物理化學(xué)原電池實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、思考題、選擇題、課后習(xí)題

預(yù)習(xí)提問(wèn)（1）補(bǔ)償法測(cè)定原電池電動(dòng)勢(shì)的基本原理是什么？（2）為什么不能采用伏特表測(cè)定原電池電動(dòng)勢(shì)？（3）在用電位差計(jì)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)過(guò)程中，若檢流計(jì)的光點(diǎn)總是向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，可能是什么原因?（4）用Zn(Hg)與Cu組成電池時(shí)，有人認(rèn)為鋅表面有汞，因而銅應(yīng)為負(fù)極，汞為正極。請(qǐng)分析此結(jié)論是否正確?（5）選擇“鹽橋”液應(yīng)注意什么問(wèn)題?（6）標(biāo)準(zhǔn)電池和工作電源各有什么作用？（7）鋅汞為何要齊化？（8）如何維護(hù)和使用標(biāo)準(zhǔn)電池以及檢流計(jì)？（9）簡(jiǎn)述原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量的應(yīng)用20個(gè)思考題（1）補(bǔ)償法測(cè)定原電池電動(dòng)勢(shì)的基本原理是什么？電位差計(jì)是一種可在無(wú)電流（或極小電流）通過(guò)測(cè)量電路時(shí)測(cè)得其兩極間的電勢(shì)差，即為該電池的平衡電動(dòng)勢(shì)的儀器。其原理是在待測(cè)電極上并聯(lián)一個(gè)大小相等，方向相反的外加電勢(shì)，這樣待測(cè)電池就沒(méi)有電流通過(guò)，外加電勢(shì)的大小就等于待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)。（2）為什么不能采用伏特表測(cè)定原電池電動(dòng)勢(shì)？實(shí)驗(yàn)要求測(cè)量原電池的電動(dòng)勢(shì)是可逆電池的電動(dòng)勢(shì)，電池是在可逆狀態(tài)下工作，不允許有電流通過(guò)（或只允許極小的電流通過(guò)），而用伏特表測(cè)量會(huì)有電流通過(guò)，故不能使用伏特表。（3）在用電位差計(jì)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)過(guò)程中，若檢流計(jì)的光點(diǎn)總是向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，可能是什么原因?答：①工電源電動(dòng)勢(shì)偏?、诠ぷ麟娐烦霈F(xiàn)斷路③待測(cè)電路電極反接（4）用Zn(Hg)與Cu組成電池時(shí)，有人認(rèn)為鋅表面有汞，因而銅應(yīng)為負(fù)極，汞為正極。請(qǐng)分析此結(jié)論是否正確?答：不正確，因?yàn)閆n的電極電勢(shì)遠(yuǎn)小于Hg的的電極電勢(shì)，而Cu的和Hg的電極電勢(shì)相差不大（5）選擇“鹽橋”液應(yīng)注意什么問(wèn)題?選擇鹽橋的原則是什么？答：①鹽橋中的濃度要很高，常用飽和溶液。如飽和KCl溶液、飽和KNO3溶液②γ+≈γ-，t+≈t-，且不與電池中的電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。（6）標(biāo)準(zhǔn)電池和工作電源各有什么作用？標(biāo)準(zhǔn)電池是為了確定工作作電路大小，使得測(cè)量待測(cè)電路時(shí)通過(guò)待測(cè)電池中的電流保持在較小的范圍，即電流極小，保證待測(cè)電池在可逆狀態(tài)下工作。工作電源是為了在測(cè)量電池時(shí)能夠提供一個(gè)與電池相反的電動(dòng)勢(shì)，對(duì)消電路中的電動(dòng)勢(shì)。（7）鋅汞為何要齊化？在鋅棒中不可避免地會(huì)含有其它金屬雜質(zhì)，在溶液中本身會(huì)成為微電池，鋅電極電勢(shì)較低(-0.7627V)，在溶液中，氫離子會(huì)在鋅的雜質(zhì)(金屬)上放電，鋅是較活潑的金屬，易被氧化。如果直接用鋅棒做電極，將嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。