原電池電動(dòng)勢(shì)及溶液值的測(cè)定演示文稿

原電池電動(dòng)勢(shì)及溶液pH值的測(cè)定演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五優(yōu)選原電池電動(dòng)勢(shì)及溶液pH值的測(cè)定現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五原電池電動(dòng)勢(shì)及溶液pH值的測(cè)定

一、目的要求：1、測(cè)定銅——鋅原電池的電動(dòng)勢(shì)。2、用電動(dòng)勢(shì)法測(cè)定溶液的pH值。3、掌握電位差計(jì)測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)的原理及使用方法。

現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---對(duì)消法

電池由兩個(gè)電極組成。在電池反應(yīng)中，進(jìn)行氧化反應(yīng)的是負(fù)極，進(jìn)行還原反應(yīng)的是正極,以銅---鋅電池為例，它可以表示為：

ZnIZnSO4(a1)lICuSO4(a2)lCu

負(fù)極反應(yīng)為：Zn→Zn2++2e

正極反應(yīng)為：Cn2++2e→Cu

總電池反應(yīng)：Zn+Cu2+→Cu+Zn2+

其電動(dòng)勢(shì)的大小與電極性質(zhì)及溶液中相關(guān)離子的活度的關(guān)系可由能斯特公式求得：現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---對(duì)消法

原電池的電動(dòng)勢(shì)是在原電池的各相間沒有帶電粒子的轉(zhuǎn)移時(shí)各相間電勢(shì)差的總和，也就是原電池的開路電壓。所謂“開路”，實(shí)際上就是在測(cè)定時(shí)沒有電流通過(guò)原電池。作為一種近似處理,

完全消除了液接的電池可以按可逆電池對(duì)待。因此,電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定必須在可逆條件下進(jìn)行,否則所得電動(dòng)勢(shì)沒有熱力學(xué)意義?？赡姹仨殱M足：

1）電極反應(yīng)可向正反兩個(gè)方向進(jìn)行；

2）不論是充電還是放電，所通過(guò)的電流必須十分微小，電池在接近平衡態(tài)下工作?？赡骐姵仉妱?dòng)勢(shì)與參與平衡的電極反應(yīng)的各溶液活度之間的關(guān)系完全由該反應(yīng)的能斯特方程決定?，F(xiàn)在是5頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五不能用伏特計(jì)直接測(cè)定,因?yàn)殡姵嘏c伏特計(jì)相接后,便構(gòu)成了回路,有電流通過(guò),發(fā)生化學(xué)變化、電極被極化、溶液濃度改變、電池電勢(shì)不能保持穩(wěn)定。且電池本身有內(nèi)阻，伏特計(jì)所量得的電勢(shì)降不等于電池的電動(dòng)勢(shì)。對(duì)消法可在電池?zé)o電流通過(guò)時(shí)測(cè)得其兩極間的電勢(shì)差，即為該電池的電動(dòng)勢(shì)。二、實(shí)驗(yàn)原理---對(duì)消法現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---對(duì)消法對(duì)消法就是根據(jù)上述原理設(shè)計(jì)的。在外電路加一個(gè)方向相反而電勢(shì)幾乎相同的電池，以對(duì)抗原電池的電動(dòng)勢(shì)。此時(shí)，外電路上差不多沒有電流通過(guò)，相當(dāng)于R為無(wú)限大的情形下進(jìn)行測(cè)定?，F(xiàn)在是7頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---對(duì)消法

可使用電位差計(jì)測(cè)量原電池的電動(dòng)勢(shì)，電位差計(jì)的原理為對(duì)消法。電路基本原理圖如下：組成:

工作電流回路校準(zhǔn)工作電流回路測(cè)定回路

現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---對(duì)消法現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---對(duì)消法

由此可知，用補(bǔ)償法測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)：在完全補(bǔ)償(G在零位)時(shí)，工作回路與被測(cè)回路之間并無(wú)電流通過(guò)，不需要測(cè)出工作回路中的電流I的數(shù)值，只要測(cè)得Rc與Rn的比值即可。由于這兩個(gè)補(bǔ)償電阻的精度很高，且En也經(jīng)過(guò)精確測(cè)定，所以只要用高靈敏度檢流計(jì)示零，就能準(zhǔn)確測(cè)出被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)。現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---對(duì)消法

