原电池电动势的测定实验报告
原电池电动势的测定实验报告1
实验目的
1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术
2.学会几种电极和盐桥的制备方法
3.学会测定原电池电动势并计算相关的电极电势
实验原理
凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池(或原电池)。
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接界;(3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，即测量时通过电池的电流应为无限小。
因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位;用电位差计测量电动势可满足通过电池电流为无限小的条件。电位差计测定电动势的原理称为对消法，可使测定时流过电池的电流接近无限小，从而可以准确地测定电池的电动势。
可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。设正极电势为 φ+，负极电势为 φ-，则电池电动势 E = φ+ - φ- 。
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，即以标准氢电极作为标准，规定其电极电势为零。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极电势。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势已精确测出，具体的电极电位可参考相关文献资料。
以饱和甘汞电极与铜/硫酸铜电极或锌/硫酸锌电极组成电池，测定电池的电动势，根据甘汞电极的电极电势，可推得这两个电极的电极电势。
仪器和试剂
SDC-II型数字式电子电位差计，铜电极，锌电极，饱和甘汞电极，0.1 mol?L-1 CuSO4 溶液，0.1 mol?L-1 ZnSO4 溶液，饱和 KCl 溶液。
实验步骤
1. 记录室温，打开SDC-II型数字式电子电位差计预热 5 分钟。将测定旋钮旋到“内标”档，用1.00000 V电压进行“采零”。
2. 电极制备：先把锌片和铜片用抛光砂纸轻轻擦亮，去掉氧化层，然后用水、蒸馏水洗净，制成极片。
3. 半电池的制作：向两个 50 mL 烧杯中分别加入 1/2 杯深 0.1000 mol?L-1 CuSO4 溶液和0.1000 mol?L-1 ZnSO4 溶液，再电极插入电极管，打开夹在乳胶管上的弹簧夹，将电极管的尖嘴插入溶液中，用洗耳球从乳胶管处吸气，使溶液从弯管流出电极管，待电极一半浸没于溶液中时，用弹簧夹将胶管夹住，提起电极管，保证液体不会漏出电极管，如有滴漏，检查电极是否插紧。
4. 原电池的制作：向一个 50 mL 烧杯中加入约 1/2 杯饱和氯化钾溶液，将制备好的两个电极管的弯管挂在杯壁上，要保证电极管尖端上没有气泡，以免电池断路。
5. 测定铜锌原电池电动势：将电位差计测量旋钮旋至测定档，接上测量导线，用导线上的'鳄鱼夹夹住电极引线，接通外电路。
从高位到低位逐级调整电位值，观察平衡显示。在高电位档调节时，当平衡显示从OVL跳过某个数字又跳回OVL时，将该档退回到低值，再调整下一档。在低电位档调节时，调节至平衡显示从负值逐渐小，过零后变正值时，将该档回到低值，继续调整下一档。直至调整到最后一位连续调节档。当平衡显示为零或接近于零时，读出所调节的电位值，此即该电池的电动势。
6. 测定电极电势：取出饱和甘汞电极，拔去电极头上的橡皮帽，置于烧杯中。将测量导线的两个鳄鱼夹分别夹在锌电极和甘汞电极上，同上法测定电动势。再同样测量由铜电极和甘汞电极组成的电池的电动势。根据所测得的电动势及甘汞电极的电极电势，计算所测量电极的电极电势。
思考题
1.如何正确使用电位差计?
2.参比电极应具备什么条件?
3.若电池的极性接反了，测定时会发生什么现象?
4.盐桥有什么作用?选用作盐桥的物质应有什么原则?
原电池电动势的测定实验报告2
一、实验目的和要求
用补偿法测量原电池电动势，并用数学方法分析
二、实验原理：
补偿法测电源电动势的原理：
必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势，因为有电流通过电极时，极化作用的存在将无法测得可逆电动势。
为此，可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势，使电路中没有电流通过，这时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势E。
如图所示，电位差计就是根据补偿法原理设计的，它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。
① 工作电流电路：首先调节可变电阻RP，使均匀划线AB上有一定的电势降。
② 标准回路：将变换开关SW合向Es，对工作电流进行标定。借助调节Rp使得IG=0来实现Es=UCA。 ③ 测量回路：SW扳回Ex，调节电势测量旋钮，直到IG=0。读出Ex。
UJ-25高电势直流电位差计：
1、 转换开关旋钮：相当于上图中SW，指在N处，即SW接通EN，指在X1，即接通未知电池EX。 2、 电计按钮：原理图中的K。
3、 工作电流调节旋钮：粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻RP。
4、 电势测量旋钮：中间6只旋钮，×10，×10，×10，×10，×10，×10，被测电动势由此示出。
三、仪器与试剂：
仪器：电位差计一台，惠斯登标准电池一只，工作电源，饱和甘汞电池一支，银—氯化银电极一支，100mL容量瓶5个，50mL滴定管一支，恒温槽一套，饱和氯化钾盐桥。
试剂：0.200mol·LKCl溶液
四、实验步骤：
1、 配制溶液。
将0.200 mol·L的KCl溶液分别稀释成0.0100 mol·L，0.0300 mol·L，0.0500 mol·L，0.0700mol·L，0.0900 mol·L各100mL。
2、 根据补偿法原理连接电路，恒温槽恒温至25℃。
3、 将转换开关拨至N处，调节工作电流调节旋钮粗。中、细，依次按下电计旋钮粗、细，直至检流计示数为零。
4、 连好待测电池，Hg |Hg2Cl2，KCl(饱和)‖KCl(c)|AgCl |Ag
5、 将转换开关拨至X1位置，从大到小旋转测量旋钮，按下电计按钮，直至检流计示数为零为止，6个小窗口的读数即为待测电极的电动势。
6、 改变电极中c依次为0.0100 mol·L，0.0300 mol·L，0.0500 mol·L，0.0700 mol·L，0.0900mol·L，测各不同浓度下的电极电势Ex。
五、实验数据记录和处理
室温15.3℃;大气压102.63KPa;EN=1.018791233V
饱和甘汞电极的电极电势与温度的关系为
E/V=0.2415-7.6*10ˉ?(t/℃-25)=0.2341V
0.01000.03000.05000.0700浓度/mol·Lˉ? 电动势/V E(Clˉ|AgCl) lg?Clˉ
0.09730.3314 -2.0000
0.07690.3110 .5229
0.06580.29999 .3010
0.05930.2934 .1549
0.09000.05320.2873 .0458
由外推法可知：?(Clˉ|AgCl)=0.24V 查得文献值E(Cl|AgCl)=0.2221V
相对偏差Er=((0.24-0.2221)/0.2221)×100%=8%
六、实验结果与分析
R?=0.9984，可见本次实验线性拟合较好。
误差分析：补偿法必须使回路中电流为零，但是电流为零是理想条件，实际过程中难免会有电流通过(调节过程中)，所以原电池或多或少会有极化现象，因此存在误差。
所以我们测电压时要动作迅速，时间久了误差会变大。检流计只需要基本不偏转即可。