实验九 原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1 ．测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势。 2 ．学会几种电极的制备和处理方法。 3 ．掌握SDC-Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确的使用方法。 二、实验原理 电池由正、负两极组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： GnFE （9 -1 ） 式中G是电池反应的吉布斯自由能增量；n为电极反应中得失电子的数目；F 为法拉第常数（其数值为 9 6 5 0 01Cmol ）；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，进而又可求出其它热力学函数。但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件： (1 )电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆； (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下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。 在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位计测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就 可计算得到由它们组成的电池的电动势。由（9-1）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。电池表示式为： 4142( )()()( )Zn sZnSOmCu SOmCu s 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu）和液相（4ZnSO 或4Cu SO ）两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；1m 和2m 分别为4ZnSO 和4Cu SO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应： 22()()2ZnZn sZnae 正极起还原反应： 22 ()2()C uC uaeC u s 电池总反应为： 2222( )()()( )C uZnZn sC uaZnaC u s 电池反应的吉布斯自由能变化值为： 22lnCuZnZnCuaaGGRTaa （9-2） 上述式中G 为标准态时自由能的变化值；a 为物质的活度，纯固体物质的活度等于 1，即1CuZnaa。而在标...
