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指导老师：＿杨余芳＿学号：201214140124

基础物理化学实验报告

实验名称：电动势的测定

＿12药学＿班级1组号2

实验人姓名：李楚芳

同组人姓名：兰婷，罗媛

＿

实验日期：2014/05/09

湘南学院化学与生命科学系

电动势的测定实验报告

一·目的要求

（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ZD-WC电子电位差计和UJ-25型电位差计的测量原理和使用方法。 （3）·测量铜-锌原电池的电动势，计算反应的热力学函数。 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+是正极的电极电极，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，本次试验采用铜锌电池，采用此电极来测量铜锌这两个电极的电极电势。

根据化学热力学可知，在恒温恒压和可逆条件下，电池反应的吉布斯自由能变化与电池的电动势存在△G=-nFE的关系。若要通过E来求取△G,则电池本身必须是可逆的。在本次试验中由于精确度要求不高，如果出现了液接电势，经常用盐桥来消除。本实验用饱和KCl溶液来做盐桥。

电池反应中，摩尔吉布斯函数[变]，摩尔熵[变]，反应热分别都涉及到电动势及其温度系数。所以只要测出这两个条件就可以测出热力学函数。

对消法实验原理图 三．仪器与药品

1.仪器： UJ—25型高电势电位差计1台，光电检流计一台，电极管3个，表面皿一个， 50mL烧杯3个，250mL烧杯1个，400mL烧杯1个，饱和甘汞电极一个，废液缸一个，标准电池一个，砂纸数张。ZnSO4(0.1000mol/L),CuSO4(0.1000mol/L) ,饱和KCl溶液，饱和甘汞电池

2.药品：ZnSO4(0.1000mol/L),CuSO4(0.1000mol/L) ,饱和KCl溶液，饱和Hg2(NO3)2溶液，镀铜溶液，稀硫酸溶液，6 mol/L硝酸溶液。

四，实验步骤 1.电极的制备

1）．锌电极 稀硫酸（洗）→蒸馏水冲洗→HgNO3（洗）→蒸馏水清洗，纸擦拭（多进行几次）。再用少许0.1000mol/L ZnSO4 溶液清洗两遍后最后插入盛有0.1000mol/L ZnSO4溶液的小烧杯内待用，没有汞齐化的目的是消除金属表面机械表面机械应力不同的影响，获得重现性较好的电极电势。

2）.铜电极 稀硝酸（洗）→蒸馏水多冲洗几次 。再有少许0.1000mol/L CuSO4的溶液冲洗2次，然后插入盛有0.1000mol/L CuSO4 溶液的小烧杯中待用。 2.测量电池的电动势：

接好电动势的测量电路

室温下标准电池的电动势值：E=1.01865-4.06*10-5（t-20）-9.5*10-7(t-20)2=(式中的t为摄氏温度)。

按计算得的标准电池电动势值标定电位差计的工作电流。 测量下列各电池电动势：

Zn|ZnSO4(0.1mol/l) || CuSO4(0.1mol/l) |Cu Cu|CuSO4(0.01mol/l)|| CuSO4(0.1mol/l) |Cu Zn|ZnSO4(0.1mol/l) ||KCl(饱和)|Hg2Cl2|Hg 实验数据记录：

待测原电池 Cu-Zn电池 Cu-Hg电池 Hg-Zn电池 实测电动势（V） 1.10380 0.12819 1.03356 五．实验结果与数据处理 1）.原始实验数据

2）. 1.室温下饱和甘汞电极电极电势：

E=0.2415-7.6*10-4（T-298）=0.2415-7.6*0.0004*（293.15-298）=0.256244V

2.计算下列电池电动势的理论值：

Zn|CuSO4(0.1mol/l) || CuSO4(0.1mol/l) |Cu

E= ECu☉- EZn☉-(RT/2F)ln(ɑZn2+/ɑCu2+)=0.3419V+0.7618V-（8.314*293.95/2*96500*㏑

0.148/0.164）V=1.10240366V 理论值与测量值的比较： 待测原电池 Cu-Zn电池 实测电动势（V） 1.10380 理论值（V） 1.10238221 Cu-Zn电池|（1.10238221-1.10380）|/1.10238221*100%=0.12%

3.根据下列电池电动势的实验值分别计算锌和铜的电极电势以及它们的标准电极电势，并进行比较。

Zn|ZnSO4(0.1mol/l) ||KCl(饱和)|Hg2Cl2|Hg Hg |KCl(饱和), Hg2Cl2||CuSO4 (0.1mol/l) |Cu

根据公式E1=E(Hg)-E(Zn),所以E(Zn)=E(Hg)-E1=(0.256244-1.03356)V=-0.77316V E2=E(Cu)-E(Hg),所以E(Cu)=E(Hg)+E2=0.384434V EZn = E0(Zn|Zn2+)–RT/2Fln(ɑZn/ɑZn2+ ) 求得EZn =-0.77316V

2?2?a???CZn?Zn已知 =0.148*0.1000=0.0148

代入可得E0(Zn|Zn2+)=-0.7199556V 同理可得E0(Cu|Cu2+)=0.43634201V

电池类型 Zn Cu 六．误差分析：

标准值 -0.7618V 0.3419V 实验计算值 -0.7199556V 0.43634201V 1．在实验操作过程中，检流计光标很难指向零点，说明测量回路有电流通过，所以E（测）≠E（理）。导致实验数据不正确，以致实验结果不稳定。

2．在清洗电极过程中，可能没有清洗完全，导致电池本身就不是很准确，也会影响实验结果。

七．结论

实验结果算出来相对误差较小，总的来说是比较成功的。通过本次实验加深理解可逆电池的电动势可逆电极电势的概念。掌握了ZD-WC电子电位差计UJ-25型电位差计的测量原理和使用方法。