实验八 电动势的测定.doc

1、实验八 原电池电动的测定实验八 电动势的测定一实验目的:1.掌握电位差计的测量原理和测定电池电动势的方法。2.了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念。二实验原理：电池的书写习惯是左方为负极，右方为正极。负极进行氧化反应，正极进行还原反应。如果电池反应是自发的，则电池电动势为正。符号“|”表示两相界面，“|”表示盐桥。例如用电动势法求 AgCl 的 Ksp。则需设计成如下电池：Ag(固)|AgCl(固)|KCl(0.1mol.L -1)|AgNO3(0.01mol.L-1)|Ag(固)电池的电极反应为负极 AgCl -(0.1mol.L-1)AgCl +e E 左 =E0 左 -RT/Fln1/aC

2、l-正极 Ag +(0.01mol.L-1)+eAgCl E 右 =E0 右 -RT/Fln1/aAg+电池反应 Ag +(0.01mol.L-1)+ Cl-(0.1mol.L-1)AgCl E=E0-RT/F*ln1/ aAg+.aCl-因为 G 0-nEF=-RTln1/Ksp， 所以 lgKsp=lg a Ag+lg aCl-EF/2.303RT，只要测得该电池的电动势，就可通过上式求得 AgCl 的 Ksp。又如：通过电动势的测定，求未知溶液的 pH，可设计如下电池：Hg(液)|Hg 2Cl2(固)|KCl(饱和)| 饱和醌氢醌的未知 pH 溶液|Pt+正极反应 C 6H4O2+2H+

3、2eC 6H4(0H)2电极电势： E 右 =E0醌氢醌 -RT/2Flna 氢醌 /a 醌 .a2H+=E0 醌氢醌 -2.30RT/F*pH因为 E=E 右 -E 左 E 0 醌氢醌 -2.30RT/F*pH-E 甘汞所以 pH=(E 0醌氢醌 -E-E 甘汞 )/(2.303RT/F)只要测得电动势，就可通过上式求得未知溶液的 pH 值。三电池组成图：四仪器及试剂仪器：EM-3C 型数字电位差计，甘汞电极，氯化银电极，铂电极，银电极，标准电池，50mL 烧杯 5 个；10mL 移液管 2 支；洗瓶 1 个。试剂：饱和 KNO3盐桥；0.01mol.L -1AgNO3；0. 1mol.L

4、-1KCl；饱和 KCl 溶液；氢醌固体粉末；0.2mol.L-1HOAc；0.2mol.L -1NaOAc；未知溶液。五实验步骤：本实验测定下列电池的电动势：(1)-Hg(液)|Hg 2Cl2(固)|KCl(饱和)|AgNO 3(0.01mol.L-1)|Ag(固)(2)Ag(固)|AgCl(固)|KCl(0.01mol.L -1)|AgNO3(0.01mol.L-1)|Ag(固)(3)Hg(液)|Hg 2Cl2(固)|KCl(饱和)|H (0.1mol.L-1 HOAc0.1mol.L -1 NaAcO)Q.QH2|Pt+(4)Hg(液)|Hg 2Cl2(固)|KCl(饱和)| 未知样品

5、Q.QH2|Pt+1. 按室温计算各电池电动势值。（注：预习时算好）2. 插上数字电位差计的电源插座，打开电源开关预热 5 分钟。将右侧功能选择开关置于测量档。3. 测定实验时的室温，计算该温度下的标准电池电动势值，计算公式如下：Et=1.0186-4.0610 -5(t20)-9.510 -7(t20) 2V，t实验温度，。4. 分别用红（“”极）、黑（“”极）测量线的一端插入数字电位差计的外标线路相对应的“”极与“-”极，其另一端与标准电池的“”极与“-”极相连接，将数字电位差计“功能选择”开关打到“外标”，依次调节电位器开关“X1000mV、X100mV、X10mV、X1mV、X0.1m

6、V 到 Et 值，旋转X0.01mV 电位器，使电动势指示的值与 Et 完全相符，且平衡指示为 0.0000 止，若不为零，则按校准开关。5. 测量：将测量电池的正、负电极分别与数字电位差计的测量线路“”极、“”极连接，将面板右侧的“功能选择”开关拨至“测量”位置 ，依次调节电位器开关“X1000mV、X100mV、X10mV、X1mV、X0.1mV 到理论计算值，旋转 X0.01mV 电位器，使平衡指示为0.0000 止，读出电动势指示值，即为所测电池的电动势。6. 将甘汞电极插入装有饱和 KCl 溶液的盐桥中；另取一个干净的 100ml 烧杯用数毫升 0.01 mol.L-1AgNO3溶液

