电动势的测定及应用

物理化学实验报告

专业班级 化工112 姓名 姚志杰 序号 11402010235 同组姓名 田飞成 金鹏 指导老师 付志强 姚利辉 实验日期 2013、5、20

实验名称 实验六 电动势的测定及其应用

一、 实验目的

1．通过实验加深对可逆电池、可逆电极、盐桥等概念的理解； 2．掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法；

3．通过电池Ag|AgNO3(b1)‖KCl（b2）|Ag-AgCl|Ag的电动势求AgCl的容积度Ksp。

4．了解标准电池的使用和不同盐桥的使用条件。

二、 实验原理

1、可逆电池的电动势：E=φ+-φ-

2、对消法测定原电池电动势原理：

在待测电阻上并联一个大小相等，方向相反的外加电势差，这样待测电池中

没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。

3、电极：

（1）标准氢电极：电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准电极作为标准（标准氢电极是氢气压力为101325Pa，溶液中α（H+）为1，其电极的电极电势规定为零）。将标准氢电极与待测电极组成电池，所测电池电动势就是待测电极的电动势。

（2）参比电极：由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。这些电极与标准氢电极比较而得的电极电势已精确测出。 E甘汞=0.2415-0.00076（t/℃-25）

4、电池：

电池（1）：（-）Hg（s）|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和）‖AgNO3(c)|Ag(s)(+) 电池（2）：(­)Hg(s)|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和）‖KCl(c)|AgCl(s),Ag(s)(+)

三、 实验仪器、试剂

仪器：EM-3C数字式电子电位差计；检流计；标准电池；银电极一支；银-氯化银电极一支；饱和甘汞电极一支；50mL烧杯若干个；导线、滤纸若干。

试剂：0.01,0.03,0.05,0.07,0.09（mol·dm-3）KCl溶液；0.01,0.03,0.05,0.07,0.09（mol·dm-3）AgNO3溶液；饱和KCl溶液。

四、 实验步骤

1、打开EM-3C数字式电子电位差计总电源预热15分钟。

2、读室温，利用韦斯顿标准电池电动势温度校正公式，计算标准电池在室温时的电动势Es。

Es=1.01845－4.05×10-5 (T/K－293.15)9.5×10-7(T/K－293.15)2 3、将电位差计面板右侧的拨位开关拨到“外标”位置，调节左侧拨位开关至标准电池的实际Es值。用导线把标准电极正负极和电位差计面板右侧的“外标”测量孔的正负极相连接。按一下校准按钮，观察右边平衡指示LED显示值是否为零，为零时校准完毕。 4、测量待测电池（1）的电动势：

取1个干燥、洁净的50ml烧杯，倒入约25ml 0.01mol*dm-3AgNO3溶液，将银电极用细砂纸打磨光亮，再用蒸馏水冲洗干净并擦干后插入该AgNO3溶液中；另取饱和甘汞电极1支并将其插入装有饱和KCl溶液的容器内；将KNO3盐桥的两个支脚插入上述两个容器中；如此构成了电池（1）。

将电位差计面板右侧的拨位开关拨到“外标”位置。用导线把待测电池的甘汞电极和电位差计面板右侧的“测量”测量孔的负极相连接；银电极和正极相连接。在测量前粗略估计一下所测电池的电动势的数值，将左侧拨位开关调节至粗估值附近。然后将拨位开关拨到“测量”位置，再仔细调节左侧旋钮，观察右边平衡指示LED显示值，当平衡指示值在正负20以内时，测量完毕，记下测量数据。将拨位开关拨回“外标”位置。

重复前面实验步骤，依次测量0.03，0.05，0.07，0.09（mol*dm-3）AgNO3溶液至全部待测溶液测量完毕。 5、测量待测电池（2）的电动势

取1个干燥、洁净的50ml烧杯，倒入约25ml 0.01mol.dm-3KCl溶液，将银—氯化银电极从避光容器中取出，用蒸馏水淋洗并用滤纸轻轻吸干，插入该KCl

溶液中；另取饱和甘汞电极1支并将其插入装有饱和KCl溶液的容器内；将KCl盐桥的两个支脚插入上述两个容器中；如此构成了电池（2）。

将电位差计面板右侧的拨位开关拨到“外标”位置。用导线把待测电池的甘汞电极和电位差计面板右侧的“测量”测量孔的负极相连接；银—氯化银电极和正负极相连接。在测量前粗略估计一下所测电池的电动势的数值，将左侧拨位开关调节至粗略值附近。然后将拨位开关拨到“测量”位置，再仔细调节左侧旋钮，观察右边平衡指示LED显示值，当平衡指示值在正负20以内时，测量完毕，记下测量数据。将拨位开关拨回“外标”位置。

重复前面实验步骤，依次测量0.03，0.05，0.07，0.09（mol*dm-3）KCl溶液至全部待测溶液测量完毕。

6、测量完毕后，将所有电极放回原处；废弃溶液倒入指定的回收瓶中；KCl盐桥放回饱和KCl溶液中，AgNO3盐桥放入指定的回收瓶中；洗净所有小烧杯并放入烘箱中干燥。

五、 实验记录与处理

室温： 28.5℃ ， 标准电池温度： 27℃ ， Es： 1018.12mV ， E甘汞： 0.23998V 。

1、测量电池（1）： c（AgNO3）/mol·dm-3 EX/mV E(Ag+/Ag)/mα（Ag+） lnα（Ag+） V 0.01 0.03 0.05 0.07 0.09

2、测量电池（2）： c（KCl）/mol·dm-3 EX/mV E(AgCl/Ag)/mV 0.01 0.03 0.05 86.02 326.02 72.72 312.72 60.52 300.52 0.00902 -4.71 0.02538 -3.67 0.04080 -3.20 α（Cl-） lnα（Cl-） 0.902 0.842 0.816 443.12 683.12 467.02 707.02 471.02 711.02 486.02 726.02 493.42 733.42 0.00902 -4.71 0.02526 -3.68 0.04080 -3.20 0.05551 -2. 0.06984 -2.66 0.902 0.842 0.816 0.793 0.776 AgNO3AgNO30.07 0.09 53.62 293.62 47.62 287.62 0.05551 -2. 0.06984 -2.66 0.793 0.776

由上图可得当ln a(Ag)=0时，E=E(Ag/Ag)= 792.74221mV， 当ln a(Cl-)=0时，Eθ=E(AgCl/Ag)=239.96157mV。

所以 EθMF=Eθ(AgCl/Ag)-E(Ag+/Ag)=239.96157mV-792.74221mV=-552.780mV lnKsp(AgCl)=F×EθMF /(R×T)=985×(-552.780*10^(-3))/(8.314×300.15)=-21.37

则有：Ksp(AgCl)=5.22×10-10

+

θ

+

六、 结果与讨论

注意事项：1、连接线路时，切勿将标准电池、待测电池的正负极接错。 2、实验前，应先根据附录中的公式计算出实验温度下标准电池的电动势。 3、使用测量时，要不断切换拨位开关位置，拨位开关在“测量”位置时间要短，以防止过多的电量通过被测电池，造成严重的极化现象，破坏被测电池的可逆状态。

误差分析：1、实验仪器本身存在的系统误差， 2、操作过程不规范引起的误差， 3、烧杯没有洗干净而引起的误差。

这次实验也是比较简单，用时也比较短。但是实验过程中一定要规范，否则会出现极大的误差，比如说，一定要用干净且干燥的小烧杯装被测溶液。