电池电动势的测定和应用实验报告文档格式.docx
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(16-2)其中:
V式中:
t为摄氏温度(下同),
(2)甘汞电极:
电极反
应:
(16-3)对于饱和甘汞电极,温度一定时,为定值,因此饱和甘汞电极电位与温度有关,其关系式为:
V(3)银25型直流电位差计(或数字式电位差综合测试仪);
直流复射式检流计(10-9A/mm);
毫安表;
标准电池;
甲级干电池(甲电池);
饱和甘汞电极;
银电极;
银丝(纯度
99、5%);
KN03盐桥;
10mL小烧杯;
电阻箱。
药品:
饱和KC1溶液;
0、0200molL-lKCl溶液;
0、1molL-lIICl溶液;
稀氨水。
四、实验步骤:
1.Ag/AgC1电极制备取经退火处理过、直径约为0、5伽的银丝3根,用金相砂纸擦至发亮以除去银丝表面的氧化物,然后在稀氨水中浸泡数分钟。
取出用高纯度水洗净,再用滤纸吸干备用。
将其中二根银丝作阳极,另一根作阴极,分别插入0、1M的IIC1溶液中,按图2所示的线路接通电路,调节电阻使阴极电流密度大约为5mA/cm2,电解20分钟,使银丝表面覆盖一层棕黑色的AgCl镀层。
镀层以均匀、致密为好。
电解完毕取出制好的电极,用纯水洗净,再用滤纸吸干(但不可用滤纸摩擦,以防镀层剥落)。
由于拉丝时引入杂质,电极电位偏图2电极制备装置示意图差最大可达5mV,但该电极稳定性尚好,可用作参比电极。
1,2-银电极;
3-电阻箱;
4-电源电极制备:
电流值的选取
(按电流密度3mA/cm2,浸入0、1MI1C1中,长度为2cm(2根),银丝直径为0、5伽计算)银丝表面积
2TIR*h=TIDII*hI=PI*S=5mA/cm2*{n*0>
5*10-l*2cm/根*2
根}=3、14mA,取3mA若银丝长度为3cm,则
I=PI*S=5mA/cm2*[3>
14*0、5*10-l*3cm/根*2根]二4、2mA约4、5mA在1IDY-1恒电流仪上,若量程为10mA,电流量为-0、3mA,电压为+-0、45mA*(10mA)=4>
5mA此时,红色夹子为“+”极,通过的电流密度为5mA/cm
22、盐桥的制备所谓“盐桥”,是指正负离子迁移数比较接近的盐类溶液(如KC1、KN03和NH4N03等水溶液)所构成的桥,用来连接两个半电池中的两个溶液,使其不直接接界,以消除或减小液体接界电势。
以KN03盐桥为例,其制备方法是以琼胶:
KNO3:
1120=1.5:
20:
50的比例加入到烧杯中,加热溶解,用滴管将其灌入干净的U形管中,U形管中及管端不能留有气泡,冷却后待用。
3・组建电池(I)用1支Ag/AgCl电极、一个KNO3盐桥和一支Ag/Ag+电极组成电池(I),并依照电位差计使用说明,接好电动势测量线路。
注意:
标准电池、工作电池的正、负极不能接错。
盐桥在插入之前要用蒸馆水淋洗(切勿用自来水!