UJ-25型電位差計(jì)測(cè)電動(dòng)勢(shì)的范圍其上限為600V，下限為0.000001V，但當(dāng)測(cè)量高于1.911110V以上電壓時(shí)，就必須配用分壓箱來(lái)提高上限。工作電流:0.0001A?，F(xiàn)在是11頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---對(duì)消法

現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---對(duì)消法直流電位差計(jì)使用注意事項(xiàng)及高阻抗電位差計(jì)見書267頁(yè)。高阻抗電位差計(jì)是一種測(cè)定電動(dòng)勢(shì)的新技術(shù)，是發(fā)展的必然趨勢(shì)。現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---對(duì)消法SDC-IIB數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀用一體化設(shè)計(jì),將UJ系列電位差計(jì)、光電檢流計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電池等集為一體，體積小，重量輕、便于攜帶。用數(shù)字顯示。測(cè)量范圍0~±5V，測(cè)量分辨率10μV?，F(xiàn)在是14頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---對(duì)消法（書256頁(yè)）現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---電動(dòng)勢(shì)法測(cè)pH

電動(dòng)勢(shì)法可以用來(lái)測(cè)定溶液的pH值，其原理是將一個(gè)與氫離子活度有關(guān)的指示電極與另一參比電極放在被測(cè)溶液中構(gòu)成電池，然后測(cè)定該電池的電動(dòng)勢(shì)E。由于參比電極電勢(shì)恒定，該電池的電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值就只與被測(cè)溶液中的氫離子活度aH+有關(guān)，于是可根據(jù)E的數(shù)值求算出溶液pH值，常用的氫離子指示電極有：玻璃電極，氫電極及醌氫醌電極，本實(shí)驗(yàn)用醌氫醌電極為指示電極。甘汞電極為參比電極。現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---電動(dòng)勢(shì)法測(cè)pH醌氫醌(為等摩爾的醌和氫醌的結(jié)晶化合物)電極的電極反應(yīng)為：其電極電勢(shì)為:

現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---電動(dòng)勢(shì)法測(cè)pH若用飽和甘汞電極作參比電極，當(dāng)溶液的pH<7.7時(shí)，醌氫醌為還原電極(正極)，則所組成的電池的電動(dòng)勢(shì)為：(當(dāng)溶液的pH>7.7時(shí)，醌氫醌電極為氧化電極(負(fù)極)，此時(shí)，溶液pH的公式請(qǐng)讀者自行推導(dǎo))。

由于pH>8.5時(shí),氫醌會(huì)發(fā)生電離,堿性溶液中容易氧化,故不能用于pH>8.5的溶液,也不能在含硼酸鹽的溶液中(生成配合物)和含強(qiáng)氧化劑的溶液中使用。

現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五二、實(shí)驗(yàn)原理---電動(dòng)勢(shì)法測(cè)pH式中醌氫醌電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)，飽和甘汞電極的電勢(shì)的值均與溫度有關(guān)，它們與溫度的關(guān)系為：因此，若測(cè)定了電池的電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)便可求得溶液的pH值。

現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五三、儀器、藥品：SDC-IIB數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀1臺(tái)，鋅電極1支，銅電極1支；鉑電極1支；飽和甘汞電極1只；半電池2個(gè)；小燒杯8個(gè)，吸球1個(gè)，pH計(jì)（PB-10）1臺(tái)，復(fù)合電極1支，飽和KCl溶液，0.10MZnSO4溶液，

0.10MCuS04溶液，1MHAC溶液；1MNaAC溶液。甲液(每升溶液含11.376克Na2HP04·12H20)乙液(每升溶液含9.078克KH2P04),醌氫醌晶體

標(biāo)準(zhǔn)電池請(qǐng)看教材260頁(yè)?，F(xiàn)在是20頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、電極制備及電池組合(1)鋅電極及鋅半電池。用細(xì)砂紙打磨，用蒸餾水淋洗，用濾紙擦干，再將處理好的鋅電極，插入清潔的半電池管內(nèi)并塞緊，將虹吸管管口浸入有

0.10MZnSO4溶液的燒杯內(nèi)，用吸球自支管吸入ZnSO4，夾上螺旋夾，注意虹吸管內(nèi)不能有氣泡，也不能有漏液現(xiàn)象。(2)銅電極及銅半電池；同法制備?，F(xiàn)在是21頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五四、實(shí)驗(yàn)步驟：

