原电池电动势的测定及其应用_中华文本库
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课程名称： 生物大学化学实验 P 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 原电池电动势的测定及其应用 实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、实验材料与试剂（必填） 四、实验器材与仪器（必填） 五、操作方法和实验步骤（必填） 六、实验数据记录和处理 七、实验结果与分析（必填） 八、讨论、心得
一、实验目的和要求
（1）掌握补偿法测定电池电动势的原理和方法。 （2）掌握电位差计、检流计与标准电池的使用方法。 （3）学会电极和盐桥的制备方法。 （4）掌握通过测量原电池电动势计算热力学函数变化值的原理、方法及其他应用。
二、实验内容和原理
（1）补偿法测量电动势原理 采用补偿法测定原电池电动势，其原理为：严格控制电流在接近于零的情况下来决定电池的电动势，为 此，可用一个方向相反但数值相同的电动势，对抗待测电池的电动势，使电路中无电流通过，这时测出 的两极的电势差就等于该电池的电动势 E。 （2）电动势与热力学函数的关系 测定某一原电池在不同温度下的电动势 E，即可求得电动势的温度系数(?E/?T)p,由 E 和(?E/?T)p 并结合 式（2.50）~式（2.52），可计算电池反应的?rGm、?rSm 和?rHm。
?rGm=-zFE m ?rSm=zF(?E/?T)p m ? ? p ?rHm=?rGm+T?rSm m m+T? m
式中：z 为反应的电荷数；F 为法拉第常量。
（2.50） ） （2.51） ） （2.52） ）
三、实验仪器与试剂 实验仪器与试剂 仪器
仪器：UJ-25 型电位差计 1 台；检流计 1 台；惠斯登标准电池 1 只；1.5V 干电池两节；饱和甘汞电极 1 支；银-氯化银电极 1 支；100mL 容量瓶 5 只；50mL 酸式滴定管 1 支；洗瓶 1 只；恒温槽 1 套；饱和
KNO3 盐桥 试剂：0.200mol·L??KCl 溶液
四、操作方法和实验步骤
电极制备和盐桥的制备。实验室预先制成。 （1） 配置溶液。 用滴定管和容量瓶。 0.200mol·L??KCl 溶液分别稀释成 0.0100mol·L??、 将 0.0300mol·L??、 0.0500mol·L??、0.0700mol·L??和 0.0900mol·L??各 100mL。 （2）根据补偿法原理接好测量线路。 （3）校正工作电流。先读取环境温度，根据惠斯登标准电池电动势与温度的关系 Et/V=1..94(t/℃-20)+0.929(t/℃-20)?-0.0090(t/℃-20)?+0.00006(t/℃-20)?]*10?6 计算出环境温度下的标准电池电动势值， 调节标准电池的温度补偿旋钮至计算值； 将转换开关拨至 “N” 处，转动工作电流调节旋钮粗、中、细，依次按下电计旋钮“粗”、“细”，直至检流计指示为零。在 测量过程中，经常要检查是否发生偏离，加以校正。 （4）测量待测电池电动势。将转换开关拨
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34原电池电动势的测定实验报告 浙江大学
实验报告；课程名称：大学化学实验p实验类型：中级化学实验实；一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必；一、实验目的：；1、补偿法测定电池电动势的原理和方法；2、掌握电位差计、检流计与标准电池的使用方法；4、掌握通过测量原电池的电动势计算热力学函数变化；补偿法测电源电动势的原理：；必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电；为此，可用一个方向相反
实验报告 课程名称：
大学化学实验p
实验类型： 中级化学实验
实验项目名称：
原电池电动势的测定
同组学生姓名：
厉刚 一、实验目的和要求（必填）
二、实验内容和原理（必填） 三、实验材料与试剂（必填）
四、实验器材与仪器（必填）
五、操作方法和实验步骤（必填）
六、实验数据记录和处理
七、实验结果与分析（必填）
