本文格式為Word版，下載可任意編輯——大學物理化學試驗報告

篇一：原電池電動勢的測定試驗報告_浙江大學(1)

試驗報告

課程名稱：大學化學試驗p試驗類型：中級化學試驗試驗項目名稱：原電池電動勢的測定

同組學生姓名：無指導老師冷文華

一、試驗目的和要求（必填）二、試驗內容和原理（必填）三、試驗材料與試劑（必填）四、試驗器材與儀器（必填）五、操作方法和試驗步驟（必填）六、試驗數據記錄和處理七、試驗結果與分析（必填）八、探討、心得

一、試驗目的和要求

用補償法測量原電池電動勢，并用數學方法分析二、試驗原理：

補償法測電源電動勢的原理：

必需嚴格控制電流在接近于零的狀況下來測定電池的電動勢，由于有電流通過電極時，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值一致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。

如下圖，電位差計就是根據補償法原理設計的，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：首先調理可變電阻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。借助調理Rp使得IG=0來實現Es=UCA。③測量回路：SW扳回Ex，調理電勢測量旋鈕，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、工作電流調理旋鈕：粗、中、細、微旋鈕相當于原理圖中的可變電阻RP。

-1-2-3-4-5-6

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。

-1

試劑：0.200mol·LKCl溶液

四、試驗步驟：1、配制溶液。

-1-1-1-1

將0.200mol·L的KCl溶液分別稀釋成0.0100mol·L，0.0300mol·L，0.0500mol·L，0.0700

-1-1

mol·L，0.0900mol·L各100mL。

2、根據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，調理工作電流調理旋鈕粗。中、細，依次按下電計旋鈕粗、細，直至檢流計

示數為零。

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，直至檢流計示數為零為止，6個

小窗口的讀數即為待測電極的電動勢。

-1-1-1-1

6、改變電極中c依次為0.0100mol·L，0.0300mol·L，0.0500mol·L，0.0700mol·L，0.0900

-1

mol·L，測各不同濃度下的電極電勢Ex。

五、試驗數據記錄和處理

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·Lˉ1電動勢/VE(Clˉ|AgCl)lg?Clˉ

0.09730.3314-2.0000

0.07690.3110-1.5229

0.06580.29999-1.3010

0.05930.2934-1.1549

0.09000.05320.2873-1.0458

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、試驗結果與分析

R2=0.9984，可見本次試驗線性擬合較好。

誤差分析：補償法必需使回路中電流為零，但是電流為零是理想條件，實際過程中難免會有電流通過（調理過程中），所以原電池或多或少會有極化現象，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。

Θ

-1

篇二：物理化學試驗報告電動勢的測定與應用

試驗十七：電動勢的測定與應用

班級：13級化學二班學號：20235051209姓名：鄭潤田

一：試驗目的

1.把握對消法測定電池電動勢的的原理及電位差計的使用

2.學會銀電極、銀—氯化銀電極的自制備和鹽橋的制備

3.了解可逆電池電動勢的應用

二：試驗原理

原電池是由兩個“半電池〞組成，每一個半電池中有一個電極和相應的溶液組成。由不同的半電池可以組成各式各樣的原電池。電池反應中，正極起還原作用，負極起氧化作用，而電池反應是電池中兩個電極反應的總和，其電動勢為組成該電池的兩個半電池的電極電位代數和。若知道一個半電池的電極電位，即可求得其他半電池的電極電位。但迄今還不能從試驗上測得單個半電池的電極電位。在電化學中，電極電位是以某一電極為標準而求出其他電極的相對值，現在國際上采用的標準電極是標準氫電極，記在ΑH+=1，PH2=1atm時被氫吸附的鉑電極。由于氫電極使用比較麻煩，因此尋常把具有穩定電位的電極，如甘汞電極，銀—氯化銀電極等作為其次參比電極。

通過對電池電動勢的測定，可以求出某些反應的ΔH,ΔS,ΔG等熱力學函數，電解質的平均活動系數，難溶鹽的溶度積和溶液的pH等數值。但用電動勢的方法求如上的數據，必需是設計成一個可逆的電池，而該電池反應就是所求的反應。