(3)電池組合：將飽和KCI溶液注入50ml小燒杯中，制成鹽橋，將上述的鋅半電池的虹吸管和銅半電池虹吸管插入燒杯中，所組成的電池為：電池1：Zn|Zn2+(0.1000mol·L-1)||Cu2+(0.1000mol·L-1)|Cu分別與甘汞電極組成的電池為：電池2：Zn|Zn2+(0.1000mol·L-1)||KCl(飽和)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)電池3：Hg(l)|Hg2Cl2(s)|KCl(飽和)||Cu2+(0.10mol·L-1)|Cu

現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五四、實(shí)驗(yàn)步驟：2、電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定：

(1)分別估算待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)。

(2)仔細(xì)閱讀綜合測(cè)試儀使用說(shuō)明書的有關(guān)部分。

(3)分別測(cè)定各待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)，重復(fù)三次，取平均值。

現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五四、實(shí)驗(yàn)步驟：測(cè)定電動(dòng)勢(shì)一般應(yīng)注意：(1)連接線路時(shí)，切勿將標(biāo)準(zhǔn)電池、工作電池、待測(cè)電池的正、負(fù)極接反。(2)剛組成的電池電動(dòng)勢(shì)不穩(wěn)定，應(yīng)待3～5分鐘后再測(cè)定。當(dāng)工作電池剛接入電路時(shí)，電動(dòng)勢(shì)稍有下降。因此在電池接入電路后，應(yīng)稍等幾分鐘再操作。(3)測(cè)試時(shí)必須先按電位差計(jì)上“粗”按鈕，經(jīng)調(diào)節(jié)使檢流計(jì)示零后，再按“細(xì)”按鈕調(diào)節(jié)使檢流計(jì)示零，以免檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)過(guò)猛而損壞。按按鈕時(shí)間要短，不超過(guò)1s，以防止過(guò)多電荷量通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電池和待測(cè)電池，造成嚴(yán)重極化現(xiàn)象，破壞電池的電化學(xué)可逆狀態(tài)。（避免在尋找平衡點(diǎn)的過(guò)程中，原電池發(fā)生極化現(xiàn)象。）(4)在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，因工作回路有電流通過(guò)，故工作電池的電動(dòng)勢(shì)會(huì)略有改變，因此，每測(cè)定一次就要校正一次。現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五四、實(shí)驗(yàn)步驟：(5)、為了判斷所測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)是否為平衡電勢(shì)，一般應(yīng)在15分鐘左右的時(shí)間內(nèi)，等間隔地測(cè)量7-8個(gè)數(shù)據(jù)。若這些數(shù)據(jù)是在平衡值附近擺動(dòng)，偏差小于±0.5mV，則可認(rèn)為已達(dá)平衡，記錄最后三個(gè)數(shù)據(jù)，取平均值作為該電池的電動(dòng)勢(shì)?，F(xiàn)在是25頁(yè)\一共有29頁(yè)\編輯于星期五四、實(shí)驗(yàn)步驟：3、電動(dòng)勢(shì)法測(cè)溶液的pH值。

(1)配制下列溶液①取1.0mol·dm-3HAC及1.0mol·dm-3NaAC溶液各5.00ml混合后蒸餾水稀釋到20.00ml作待測(cè)液1。②取甲液1.00ml，乙液19.00ml混合，作待測(cè)液2。

③取甲液14.00ml，乙液6.00ml混合，作待測(cè)液3。

將適量(黃豆大小)醌氫醌分別加在各待測(cè)溶液中，用玻璃棒攪均勻讓其充分溶解形成飽和溶液，然后將光亮鉑電極和飽和甘汞電極分別插入待測(cè)溶液①、②、③中組成下列電池。

HgIHg2Cl2lKCl(飽和)ll待測(cè)溶液IQ—H2QIPt(2)測(cè)定上述溶液的電動(dòng)勢(shì)用電位差計(jì)分別測(cè)定上述電池的電動(dòng)勢(shì)，重復(fù)三次。再以蒸餾水沖洗鉑電極及甘汞電極外壁，并用濾紙拭干，浸入其余各待測(cè)溶液中組成電池，分別測(cè)