鋅汞齊化，能使鋅溶解于汞中，或者說(shuō)鋅原子擴(kuò)散在惰性金屬汞中，處于飽和的平衡狀態(tài)，此時(shí)鋅的活度仍等于1，氫在汞上的超電勢(shì)較大，在該實(shí)驗(yàn)條件下，不會(huì)釋放出氫氣。所以汞齊化后，鋅電極易建立平衡。（8）如何維護(hù)和使用標(biāo)準(zhǔn)電池以及檢流計(jì)？標(biāo)準(zhǔn)電池的使用：切勿將電池倒轉(zhuǎn)、傾斜或者搖動(dòng)正負(fù)極不能接錯(cuò)校正電位計(jì)用，不作電源，不允許有10-4A以上的電流通過(guò)，故絕不可用伏特計(jì)測(cè)其電壓或用萬(wàn)用表試其是否為通路B.檢流計(jì)的使用：檢流計(jì)兩端的電壓不能過(guò)大，否則會(huì)造成電流超過(guò)檢流計(jì)的最大量程值，損壞檢流計(jì)。在使用之前要檢查指針是否指零，如果不指零就要手動(dòng)調(diào)節(jié)，否則會(huì)測(cè)出錯(cuò)誤的值；最后，和檢流計(jì)相串聯(lián)的滑動(dòng)變阻器要足夠大，在減少滑動(dòng)變阻器的時(shí)候盡量緩慢，不可忽變?。?）簡(jiǎn)述原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量的應(yīng)用計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)值的變化測(cè)量溶液的PH值計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)，判斷氧化還原反應(yīng)方向計(jì)算難溶鹽的溶度積和絡(luò)合離子穩(wěn)定（不穩(wěn)定）常數(shù)求標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)，計(jì)算離子活度系數(shù)電位滴定，確定某些容量分析過(guò)程中的滴定終點(diǎn)在離子選擇電極，電位—PH圖等方面有重要作用（10）.影響實(shí)驗(yàn)測(cè)量準(zhǔn)確度的因素有哪些？電極制備的好壞，溶液的濃度變化，電位差計(jì)的準(zhǔn)確度，鹽橋?qū)σ航与妱?shì)的消除程度等。（11）.標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)是否是一成不變的？標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)與實(shí)驗(yàn)室溫度有關(guān)，它的大小是一個(gè)和溫度有關(guān)的數(shù)學(xué)達(dá)式。（12）.實(shí)驗(yàn)過(guò)程剛接通電路過(guò)程出現(xiàn)檢流計(jì)光標(biāo)不動(dòng)可能是什么原因？可能是原電池中電極管出現(xiàn)氣泡或者斷層而形成斷路，或者標(biāo)準(zhǔn)電池已經(jīng)損壞，也可能是檢流計(jì)的工作電池已經(jīng)消耗完。（13）.電鍍時(shí)候出現(xiàn)鍍層不緊密的原因是什么？電流密度過(guò)大，導(dǎo)致在電鍍的時(shí)候也電解了水產(chǎn)生氣體，從而使電極表面的的鍍層過(guò)于疏松。（14）.電極管的密封性不好會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)有什么影響？導(dǎo)致電極管中的溶液流入鹽橋當(dāng)中，以至于電極電勢(shì)偏離原有值。（15）什么是可逆電池？可逆電池條件：兩個(gè)電極反應(yīng)以及總反應(yīng)可逆，電池通過(guò)的電流無(wú)限小。（16）電位差計(jì)面板上的粗、細(xì)、短路的功用是什么？在標(biāo)定與測(cè)量的操作中，可能遇到電流過(guò)大、檢流計(jì)受到“沖擊”的現(xiàn)象。為此，應(yīng)迅速按下“短路”按鈕，檢流計(jì)的光點(diǎn)將會(huì)迅速恢復(fù)到零位置，使靈敏檢流計(jì)得以保護(hù)。實(shí)際操作時(shí)，常常是按下“粗”或“細(xì)”按鈕后，得知了檢流計(jì)光點(diǎn)的偏轉(zhuǎn)方向后，立即按下“短路”按鈕。這樣不僅保護(hù)了檢流計(jì)免受沖擊，而且可以縮短檢流計(jì)光點(diǎn)的擺動(dòng)時(shí)間，加快了測(cè)量的速度。（17）參比電極應(yīng)具備什么條件？有何作用？條件：容易制備、電極電勢(shì)穩(wěn)定、不易在空氣中發(fā)生反應(yīng)作用：與待測(cè)電極形成電池，通過(guò)測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)減去已知參比電極電位得到未知電極電位（18）制備電極時(shí)候，正負(fù)極怎么接？