例如用電動勢求AgCl的Ksp，需要設計如下的電池。

Hg-Hg2Cl2|KCl(飽和)||AgNO3(0.100mol/L)|Ag

根據電極電位的能斯特公式，銀電極的電極電位：

-負極反應：Hg+Cl-（飽和）???1/2Hg2Cl2+e

正極反應：Ag++e-???Ag

總反應：Hg+Cl-（飽和）+Ag+???1/2Hg2Cl2+Ag

根據電極電位的能斯特公式，正極銀電極的電極電位：

φAg/Ag+=φθAg/Ag++0.05916VlgɑAg+

其中φθ

Ag/Ag+=0.799-0.00097（t-25）

又例如通過電動勢的測定，求溶液的pH，可設計如下電池：

Hg-Hg2Cl2|KCl(飽和)||飽和有醌氫醌的未知pH溶液|Pt

醌氫醌是一種暗褐色晶體，在水中溶解度很小，在水溶液中依下式部分溶解。

C6H4O2·C6H4(OH)2（醌氫醌）==C6H4O2(醌)+C6H4(OH)2(氫醌)

在酸性溶液中，對苯二酚解離度微小，因此醌與對苯二酚的活度可以認為一致，即

α醌=α氫醌。

醌氫醌電極的制備很簡單，只需待測pH值溶液以醌氫醌飽和，浸入惰性電極（鉑電極）中即可。醌氫醌電極作為還原電極時，電極反應是

C6H4O2（醌）+2H++2e-→C6H4(OH）2（氫醌）

其電動勢為：φ醌氫醌=φθ醌氫醌–RT/F·ln1/αH+=φθ醌氫醌-2.303RT/F·pH

通過試驗測得電池的電動勢，就可以計算出溶液的pH值。

用對消法測定原電池電動勢原電池電動勢不能能用伏特計直接測量，由于電池與伏特計連接后有電流通過，就會在電極上發生生極化，結果使電極偏離平衡狀態。另外，電池本身有內阻，所以伏特計測得的只是不可逆電池的端電壓。采用對消法（又叫補償法）可在無電流（或

微小電流）通過電池的狀況下確鑿測定電池

的電動勢。

對消法原理是在待測電池上并聯一個

大小相等、方向相反的外加電勢差，這樣待

測電池中沒有電流通過，外加電勢差的大小

即等于待測電池的電動勢。

三：儀器與藥品

1.儀器

EM—30數字式電子電位差計1臺銀電極1支鉑電極1個小燒杯2個直流輻射式檢流計1臺飽和甘共電極1支導線2條鹽橋4根

2.藥品

HCl（0.100mol/ml）HCl（1mol/ml）

AgNO3（0.100mol/ml）未知pH溶液

KCl(飽和溶液)醌氫醌

四：試驗步驟

本試驗測定如下兩個電池的電動勢

①Hg-Hg2Cl2|KCl(飽和)||AgNO3(0.100mol/L)|Ag

②Hg-Hg2Cl2|KCl(飽和)||飽和有醌氫醌的未知pH溶液|Pt

1.銀電極的制備

將鉑絲電極放在濃HNO3中浸泡15分鐘，取出用蒸餾水沖洗，如表面仍不清白，用細晶相砂紙打磨光亮，再用蒸餾水沖洗清白插入盛0.1

mol·dm-3AgNO3溶液的小燒杯中，按圖7－1接好線路，調

節可變電阻，使電流在3mA、直流穩壓源電壓控制在6V鍍

20分鐘。取出后用0.1mol·dm-3的HNO3溶液沖洗，用濾紙

吸干，并迅速放入盛有0.1000mAgNO3＋0.1mHNO3溶液的半

電池管中(如圖7－2）

2.制備鹽橋：

為了消除液接電位，必需使用鹽橋。參見附錄的方法，制備KNO3鹽橋和KCl

鹽橋。分別放入飽和的KNO3溶液和KCl溶液中待用。

3.測量電池的電動勢：

測量可逆電池的電動勢不能直接用伏特計來測量。由于電池與伏特計相接后，整個線路便有電流通過，此時電池內部由于存在內電阻而產生某一電位降，并在電池兩極發生化學反應，溶液濃度發生變化，電動勢數據不穩定。所以要確鑿測定電池的電動勢，只有在電流無限小的狀況下進行，所采用的對消法就是根據這個要求設計的。

