原电池电动势的测定和应用

来源：网络收集时间：2026-08-18

导读：原电池电动势的测定及其应用【实验目的】 1、学会银电极和银-氯化银电极和盐桥的制备方法。 2、掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法。 3、了解可逆电池电动势的应用【预习要求】 1、了解银电极、银-氯化银电极的制备方法、标准电池级检流

原电池电动势的测定及其应用

【实验目的】

1、学会银电极和银-氯化银电极和盐桥的制备方法。 2、掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法。 3、了解可逆电池电动势的应用

【预习要求】

1、了解银电极、银-氯化银电极的制备方法、标准电池级检流计使用时的注意事项及电位差计的简单原理。

2、掌握对消法原理和电池电动势的线路和操作方法。

【实验原理】

化学电池是由两个“半电池”即正负电极放在相应的电解质溶液中组成的。由不同的这样的电极可以组成若干个原电池。在电池反应过程中正极上起还原反应，负极上起氧化反应，而电池反应是这两个电极反应的总和。其电动势为组成该电池的两个半电池的电极电位的代数和。若知道了一个半电池的电极电位，通过测量这个电池电动势就可算出另外一个半电池的电极电位。所谓电极电位，它的真实含义是金属电极与接触溶液之间的电位差。它的绝对值至今也无法从实验上进行测定。在电化学中，电极电位是以一电极为标准而求出其他电极的相对值。现在国际上采用的标准电极是标准氢电极，即在aH??1时，PH2=1atm时被氢气所饱和的铂电极，它的电极电位规定为0，然后将其他待测的电极与其组成电池，这样测得电池的电动势即为被测电极的电极电位。由于氢电极使用起来比较麻烦，人们常把具有稳定电位的电极，如甘汞电极，银—氯化银电极作为第二级参比电极。

通过对电池电动势的测量可求算某些反应的?H，?S，?G等热力学函数，电解质的平均活度系数，难溶盐的活度积和溶液的pH等物理化学参数。但用电动势的方法求如上数据时，必须是能够设计成一个可逆电池，该电池所构成的反应应该是所求的化学反应。例如用电动势法求AgCl的Ksp需设计成如下的电池：

 Ag－AgCl?KCl(m1)║AgNO3(m2)│Ag

该电池的电极反应为：

负极反应：Ag(s)＋Cl(m1) ? AgCl(s)＋e-

－

正极反应：Ag(m2)＋e- ? Ag(s)

＋

电池总反应：Ag(m2)＋Cl(m1) ? AgCl(s) 电池电动势：E=?右－?左

? =[?Ag??/Ag＋－

RTRT1?lnaAg?]?[?Ag?ln] /AgClFFaCl? =E??RT1 lnFaAg?aCl?1RT1ln (该反应n=1)，E°=

KspFKsp

又因为?G°=－nFE°=?RTln所以

所以只要测得该电池的电动势就可以通过上式求得AgCl的Ksp。又例如通过电动势的测定，求溶液的pH，可设计如下电池：

Hg(l)-Hg2Cl2(s)∣KCl(饱和)‖饱和有醌氢醌的未知pH溶液∣Pt(s)

醌氢醌(Q·QH2)为等摩尔的醌(Q)和氢醌(QH2)的结晶化合物，在水中的溶解度很小，作为正极时其反应为

C6H4O2+2H++2e→C6H4(OH)2

在水溶液中部分分解：

OOHOOH＋OHOHOO

(Q·QH2) (Q) (QH2)

它在水中溶解度很小。将待测pH溶液用Q·QH2饱和后，再插入一只光亮Pt电极就构成了Q·QH2电极，可用它构成如下电池：

Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液‖由Q·QH2饱和的待测pH溶液(H+)｜Pt(S)

Q·QH2电极反应为：

Q＋2H+＋2e→QH2

因为在稀溶液中aH＝CH，所以：

φQ·QH＝φQ·QH－

2.303RT pH F可见，Q·QH2电极的作用相当于一个氢电极，电池的电动势为：

E＝φ+－φ-＝φ?Q·QH－

pH＝(φ?Q·QH

2.303RT pH－φ(饱和甘汞) F2.303RT－E－φ(饱和甘汞)) ÷

F其中φ? Q·10-4(t－25)，φ(饱和甘汞)＝0.24240－7.6×10-4(t－25) (t为℃)， QH＝0.6994－7.4×所以只要测得该电池的电动势就可以通过上式求得未知溶液的pH。