電流密度控制在多少？應(yīng)該所將要制備的的電極接在負(fù)極上，電流密度控制在20mA/cm2（19）檢流計(jì)不用時(shí)為什么需短路？檢流計(jì)使用時(shí)要保持水平位置.不使用時(shí)，須將兩端短路，這時(shí)阻尼最強(qiáng)，可保護(hù)檢流計(jì)可動(dòng)部分少受損害（20）按下電位計(jì)上“粗”或“細(xì)”按鈕要短，不能超過(guò)1s,為什么？防止過(guò)多電量通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電池和待測(cè)電池，造成嚴(yán)重極化現(xiàn)象，破壞電池的電化學(xué)可逆狀態(tài)。書后思考題1.在用電位差計(jì)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)過(guò)程中，若檢流計(jì)的光點(diǎn)總是向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，可能是什么原因?答：①工電源電動(dòng)勢(shì)偏?、诠ぷ麟娐烦霈F(xiàn)斷路③待測(cè)電路電極反接2.用Zn(Hg)與Cu組成電池時(shí)，有人認(rèn)為鋅表面有汞，因而銅應(yīng)為負(fù)極，汞為正極。請(qǐng)分析此結(jié)論是否正確?答：不正確，因?yàn)閆n的電極電勢(shì)遠(yuǎn)小于Hg的的電極電勢(shì)，而Cu的和Hg的電極電勢(shì)相差不大3.選擇“鹽橋”液應(yīng)注意什么問(wèn)題?選擇鹽橋的原則是什么？答：①鹽橋中的濃度要很高，常用飽和溶液。如飽和KCl溶液、飽和KNO3溶液②γ+≈γ-，t+≈t-，且不與電池中的電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。25個(gè)選擇題在用電位差計(jì)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)過(guò)程中，若檢流計(jì)的光點(diǎn)總是向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，下列哪個(gè)不會(huì)造成上述現(xiàn)象?（A）A.工電源電動(dòng)勢(shì)偏大B.工作電路出現(xiàn)斷路C.待測(cè)電路電極反接D.工電源電動(dòng)勢(shì)偏小以下那個(gè)選項(xiàng)說(shuō)法正確？（D）可以用伏特表直接測(cè)量原電池的電動(dòng)勢(shì)。檢流計(jì)正負(fù)極不可以接反檢流計(jì)可以檢測(cè)大電流檢流計(jì)不用時(shí)候要按短路關(guān)于補(bǔ)償法測(cè)定原電池電動(dòng)勢(shì)說(shuō)法正確的是（C）待測(cè)電路中電流可以很大待測(cè)電路中電壓可以很大待測(cè)電路中電流應(yīng)該是無(wú)限小以上說(shuō)法都不正確關(guān)于可逆電池說(shuō)法不正確的是（C）在充放電狀態(tài)下都必須是準(zhǔn)平衡狀態(tài)幾乎沒(méi)有電流通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以是不可逆的幾乎沒(méi)有能量的變化關(guān)于電池說(shuō)法錯(cuò)誤的是（B）電池在放電的時(shí)候正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)電池在放電的時(shí)候正極失去電子，負(fù)極得到電子電池電動(dòng)勢(shì)是正極電極電勢(shì)與負(fù)極電極電勢(shì)之差電池在電解的時(shí)候陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（B）為了標(biāo)定工作電路中的電流其電動(dòng)勢(shì)大小與溫度無(wú)關(guān)正負(fù)極不能接反只在一定溫度范圍下使用7..檢流計(jì)的使用不正確的是（D）檢流計(jì)兩端的電壓不能過(guò)大，否則會(huì)造成電流超過(guò)檢流計(jì)的最大量程值，損壞檢流計(jì)。在使用之前要檢查指針是否指零，如果不指零就要手動(dòng)調(diào)節(jié)，否則會(huì)測(cè)出錯(cuò)誤的值；和檢流計(jì)相串聯(lián)的滑動(dòng)變阻器要足夠大，在減少滑動(dòng)變阻器的時(shí)候盡量緩慢，不可忽變！