圖7-3為對消法測量電池電動勢的原理圖。回路是由穩壓電源、可變電阻和電位差

過回路的電流為某一定值。在電位差計的滑線電阻上產生確定的電位降，

其

數值由己知電動計組成。穩壓電源為工作電源，其輸出電壓必需大于待測電池的電動勢。調理可變電阻使流

(1)組裝電池：將上述制備的銀電極與試驗室提供的Ag－AgCl｜Cl－

(1.000mKCl)參比電極組成電池，Ag－AgCl｜Cl－(1.000m)║AgNO3(0.1000m)｜

Ag。根據理論計算確定電極電位的高低與電極的正負，將其置于恒溫槽中，將自制的KNO3鹽橋橫插在兩半電池管的小口上，注意兩半電池管中溶液一定要與鹽橋底端相接。

(2)電池電動勢測量：EM—30數字式電子電位差計

a、①校準零點，功能鍵選擇“外標〞位置，“外標〞接口短接，電動勢檔撥到電動勢指示為零，按校準按鈕，平衡指示即為零。

②標準電池（或儀器自帶基準）接在“外標〞位置，將電動勢檔撥到電動勢指示為標準電池的電勢值，按校準按鈕，平衡指示即為零。

b、測量待測電池的電動勢方法：

功能選擇撥至“測量〞位置，鏈接待測電池至“測量〞，調理電動勢撥檔直到平衡指示接近于零，穩定時讀數為所測電動勢

4、測量電池的電動勢：

（1）連接好電路，根據接線柱的正負極和相對應的顏色，鏈接時由于測量存在著誤差，每次測量需要重新的矯正誤差，選擇“外標〞檔位，連接線接入矯正的孔徑。進行標準電極的矯正。然后換檔位至測量，改變接線柱連接線至測量孔徑，把正極接入銀電極，負極接入汞—氯化亞汞電極進行測量。這時依次旋動EM—30數字式電子電位差計按鈕使平衡指示的數字顯示為零或者零附近上下搖擺的數字。這時電動勢的指示即為所測得電池電動勢的指示。這時測得的讀數為499mV。

（2）同樣的方法可以測得醌氫醌電極的電動勢為這時測得的讀數為141mV。五：數據處理

室溫：25℃大氣壓：100.33kPa

1.電池（I）測定記錄

Hg-Hg2Cl2|KCl(飽和)||AgNO3(0.100mol/L)|Ag

E實際測=0.499V

2.電池（Ⅱ）測定記錄

Hg-Hg2Cl2|KCl(飽和)||飽和有醌氫醌的未知pH溶液|PtE實際測=0.141V

篇三：華師物化試驗-原電池電動勢的測定與應用

華南師范大學實驗報告

學生姓名：dxh學號：

專業：化學師范年級、班級：2023級化教六班課程名稱：物理化學試驗試驗項目：原電池電動勢的測定與應用指導老師：蔡躍鵬試驗評分：

1.把握電位差計的測量原理和測量電池電動勢的方法；

2.把握電動勢法測定化學反應熱力學函數變化值的有關原理和方法；3.加深對可逆電池，可逆電極、鹽橋等概念的理解；4.測定電池（1）的電動勢；

5.了解可逆電池電動勢測定的應用；

6.根據可逆熱力學體系的要求設計可逆電池，測定其在不同溫度下的電動

勢值，計算電池反應的熱力學函數△G、△S、△H。

可設計成原電池的化學反應，發生失去電子進行氧化反應的部分可作為陽極，發生獲得電子進行還原反應的部分可作為陰極，兩個半點池組成一個原電池。電池的書寫習慣是左方為負極，即陽極，右方為正極，即陰極。符號“|〞表示〞表示，。如電池反應是自發的，則其電動勢為正，等于陰極電極電勢E?與陽極電極電勢E?之差，即E?E??E?

以銅-鋅電池為例。銅-鋅電池又稱丹尼爾電池（Daniellcell），是一種典型的原電池。此電池可用圖示表示如下：

?ZnZnSO4(a1?1mol?kg?1)CuSO4(a2?1mol?kg?1)Cu?

左邊為陽極，起氧化反應

ZnZn2?(a1)?2e

其電極電勢為

?

E陽?E??E??

RTa(Zn)

ln2Fa(Zn2?)

右邊為陰極，起還原反應

Cu2?(a2)?2eCu

其電極電勢

?

E陰?E??E??

RTa(Cu)

ln2?

2Fa(Cu)

總的電池反應

Zn?Cu2?(a2)Zn2?(a1)?Cu

原電池電動勢

RTa(Zn2?)RTa(Zn2?)?

=E?E?(E??E?)?lnln2?2?

2Fa(Cu)2Fa(Cu)

?

?

??

