电动势的测定

学号：

成绩： 基础物理化学实验报告

实验名称：电动势的测定 班级： 药学2班 组号：01

实验人姓名：蔡慧

同组人姓名：曾白霜、俞超文 指导老师：王存嫦 实验日期：2013/5/18

湘南学院化学与生命科学系

一、实验目的

1.通过实验加深对可逆电池、可逆电极和盐桥等概念的理解。

2.了解DZ3328电子电位差UJ-25型电位差计的测量原理和使用方法。

二、实验原理

原电池是由正负电极和一定的电解质溶液所组成。电池的电动势等于两个电 极电位的差值（液接电位用盐桥已消除），即E?E??E?，E?是正极的电极电位，E?是负极的电极电位。

电极电势的大小与电极的性质和溶液中有关离子的活度有关，以铜-锌电池为例：

? E??ECu??RTInCu 2F?Cu2??ZnRT?E?E?InZn ?2F?Zn2?

RT?Zn2?RT?Zn2?? E?E??E??E?E? In?E?In2F?Cu2?2F?Cu2??Cu?Zn?? (E??ECu?EZn,设?Cu??Zn?1)

????和EZn分别为铜电极和锌电极的标准电极电势，ECu=0.337，EZn=-0.763。 ECu由化学热力学可知，在恒温、恒压和可逆条件下，电池反应的吉布斯能变化

与电池的电动势存在?G??nFE的关系。若要通过测定E求取?G，则电池本身必须是可逆的。本实验用饱和KCl溶液做盐桥。

三、实验仪器药品及材料

DZ3328精密数字式电子电位差计 1台， 电极管 2个 50ml烧杯 3个 250ml烧杯 1个 饱和甘汞电极 1个 CuSO4溶液 ZnSO4溶液 饱和KCl溶液

饱和Hg2(NO3)2溶液 HNO3溶液

四、实验步骤

1.电极的制备。根据所测电池的电动势可见，需要三个电极。 （1）锌电极的制备

将锌电极（10毫米*30毫米的锌片）整平后，用砂纸擦去表面上的氧化层，然后焊接在橡皮塞相连的铜丝上。高温的烙铁千万不要碰其导线，焊接时将焊锡放在锌片的一端，然后将铜丝放在其上面，利用烙铁的高温将铜丝与锌片焊在一起。再用硫酸溶液浸洗锌电极3-5秒，进一步出去表面上的氧化层，用蒸馏水洗净后，用滤纸将其擦干，再浸入饱和硝酸亚汞溶液中3-5秒，取出用蒸馏水洗净，滤纸擦干，然后置于电极管中，吸入0.1000M硫酸锌溶液。用洗耳球吸气法，将溶液吸入电极管中，要求电极管中不能有气泡，不能漏液，锌片要浸没2/3,。注意硝酸亚汞有剧毒，用过的滤纸应放入回收瓶中，以便统一处理。 （2）铜电极的制备

将铜电极（10毫米*30毫米的铜片）整平，用砂纸擦去表面上的氧化层，然后焊接在与橡皮塞相连的铜丝上，再用稀硝酸溶液浸洗铜电极3-5秒，进一步除去表面上的氧化层，取出用蒸馏水洗净，用滤纸吸干，置于电极管中， 吸入0.1000M硫酸铜溶液，其要求与锌电极相同。严格来说，铜片要进行电镀，以保证其铜电极的纯度，但本实验中我们没有进行这一步操作。

2.制作盐桥

在标有氧化钾字样的小烧杯中装入2/3体积的饱和KCL溶液。

3.用DZ3328数字式电位差计测电动势 （1）接通电源

将开关拨至测量档，然后预热5分钟。 （2）测电动势

开关始终指向测量档，将两电极放在盐桥液中，在盐桥液中两电极不能直接接触。接好测量电路，要求电位差计输入的正负极与待测电池的正负极连接好，正极接正极，负极接负极。

显示窗口上有两行数字，上行是电流I，下行是外加电动势值。若I=000000uA，表示回路中无电流通过，则下行显示的电动势即为待测电池的电动势。若I为正值，表明外加电动势大于待测电池的电动势，若I为负值，表明外加电动势小于待测电池的电动势。

各档位值1.99999V的调节，共6位数，则好与电流I的6位数相对应。减小数值：按一下I不为零的对应数字，将进入该位的调节，再按一下该数字键，数字将减小。增加数值：按一下I不为零的对应数字，将进入该位调节，再按一下?键，数字将增加。

每隔两分钟测一次，当数值稳定在?0.5mV之内即可认为电池已达到平衡，记下最后三个数据，取其平均值为所测值。

4.实验数据记录：

室温 24.5 ℃ 大气压 98660Pa 原电池 电动势（mV）

测量值 锌电极-甘汞电极 甘汞电极-铜电极 锌电极-铜电极 1.05757 0.04612 1.10434 1.05823 0.04604 1.10365 1.05843 1.04601 1.10388 平均值 1.05808 0.04606 1.10396 五、实验数据处理

利用能斯特方程计算上述个电电动势的理论值

0.1000MCuSO4???0.16 0.1000MZnSO4???0.15

4?(饱和甘汞)?0.2412-7.6?10-（t-25）=

0.2412?7.6?10?4(24.5?25)?0.2416mV

?Cu??Cu?C?0.16?0.1?0.016

2??Zn??Zn?C?0.15?0.1?0.015

2??ECu?ECu?8.314?297.651?RT?In=0.284mV InCu=0.337?2?965000.0162F?Cu2??EZn?EZn??RT8.314?297.651=0.8186mV InZn??0.763??In2F?Zn2?2?965000.015EZn?Cu?ECu?EZn?0.284?0.8168?1.1008mV

EZn?甘汞?E甘汞?EZn?0.2416?0.8168?1.0584mV E甘汞?Cu?ECu?E甘汞?0.284?0.2416?0.0424mV

原电池 测量平均值 锌电极-甘汞电极 甘汞电极-铜电极 锌电极-铜电极 1.05808 0.04606 1.10396 电动势（mV） 理论计算值 1.0584 0.04240 1.1008 相对误差％ 0.03 8.63 0.28

六、误差分析

根据对数据的处理，计算得到相对误差，从数据来看，相对误差较小。

产生误差的原因：

(1).仪器的不稳定是误差的主要来源。实验中所用仪器需要较长时间才能调节到平衡，导致电极上较长时间有电流通过，电池放电，使溶液浓度下降，电极表面极化，使电动势偏离平均值，出现较大误差。

(2).甘汞电极在使用过程中往往有一定的误差，并且随着使用时间的增长，误差有所增加，导致使用该电极测得的一些数据误差较大。

(3).在实验操作过程中，每组测量时间较长，工作回路中电流会发生变化，从而影响测量结果。

(4).盐桥不能完全消除液接电势，溶液中有气泡，或有杂质，电极碰到玻璃壁。

七、 参考文献

基础化学实验指导（湘南学院化学与生命科学系编）