八、讨论、心得 一、实验目的：1、 补偿法测定电池电动势的原理和方法。2、 掌握电位差计、检流计与标准电池的使用方法。 3、 学会电极和盐桥的制备方法。4、 掌握通过测量原电池的电动势计算热力学函数变化值的原理、方法及其他应用。 二、实验原理： 补偿法测电源电动势的原理：必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势，因为有电流通过电极时，极化作用的存在将无法测得可逆电动势。为此，可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势，使电路中没有电流通过，这时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势E。如图所示，电位差计就是根据补偿法原理设计的，它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。 ① 工作电流电路：首先调节可变电阻RP，使均匀划线AB上有一定的电势降。② 标准回路：将变换开关SW合向Es，对工作电流进行标定。借助调节Rp使得IG=0来实现Es=UCA。 ③ 测量回路：SW扳回Ex，调节电势测量旋钮，直到IG=0。读出Ex。 UJ-25高电势直流电位差计： 1、 转换开关旋钮：相当于上图中SW，指在N处，即SW接通EN，指在X1，即接通未知电池EX。 2、 电计按钮：原理图中的K。3、 工作电流调节旋钮：粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻RP。4、 电势测量旋钮：中间6只旋钮，×10-1，×10-2，×10-3，×10-4，×10-5，×10-6，被测电动势由此示出。三、仪器与试剂：仪器：电位差计一台，惠斯登标准电池一只，工作电源，饱和甘汞电池一支，银―氯化银电极一支，100mL容量瓶5个，50mL滴定管一支，恒温槽一套，饱和氯化钾盐桥。-1试剂：0.200mol?LKCl溶液四、实验步骤： 1、 配制溶液。将0.200 mol?L-1的KCl溶液分别稀释成0.0100 mol?L-1，0.0300 mol?L-1，0.0500 mol?L-1，0.0700 mol?L-1，0.0900 mol?L-1各100mL。2、 根据补偿法原理连接电路，恒温槽恒温至25℃。3、 将转换开关拨至N处，调节工作电流调节旋钮粗。中、细，依次按下电计旋钮粗、细，直至检流计示数为零。4、 连好待测电池，Hg |Hg2Cl2，KCl（饱和）‖KCl（c）|AgCl |Ag5、 将转换开关拨至X1位置，从大到小旋转测量旋钮，按下电计按钮，直至检流计示数为零为止，6个小窗口的读数即为待测电极的电动势。 6、 改变电极中c依次为0.0100 mol?L-1，0.0300 mol?L-1，0.0500 mol?L-1，0.0700 mol?L-1，0.0900mol?L-1，测各不同浓度下的电极电势Ex。五、实验数据记录和处理 室温16.3℃；大气压102.63KPa;EN=1.01876V 饱和甘汞电极的电极电势与温度的关系为E/V=0.*10ˉ?（t/℃-25）=0.2481 由外推法可知：?(Clˉ|AgCl)=0.2510V 查得文献值EΘ(Cl-1|AgCl)=0.2221V相对偏差Er=((0.1)/0.2221)×100％=13%六、实验结果与分析R2=0.996，可见本次实验线性拟合较好。误差分析：补偿法必须使回路中电流为零，但是电流为零是理想条件，实际过程中难免会有电流通过（调节过程中），所以原电池或多或少会有极化现象，因此存在误差。所以我们测电压时要动作迅速，时间久了误差会变大。检流计只需要基本不偏转即可。思考题 1.仪器作用：工作电源：提供工作电压； 标准电池：用以在补偿法测量时的一个校正标准； 检流计：显示电流偏转检查是否有电流通过；对于标准电池的保护及检流计的保护措施：使用后放置在干燥处不让电池生锈；检流计在使用时不能使其偏转过快，要迅速的先测试下电流的大小，确定范围后才能较长时间来按住按钮来调节电压；发生指针偏转不回来的时候不要敲打检流计，要轻轻地用指甲碰一下检流计显示壳。2.测量过程中，若检流计光点总往一个方向偏转，可能是哪些原因引起的？电压始终偏大或偏小，这时可根据偏转情况改变电压大小。如果无论怎么改变电压偏转任然不变，可能是工作电流没有校正好，需从新校正工作电流后再测。3.测量电动势时为何要用盐桥？如何使用盐桥来适应不同的系统？盐桥可以使两种溶液联成电流回路，而两种溶液之间不相接触，起传递电子的作用。做盐桥的电解质应该为不与两种电解质反应的稳定强电解质，且不能改变两种溶液中溶质的浓度。包含各类专业文献、外语学习资料、各类资格考试、生活休闲娱乐、中学教育、34原电池电动势的测定实验报告 浙江大学等内容。