),并用滤纸轻轻擦干,插入时注意在U形管口不要留有气泡。
两烧杯的液面基本平齐。
为了节省溶液,液面在烧杯1/3~1/2处即可。
4.校正工作电流先读取环境温度,校正标准电池的电动势,调节直流电位差计面板右上方标准电池温度补偿旋钮至计算值。
将转换开关拨至“N”处,转动电位差计面板右方的工作电流调节旋钮“粗”“中”“细”“微”,使工作电流符合标准,校正完毕后,右方的工作电流调节旋钮在测定过程中不要再动。
5、测电池(I)电池电动势将转换开关拨至未知“XI”或“X2”处,将一支Ag/AgCl电极浸在0、0200molL-lKCl溶液中,测量此电池的电位,直至电位值在2~3分钟内基本不变(变化〈0、lmV)为止。
Ag/AgCl电极在安装时应注意,勿将露出的银与溶液接触。
重复测定步骤,再测另一支Ag/AgC1电极的电位。
6.组建电池(II)用饱和甘汞电极、KN03盐桥和银电极组成电池
(II)。
安装甘汞电极时应注意拨去橡皮套和橡皮塞,并使甘汞电极内的液面高出烧杯中的液面。
7、测电池(II)电池电动势按步骤5测定。
五、数据处理:
A.理论值计算(实验温度T二1QC):
(1)
E0甘汞电极二0、2415-0、00065(14-25)二0、2487
(V)E0Ag/Ag+=0、7991-0、00097(14-25)二0、8098
(V)E0Ag/AgCl=0、2224-0、(14-25)=0、2295(V)
(2)
电池I:
E=E+=E0Ag/Ag++RT/FlnaAg+一E0Ag/Agc1+RT/FlnaCl-=0、8098-0、2295+(8、314*2
87、15/96485)*ln(0、01*0、9*0、02*0、8)=0、3614(V)电池II:
E'
二E+二E0Ag/Ag++RT/FlnaAg+RT/FlnaCl-二0、8098-0、2487+RT/FlnaAg+/acl-=0>
4474(V)(3)
E=E0Ag/AgclRT/Fln(l/Ksp)=O(平衡)lnKsp=一
EF/RT=
23、Ksp二3、95585*10_11B.实验值:
实验温度:
_14°
C大气压:
—102、10kPa实验温度下
的标准电动势—1、01884V1、电池
(1):
(一)Ag(s),AgCl(s)KC1(O、0200molL-1)||AgN03(0.
0100molL-1)|Ag(s)(+)电池反应:
Ag/AgCl电极编号电动势
(V)理论计算值测量值
10、36141__0、2—0、平均0、
20、36141—0、2_0、平均0、总平均0、2、
电池(II):
(一)Ilg(l),Hg2C12(s)KC1(饱和)||AgN03(0.0100molL-l)|Ag(s)(+)电池反应:
电动势(V)理论计算值测量值0、44741
20、0、平均0、六、讨论注意的问题:
1、测定线路接入时,标准电池应最后接入。
2、测定时,按钮不能长时间按下。
3、电极制备时,AgCl镀层应尽量卡些(浸入IIC1液中的银丝应尽量长些)以免测定时未镀AgCl的银丝浸入溶液。
4、测量时小烧杯内溶液尽量等高。
5、甘汞电极使用时应拔去橡皮塞和橡皮套,电极内应有KC1晶体,电极内应有KC1晶体,电极内液面应高于小烧杯内液面。
6、电极制备时,电流大小的制备I二J*A测。
七、思考题:
1、实验前为什么要读取室温?
答案:
为了求出室温下标准电池的电动势值,用于标准电池的校正。
2、如何测定未知电池的电动势(操作)答案:
1)拔出“外标插孔”的测试线,再用测试线将被测电池按正、负极对应插入“测量插孔”。
2)将“测量选择”旋钮置于“测量”,将“补
偿”旋钮逆时针旋到底。
3)由大到小依次调节面板上“100-10-4”五个旋钮,使“电位指示”显示的数值为负且绝对值最小。
4)调节“补偿旋钮”,使“检零指示”显示为“0000”,此时
“电位指示”数值即为被测电池电动势的值。
5)重复上述各步,每隔加in测量一次,每个温度测三次,同时记录实验的准确温度即恒温槽中温度计的温度。
6)然后调节恒温槽的温度分别为其余4个温度,重复上述操作,测上述温度下电池的电动势E。
3、测定时为什么绝对不可将标准电池及原电池摇动、倾斜、躺倒和倒置?
标准电池及原电池摇动、倾斜、躺倒和倒置会破坏电池中电极间的界面,使电池无非正常工作。
4、盐桥有什么作用?
盐桥可降低液体接界电势。
5、可逆电池应满足什么条件?
应如何操作才能做到?
可逆电池应满足如下的条件:
(1)电池反应可逆,亦电极电池反应均可逆。
(2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界。
(3)电池必须在可逆的情况下工作,即充放电过程必须在平衡态进行,亦即要求通过电池的电流应为无限小。
操作中
(1)由电池本性决定;
(2)加盐桥降低;
(3)用对消法测量。
6、在测量电池电动势时,尽管我们采用的是对消法,但在对消点前,测量回路将有电流通过,这时测得的是不是可逆电池电动势?
为什么?
因为有电流通过,不能满足可逆电池第三点,所不是可逆电池电动势。
7、为什么用伏特表不能准确测定电池电动势?
不能用伏特计测量电池电动势,就是因为使用伏特计时,必须使回路中有电流通过才能驱动指针旋转,所测结果为不可逆电池两极间电势差,不是可逆电池电动势。
8、参比电极有什么作用?