7、连同银电极一起淌洗，然后装 0.01mol.L-1AgNO3溶液 20 毫升，插入银电极，用 KNO3盐桥与甘汞电极连接构成电池，电池与数字电位差计相连接，注意电极的极性。按步骤“5”进行测量，记下测量值。按下数字电位差计的黄色断开按钮，再进行重复测量，取两次测量的平均值。测定完毕，电池(1)的溶液不要倒掉。7. 用浸在 0.1 mol.L-1 KCl 溶液中的 AgCl 电极代替甘汞电极作参考电极，用它与 Ag 电极连成电池(2)，再按上法测其电动势。8. 用移液管移取 10ml0.2mol.L-1 HOAc 及 10ml0.2mol.L-1 NaOAc 溶液于洗净的小烧杯中，再于其中加入少

8、量醌氢醌粉末，摇动使之溶解，但仍保持溶液中含少量固体。然后插入铂电极，负极用步骤“6”的甘汞电极和盐桥，连接构成电池（3），测其电动势。最后按相同的方法，测未知溶液的 PH 值。9. 测定完毕后，保留饱和 KCl 溶液及 AgCl 电极的溶液，将 AgCl 电极浸入 0.1 mol.L-1 KCl 溶液的广口瓶中保存。倒去硝酸银及醋酸溶液。洗净广口瓶，装入蒸馏水，将 Pt 电极和 Ag 电极插入其中，盐桥两端淋洗后，浸入硝酸钾溶液中保存，甘汞电极清洗后套上电极保护套，装入电极盒内。10. 实验完毕，清洗仪器，电位器复零，关闭电源开关，拔下电源插座，整理好电源连接线和标准电池，合上数字电位差计仪

9、器盖，整理实验室。六注意事项1数字电位差计要预热 15min。2盐桥使用时要注意不要污染，认准一端装氯化物，用后要及时清洗，并在饱和硝酸钾溶液中保存。3硝酸银溶液用后要回收到指定的容器中。4电池电动势测定时不要长时间通电，当稳定后马上读数，然后按下断开开关。七数据处理1计算室温下 1，2，3 号电池的电动势及缓冲溶液 PH 值。表 81室温 ， Et= V测定值编号 1(V) 2(V)平均值(V) 理论值(V) 误差1 2 3 4 2利用电池 2 的测定结果计算氯化银的溶度积。3计算未知溶液 PH 值。4计算测定值与理论值之间的误差，讨论其误差来源。黏度法测定高聚物摩尔质量一、实验目的1、掌握

10、用乌氏(Ubbelohde )黏度计测定高聚物溶液黏度的原理和方法2、测定高聚物聚乙烯醇的黏均摩尔质量二、实验原理单体分子经加聚或缩聚过程便可合成高聚物。并非高聚物每个分子的大小都相同，即聚合度不一定相同，所以高聚物的摩尔质量是一个统计平均值。对于聚合和解聚过程的机理和动力学的研究，以及为了改良和控制高聚物产品的性能，高聚物摩尔质量是必须掌握的重要数据之一。高聚物溶液的特点是黏度特别大，原因在于其分子链长度远大于溶剂分子，加剂化作用，使其在流动时受到较大的内摩擦阻力。黏性液体在流动过程中，必须克服内摩擦阻力而做功。其所受阻力的大小可用黏度系数 (简称黏度)来表示(kgm -1s-1)。高聚物稀

11、溶液的黏度是液体流动时内摩擦力大小的反映。纯溶剂黏度反映了溶剂分子间的内摩擦力，记作 0高聚物溶液的黏度则是高聚物分子间的内摩擦、 高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦以及 0三者之和。在相同温度下，通常 0 ，相对于溶剂，溶液黏度增加的分数称为增比黏度，记作：而溶液黏度与纯溶剂黏度的比值称作相对黏度，记作 r，即 r反映的也是溶液的黏度行为，而 sp 则意味着已扣除了溶剂分子间的内摩擦效应仅反映了高聚物分子与溶剂分子间和高聚物分子间的内摩擦效应。高聚物溶液的增比黏度 sp 往往随质量浓度 C 的增加而增加。为了便于比较，将单位浓度下所显示的增比黏度称为比浓黏度，而 Lnr/C 则称为比浓对数黏度。

12、当溶液无限稀释时，高聚物分子彼此相隔甚远，它们的相互作用可忽略，此时有关系式称为特性黏度，它反映的是无限稀释溶液中高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦，其值取决于溶剂的性质及高聚物分子的大小和形态。由于 Vr 和均是无因次量，所以的单位是质量浓度 C 单位的倒数。在足够稀的高聚物溶液里，与 sp/c 与 c ，和 Lnr/c 与 c 之间分别符合下述经验关系式：上两式中 k 和 p 分别称为 Huggins 和 Kramer 常数。这是两直线方程，通过对 sp/c 对 c 或 ln/r 对 c 作图，外推至 c0 时所得截距即为。显然，对于同一高聚物，由两线性方程作图外推所得截距交于同一点，如图所示

