電動勢法測定化學反應的熱力學函數

電動勢法測定化學反應的熱力學函數第1頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月一、實驗目的

根據可逆熱力學體系的要求設計可逆電池，測定其在不同溫度下的電動勢值，計算電池反應的熱力學函數

G、S及

H。鞏固電位差計測定原電池電動勢的原理和方法，掌握電動勢法測定化學反應熱力學函數變化值的有關原理和方法。了解銀－氯化銀電極的制備方法。第2頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月二、實驗原理

對消法測定原電池電動勢Ew-工作電源；EN-標準電池；EX-待測電池；R-調節(jié)電阻；RX-待測電池電動勢補償電阻；RN-標準電池電動勢補償電阻；K-轉換電鍵；G-檢流計原理：是在待測電池上并聯一個大小相等，方向相反的外加電勢差，這樣待測電池中沒有電流通過，外加電勢差的大小即等于待測電池的電動勢。第3頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月二、實驗原理在恒溫恒壓可逆的條件下，原電池電化學反應吉布斯自由能的減少等于體系所作的最大有用功。結合法拉第定律，有：n為電極反應中電子的計量系數F為法拉第常數E為電池的電動勢第4頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月二、實驗原理負極反應：正極反應：化學反應：電動勢：第5頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月三、儀器與試劑

儀器：數字電位差計 1臺超級恒溫槽 1臺甘汞電極 1支小燒杯 2支

KCl(0.1000mol·L-1)HNO3溶液HCl溶液丙酮銀絲鉑絲試劑：第6頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月四、實驗步驟1、制備銀-氯化銀電極取一段直徑為1mm的純銀絲，先用丙酮洗去表面的油污，在3mol·L-1HNO3溶液中浸蝕一下，再用蒸餾水洗凈其表面，然后放入含有0.1mol·L-1HCl的小燒杯中進行恒電流陽極氧化，用鉑絲作陰極，所用陽極電流密度約為0.4mA·cm-2，時間為30min。電解完畢取出制好的電極，用蒸餾水洗凈電極表面后放入盛有飽和KCl與飽和AgCl溶液的玻璃電極管中，然后將電極浸泡在飽和KCl溶液中，保存于暗處備用。

第7頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月四、實驗步驟2、組合電池，并測定其電動勢用所制備的銀-氯化銀電極與飽和甘汞電極，組裝原電池。接通恒溫槽電源進行恒溫，使其達到25℃。把被測電池放入恒溫槽中恒溫約15min，同時將原電池引出線連接到SDC型數字式電位差計上，測定其電動勢，每隔5min測一次，直至電位差計讀數穩(wěn)定為止。調節(jié)恒溫槽，令槽溫升溫5℃，重復上述測定，然后繼續(xù)再升溫5℃并進行測定，共測5～6個溫度點。測定完畢后，將電池取出放在瓷盤上，并把其他儀器整理好，恢復到前的狀態(tài)。第8頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月五、實驗記錄及數據處理

1、將測得數據列成下表：

室溫：

；氣壓計讀數：

。次序t/℃T/KE/V(E/T)p/V

K-1

G/J

K-1

mol-1

S/J

mol-1

H/J

mol-1第9頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月五、實驗記錄及數據處理

2、作E-T圖，通過作曲線切線之斜率或回歸為方程并求導計算所測溫度的(E/T)p。利用公式(1)－(3)，分別求出該電池反應的

G、S及

H。3、將實驗所得的電池反應的熱力學函數變化值與文獻值進行比較，并對實驗結果進行討論。第10頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月六、提問與思考1、用測電動勢的方法求熱力學函數有何優(yōu)越性？2、可逆原電池應滿足哪些要求？在設計時應注意哪些問題？3、如何用所測定的電池電動勢數據來求算電池反應的熱力學函數變化值？4、本實驗中的電池電動勢與電池中氯化鉀的濃度是否有關？為什么？第11頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月七、參考文獻

1、古鳳才，肖衍繁，張明杰，劉炳泗編．基礎化學實驗教程．第二版．北京：科學出版社，2005．2、劉壽長，張建民，徐順主編．物理化學實驗與技術．鄭州：鄭州大學出版社，2004．3、吳子生，嚴忠