檢流計(jì)可以直在測(cè)量較大的電流8.標(biāo)準(zhǔn)電池的使用不正確的是（D）：切勿將電池倒轉(zhuǎn)、傾斜或者搖動(dòng)正負(fù)極不能接錯(cuò)校正電位計(jì)用，不作電源，不允許有10-4A以上的電流通過(guò)可用伏特計(jì)測(cè)其電壓或用萬(wàn)用表試其是否為通路9.下列說(shuō)法不正確的是（B）A.電化學(xué)中電極電勢(shì)的絕對(duì)值無(wú)法測(cè)定B.用電位差計(jì)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)過(guò)程中，需要測(cè)出工作電路中的電流C.電位差計(jì)的工作原理是在外加電路上加上一個(gè)方向相反的電動(dòng)勢(shì)D.電池除可用來(lái)作為電源外，還可以用來(lái)研究構(gòu)成此電池的化學(xué)熱力學(xué)性質(zhì)10.關(guān)于參比電極說(shuō)法正確的是（C）難以制備電極電勢(shì)穩(wěn)定不易在空氣中發(fā)生反應(yīng)與待測(cè)電極形成電池，通過(guò)測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)減去已知參比電極電位得到未知電極電位①②①③②③④①②③④11.下列說(shuō)法正確的是（A）鹽橋能降低液接電勢(shì)，故能完全消除液接電勢(shì)。鹽橋一般是飽和的KCl、飽和KNO3和濃的NH4NO3溶液在兩個(gè)含有不同溶質(zhì)的溶液形成的界面上，或者兩種溶質(zhì)相同而濃度不同的溶液界面上，存在微小的電勢(shì)差，稱為液接電勢(shì)。有液接電勢(shì)的電池界面上有濃度差擴(kuò)散，而這是不可逆過(guò)程，所以測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)并不是平衡的。12.關(guān)于原電池電動(dòng)勢(shì)的書寫錯(cuò)誤的是（C）Zn|ZnSO4(0.1000mol·kg-1)||KCl(飽和)|Hg2C12寫在左邊的電極是起氧化作用，為負(fù)極;寫在右邊的電極是起還原作用，為正極。用雙垂線“||”表示鹽橋，表示溶液與溶液中存在液接電勢(shì)，通過(guò)鹽橋降低到可以忽略不計(jì)。整個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)是用左邊負(fù)極的電極電勢(shì)減去右邊正極的電極電勢(shì)。用單垂線“|”表示不同的物相界面，有液接電勢(shì)存在。13.關(guān)于鋅電極的制備說(shuō)法有錯(cuò)誤的是（D）用6mol·dm-3硫酸浸洗鋅電極以除去表面上的氧化層鋅電極需要浸入飽和硝酸亞汞溶液中3-5s用飽和硝酸亞汞溶液處理取出后用濾紙擦拭鋅電極，使鋅電極表面上有一層均勻鋅汞齊，再用蒸餾水淋洗直接從電極管上端倒入0.1000mol·kg-1ZnSO4溶液，待充滿虹吸管后夾上夾子，然后把處理好的鋅電極插入清潔的電極管內(nèi)并塞緊14.關(guān)于銅電極的制備說(shuō)法有錯(cuò)誤的是（B）將銅電極在約6mol·dm-3的硝酸溶液內(nèi)浸洗，除去氧化層和雜物，然后取出用水沖洗，再用蒸餾水淋洗。銅電極置于電鍍燒杯中作陽(yáng)極，另取一個(gè)經(jīng)清潔處理的銅棒作陰極極，進(jìn)行電鍍，電流密度控制在20mA·cm-2為宜。電鍍的時(shí)候兩銅片不能碰觸在一起。電鍍時(shí)電極表面有氣泡逸出時(shí)候，說(shuō)明電流密度過(guò)大。15測(cè)量原電池電動(dòng)勢(shì)時(shí)應(yīng)該避免電極極化，以下錯(cuò)誤的是（D）測(cè)量前可根據(jù)電化學(xué)基本知識(shí)，初步估算一下被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)大小，以便在測(cè)量時(shí)能迅速找到平衡點(diǎn)避免電極極化。按下電位計(jì)上“粗”或“細(xì)”按鈕要短，不能超過(guò)1s。讓待測(cè)電池通電的時(shí)間盡可能的短。以上均不能減少電極的極化。16.有關(guān)原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)說(shuō)法不正確的是（D）嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，本實(shí)驗(yàn)測(cè)定的并不是可逆電池，由于我們?cè)诮M裝電池時(shí)，在兩溶液之間插入了“鹽橋”，則可近似地當(dāng)作可逆電池來(lái)處理。