原電池電動勢的測定實驗報告

　　原電池電動勢的測定實驗報告1

　　實驗目的

　　1.掌握可逆電池電動勢的測量原理和電位差計的操作技術

　　2.學會幾種電極和鹽橋的制備方法

　　3.學會測定原電池電動勢并計算相關的電極電勢

　　實驗原理

　　凡是能使化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置都稱之為電池(或原電池)。

　　可逆電池應滿足如下條件:

　　(1)電池反應可逆，亦即電池電極反應可逆;(2)電池中不允許存在任何不可逆的液接界;(3)電池必須在可逆的情況下工作，即充放電過程必須在平衡態(tài)下進行，即測量時通過電池的電流應為無限小。

　　因此在制備可逆電池、測定可逆電池的電動勢時應符合上述條件，在精確度不高的測量中，用正負離子遷移數(shù)比較接近的鹽類構成“鹽橋”來消除液接電位;用電位差計測量電動勢可滿足通過電池電流為無限小的條件。電位差計測定電動勢的原理稱為對消法，可使測定時流過電池的電流接近無限小，從而可以準確地測定電池的電動勢。

　　可逆電池的電動勢可看作正、負兩個電極的電勢之差。設正極電勢為 φ+，負極電勢為 φ-，則電池電動勢 E = φ+ - φ- 。

　　電極電勢的絕對值無法測定，手冊上所列的電極電勢均為相對電極電勢，即以標準氫電極作為標準，規(guī)定其電極電勢為零。將標準氫電極與待測電極組成電池，所測電池電動勢就是待測電極的電極電勢。由于氫電極使用不便，常用另外一些易制備、電極電勢穩(wěn)定的電極作為參比電極。常用的參比電極有甘汞電極、銀-氯化銀電極等。這些電極與標準氫電極比較而得的電勢已精確測出，具體的電極電位可參考相關文獻資料。

　　以飽和甘汞電極與銅/硫酸銅電極或鋅/硫酸鋅電極組成電池，測定電池的電動勢，根據(jù)甘汞電極的電極電勢，可推得這兩個電極的電極電勢。

　　儀器和試劑

　　SDC-II型數(shù)字式電子電位差計，銅電極，鋅電極，飽和甘汞電極，0.1 mol?L-1 CuSO4 溶液，0.1 mol?L-1 ZnSO4 溶液，飽和 KCl 溶液。

　　實驗步驟

　　1. 記錄室溫，打開SDC-II型數(shù)字式電子電位差計預熱 5 分鐘。將測定旋鈕旋到“內標”檔，用1.00000 V電壓進行“采零”。

　　2. 電極制備：先把鋅片和銅片用拋光砂紙輕輕擦亮，去掉氧化層，然后用水、蒸餾水洗凈，制成極片。

　　3. 半電池的制作：向兩個 50 mL 燒杯中分別加入 1/2 杯深 0.1000 mol?L-1 CuSO4 溶液和0.1000 mol?L-1 ZnSO4 溶液，再電極插入電極管，打開夾在乳膠管上的彈簧夾，將電極管的尖嘴插入溶液中，用洗耳球從乳膠管處吸氣，使溶液從彎管流出電極管，待電極一半浸沒于溶液中時，用彈簧夾將膠管夾住，提起電極管，保證液體不會漏出電極管，如有滴漏，檢查電極是否插緊。

　　4. 原電池的制作：向一個 50 mL 燒杯中加入約 1/2 杯飽和氯化鉀溶液，將制備好的兩個電極管的彎管掛在杯壁上，要保證電極管尖端上沒有氣泡，以免電池斷路。

　　5. 測定銅鋅原電池電動勢：將電位差計測量旋鈕旋至測定檔，接上測量導線，用導線上的'鱷魚夾夾住電極引線，接通外電路。

　　從高位到低位逐級調整電位值，觀察平衡顯示。在高電位檔調節(jié)時，當平衡顯示從OVL跳過某個數(shù)字又跳回OVL時，將該檔退回到低值，再調整下一檔。在低電位檔調節(jié)時，調節(jié)至平衡顯示從負值逐漸小，過零后變正值時，將該檔回到低值，繼續(xù)調整下一檔。直至調整到最后一位連續(xù)調節(jié)檔。當平衡顯示為零或接近于零時，讀出所調節(jié)的電位值，此即該電池的電動勢。

　　6. 測定電極電勢：取出飽和甘汞電極，拔去電極頭上的橡皮帽，置于燒杯中。將測量導線的兩個鱷魚夾分別夾在鋅電極和甘汞電極上，同上法測定電動勢。再同樣測量由銅電極和甘汞電極組成的電池的電動勢。根據(jù)所測得的電動勢及甘汞電極的電極電勢，計算所測量電極的電極電勢。

　　思考題

　　1.如何正確使用電位差計?