13、。高聚物溶液的特性黏度D与高聚物摩尔质量之间的关系，通常用带有两个参数的 MarkHouwink 经验方程式来表示：式中 M 是黏均摩尔质量，K、a 是与温度、高聚物及溶剂的性质有关的常数，只能通过一些绝对实验方法(如膜渗透压法、光散射法等)确定，聚乙烯醇水溶液在 25时 K210 2,a=0.76；在 30时 K6.6610 -2，a0.64。本实验采用毛细管法测定黏度，通过测定一定体积的液体流经一定长度和半径的毛细管所需时间而获得。本实验使用的乌氏黏度计如图 1172 所示。当液体在重力作用下流经毛细管时，其遵守 Poiseuille 定律：式中 r (kgmls-1)为液体的黏度；p(k

14、gm”s -1)为当液体流动时在毛细管两端间的压力差(即是液体密度 ，重力加速度 g 和流经毛细管液体的平均液柱高度 h 这三者的乘积)；r(m)为毛细管的半径；V(m 3)为流经毛细管的液体体积；t(s)为 y 体积液体的流出时间;l(m)为毛细管的长度。用同一黏度计在相同条件下测定两个液体的黏度时，它们的黏度之比就等于密度与流出时间之比:如果用已知黏度 1的液体作为参考液体，则待测液体的黏度， 2可通过上式求得。在测定溶剂和溶液的相对黏度时，如溶液的浓度不大(Cl0kgm 3)，溶液的密度与溶剂的密度可近似地看作相同，所以只需测定溶液和溶剂在毛细管中的流出时间就可得到 r。三、仪器与试剂

15、仪器：恒温槽 1 套，乌氏黏度计 1 支，50ml 具塞锥形瓶 2 只，洗耳球 1 只，5ml 移液管 1 支，lOml 移液管 2 支，细乳胶管 2 根，弹簧夹 2 个，恒温槽夹 3 个，吊锤 1 只，25ml 容量瓶 1 只，秒表 1 只。试剂：聚乙烯醇(分析纯)。四、实验内容1、将恒温水槽调至 25。2、溶液配制：准确称取聚乙烯醇 0.5g(称准至 0.001g)于 lOOml 具塞锥形瓶中，加入约 60ml 蒸馏水溶解，因不易溶解，可在 60水浴中加热数小时，待其颗粒膨胀后，放在电磁搅拌器上加热搅拌，加速其溶解，溶解后，小心转移至 lOOmL 容量瓶中，将容量瓶置入恒温水槽内，加蒸馏水

16、稀释至刻度(或由教师准备)。3、测定溶剂流出时间 to：将黏度计垂直夹在恒温槽内，用吊锤检查是否垂直。将 20ml 纯溶剂自 A 管注入黏度计内，恒温数分钟，夹紧 C 管上联结的乳胶管，同时在连接 B 管的乳胶管上接洗耳球慢慢抽气，待液体升至G 球的 1/2 左右即停止抽气，打开 C 管乳胶管上夹子使毛细管内液体同 D 球分开，用停表测定液面在 a、b 两线间移动所需时间。重复测定 3 次，每次相差不超过 0.3s，取平均值。4、测定溶液流出时间 t 取出黏度计，倒出溶剂，吹干。用移液管吸取15mL 已恒温的高聚物溶液，同上法测定流经时间。再用移液管加入 5mL 已恒温的溶剂，用洗耳球从 C

17、管鼓气搅拌并将溶液慢慢地抽上流下数次使之混合均匀，再如上法测定流经时间。同样，依次再加入 5ml、l0ml、20ml溶剂，逐一测定溶液的流经时间。5、实验结束后，将溶液倒入回收瓶内，用溶剂仔细冲洗黏度计 3 次，最后用溶剂浸泡，备下次用。五、 据记录与处理1、记录并计算各种数据。2、ln/C 人及 sp/C 分别对 c 作图，作线性外推至 C0 求。3、取常数 k、a 值，计算出聚乙烯醇的黏均摩尔质量。六、注意事项：(1)黏度计必须洁净，如毛细管壁上挂水珠，需用洗液浸泡。(2)高聚物在溶剂中溶解缓慢，配制溶液时必须保证其完全溶解，否则会影响溶液起始浓度，而导致结果偏低。(3)本实验中溶液的稀释是直接在黏度计中进行的，所用溶剂必须先在与溶液所处同一恒温槽中恒温，然后用移液管准确量取并充分混合均匀方可测定。(4)测定时黏度计要垂直放置，否则影响结果的准确性。七、思考题1、乌氏黏度计中的支管 C 的作用是什么?能否去除 C 管改为双管黏度计使用?为什么? 2、在测定流出时间时，C 管的夹子忘记打开了，所测的流出时间正确吗?为什么?3、黏度计为何必须垂直，为什么总体积对黏度测定没有影响?黏度法测定水溶液高聚物黏均摩尔质量