為判斷所測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)是否為平衡電勢(shì)，一般應(yīng)在15min左右時(shí)間內(nèi)，等間隔地測(cè)量7-8個(gè)數(shù)據(jù)。若這些數(shù)據(jù)是在平均值附近擺動(dòng)，偏差小于±0.5mV，則可認(rèn)為已達(dá)平衡，可取其平均值作為該電池的電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量方法屬于平衡測(cè)量，在測(cè)量過(guò)程中盡可能地做到在可逆條件下進(jìn)行。在制備鋅電極的過(guò)程中，擦過(guò)用飽和硝酸亞汞溶液處理的鋅電極的濾紙可以隨意丟棄

17.有關(guān)原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)說(shuō)法不正確的是（B）電鍍后，電極不宜在空氣中暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)使鍍層氧化，應(yīng)盡快洗凈，置于電極管中，用溶液浸沒(méi)，并超出1cm左右，同時(shí)應(yīng)盡快進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)過(guò)程不需要記錄實(shí)驗(yàn)室溫度。Cu|CuSO4(0.0100mol·kg-1)||CuSO4(0.1000mol·kg-1)|Cu，該種電池叫做濃差電池。電極電勢(shì)的大小，不僅與電極種類、溶液濃度有關(guān)，而且與溫度有關(guān)。18.對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中有錯(cuò)誤的是（D）對(duì)于任一電池，其電動(dòng)勢(shì)等于兩個(gè)電極電勢(shì)之差值，其計(jì)算式為：根據(jù)飽和甘汞電極的電極電勢(shì)溫度校正公式，計(jì)算實(shí)驗(yàn)溫度下飽和甘汞電極的電極電勢(shì)，然后根據(jù)與鋅電極組成的電池的電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值，可以計(jì)算出該溫度下的鋅的電極電勢(shì)，然后再經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電極電勢(shì)測(cè)量原電池電動(dòng)勢(shì)時(shí)通常是測(cè)得三組數(shù)據(jù)，求出平均值。標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，溶質(zhì)的活度是1mol/L,且在溫度為298.5K。19.下述四種電池（或儀器）中哪一種是不能用作直流電源（C）（A）蓄電池（B）干電池（C）標(biāo)準(zhǔn)電池（D）直流穩(wěn)壓電源20.電位差計(jì)系統(tǒng)接線時(shí)，不用考慮極性的是（B）。（A）工作電池（B）檢流計(jì)（C）被測(cè)電池（D）標(biāo)準(zhǔn)電池21．電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定常用Poggendoff對(duì)消法，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（C）電動(dòng)勢(shì)測(cè)定時(shí)要使電池反應(yīng)在接近熱力學(xué)可逆條件下進(jìn)行在兩個(gè)溶液中插入鹽橋，液接電位仍在毫伏數(shù)量級(jí)，精確測(cè)定仍不能滿足要求用對(duì)消法測(cè)定電動(dòng)勢(shì)簡(jiǎn)便易測(cè)，并可消除電極上副反應(yīng)，避免標(biāo)準(zhǔn)電池?fù)p耗電動(dòng)勢(shì)測(cè)定可求電池反應(yīng)的各種熱力學(xué)參數(shù)。22.在測(cè)定Ag│AgNO3(m)的電極電勢(shì)時(shí)，在鹽橋中哪一種電解質(zhì)是可以采用的？（C）(A)KCl（飽和）(B)NH4Cl(C)NH4NO3(D)NaCl23..在Zn-Cu電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，Zn/Zn2+電極是（C）(A)第一類可逆電極，作正極(B)第三類