1、原电池电动势的测量,基础物理化学实验,1.测定Zn-Cu电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势；2.学会一些电极的制备和处理方法；3.掌握电位差计（包括数字式电子电位差计）的测量原理和正确使用方法。, 实验目的,电位差计是根据补偿法（或对消法）测量原理设计的一种平衡式电压测量仪器。其基本工作原理如图所示。En为标准电池，它的电动势已经准确知道。Ex为被测电池的电动势。G为灵敏检流计，用来做示零仪表。Rn为标准电池的补偿电阻，其电阻值大小是根据工作电流来选择的。R是被测电池的补偿电阻，它由已知电阻值的各进位盘组成，通过它可以调节不同电阻数值使其电位降与Ex对消。r是调节工作电流的变阻器，E为工作
2、电源，K为换向开关。, 实验原理,合上K1，调r使G为0，有En=IRn；此时电位差计的工作电流为I=En/Rn。再将K2合上，旋转各进位盘的触头，使G为0，则有Ex=IRc；于是有 Ex=En, 实验步骤,1.具体操作方法,1.按照下图将线路接好，调节工作电压在指定范围。,2.将（N、X1、X2）转换开关放在“断”的位置，并将下方三个电计按钮全部松开，然后与面板上所示符号一致，不可接错。调节检流计零点。依次接上工作电源，标准电池、检流计、以及待测电池。连接时应注意极性。,3.根据实际室温计算标准电池的电动势，并调节温度补偿旋钮， 使数值为校正后的标准电池电动势值。 镉汞标准电池的温度校正公式
3、为： Et / V=1.018646- 40.6（t/-20）+0.95(t/-20)2-0.01(t/-20)310-6， 式中Et为t时的标准电池电动势；t为环境温度（）； 1.018646为标准电池在20时的电动势值。,4.将换向开关放在“N”位置上，先按“粗”电计按钮，观察检流计光点偏转情况，松开按钮，旋动“粗”、“中”、“细”、“微”电阻旋钮，调节工作电流。当检流计偏转已很小时，可按下“细”按钮再作以上操作，直至检流计示零。注意按电计按钮的时间要短（ 1s），以免长时间有电流通过电池。调节旋钮时，电计按钮要松开。 5.将换向开关放在“X1”或“X2”的位置上，如上述同样方法，依次从大
4、到小调节面板中部的六个大旋钮，直至检流计示零。读出大旋钮下方小孔中的数字，即为待测电池的电动势。,2.注意事项:,1.接线时要注意极性不能接错。如果检流计本身是好的，按键后检流计光点不动，则说明线路中必有断路。如果检流计光点总是朝一个方向偏转，则表明达不到补偿，这可能是由以下原因造成： 被测电势高于电位差计的限量； 工作电源没有输出，或输出电动势过高或过低； 工作电流回路中有断路； 工作电源、标准电池或待测电池的极性接反。,2.对被测电势应先确定极性和估计其电动势的大小后，才可用电位差计进行测量。3.只有在松开电计按钮的情况下，才能调节可变电阻旋钮，否则会损坏标准电池，影响测量结果。4.开始测
5、量时，未被对消的电动势必定很大，那么通过检流计的电流也是很大的，为避免检流计损坏，应先将灵敏度旋钮放在最低档。以后在未被对消的电动势逐渐调小的过程中，再将检流计灵敏度放大。,5.为了避免使用汞齐电极时汞的污染，本实验直接使用锌片和铜片为电极，使用前请打磨冲洗。6.甘汞电极使用时请将电极帽取下，用毕后用氯化钾溶液浸泡。7.溶液使用后，倒入回收瓶。, 实验总结,1 数据处理,1.写出实验时的室温T及该温度下标准电池的电动势值E标准； 2.列出各电池电动势的测量值： a) (-)Zn | ZnSO4(0.1mol/dm3)CuSO4(0.1mol/dm3) | Cu (+) E= (-)Cu | C
6、uSO4(0.01mol/dm3)CuSO4(0.1mol/dm3) | Cu(+) E= c) (-)Zn | ZnSO4(0.1mol/dm3) 饱和甘汞电极(+) E= d) (-)饱和甘汞电极CuSO4(0.1mol/dm3) | Cu (+) E=,3.根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式II-12-11，计算实验温度时饱和甘汞电极的电极电势； 4.根据电池(3)、(4)的电动势测量值： (a) 由公式II-12-6分别计算铜、锌电极的； (b) 由公式I-12-7和II-12-8分别计算铜、锌电极的，注意公式中应使用活度 (c) 由电极电势温度校正公式分别计算铜,锌测量电极298
7、K时的标准电极电势并与表II-12-1中的比较,算其相对误差。,5.根据表II-12-1中的 值，计算电池 (1) 两电极的 .和E理论，与E测比较，算出相对误差；6.计算浓差电池 (2) 的E理论，与测量值比较并算出相对误差。,工作电源要有足够的容量，才能保证工作电流恒定。接线时要注意极性不能接错。如果检流计本身是好的，按键后检流计光点不动，则说明线路中必有断路。如果检流计光点总是朝一个方向偏转，则表明达不到补偿，这可能是由以下原因造成： 被测电势高于电位差计的限量； 工作电源没有输出，或输出电动势低于规定值； 工作电流回路中有断路； 工作电源、标准电池或待测电池的极性接反。,2 讨论,原电池电动势的测量，在物理化学研究工作中具有重要的实际意义，有很多应用。首先，可以获得热力学函数的改变值。其次，可以用于计算化学反应的平衡常数、弱酸和弱碱的离解常数、难溶盐的溶解度等，还有电解质的活度、活度系数、离子迁移数等。, 实验延伸,1 复旦大学等编 物理化学实验（第三版）. 北京：高等教育出版社，2005, 参考文献, 思考题,1. 在用电位差计测量电动势过程中,若检流计的光点总是向一个方向偏转,可能是什么原因? 2. 用Zn(Hg)与Cu组成电池时,有人认为锌表面有汞,因而铜应为负极,汞为正极.请分析此结论是否正确? 3. 选择”盐桥”液应注意什么问题?,
