1、电极制备电极制备及电动势的测定及电动势的测定实验地点实验地点:6081.学会铜电极、锌电极和甘汞电极的制备和学会铜电极、锌电极和甘汞电极的制备和处理方法；处理方法；2.掌握电势差计的测量原理和测定电池电动掌握电势差计的测量原理和测定电池电动势的方法；势的方法；3.加深对原电池、电极电势等概念的理解。加深对原电池、电极电势等概念的理解。一、实验目的一、实验目的 二、实验原理二、实验原理 电池由正、负两极组成。电池在放电过程中，电池由正、负两极组成。电池在放电过程中，正极起正极起还原还原反应，负极起反应，负极起氧化氧化反应，电池内部还反应，电池内部还可能发生其它反应。电池反应是电池中所有反应可能发
2、生其它反应。电池反应是电池中所有反应的总和。的总和。电池除可用来作为电源外，还可用它来研究电池除可用来作为电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。构成此电池的化学反应的热力学性质。原电池是化学能转变为电能的装置，它是由两个原电池是化学能转变为电能的装置，它是由两个“半电池半电池”所组成，而每一个半电池中有一个电极和相所组成，而每一个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液，由半电池可组成不同的原电池。在电应的电解质溶液，由半电池可组成不同的原电池。在电池放电反应中，正极起还原反应，负极起氧化反应。池放电反应中，正极起还原反应，负极起氧化反应。1.原电池原电池A.原电池的电动势为组成
3、该电池的两个半电池的电极原电池的电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的电势的代数和代数和。E还还原原氧氧化化lnZFRT0还还原原氧氧化化lnZFRT0氧氧化化+0,-0代表正、负电极的标准电极电势代表正、负电极的标准电极电势.R=8.134J.mol-1.K-1。T是绝对温度。是绝对温度。Z是反应中是反应中得失电子的数量。得失电子的数量。F=96500C，称法拉第常数。，称法拉第常数。为参与电极反应的物质的还原态的活度。为参与电极反应的物质的还原态的活度。B.电池的书写习惯是电池的书写习惯是左边左边为负极为负极右边右边为正极，符号为正极，符号“”表示两相界面，表示两相界面，“”表示盐桥，
4、盐桥的作用主表示盐桥，盐桥的作用主要是降低和消除两相之间的接界电势。要是降低和消除两相之间的接界电势。对于对于Cu-Zn电池，其电池表示式为电池，其电池表示式为Zn|ZnSO4(m1)|CnSO4(m2)|Cue2)(ZnZnCue2)(Cu2Zn22Cu2负负极极反反应应：正正极极反反应应：电极反应电极反应Zn,ZnCu,Cu22E222Cu0Cu,CuCu,Cu1lnF2RT222Zn0Zn,ZnZn,Zn1lnF2RT22CuZn0lnF2RTEEa.甘汞甘汞-ZnZnE甘汞甘汞b.Cu-甘汞甘汞甘汞甘汞CuEZnCuEc.Cu-ZnZnCuE确定确定Zn电极的电极电势。电极的电极电势。
5、利用能斯特方程求出利用能斯特方程求出Zn电极的标准电极的标准电极电势。电极电势。查文献，查文献，求求Zn电极的标准电极电势的相对误差。电极的标准电极电势的相对误差。这是电池电动势的实验值。这是电池电动势的实验值。利用能斯特方程求出电池电动势的理论值利用能斯特方程求出电池电动势的理论值。求求相对误差。相对误差。)l(Hg)s(ClHgCl(220.10.33371.00.2801饱和饱和0.2412)l(Hg)s(ClHgCl(222.对消法原理对消法原理工作回路标定回路待测回路3.电池电动势的应用电池电动势的应用(P.443)a.醌氢醌醌氢醌(QH2Q)是由等分子的醌是由等分子的醌(Q)和氢醌
6、和氢醌(H2Q)构构成的分子化合物，它在水中溶解度很小，且易达到如成的分子化合物，它在水中溶解度很小，且易达到如下解离平衡：下解离平衡：C6H4O2C6H4(OH)2=C6H4O2+C6H4(OH)2 QH2Q Q H2Q b.在含有在含有H+的溶液中加入少许的溶液中加入少许QH2Q，插入隋性，插入隋性Pt电极电极即构成醌氢醌电极，其电极反应为即构成醌氢醌电极，其电极反应为Q +2H+2e =H2Q2HQQH22aaaln2FRT-)QH/Q()QH/Q(2c.电极电势为：电极电势为：由于醌氢醌的溶解度很小，其解离产物由于醌氢醌的溶解度很小，其解离产物Q和和H2Q的活的活度因子均可视为度因子均
7、可视为1，又由于两者浓度相等，故，又由于两者浓度相等，故pHF2.303RT-)QH/Q()QH/Q(22)25t(00074.06994.0)QH/Q(2d.与甘汞电极组成电池与甘汞电极组成电池甘汞甘汞氢醌氢醌醌醌EFRT303.2E-)QH/Q(pH2甘甘汞汞05916.0E-.45720pH 4.盐桥盐桥a.在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，出现高的测量中，出现液接界电势液接界电势时，常用时，常用“盐桥盐桥”来来消除或减小。消除或减
8、小。b.“盐桥盐桥”中正负离子的中正负离子的迁移数迁移数应该相等或相近。应该相等或相近。试剂试剂：氯化钾溶液（饱和）：氯化钾溶液（饱和）硫酸锌溶液（硫酸锌溶液（0.1000mol.L-1）；）；硫酸铜溶液（硫酸铜溶液（0.1000mol.L-1）；）；醌氢醌固体。醌氢醌固体。三、实验仪器和试剂三、实验仪器和试剂 仪器仪器：电势差计：电势差计1台；台；标准电池标准电池1只；只；电线若干；电线若干；铜电极铜电极1支支 锌电极锌电极1支；支；甘汞电极甘汞电极1支支 电极架电极架1只。只。1.电极制备电极制备（1）锌电极）锌电极（2）铜电极）铜电极（3）甘汞电极）甘汞电极四、实验步骤四、实验步骤a.Z
9、n|ZnSO4(0.1000mol.L-1)KCl(饱和饱和)|Hg2Cl2,Hg b.Hg,Hg2Cl2|KCl(饱和饱和)CuSO4(0.1000mol.L-1)|Cuc.Zn|ZnSO4(0.1000mol.L-1)CuSO4(0.1000mol.L-1)|Cud.Hg,Hg2Cl2|稀盐酸稀盐酸醌氢醌醌氢醌|Pt（S）（1）按规定接好电势差计的测量电池电动势线路。）按规定接好电势差计的测量电池电动势线路。（2）以饱和）以饱和KCl溶液为盐桥，分别将上面制备好的电极溶液为盐桥，分别将上面制备好的电极组成电池，并接入电势差计的测量端，测量其电动势。组成电池，并接入电势差计的测量端，测量其电动势。2.电池电动势的测量电池电动势的测量1为什么不能用伏特计测量电池电动势？为什么不能用伏特计测量电池电动势？2对消法测量电池电动势的主要原理是什么？对消法测量电池电动势的主要原理是什么？3应用电势差计测量电动势过程中若检流计光点总往应用电势差计测量电动势过程中若检流计光点总往一个方向偏转，这可能是什么原因？一个方向偏转，这可能是什么原因？六、实验思考讨论题六、实验思考讨论题
