原電池電動(dòng)勢(shì)及其溫度系數(shù)的測(cè)定

原電池電動(dòng)勢(shì)及其溫度系數(shù)的測(cè)定2023/6/8第一頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?.了解電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量原理及方法,用數(shù)字式電子電位差計(jì)測(cè)定原電池的電動(dòng)勢(shì)；2.了解可逆電池電動(dòng)勢(shì)溫度系數(shù)及其實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法；3.了解電動(dòng)勢(shì)法測(cè)量電解質(zhì)溶液pH的原理，測(cè)定電解質(zhì)溶液的pH值2023/6/8第二頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、實(shí)驗(yàn)原理1.電勢(shì)的溫度系數(shù)：在一定溫度下，電動(dòng)勢(shì)隨溫度的變化率（?E/?T）p由于：(?ΔrGm/?T)p=-ΔrSm,ΔrGm=-zFE(?ΔrGm/?T)p=-zF（?E/?T）p故：ΔrSm=zF（?E/?T）p

可逆電池的電動(dòng)勢(shì)EMF與溫度的關(guān)系可以表示為溫度的多項(xiàng)式，即:

EMF=a0+a1T+a2T2

實(shí)驗(yàn)中只要測(cè)得幾個(gè)（至少為三個(gè)）溫度下的電動(dòng)勢(shì)，就可以求出溫度系數(shù)。

2023/6/8第三頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、實(shí)驗(yàn)原理2.由E和（?E/?T）p計(jì)算ΔrHm恒溫反應(yīng)過(guò)程：ΔrGm=ΔrHm-TΔrSmΔrHm=ΔrGm+TΔrSm

=-zFE+zFT（?E/?T）p2023/6/8第四頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、實(shí)驗(yàn)原理3.電動(dòng)勢(shì)法測(cè)量電解質(zhì)溶液的pH值

測(cè)量溶液的pH值應(yīng)該用對(duì)H+可逆的電極，如氫電極、玻璃電極或醌氫醌電極。氫電極由于制備和維護(hù)都比較困難而不常用；玻璃電極常用在pH計(jì)中。本實(shí)驗(yàn)用醌氫醌電極測(cè)量HCl水溶液的pH值。醌氫醌電極的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、制備方便、耐用、容易建立平衡。其缺點(diǎn)是只能用在pH＜8的環(huán)境中，而且不能有強(qiáng)的氧化劑和強(qiáng)的還原劑存在?？諝庵械难跞苡谌芤褐幸材馨氧珰漉趸?。因此，醌氫醌電極應(yīng)該在使用時(shí)臨時(shí)配制，用后把溶液倒入廢液瓶?jī)?nèi)。醌氫醌電極和飽和甘汞電極構(gòu)成電池如下：

2023/6/8第五頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、實(shí)驗(yàn)原理

Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(飽和水溶液)||H+(a1)|Q-H2Q|Pt

醌氫醌由醌和氫醌(對(duì)苯二酚)以等分子比結(jié)合而成，墨綠色晶體，微溶于水，在水溶液中按下式分解：

C6H4O2·C6H4(OH)2C6H4O2+C6H4(OH)2(Q-QH2)(Q)(QH2)電極反應(yīng)為:Q+2H+（a1）+2e-QH2

電極反應(yīng)的能斯特方程為:

2023/6/8第六頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、實(shí)驗(yàn)原理近似取α(Q)≈α(QH2),則在298.15K時(shí)上式簡(jiǎn)化為:

2023/6/8第七頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、實(shí)驗(yàn)原理飽和汞電極:Hg2Cl2(s)+2e-

2Hg(s)+2Cl-(aq)

2023/6/8第八頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、實(shí)驗(yàn)原理醌氫醌電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表示為溫度的函數(shù):E(Q/QH2)/V=0.6995-0.7359×10-3(t/℃-25)飽和甘汞電極的電極電勢(shì)也表示為溫度的函數(shù):E飽和甘汞/V=0.2415-0.76×10-3(t/℃-25)則由醌氫醌電極和飽和甘汞電極構(gòu)成電池的電動(dòng)勢(shì)表示為:EMF=E(Q/QH2)-E飽和甘汞=[E(Q/QH2)-E飽和甘汞]-0.0592pH2023/6/8第九頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、主要儀器與試劑NDM-1型數(shù)字直流電壓測(cè)量?jī)x１臺(tái)超級(jí)恒溫水浴1臺(tái)帶恒溫夾套的電解池１只光亮鉑金電極１支；飽和甘汞電極１支；飽和KCl鹽橋１只；容量瓶；飽和KCl溶液；醌氫醌；0.100mol.L-1鹽酸溶液2023/6/8第十頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、主要儀器與試劑2023/6/8第十一頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、主要儀器與試劑超級(jí)恒溫水槽2023/6/8第十二頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、主要儀器與試劑超級(jí)恒溫水槽操作面板打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)；按設(shè)定按鈕，使用“移位、加數(shù)、減數(shù)”鍵調(diào)至所需要控制的溫度，再按設(shè)定按鈕，即可恒溫。2023/6/8第十三頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、主要儀器與試劑圖帶循環(huán)水恒溫夾套的電池構(gòu)造圖1電解池，2恒溫夾套，3甘汞電極，4鹽橋，5鉑金電極，，HClQ-QH2KCl塑料底座冷卻水冷卻水1243521１.按下電源開(kāi)關(guān)２.采零：將兩條測(cè)試線的一端對(duì)應(yīng)插入紅、黑插孔，然后將另一端短路連接，按“采零”鍵，儀表顯示為“000.0”３.斷開(kāi)短路連接，按極性(黑“－”、紅“＋”)與被測(cè)電壓連接，儀表即可顯示被測(cè)電壓值。2023/6/8第十四頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二四、實(shí)驗(yàn)操作步驟１.依照?qǐng)D3-37-1將鉑金電極飽和甘汞電極、鹽橋等組裝好，將少量醌氫醌溶解在0.0100mol.L-1HCl水溶液中至飽和，然后移入電池內(nèi)將原電池與超級(jí)恒溫水浴連接好。

2.開(kāi)啟超級(jí)恒溫水浴，將電池恒溫至25℃。3.按下NDM-1數(shù)字直流電壓測(cè)量?jī)x電源開(kāi)關(guān)；采零：將兩條測(cè)試線的一端對(duì)應(yīng)插入紅、黑插孔，然后將另一端短路連接，按“采零”鍵，儀表顯示為“000.0”4.斷開(kāi)短路連接，按極性(黑“－”、紅“＋”)與被測(cè)電池兩極連接，儀表即可顯示該溫度下被測(cè)電池的電壓值。5.將恒溫水浴的溫度分別恒定至28℃

、31℃、34℃、37℃，重復(fù)３、４兩頻操作。2023/6/8第十五頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理EMF溫度１.原電池電動(dòng)勢(shì)及其溫度系數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表

電動(dòng)勢(shì)EMF/VpH(25℃)123平均t1=℃t2=℃t3=℃EMF=f(t)(E/T)p2023/6/8第十六頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理2.用MicrosoftExcel程序擬合EMF=f(T)的方程3.給出電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)4.計(jì)算25℃HCl（aq）的pH值2023/6/8第十七頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二六、注意事項(xiàng)注意實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保證醌氫醌溶液、KCl溶液和甘汞電極內(nèi)溶液的飽和飽和甘汞電極中不能有汽泡，保持電極中飽和KCl溶液的液位接近通往大氣出口處2023/6/8第十八頁(yè)，共十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二七、思