电池电动势及温度系数的测定。实验报告.docx

电池电动势及温度系数的测定

实验目的：

掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作。

通过原电池电动势的测定求算电池反应的△G.AS.AH等热力学函数。

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熟悉原电池的图式表示法和电极、电池反应的书写。

实验原理：

热力学基础

化学能转变为电能的装置称为原电池或电池。可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。可逆电动势为E的电池按指定电池反应式，当反应进度E=1mol时，反应

的吉布斯函数变为：

(AG)=—zEF (1)

式中E为可逆电池的电动势，单位为伏特(V)；F为法拉第常数，常取96500C?mol-1,z为电极反应式中电子的化学计量数，ArGm的单位为J?mol-1。

所以，在一定的温度和压力下，测出可逆电池的电动势，即可计算出电池反应的摩尔反应吉布斯函数

TOC\o1-5\h\z\oCurrentDocument* dG=-SdT+Vdp /,

变^rGm。又根据热力学基本方程 ”，可以得到：

AS=-[WL*

rm\ol J \olJ

PVP (2)

式中称为电池的温度系数，表示电池电动势随温度的变化。在系列温度下测得系列电动势值，作E-T图，从曲线斜率可求得电池的温度系数。进而算出△rSm。

式中

由吉布斯一亥姆霍兹公式可计算化学反应的摩尔反应焓，即：

Am=AGm+￥

对消法测定电动势的原理

根据可逆过程的定义，可逆电池应满足如下条件:

(1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆。(2)电池中不允许存在任何不可逆的液体接界。

(3)将选择开关SW接上，调节活动触点的位置至D1时检流计G中没有电流通过，此时标准电池的电

R(AD)xI=

R(AD)xI=Es

i

(4)

图L封浩浩测定电池电动弁原理线路

完成上述标定后，将SW拨到待测电池Ex上，重新调节接触点，若调到D2位置时检流计G中无电流通过，则AD2线段上的电势降等于待测电池Ex的电动势，即：

R(AD)xI=Ex

2 (5)

由(4)式和(5)式，得：

Ex=竺xR(AD)

(6)RKAD) 2

(6)

1

由于电阻与电阻线长度l成正比，所以:

Ex=-^-xAD

(7)AD2

(7)

1

分别读出Es和Ex接通时均匀电阻上的AD1、AD2长度，即可计算出Ex。

本实验测定由AgClAg和Ag+/Ag电对组成的原电池的电动势，该电池可以用图示式表示为:(-)Ag|AgCl(s),Cl-(0.1mol,L-1)||Ag+(0.1mol?LT)|Ag(+)

即AgCl/Ag作为阳极(负极)，浸入含^-的溶鸟中，电极反应为：

Ag(5)+Cl-a —AgClG)+e

Ag+/Ag作为阴极(正极)，浸入含Ag+的溶液中，电极反应为:

(8)(9)总的电池反应为:AgC)+Cl-C)—AgCl(s)(10)Ag+\a)+

(8)

(9)

总的电池反应为:

AgC)+Cl-C)—AgCl(s)

(10)

(11)

(11)

电池中用到两种不同的溶液，需通过盐桥连接。

电池电动势的Nernst方程式为：

E=E?—区In—-—

Faa

实验仪器试剂

器材：SDC-II数字电位差综合测试仪，恒温水浴，原电池装置，AgCl/Ag电极，Ag电极，盐桥。药品：0.1mol?L-1NaCl溶液，0.1mol?L-1AgNO溶液。

实验步骤：

组装电池:将AgCl/Ag电极(负极)插入原电池装置的NaCl溶液中，Ag电极(正极)插入AgNO3溶液中，装入盐桥，将电池与电位差计相接，注意正负极要对应。将电池放入到恒温水浴中。

2.电位差计米零

将电位差计“测量选择”钮打到“内标”，调节各电位钮，使电位指示为1V，然后按一下“采零”钮，使“检零指示”为“0”。

电位差计的详细操作见仪器说明。

原电池电动势的测量

待电池中溶液的温度稳定后(约需10?15分钟)，可以测量其电动势。

将电位差计“测量选择”钮打到“测量”，调节各电位钮，直到“检零指示”为0，此时电位指示值就是该温度下的电池电动势，每个温度下读三次，每次间隔1?2分钟。在25°C下，待测电池的电动势约为0.45V，调节时可参考此值。第一次测量可以控制恒温槽温度比室温高1?2C，此后每次升温3?5C，共测5?6次。注意测量温度不应高于50C。

数据处理：

t/c

T/K

电动势值

E/V

电动势平均值/V

dE

(矛)/V?K

△G/kj.mol-1

/TT/rSm1

/J.K-1.mol-1

△H/Kj.moi-1

17

290.