实验十六可逆电池电动势的测定.docx
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实验十六可逆电池电动势的测定
实验十六-可逆电池电动势的测定
1/2Hg2Cl2+Ag
负极:
Hg + Cl-(饱和)=1/2Hg2Cl2+ e-
正极:
Ag+ +e- =Ag
d.电池的表达式:
Ag│AgCl(s)│HCl(0.1mol/L)‖AgNO3(0.100mol/L)│Ag
电极反应:
Ag+ +Cl- =Ag
负极:
Ag+Cl--e-→AgCl
正极:
Ag++e-→Ag
(2)由电池(a)的电动势计算银电极电势。
根据能斯特公式计算银电极的标准电极电势。
与文献值比较,求相对误差(已知0.0100
AgNO3溶液的离子平均活度系数
=0.90)。
饱和甘汞电极电势和银电极的标准电极电势文献值见附表9-17。
查附表9-17计算饱和甘汞电极的电极电势和银电极的标准电极电势:
0.24735V
=0.80773V
由
得:
0.70267V
再由能斯特方程
得
=0.70267+8.314*289.15/96500*ln(1/0.01)=0.81739V
并计算银电极标准电极电势的相对误差:
相对误差=(0.81739-0.80773)/0.80773*100%=1.20%
(3)由电池(b)的电动势求醌氢醌电极的电极电势和缓冲溶液pH。
醌氢醌电极的标准电极电势见附表9-17。
根据缓冲溶液的浓度和醋酸的电离常数(查附表9-15),计算缓冲溶液pH的理论值,与上面用电动势法测得的pH相比较,求相对误差。
已知25℃时0.1
NaAc的离子平均活度系数(
=0.791)。
查附表9-17计算醌氢醌电极的标准电极电势:
0.6994–0.00074*(t-25)=0.70606V
由
得:
=0.200575+0.24735=0.44793V
再由
得缓冲溶液的pH
pH=(0.70606–0.44793)*96500/8.314/2.303/289.15=4.50
根据缓冲溶液浓度和醋酸的电离常数(查附表9-15),计算缓冲溶液pH的理论值
查附表9-15得醋酸的电离常数
=1.745*10-5
再由
pH=-lg(1.745*10-5)-lg0.1/(0.1*0.791)=4.656
并计算醋酸溶液pH的相对误差:
相对误差=(4.656-4.50)/4.656*100%=3.35%
(4)*由电池(c)的电动势计算0.1000
AgNO3溶液的离子平均活度系数。
银电极标准电极电势用附表9-17中的关系式求得。
由
得:
0.500416+0.24735=0.74777V
再由银电极的能斯特方程
得
=
=
=0.090095
由
则
=0.090095/0.100=0.90095
(5)*由电池(a)、(c)的电动势计算下列浓差电池
的电动势,与用能斯特公式计算结果相比较,0.1000
AgNO3溶液的
=0.734。
由
得:
0.70267V
得:
0.74777V
再由
=0.0451V
该浓差电池的负极反应:
Ag(s)-e-→Ag+(aq)
正极反应:
Ag+(aq)+e-→Ag(s)
电池反应:
Ag+(0.1000mol·Kg-1)→Ag+(0.0100mol·Kg-1)
由浓差电池的能斯特方程求
=
=
=0.050615V
(6)*由电池(d)的电动势计算氯化银溶度积
。
已知0.10
HCl溶液离子平均活度系数
=0.796。
由电池d的电池反应写出能斯特方程求氯化银的
:
由于
此电池反应的标准平衡常数为氯化银溶度积的倒数
经简化得
=
=
=-22.96
所以
=1.065×10-10
一、回答问题及讨论
1.测定电池电动势为什么要用补偿法?
本实验的测定过程中,在找到光点不偏转的位置之前,仍有电流通过被测定电池,对测量会带来什么影响?
如何减少这些影响?
答:
热力学可逆电池的条件之一就是必须非常接近平衡状态,即通过的电流无限小,所以因此要用补偿法来削减电流,使待测电池工作在可逆状态。
影响:
有电流通过时会使电极极化,使测得的电动势偏小。
措施:
减少电流通过电池的时间,可以实现预估电池电动势的大小,然后迅速调节。
2.在测量时找到平衡点后(即检流计光点不偏转时),附图4-3中
段电阻中有无电流通过?
电流方向如何?
段线路中有无电流通过?
电流方向如何?
答:
CC’段有电流通过,方向由C到C’,
段无电流通过。
3.UJ25型电位差计中Ⅰ~Ⅳ测量盘线路(见附图4-4)对应附图4-3中的哪部分线路?
答:
对应CC’段电阻。
4.若检流计光点只向一边偏转,因而找不到光点不发生偏转的平衡点,试分析可能的原因是什么?
答:
待测电池的正负极接反了;工作电池的电压太低。
5.盐桥的作用是什么?
一般物理化学教科书中介绍的比较理想的盐桥用电解质是KCl与NH4NO3。
本实验中为什么不用这两种电解质,而用饱和KNO3溶液制备盐桥?
答:
盐桥作用:
降低液面接触电势,并且连通电路。
本实验中由于Cl-及NH4+都会与Ag+发生反应,分别生成沉淀和络合物,影响电极电势测定,故选用饱和KNO3溶液制备盐桥。
6.检流计的使用及维护中最重要的注意事项是什么?
标准电池及工作电池的作用有什么不同?
使用标准电池时应注意哪些问题?
答:
检流计注意事项:
①检流计使用时不能剧烈震动;②通过检流计的电流在额定的范围内并且时间尽量短;③检流计使用后将量程调节至短路档位。
标准电池作用:
电位差测量实验中的标准量具,在直流电位差实验中提供标准的参考电位差。
工作电池作用:
在实验中为实验电路提供工作电压,充当工作电源。
使用标准电池时应注意:
①避免震动和倒置;②通过标准电池的电流严格限制在范围内;③绝对避免两极短路或者长时间与外电路通电;④温度不超过40℃,不低于0℃。
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- 关 键 词:
- 实验 十六 可逆 电池 电动势 测定