E?、E?分別為鋅電極和銅電極的標準還原電極電勢，a(Zn2?)和a(Cu2?)分

別為Zn2?和Cu2?的離子活度。

本試驗所測定的三個電池為：

1．原電池?Hg(l)Hg2Cl2(s)KCl(AgNO3(0.01mol?dm?3)Ag(s)?陽極電極電勢E?/V?EHg2Cl2(s)/Hg/V?0.2410?7.6?10?4(t/℃?25)

?陰極電極電勢E??EAg?/Ag?E?

Ag?/Ag

RT

lna(Ag?)F

E?/V?0.799?0.00097?(t/℃?25)Ag?/Ag

?原電池電動勢E?E??E??E?

Ag?/Ag

RT

lna(Ag?)?EHg2Cl2(s)/HgF

2．原電池?AgAgCl(s)KCl(0.1mol?dm?3)AgNO3(0.01mol?dm?3)Ag?陽極電極電勢E??E?AgCl(S)/Ag?

RT

lna(Cl?)F

RT

lna(Ag?)F

RT

lna(Cl?)a(Ag?)F

E?AgCl(S)/Ag/V?0.2221?0.000645?(t/℃?25)

?陰極電極電勢E??EAg?/Ag?E?

Ag?/Ag

??E原電池電動勢E?E??E??E?AgCl(S)/Ag??

Ag/Ag

??

其中0.01mol?kg?1AgNO3的???0.90

0.1mol?kg?1KCl的???0.77

稀水溶液中mol?dm?3濃度可近似取mol?kg?1濃度的數

值。

3.

原

電

池

?Hg(l)Hg2Cl2(s)KCl(飽和)

H?(0.1mol?dm?3HAc?0.1mol?dm?3

NaAc),Q?H2QPt?

陽極電極電勢E?/V?EHg2Cl2(s)/Hg/V?0.2410?7.6?10?4(t/℃?25)

?

陰極電極電勢E??EQ/H2Q?EQ/H2Q?

RT

lna(H?)F

RT

lna(H?)?EHg2Cl2(s)/HgF

??4

EQ?25)/H2Q/V?0.6994?7.4?10(t/℃

?原電池電動勢E?E??E??EQ/H2Q??=EQ/H2Q?

2.303RT

PH?EHg2Cl2(s)/HgF

即pH?

?EQ/H2Q?EHg2Cl2(s)/Hg?E)

(2.303RT/F)

由此可知，只要測出原電池3的電動勢，就可計算出待測溶液（HAc和NaAc緩沖溶液）的pH值。

測定可逆原電池的電動勢常采用對消法（又稱補償法），其原理和方法在附錄1、2、3中作了詳細的介紹。通過原電池電動勢的測定，還可以得到大量有用的數據，如離子活度等。特別是通過測定不同溫度下原電池的電動勢，得到原電池電動勢的溫度系數(?ET)p，由此可求出大量熱力學函數，如計算相應電池反應的摩爾反應吉爾斯函數變?rGm??zFE，摩爾反應焓

?rHm

?E?E

?S?zF()p等。及摩爾反應熵??zFE?zF()prm

?T?T

假使電池反應中，反應物和生成物的活度均為1，溫度為298.15K，則所測定的電動勢和熱力學函數即為相應電池反應的標準E?(298.15K)、

??

?rGm(298.15K)、和?rSm(298.15K)。

利用對消法可以很確鑿的測量出原電池的電動勢，因此用電化學方法求出的化學反應的熱力學函數?rGm、?rHm、?rSm等比用量熱法或化學平衡常數法求得的熱力學數據更為確鑿可靠。原電池設計與制造的難度主要是電極的制備，所以對一些常用電極的制備方法作一些了解還是很有必要的（詳見附錄5）。

ZD－WC數字電位差計（含附件）1臺0.01mol.dm-3AgNO3溶液標準電池

甘汞電極（飽和）銀-氯化銀電極光鉑電極銀電極吸耳球

1個0.1mol.dm-3KCl溶液1支0.2mol.dm-3HAc溶液1支0.2mol.dm-3NaAc溶液1支KNO3鹽橋1個100ml燒杯

3個1個

1支醌氫醌固體粉末（黑色）

洗瓶

飽和氯化鉀溶液

1個50ml廣口瓶

10ml移掖管

3個3支

圖11.1ZD-WC數字電位差計；左圖為全圖，右圖為操作面板

1.制備鹽橋

3%瓊脂-飽和硝酸鉀鹽橋的制備方法：在250mL燒杯中，參與100mL蒸餾水和3g瓊脂，蓋上表面皿，放在石棉網上用小