文档介绍：原电池电动势的测定与应用
华南师范大学化学与环境学院
合作: 指导老师:林晓明
一、实验目的
①掌握电位差计的测量原理和原电池电动势的测定方法;
②加深对可逆电池,可逆电极、盐桥等概念的理解;
③测定电池(Ⅰ)及电池(Ⅱ)的电动势;
④了解可逆电池电动势测定的应用。
二、实验原理
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原电池电动势不能能用伏特计直接测量,因为电池与伏特计连接后有电流通过,就会在电极上发生极化,结果使电极偏离平衡状态。另外,电池本身有内阻,所以伏特计测得的只是不可逆电池的端电压。而测量可逆电池的电动势,只能在无电流(或极小电流)通过电池的情况下进行,因此采用对消法(又叫补偿法)。
对消法是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电源,这样待测电池中没有电流通过,外加电源的大小即等于待测电池的电动势。
本实验使用的电动势测量仪器是SDC型数字电位差计,它是利用对消法原理设计的。
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电池的书写****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。
在电池中,电极都具有一定的电极电势。当电池处于平衡态时,两个电极的电极电势只差就等于该可你电池的电动势,规定电池的电动势等于正、负电极的电极电势之差,即
E=φ+-φ-
式中,E是原电池的电动势。φ+、φ-分别代表正、负极的电极电势。
根据电极电位的能斯特方程,有
+
-RT/ZF·ln(α还原/α氧化)
-
-RT/ZF·ln(α还原/α氧化)
电池(Ⅰ)Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)‖AgNO3()|Ag
负极反应:Hg + Cl-(饱和) 1/2Hg2Cl2 + e-
正极反应:Ag+ + e- Ag
总反应:Hg + Cl-(饱和)+ Ag+ 1/2Hg2Cl2 + Ag
根据电极电位的能斯特公式,正极银电极的电极电位:
φAg/Ag+ = φθAg/Ag+ + lgɑAg+
其中φθAg/Ag+ = - (t-25)
又因AgNO3 浓度很稀,ɑAg+ ≈[Ag+] =
负极饱和甘***电极电位因其***离子浓度在一定温度下是个定值,故其电极电位只与温度有关,其关系式:
φ饱和甘***= - (t–25)
而电池电动势 E = φ+ - φ-;可以算出该电池电动势的理论值。与测定值比较即可。
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求溶液的pH值,通常将醌氢醌电极与饱和甘***电极组成原电池,测定其电动势,则溶液的pH值可求。
电池(Ⅱ)Hg|Hg2Cl2|KCl(饱和)||H+( HAc+ NaAc)Q·QH2|Pt
醌氢醌是一种暗褐色晶体,在水中溶解度很小,在水溶液中依下式部分溶解。
C6H4O2·C6H4(OH)2(醌氢醌)== C6H4O2(醌)+C6H4(OH)2(氢醌)
在酸性溶液中,对苯二酚解离度极小,因此醌与对苯二酚的活度可以认为相同,即
α醌=α氢醌。
醌氢醌电极的制备很简单,只需待测pH值溶液以醌氢醌饱和,浸入惰性电极(铂电极)中即可。醌氢醌电极