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　　实验是物理学习中的重要手段，虽然高考是以笔试的形式出现的，但却力图通过考查设计性的实验来鉴别考生独立解决新问题的能力。因此，在平时的学习中要充分挖掘出物理教材中实验的探索性因素，不断拓宽探索性实验设置的新路子，努力将已掌握的知识和规律创造性的运用到新的实验情景中去。笔者结合习题简略介绍几种测量电源电动势和内阻的方法。
　　一、用一只电压表和一只电流表测量
　　例1．测量电源的电动势E及内阻r（E约为4．5V，r约为1．5Ω）。
　　器材：量程为3V的理想电压表V，量程为0．5A的电流表A（具有一定内阻），固定电阻，滑动变阻器，开关K，导线若干。
　　（1）画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出。
　　（2）实验中，当电流表读数为时，电压表读数为；当电流表读数为时，电压表读数为，则可以求出E＝___________，r＝___________。（用及R表示）
　　解析：由闭合电路欧姆定律可知，只要能测出两组路端电压和电流即可，由可得：
　　我们可以用电压表测电压，电流表测电流，但需注意的是题给电压表的量程只有3V，而路端电压的最小值约为，显然不能直接把电压表接在电源的两端测路端电压。依题给器材，可以利用固定电阻R分压（即可以把它和电源本身的内阻r共同作为电源的等效内阻“”），这样此电源的“路端电压”的最小值约为，就可直接用电压表测“路端电压”了，设计实验电路原理图如图1所示。
　　调节滑动变阻器测两组电压和电流分别代入&1&&2&两式，得：
　　说明：此种方法所测E偏小，r偏小。
　　二、用一只电流表和一只电阻箱测量
　　例2．在“测定电源电动势和内阻”的实验中，除待测电源（E，r），足够的连接导线外，实验室仅提供：一只量程合适的电流表A，一只电阻箱R，一个开关S。
　　（1）画出实验原理图。
　　（2）写出用测量值表示的电源电动势E和内阻r的表达式，并注明式中量的含义。
　　解析：由欧姆定律可知，测出两组电阻箱的不同值及其对应的电流，由可得：
　　式中是电阻箱分别取和时电流表读数。
　　设计实验原理图如图2所示。
　　说明：此种方法使测得的电动势无系统误差，但内阻偏大。
　　三、用一只电压表和一只电阻箱测量
　　根据，测出两组电阻箱不同值及其对应的电压，即有
　　设计实验原理图如图3所示。
　　说明：此种方法测得的电动势和内阻均偏小。
　　四、用两只电压表测量
　　例3．在“测定电源电动势和内阻”的实验中，除待测电源（E，r），足够的连接导线外，实验室仅提供：两只量程合适的电压表及的内阻，一只单刀双掷开关S。
　　（1）画出实验原理图；
　　（2）写出用测量值表示的电源电动势E和内阻r的表达式，并注明式中量的含义。
　　解析：依据题意可知，电压表的内阻已知，则可由电流──电压变换法用测出它所在支路的电流，类似方法一，设计实验电路原理图如图4所示。
　　设当开关S与1接触时，电压表的读数为；当开关S与2接触时，电压表的读数分别为，由欧姆定律，即有
　　说明：此种方法测得的电动势和内阻均无系统误差。
　　五、用两只电流表测量
　　例4．在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：
　　①干电池（电动势E约为1．5V，内电阻r约为1．0Ω）；
　　②电流表G（满偏电流3．0mA，内阻）；
　　③电流表A（量程0～0．6A，内阻约为0．5Ω）；
　　④滑动变阻器R（0～20Ω，10A）；
　　⑤滑动变阻器；
　　⑥定值电阻；
　　⑦开关和导线若干。
　　（1）为了能准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是___________。（填写数字代号）
