100=0.90095（5）*由電池（a）、（C）的電動勢計(jì)算下列濃差電池Ag AgNO3 O.OIOOmol kg JtAgNO3 0.1000mol kg J ;Ag的電動

8、勢，與用能斯特公式計(jì)算結(jié)果相比較，0.1000 mol kg J AgNO 3溶液的-=0.734。由 Ea-Ag I Ag,a飽和甘汞得：:：Ag ,Ag,a 嚴(yán)八丘。=爲(wèi)丨Ag,c_飽和甘汞得：AgiAg,c=。"V再由 E 濃差 AgiAg* Ag ,Agf=°.0451g +( aq) + e Ag(S)反反 極：池： 正應(yīng)電應(yīng)該濃差電池的負(fù)極反應(yīng)：Ag(S)e- -> Ag+(aq)+ "1 + -1Ag (O.IOOOmol Kg ) Ag (O.OIOOmol Kg )由濃差電池的能斯特方程求 E濃差RTln -AglAg(C)E濃差=lnF:

9、Ag|Ag,(a)8.314289J50. 10. 73496500ln 0. 010. 9623=0.050615 VKsp。已知 0.10 mol kg HCI(6 )*由電池(d)的電動勢計(jì)算氯化銀溶度積溶液離子平均活度系數(shù)一 =0.796 o由電池d的電池反應(yīng)寫出能斯特方程求氯化銀的Ksp：FSPE = EJRTln 化+心廠=A-RTIn KspFAg cl此電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為氯化銀溶度積的倒數(shù)K-.經(jīng)簡化得 In KSP=!n(: Agj)RT'0.443925=ln (0.1 0.734 0. 1 0.796)8.314x289.15=-22.96所以 Ksp= 1

10、.065 x IO10回答問題及討論1測定電池電動勢為什么要用補(bǔ)償法？本實(shí)驗(yàn)的測定過程中，在找到光點(diǎn)不偏轉(zhuǎn)的位置之前，仍有電流通過被測定電池，對測量會帶來什么影響？如何減少這些影響？答：熱力學(xué)可逆電池的條件之一就是必須非常接近平衡狀態(tài)，即通過的電流無限小，所以因此要用補(bǔ)償法來削減電流，使待測電池工作在可逆狀態(tài)。影響：有電流通過時會使電極極化，使測得的電動勢偏小。措施：減少電流通過電池的時間，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)估電池電動勢的大小，然后迅速調(diào)節(jié)。2.在測量時找到平衡點(diǎn)后（即檢流計(jì)光點(diǎn)不偏轉(zhuǎn)時），附圖43中CC段電阻中有無電流通過?電流方向如何？c BGC段線路中有無電流通過?電流方向如何?答：CC，段有電

11、流通過，方向由C到C, CBGC段無電流通過。3UJ25型電位差計(jì)中IW測量盤線路（見附圖44）對應(yīng)附圖43中的哪部分線路？答：對應(yīng)CC段電阻。4.若檢流計(jì)光點(diǎn)只向一邊偏轉(zhuǎn)，因而找不到光點(diǎn)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的平衡點(diǎn)，試分析可能的原因是什么？答：待測電池的正負(fù)極接反了；工作電池的電壓太低。5 鹽橋的作用是什么？一般物理化學(xué)教科書中介紹的比較理想的鹽橋用電解質(zhì)是KC1與NH 4N0 3。本實(shí)驗(yàn)中為什么不用這兩種電解質(zhì)，而用飽和KNO 3溶液制備鹽橋？答：鹽橋作用：降低液面接觸電勢，并且連通電路。本實(shí)驗(yàn)中由于CI-及NH4嘟會與Ag+發(fā)生反應(yīng)，分別生成沉淀和絡(luò)合物，影響電極電勢測定，故選用飽和KNO 3溶液制備鹽橋。6檢流計(jì)的使用及維護(hù)中最重要的注意事項(xiàng)是什么？標(biāo)準(zhǔn)電池及工作電池的作用有什么不同？使用標(biāo)準(zhǔn)電池時應(yīng)注意哪些問題？答：檢流計(jì)注意事項(xiàng)：檢流計(jì)使用時不能劇烈震動；通過檢流計(jì)