原电池电动势的测定和应用(2)

图4 UJ－25型电位差计

1—电计按钮；2—转换开关；3—电势测量旋钮（共6只）； 4— 标准电池的温度补偿旋钮；5—工作电流调节旋钮（共4只）

（3）校正电位计：先读取标准电池上所附温度计的温度值，计算标准电池在该温度时的电动势，将标准电池的温度补偿旋钮调节到该电动势处，然后将转换开关板向“N”（标准）处，转换工作电流调节旋钮粗、中、细、微，依次按下电计按钮“粗”、“细”，直到检流计的指针指零为止。此时的电位计已经校正好了，由于工作电池的电动势会发生改变，因此在测量的过程中经常要校正电位计。

（4）测量待测电池的电动势：将转换开关扳向X1(或X2)位置，从大到小旋转电势测量旋钮，按下电计按钮“粗”、“细”，直到检流计的指针指零为止。6个小窗口内的读数即为待测电池的电动势。同时记下室温。

（5）重复上面的操作，一共测得三组数据，分别是三个组装电池的。

实验完毕后，必须把盐桥放在水里加热使其溶解，洗净。其它各仪器复原。检流计必须短路放置。

【实验注意事项】

1、连接线路时，切勿将标准电池、工作电源、待测电池的正负极接错。 2、实验前，应先根据附录中的公式计算出实验温度下标准电池的电动势。 3、应先将半电池管中的溶液先恒温后，再测定电动势。

4、使用检流计时，按按钮的时间要短，以防止过多的电量通过标准电池或被测电池，造成严重的极化现象，破坏被测电池的可逆状态。

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【数据记录及处理】

1.数据记录表 温度： 16 ℃

标准电池电动势 被测电池 1.018325V 测得值（V） 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) 0.543000 0.421200 0.532000 2.数据处理

（1）有电池③的测定结果，计算AgCl的Ksp：

有公式

对单个离子，其α无法确定，但强电解质活度与平均摩尔浓度有以下关系：

＝

＝

??是离子的平均活度系数，其大小与物质浓度、离子种类、实验温度有关。

其中25℃是：0.1M的AgNO3的活度系数是：0.734：0.1M的HCl的活度系数是：0.976

＝＝

＝0.976×0.1＝9.76×10-2mol2/kg·L ＝0.734×0.1＝7.34×10-2 mol2/kg·L

＝ —26.28947 AgCl的Ksp=3.8249×10-12 （2）有电池①求φ?Ag+，Ag：

φ(饱和甘汞)＝0.24240－7.6×10-4(t－25) ＝0.24924V (t为℃) φ?Ag+，Ag＝0.7991—9.88×10-4(t－25)+7×10-7(t－25)2＝0.8080487V 所以

＝φ?Ag+，Ag －φ(饱和甘汞) ＝ 0.8080487－0.24924＝0.5588087V

误差：绝对误差是φ测得—φ理论＝0.543000—0.5588087＝—0.0158087V

相对误差是：（φ测得—φ理论）×100%/φ理论＝—2.83%

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（3）有电池②求未知溶液的pH值： 有公式E＝φ+－φ-＝φ?Q·QH－

2

pH＝(φ?Q·QH

2

2

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×当时的室温为：16℃ T＝273.15+16＝289.15K

所以：φ? Q·10-4(t－25)＝0.6994－7.4×10-4(16－25) ＝0.70606V QH＝0.6994－7.4×

2

φ(饱和甘汞)＝0.24240－7.6×10-4(t－25)＝0.24240－7.6×10-4(16－25) ＝0.24924V pH＝(φ?Q·QH－E－φ(饱和甘汞)) ÷

2

2.303RT＝（0.70606－0.421200—0.24924）÷F（2.303×8.3145×289.15 ÷96485.3383）＝0.03562÷0.05738＝0.62

【思考题】

1.简述对消法原理。

解：电位差计所提供的电源电动势与原电池的电源电动势处于反向，即两者在同一电路中的电压方向相反，调节电位差计使电路中电流为零，此时电位差计的电压与原电池的电压相等，达到测量未知电压的目的。 2.若电池极性接反了有什么后果？

解：电位差计的电源电动势与原电池提供的电源电动势方向相同，形成电路短路。 3.盐桥有什么作用？选择“盐桥”液应注意什么问题？

解：盐桥可以使得电池在可逆条件下工作，即充放电在准平衡状态下工作，只有无限小的电流通过电池。消除液界面由于浓度差带来的电子转移而产生的液接电位，形成阴阳离子的交换，产生回路。

4.为什么在测量原电池电动势时，要用对消法进行测量？而不能使用伏特计来测量？ 解： 要准确测量电池电动势只有在电流无限小的可逆情况下进行，对消法可达到此目的。伏特计与待测电池接通后，要使指针偏转，线路上必须有电流通过，这样一来变化方式不可逆，所测量结果为有“极化”现象发生时的外电压。

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