實驗十六-可逆電池電動勢的測定

1、實 驗 報 告 一、 數(shù)據(jù)記錄和處理1. 室溫時各電池的電池電動勢測定 T室溫= 289.15K 表1 室溫時各電池的電池電動勢電池E/V/V123a0.0.0.0.b0.0.0.0.c0.0.0.0.d0.0.0.0. 2. 數(shù)據(jù)處理（1）寫出a、b、c、d各被測電池的表達式、電極反應和電池反應。a. 電池的表達式：HgHg2Cl2 (s)KCl(飽和)AgNO3(0.0100 mol/L)Ag電極反應: Hg + Cl-（飽和） + Ag + = 1/2 Hg2Cl2 + Ag負極：Hg+Cl-（飽和）= 1/2 Hg2Cl2 +e- 正極：Ag + e-= Agb. 電池的表達式：HgH

2、g2Cl2 (s)KCl(飽和)Q,QH2,H+Pt電極反應: C6H4O2（醌）+ 2H+ + 2e- = C6H4(OH）2（氫醌）負極：2Hg+ 2Cl- - 2e- Hg2Cl2 正極：Q + 2H+ + 2e- QH2c. 電池的表達式：HgHg2Cl2(s)KCl(飽和)AgNO3(0.100 mol/L)Ag電極反應: Hg + Cl-（飽和） + Ag + = 1/2 Hg2Cl2 + Ag負極：Hg+Cl-（飽和）= 1/2 Hg2Cl2 +e- 正極：Ag + e-= Agd. 電池的表達式：AgAgCl (s)HCl (0.1 mol/L)AgNO3(0.100 mol/

3、L)Ag電極反應: Ag + Cl-= Ag 負極：Ag + Cl- - e- AgCl 正極：Ag+ + e- Ag（2）由電池（a）的電動勢計算銀電極電勢。根據(jù)能斯特公式計算銀電極的標準電極電勢。與文獻值比較，求相對誤差（已知0.0100AgNO3溶液的離子平均活度系數(shù)=0.90）。飽和甘汞電極電勢和銀電極的標準電極電勢文獻值見附表9-17。查附表9-17計算飽和甘汞電極的電極電勢和銀電極的標準電極電勢：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

4、并計算銀電極標準電極電勢的相對誤差： 相對誤差=(0.81739-0.80773)/0.80773*100%=1.20%（3）由電池（b）的電動勢求醌氫醌電極的電極電勢和緩沖溶液pH。醌氫醌電極的標準電極電勢見附表9-17。根據(jù)緩沖溶液的濃度和醋酸的電離常數(shù)（查附表9-15），計算緩沖溶液pH的理論值，與上面用電動勢法測得的pH相比較，求相對誤差。已知25時0.1NaAc的離子平均活度系數(shù)（=0.791）。查附表9-17計算醌氫醌電極的標準電極電勢：0.6994 0.00074*(t -25) = 0.70606 V由得：=0. + 0.24735=0.44793 V再由得緩沖溶液的pHpH

5、= (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*10-5再由pH=-lg（1.745*10-5）- lg0.1/(0.1*0.791)= 4.656并計算醋酸溶液pH的相對誤差： 相對誤差=（4.656-4.50）/4.656*100%=3.35%（4）*由電池（c）的電動勢計算0. 1000AgNO3溶液的離子平均活度系數(shù)。銀電極標準電極電勢用附表9-17中的關系式求得。由得：0. + 0.24735=0.74777 V再由

6、銀電極的能斯特方程得=0.由則 =0./0.100=0.90095（5）*由電池（a）、（c）的電動勢計算下列濃差電池的電動勢，與用能斯特公式計算結果相比較，0. 1000AgNO3溶液的=0.734。由得：0.70267 V得：0.74777 V再由=0.0451 V該濃差電池的負極反應：Ag(s) - e- Ag+(aq)正極反應：Ag+( aq) + e- Ag(s)電池反應：Ag+(0.1000molKg-1) Ag+(0.0100molKg-1)由濃差電池的能斯特方程求=0. V（6）*由電池（d）的電動勢計算氯化銀溶度積。已知0.10HCl溶液離子平均活度系數(shù)=0.796。 由電池

7、d的電池反應寫出能斯特方程求氯化銀的： 由于此電池反應的標準平衡常數(shù)為氯化銀溶度積的倒數(shù) 經(jīng)簡化得 = = = -22.96所以= 1.06510-10二、 回答問題及討論1 測定電池電動勢為什么要用補償法？本實驗的測定過程中，在找到光點不偏轉的位置之前，仍有電流通過被測定電池，對測量會帶來什么影響？如何減少這些影響？答：熱力學可逆電池的條件之一就是必須非常接近平衡狀態(tài)，即通過的電流無限小，所以因此要用補償法來削減電流，使待測電池工作在可逆狀態(tài)。影響：有電流通過時會使電極極化，使測得的電動勢偏小。措施：減少電流通過電池的時間，可以實現(xiàn)預估電池電動勢的大小，然后迅速調節(jié)。2 在測量時找到平衡點后

8、（即檢流計光點不偏轉時），附圖4-3中段電阻中有無電流通過？電流方向如何？段線路中有無電流通過？電流方向如何？答：CC段有電流通過，方向由C到C， 段無電流通過。3 UJ25型電位差計中測量盤線路（見附圖4-4）對應附圖4-3中的哪部分線路？答：對應CC段電阻。4 若檢流計光點只向一邊偏轉，因而找不到光點不發(fā)生偏轉的平衡點，試分析可能的原因是什么？答：待測電池的正負極接反了；工作電池的電壓太低。5 鹽橋的作用是什么？一般物理化學教科書中介紹的比較理想的鹽橋用電解質是KCl與NH4NO3。本實驗中為什么不用這兩種電解質，而用飽和KNO3溶液制備鹽橋？答：鹽橋作用：降低液面接觸電勢，并且連通電路。本實驗中由于Cl-及NH4+都會與Ag+發(fā)生反應，分別生成沉淀和絡合物，影響電極電勢測定，故選用飽和KNO3溶液制備鹽橋。6 檢流計的使用及維護中最重要的注意事項是什么？標準電池及工作電池的作用有什么不同？使用標準電池時應注意哪些問題？答：檢流計注意事項：檢流計使用時不能劇烈震動；通過檢流計的電流在額定的范圍內并且時間盡量短；檢流計使用后將量程調節(jié)至短路檔位。標準電池作