實(shí)驗(yàn)十六 可逆電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定

1、實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 一、 數(shù)據(jù)記錄和處理1. 室溫時(shí)各電池的電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)定 T室溫= 289.15K 表1 室溫時(shí)各電池的電池電動(dòng)勢(shì)電池E/V/V123a0.4558270.4550270.4550970.455317b0.2023230.2004010.1990000.200575c0.5002980.5004380.5005130.500416d0.4444300.4436990.4436460.443925 2. 數(shù)據(jù)處理（1）寫出a、b、c、d各被測(cè)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：HgHg2Cl2 (s)KCl(飽和)AgNO3(0.0100 mol/L)Ag電極反應(yīng)

2、: Hg + Cl-（飽和） + Ag + = 1/2 Hg2Cl2 + Ag負(fù)極：Hg + Cl-（飽和）= 1/2 Hg2Cl2 + e-  正極：Ag + + e- = Agb. 電池的表達(dá)式：HgHg2Cl2 (s)KCl(飽和)Q,QH2,H+Pt電極反應(yīng): C6H4O2（醌）+ 2H+ + 2e- = C6H4(OH）2（氫醌）負(fù)極：2Hg+ 2Cl- - 2e- Hg2Cl2 正極：Q + 2H+ + 2e- QH2c. 電池的表達(dá)式：HgHg2Cl2(s)KCl(飽和)AgNO3(0.100 mol/L)Ag電極反應(yīng):

3、 Hg + Cl-（飽和） + Ag + = 1/2 Hg2Cl2 + Ag負(fù)極：Hg + Cl-（飽和）= 1/2 Hg2Cl2 + e-  正極：Ag + + e- = Agd. 電池的表達(dá)式：AgAgCl (s)HCl (0.1 mol/L)AgNO3(0.100 mol/L)Ag電極反應(yīng): Ag + + Cl- = Ag 負(fù)極：Ag + Cl- - e- AgCl 正極：Ag+ + e- Ag（2）由電池（a）的電動(dòng)勢(shì)計(jì)算銀電極電勢(shì)。根據(jù)能斯特公式計(jì)算銀電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。與文獻(xiàn)值比較，求相對(duì)誤差（已知0.

4、0100AgNO3溶液的離子平均活度系數(shù)=0.90）。飽和甘汞電極電勢(shì)和銀電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)文獻(xiàn)值見(jiàn)附表9-17。查附表9-17計(jì)算飽和甘汞電極的電極電勢(shì)和銀電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)：0.24735 V=0.80773 V 由得： 0.70267 V 再由能斯特方程得=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(shì)的相對(duì)誤差： 相對(duì)誤差=(0.81739-0.80773)/0.80773*100%=1.20%（3）由電池（b）的電動(dòng)勢(shì)求醌氫醌電極的電極電勢(shì)和緩沖溶液pH。醌氫醌電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)見(jiàn)附表9-17。根據(jù)緩沖溶

5、液的濃度和醋酸的電離常數(shù)（查附表9-15），計(jì)算緩沖溶液pH的理論值，與上面用電動(dòng)勢(shì)法測(cè)得的pH相比較，求相對(duì)誤差。已知25時(shí)0.1NaAc的離子平均活度系數(shù)（=0.791）。查附表9-17計(jì)算醌氫醌電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)：0.6994 0.00074*(t -25) = 0.70606 V由得：=0.200575 + 0.24735=0.44793 V再由得緩沖溶液的pHpH = (0.70606 0.44793)*96500/8.314/2.303/289.15=4.50根據(jù)緩沖溶液濃度和醋酸的電離常數(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)=1.745*10

6、-5再由pH=-lg（1.745*10-5）- lg0.1/(0.1*0.791)= 4.656并計(jì)算醋酸溶液pH的相對(duì)誤差： 相對(duì)誤差=（4.656-4.50）/4.656*100%=3.35%（4）*由電池（c）的電動(dòng)勢(shì)計(jì)算0. 1000AgNO3溶液的離子平均活度系數(shù)。銀電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)用附表9-17中的關(guān)系式求得。由得：0.500416 + 0.24735=0.74777 V再由銀電極的能斯特方程得=0.090095由則 =0.090095/0.100=0.90095（5）*由電池（a）、（c）的電動(dòng)勢(shì)計(jì)算下列濃差電池的電動(dòng)勢(shì)，與用能斯特公式計(jì)算結(jié)果相比較，0. 1000AgNO3溶液

7、的=0.734。由得：0.70267 V得：0.74777 V再由=0.0451 V該濃差電池的負(fù)極反應(yīng)：Ag(s) - e- Ag+(aq)正極反應(yīng)：Ag+( aq) + e- Ag(s)電池反應(yīng)：Ag+(0.1000mol·Kg-1) Ag+(0.0100mol·Kg-1)由濃差電池的能斯特方程求=0.050615 V（6）*由電池（d）的電動(dòng)勢(shì)計(jì)算氯化銀溶度積。已知0.10HCl溶液離子平均活度系數(shù)=0.796。 由電池d的電池反應(yīng)寫出能斯特方程求氯化銀的： 由于此電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為氯化銀溶度積的倒數(shù) 經(jīng)簡(jiǎn)化得 = = = -22.96所以= 1.065

8、5;10-10二、 回答問(wèn)題及討論1 測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)為什么要用補(bǔ)償法？本實(shí)驗(yàn)的測(cè)定過(guò)程中，在找到光點(diǎn)不偏轉(zhuǎn)的位置之前，仍有電流通過(guò)被測(cè)定電池，對(duì)測(cè)量會(huì)帶來(lái)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(guò)的電流無(wú)限小，所以因此要用補(bǔ)償法來(lái)削減電流，使待測(cè)電池工作在可逆狀態(tài)。影響：有電流通過(guò)時(shí)會(huì)使電極極化，使測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)偏小。措施：減少電流通過(guò)電池的時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)估電池電動(dòng)勢(shì)的大小，然后迅速調(diào)節(jié)。2 在測(cè)量時(shí)找到平衡點(diǎn)后（即檢流計(jì)光點(diǎn)不偏轉(zhuǎn)時(shí)），附圖4-3中段電阻中有無(wú)電流通過(guò)？電流方向如何？段線路中有無(wú)電流通過(guò)？電流方向如何？答：CC段有電流通過(guò)，方向由

9、C到C， 段無(wú)電流通過(guò)。3 UJ25型電位差計(jì)中測(cè)量盤線路（見(jiàn)附圖4-4）對(duì)應(yīng)附圖4-3中的哪部分線路？答：對(duì)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(cè)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KCl與NH4NO3。本實(shí)驗(yàn)中為什么不用這兩種電解質(zhì)，而用飽和KNO3溶液制備鹽橋？答：鹽橋作用：降低液面接觸電勢(shì)，并且連通電路。本實(shí)驗(yàn)中由于Cl-及NH4+都會(huì)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(shì)測(cè)定，故選用飽和KNO3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(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？答：檢流計(jì)注意事項(xiàng)：檢流計(jì)使用時(shí)不能劇烈震動(dòng)；通過(guò)檢流計(jì)的電流在額定的范圍內(nèi)并且時(shí)間盡量短；檢流計(jì)使用后將量程調(diào)節(jié)