　　2.參比電極應具備什么條件?

　　3.若電池的極性接反了，測定時會發(fā)生什么現(xiàn)象?

　　4.鹽橋有什么作用?選用作鹽橋的物質應有什么原則?

　　原電池電動勢的測定實驗報告2

　　一、實驗目的和要求

　　用補償法測量原電池電動勢，并用數(shù)學方法分析

　　二、實驗原理：

　　補償法測電源電動勢的原理：

　　必須嚴格控制電流在接近于零的情況下來測定電池的電動勢，因為有電流通過電極時，極化作用的存在將無法測得可逆電動勢。

　　為此，可用一個方向相反但數(shù)值相同的電動勢對抗待測電池的電動勢，使電路中沒有電流通過，這時測得的兩級的電勢差就等于該電池的電動勢E。

　　如圖所示，電位差計就是根據(jù)補償法原理設計的，它由工作電流回路、標準回路和測量電極回路組成。

　　① 工作電流電路：首先調節(jié)可變電阻RP，使均勻劃線AB上有一定的電勢降。

　　② 標準回路：將變換開關SW合向Es，對工作電流進行標定。借助調節(jié)Rp使得IG=0來實現(xiàn)Es=UCA。 ③ 測量回路：SW扳回Ex，調節(jié)電勢測量旋鈕，直到IG=0。讀出Ex。

　　UJ-25高電勢直流電位差計：

　　1、 轉換開關旋鈕：相當于上圖中SW，指在N處，即SW接通EN，指在X1，即接通未知電池EX。 2、 電計按鈕：原理圖中的K。

　　3、 工作電流調節(jié)旋鈕：粗、中、細、微旋鈕相當于原理圖中的可變電阻RP。

　　4、 電勢測量旋鈕：中間6只旋鈕，×10，×10，×10，×10，×10，×10，被測電動勢由此示出。

　　三、儀器與試劑：

　　儀器：電位差計一臺，惠斯登標準電池一只，工作電源，飽和甘汞電池一支，銀—氯化銀電極一支，100mL容量瓶5個，50mL滴定管一支，恒溫槽一套，飽和氯化鉀鹽橋。

　　試劑：0.200mol·LKCl溶液

　　四、實驗步驟：

 　　1、 配制溶液。

　　將0.200 mol·L的KCl溶液分別稀釋成0.0100 mol·L，0.0300 mol·L，0.0500 mol·L，0.0700mol·L，0.0900 mol·L各100mL。

　　2、 根據(jù)補償法原理連接電路，恒溫槽恒溫至25℃。

　　3、 將轉換開關撥至N處，調節(jié)工作電流調節(jié)旋鈕粗。中、細，依次按下電計旋鈕粗、細，直至檢流計示數(shù)為零。

　　4、 連好待測電池，Hg |Hg2Cl2，KCl(飽和)‖KCl(c)|AgCl |Ag

　　5、 將轉換開關撥至X1位置，從大到小旋轉測量旋鈕，按下電計按鈕，直至檢流計示數(shù)為零為止，6個小窗口的讀數(shù)即為待測電極的電動勢。

　　6、 改變電極中c依次為0.0100 mol·L，0.0300 mol·L，0.0500 mol·L，0.0700 mol·L，0.0900mol·L，測各不同濃度下的電極電勢Ex。

　　五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理

　　室溫15.3℃;大氣壓102.63KPa;EN=1.018791233V

　　飽和甘汞電極的電極電勢與溫度的關系為

　　E/V=0.2415-7.6*10ˉ?(t/℃-25)=0.2341V

　　0.01000.03000.05000.0700濃度/mol·Lˉ? 電動勢/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 查得文獻值E(Cl|AgCl)=0.2221V

　　相對偏差Er=((0.24-0.2221)/0.2221)×100%=8%

　　六、實驗結果與分析

　　R?=0.9984，可見本次實驗線性擬合較好。

　　誤差分析：補償法必須使回路中電流為零，但是電流為零是理想條件，實際過程中難免會有電流通過(調節(jié)過程中)，所以原電池或多或少會有極化現(xiàn)象，因此存在誤差。

　　所以我們測電壓時要動作迅速，時間久了誤差會變大。檢流計只需要基本不偏轉即可。