 测量可逆电池的电动势不能直接用伏特计来测量。因为电池与伏特计相接后，整个线路便有电流通过，此时电池内部由于存在内电阻而产生某一电位降，并在电池两极发生化学反应，溶液浓度发生变化，电动势数据不稳定。所以要准确测定电池的电动势，只有在电流无限小的情况下进行，所采用的对消法就是根据这个要求设计的。

图1为对消法测量电池电动势的原理图。

Ew?AR?HCGBEs.c??DKEx?Es.c??ACAH

Ex图1 对消法原理线路图

图中EW为工作电池，ES.C为标准电池，在20度是其电动势是1.01864V，EX为待测电

池的电动势，D为双臂电钥，当D向下时与EX想通，当D向上时与ES.C想通。K为电键，G为检流计，AB为均匀的电阻丝，在AB上按导线长度比例直接注明伏特数，测定时先使D向上与ES.C想通，并把C点移至标准电池在该温度时的电动势处，调节可变电阻R，直至G中的电流为零。这样就校正了AB电阻丝上的读数。显然一经校正，可变电阻R就不能任意改动了。但是由于这样在使用过程中工作电池的电阻因不断放电而改变，所以要求每次测定前，均要用标准电池进行校正。

【仪器与药品】

1.仪器

UJ－25型电位差计 1台银电极（216型） 2支直流辐射式检流计（10-9A/mm）1台饱和甘汞电极（212型） 1支稳压直流电源 1台导线 8根毫安表、电阻箱各1只小铁板架及电极架各2只韦斯特标准电池 1只盐桥 4根甲电池 2节小烧杯（50mL） 4只铂电极（213型） 1支 2.药品

HCl（0.100m） HCl（1M）  AgNO3（0.100m）未知pH溶液

KCl（饱和溶液）醌氢醌镀银溶液琼胶

【实验步骤】

本实验测定如下的三个电池的电动势：

①Hg(l)－Hg2Cl2(s)∣KCl(饱和)‖AgNO3(0.01 m)∣Ag(s)

②Hg(l)－Hg2Cl2(s)∣KCl(饱和)‖饱和有醌氢醌的未知pH溶液∣Pt(s) ③Ag(s)－AgCl(s)?HCl(0.100m)║AgNO30.100m)│Ag(s) 1.电极的制备

（1）铂电极和饱和甘汞电极系采用现成的商品，在使用前用蒸馏水淋洗干净。若铂片上有油污，应在丙酮中浸泡，然后用蒸馏水淋洗即可使用。

（2）制备银—氯化银电极有两种方法即电镀法和热解法，本实验采用电镀法。其制备方法是：首先制备镀银电极，将银电极表面用丙酮溶液洗去污垢，或用细砂打磨光亮，然后用蒸馏水冲洗干净，按图2连接好电路。在电流密度为3～5mA·cm-2时，电镀半小时，即可得到白色紧密的镀银电极。取一根镀好的银电极，用蒸馏水林洗干净后，作为正极接入线路，以铂电极作为负极，1M的盐酸为镀液，在电流密度为3～5mA·cm-2 时，电镀10～15min，即可得到紫褐色的银—氯化银电极，这种电极不用时应浸在稀的氯化钾溶液里，保存在不露光的地方。

图2 制备银电极的装置图

（3）醌氢醌电极的制备：精少量的醌氢醌固体加入待测液的未知pH溶液中使其成饱和溶液，然后插入干净的铂电极即成。

每个点击在插入电解质之前，必须先用该溶液淋洗，以保证溶液浓度不变。 2.盐桥的制备

为了消除液接电位，必须使用盐桥，其制备方法是：以琼胶：KNO3:H2O=1.5：20:50的比例加入到锥形瓶 …… 此处隐藏：1319字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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