　　（2）请画出实验原理图。
　　解析：由闭合电路欧姆定律可知，只要能测出两组路端电压和电流即可，但题目中只给出两个电流表且其中一个电流表G的内阻已知，可以把内阻已知的电流表和定值电阻串联改装成一个电压表。为了减少误差，滑动变阻器需选④，设计实验原理图如图5所示。
　　分别测两组电流表G和A的读数，即有
　　说明：此种方法测得的电动势和内阻均无系统误差。
　　六、用补偿法测量电源的电动势和内阻
　　电源在没有电流通过时路端电压等于电源电动势的结论使我们有可能通过测量路端电压来测量电动势。但电压表的接入不可避免地会有电流流过电源，而电源或多或少总有内阻，因此这样测得的路端电压将略小于电动势。要精确地测定电动势，可以设法在没有电流流过电源的条件下测量它的路端电压。采用补偿法可以做到这一点，其原理电路图如图6所示。
　　其中是被测电源，是标准电池（其电动势非常稳定并且已知），E是工作电源。AC是一段均匀的电阻丝（上有一滑片B），G是灵敏电流计。
　　操作过程：先将开关K掷于1，调节滑片B使灵敏电流计电流为零，这时K与B点等电势，故。
　　设流过AB的电流为I，则（是AB段的电阻）
　　再将开关K掷于2，因一般，灵敏电流计的示数不会为零，调节滑片至另一点以重新使灵敏电流计电流为零，由以上讨论，得（是段的电阻）
　　因两种情况下G都无电流，故式①与②中I相同，合并两式得：
　　其中及分别为AB及段的长度，测得及，利用的已知值便可由上式求得。
　　根据闭合电路欧姆定律可知，为了测定电源内阻r，必须要电源放出一定的电流I，通常情况下r为常数，为了控制回路中I的大小，要在电路中串联一个电阻箱R，电流的测量采用电流──电压变换法，即测量阻值足够准确的电阻（）两端电压，根据电压除以电阻算出电流值，因此测量电池内阻的实验电路。
　　由于待测电池电动势为常量
　　式中与R为变量，如果取R为自变量，并与待测量r分开，变换上式，可以得到
　　显然，与R成线性关系，其中斜率为，截距为
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原电池电动势的测定实验报告 浙江大学
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学会铜电极、锌电极的制备和处理方法。 掌握电势差计的测量原理和测定电池电动势的方法。 加深对原电池、电极电势等概念的理解。 仪器与试剂
1．仪器 UJ-25型电势差计
1台；直流检流计
干电池（1.5V）
2节；低压直流电源
1台；滑线电阻（2000Ω） 1只；电流表（0~50mA） 1只； 电极夹
2个；导线 若干；铜电极
1支；锌电极
1支；饱和甘汞电极
1支；铜片 1块；盐桥管
2支；烧杯（50mL）3只。 仪器与试剂
2．试剂 硫酸锌溶液（0.1000mol?L-1）；
硫酸铜溶液（0.1000mol?L-1）；稀硫酸（3mol?L-1）；稀硝酸（6mol?L-1）；氯化钾溶液（饱和）；琼胶；镀铜溶液（100mL水中溶解15g CuSO4?5H2O、5g H2SO4、5g C2H5OH）。 实验步骤
（1）锌电极：先用稀硫酸洗净锌电极表面的氧化物，再用蒸馏水淋洗，然后用0.1M的ZnSO4溶液淋洗，放入0.1M的ZnSO4溶液中，即制成了锌电极。 （2）铜电极：由于铜较锌不活泼，所以先用稀硝酸洗净铜电极表面的氧化物，再用蒸馏水淋洗，然后把它作为阴极，另取一块纯铜片作为阳极，在镀铜溶液（配制方法见试剂）内进行电镀，电镀时，电流密度控制在25mA?cm-2左右，电镀时间20~30分钟，使铜电极表面有一层均匀的新鲜铜。电镀完成后，取出铜电极，用蒸馏水冲洗后，再用0.1M的CuSO4溶液淋洗，最后放入0.1M的CuSO4溶液中，即制成了铜电极。 （3）盐桥制备：为了消除液接电势，必须使用盐桥，其制备方法是：在100mL的饱和KCl溶液中加入3g琼脂，煮沸，用滴管将它灌入干净的U形管中，U形管中以及管两端不能留有气泡，冷却后待用。
将饱和KCI溶液注入50ml的小烧杯中,制盐桥,再将上面制备的锌电极和铜电极置于小烧杯内,即成Cu-Zn电池,
Zn|ZnSO4(-1)‖CuSO4(-1)Cu
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