参比电极(二级标准电极)作用是代替标准氢电极测定电池电动势。
9、醍氢醍(QQII2)电极有什么用途?
可做为参比电极测溶液瓣PH值或氢离子浓度。
10、电池在恒温时(没测量时)为什么要将电钳松开?
答案:
防止电极极化
11、利用参比电极可测电池电动势,此时参比电极应具备什么条件?
参比电极应具备条件是:
容易制备,电极电势有一定值而且稳定。
12、如何制备醍氢醍(QQII2)电极?
在待测液中放入一定量的(QQH2),搅拌使这溶解,然后将一根苗电极放入待测液中。
13、为何测电池电动势要用对消法?
对消法的原理是什么?
答案:
可逆电池要求电路中无电流通过,用对消法可满足这个条件。
用一个方向相反,数值相等的外电势来抵消原电池的电动势,使连接两电极的导线上10,这时所测出的E就等于被测电池的电动势E。
14、如何由实验求电池的温度系数,答案:
通过测定恒压下电池在不同温度下的电动势E,由E-T数据作E-T关系图。
从曲线的斜率可求任意温度下的温度系数,
15、选用作盐桥的物质应有什么原则?
选用作盐桥的
物质应有什么原则:
①盐桥中离子的r+^r-,使
Ej^Oo②盐桥中盐的浓度要很高,常用饱和溶液。
③常用饱和KC1盐桥,因为K+与C1-的迁移数相近。
作为盐桥的溶液不能与原溶液发生反应,当有Ag+时用KN03或NH4N03o
16、在测量电动势之前如何进行校准化操作?
(操作题)答案:
0)根据室温按公式ES二1、0183-4.0610-5(t-20),计算标准电池在该室温下的ESo
1)、将“测量选择”旋钮置于“外标”。
2)、将已知电动势的标准电池按“+”极性与“外标插孔”连接。
3)、调节“100-10-4”五个旋钮和“补偿”旋钮,使“电位指示”显示的数值与外标电池数值相同。
4)、待“检零指示”数值稳定后,调节调零旋钮,使“检零指示”显示为“0000”。
19、如何使用甘汞电极,使用时要注意什么问题?
1)、使用时要把电极下面的塞取下。
2)、使用时要用蒸馆水冲洗电极下方,用滤纸擦干。
3)、使用前要观察甘汞电极玻璃管是否还有液体,如果没了要重新加液或换一根新的。
20、如何防止电极极化?
电路中如果有电流通过就会产生极化现象,在测量过程中始终通电,因此测量的速度要快,这样测出的数据才准,如果测量的时间越长,则电极极化现象越严重,不测量时电钳要松开。
21、本实验可否使用KC1盐桥?
为什么实验中不能用自来水淋洗盐桥?
本实验不能使用KC1盐桥,选用盐桥的首要条件是盐桥不与溶液反应,溶液中含有Ag+,会于Cl-反应沉淀。
实验中不能用自来水淋洗盐桥,制备盐桥的首要条件是盐桥中正,
负离子迁移速率相近,自来水中含有Ca2+,Mg2+等离子,用其冲洗盐桥,会使盐桥正,负离子迁移相近的条件受到破坏,从而给本实验的测定带来误差。
22、为什么不能用伏特计宜接测定电池电动势?
电池电动势的测定必须在电流接近于零的条件下进行,倘若用伏特表直接测定,虽然伏特计的内阻非常大,远远大于电池电阻,但用伏特计测定时其电流远大于零,消耗在电池内阻上的电流是不可忽视的。
即使说实验误差偏大,所得实验值与真实值偏大。
23、长时间按下按钮接通测量线路,对标准电池电动势的标准性以及待测电池电动势的测量有无影响?
标准电池是高度可逆电池,其工作条件是通过的电流无限大,长时间按下按钮接通测量线路,在电流非无限的条件,会破坏标准电池的可逆性。
标准电池作为标准,受到破坏后,其电动势就变了,再以EX/EN二Ac'
/Ac公式计算时,其EN还用原值,从而待测电动势的测量就不准确。
宁可累死在路上,也不能闲死在家里!
宁可去碰壁,也不能面壁。
是狼就要练好牙,是羊就要练好腿。
什么是奋斗?
奋斗就是每天很难,可一年一年却越来越容易。
不奋斗就是每天都很容易,可一年一年越来越难。
能干的人,不在情绪上计较,只在做事上认真;
无能的人!
不在做事上认真,只在情绪上计较。
拼一个春夏秋冬!
赢一个无悔人生!
早安!
一献给所有努力的人、
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