1、關于化學電池溫度系數的測定第1頁，共13頁，2022年，5月20日，13點16分，星期四77.2 實驗原理 電池除可用來作為電源外，還可用來研究構成此電池的化學反應的熱力學性質。從化學熱力學知道，在恒溫、恒壓、可逆條件下，電池反應應該有以下關系： G=-nFE (1) 根據吉布斯-亥姆霍茲(Gibbs-Helmholtz)公式，G、反應熱H、熵變S 和溫度T 的關系為： G-H=-TS (2)代入（1）式可得 H=-nFE + nFT (3) S=- = nF (4)第2頁，共13頁，2022年，5月20日，13點16分，星期四 因此，在恒壓下（一般在常壓下），測量一定溫度T時的電池電動勢E，

2、即可求得電池反應的G。測定不同溫度下的電動勢，最后以電動勢對溫度作圖，即可從曲線上求得電池的溫度系數 。利用（3）和（4）式，即可得到H 和S。 如果電池反應中反應物和生成物的活度均為1，溫度為298K，則所測定的電動勢和熱力學函數即為 、 、 和 。 例如：電池符號 ZnZnS04(0.1000 molL-1 )KCl(飽和)Hg2Cl2Hg 負極反應 正極反應 總電極反應 第3頁，共13頁，2022年，5月20日，13點16分，星期四 由此可知，如果在298 K測定電池電動勢，即可得 ，由（1）式求得 。 根據不同溫度下測得的電動勢，繪制E-T 曲線，并通過作切線斜率求取20 、30 、4

3、0 和50 四個溫度下E 和 ，進而算出 和 。第4頁，共13頁，2022年，5月20日，13點16分，星期四77.3 操作步驟1.電極制備 （1）鋅電極 用砂子打磨和用硫酸浸洗鋅電極以除去表面上的氧化層，然后用水洗滌，再用蒸餾水淋洗后備用，然后浸入飽和硝酸亞汞溶液中35 s，取出后用濾紙擦拭鋅電極，使鋅電極表面有一層均勻鋅汞齊，再用蒸餾水淋洗（汞有毒，用過的濾紙應投入指定的有蓋的廣口瓶中，瓶中應有水淹沒濾紙，不要隨便亂丟）把處理好的鋅電極插入清潔的電極管內并塞緊，將電極管的虹吸管管口插入盛有0.1000 molL-1 ZnSO4溶液的小燒杯中,用針管或吸氣球自支管抽氣,將溶液吸入電極管至出電

4、極約1 cm,停止抽氣,旋緊活夾,電極的虹吸管(包括管口)不可有氣泡,也不能有漏液的現象。 第5頁，共13頁，2022年，5月20日，13點16分，星期四2.在20 、30 、40 和50 等幾個溫度下，采用SDC-數字電位差綜合測試儀，測定下列電池的電動勢： ZnZnS04(0.1000 molL-1)KCl(飽和)Hg2Cl2Hg第6頁，共13頁，2022年，5月20日，13點16分，星期四 以內標為基準進行測量a）校驗 將“測量選擇”旋鈕置于“內標”。 將“100”位旋鈕置于“1”，“補償”旋鈕逆時針旋到底，其他旋鈕均置于“0”，此時，“電位指示”顯示“1.00000”V，若顯示小于“1

5、.00000”V可調節補償電位器以達到顯示“1.00000”V，若顯示大于“1.00000”V應適當減小“10010-4”旋鈕，使顯示小于“1.00000”V，再調節補償電位器以達到“1.00000”V。 待“檢零指示”顯示數值穩定后，按一下“采零”鍵，此時，“檢零指示”顯示為“0000”。第7頁，共13頁，2022年，5月20日，13點16分，星期四 b）測量 將“測量選擇”置于“測量”。 用測試線將被測電動勢按“+”、“-”極性與“測量插孔”連接。 調節“100 10-4”五個旋鈕，使“檢零指示”顯示數值為負且絕對值最小。 調節“補償旋鈕”，使“檢零指示”顯示為“0000”，此時，“電位顯

6、示”數值即為被測電動勢的值。第8頁，共13頁，2022年，5月20日，13點16分，星期四77.4 注意事項 (1) 制備電極時，防止將正負極接錯，并嚴格控制電鍍電流。 (2) 測量過程中，若“檢零指示”顯示溢出符號“OU.L, 說明“電位指示”顯示的數值與被測電動勢值相差過大。 (3) 電阻箱10-4檔值若稍有誤差，可調節“補償”電位器達到對應值。 (4) 清洗電極并用濾紙擦干，放回盒內。第9頁，共13頁，2022年，5月20日，13點16分，星期四77.5 問題討論 （1）本實驗中，如果采用0.1 molL-1或2.0 molL-1的KCl溶液，對電池電動勢測量有否影響？為什么？ （2）如何用測得的電動勢數據來計算電池反應的平衡常數？第10頁，共13頁，2022年，5月20日，13點16分，星期四77.6 參考答案 （1）本實驗中，如果采用0.1 molL-1或2.0 molL-1的KCl溶液，對電池電動勢測量有否影響？為什么？ 答：有，根據Nernest方程，電解質濃度對電池電動勢有影響。故對電池電動勢測量有影響。第11頁，共13頁，2022年，5月20日，13點16分，星期四 式中, E=E-(RT/2F)lnK K即為該電池反應的平衡常數。 只要測出電池電勢E 及電池中各物質活度aZn2+ 和aCu2+ ，就可以求出 ，進一