电池电动势的测定

实验七 原电池电动势的测定及其应用 【目的要求】 1.掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术。 2.学会铜、锌等电极和盐桥的制备方法。 3.加深对原电池、电极电势等概念的理解。 预习要求 1.了解如何正确使用电位差计、标准电池和检流计。 2.了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念及其制备。 【基本原理】 凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池(或原电池)。对定温定压下的可逆电池而言: (Δ rGm)T，P = — nFE 式中，F为法拉弟(Farady)常数，n为电极反应式中电子的计量系数，E为电池的电动势。 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。用电位差计测量电动势也可满足通过电池电流为无限小的条件。 可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。设正极电势为φ，负极电势为φ，则: E = φ － φ 电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极作为标准(标准氢电极是氢气压力为101325Pa，溶液中各物质活度为1，其电极电势规定为零。将标准氢电极与待测电极组成一电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。这些电极与标准氢电极比较而得的电势已精确测出。 下面以铜锌电池为例： 对铜电极可设计电池如下: Zn(S)｜ZnSO4(a1)‖CuSO4(a2)｜Cu(S) 正极（铜电极）的反应为: Cu + 2e → Cu 负极（锌电极）的反应为: Zn → Zn + 2e 电池反应： Cu + Zn →Zn + Cu 相应的电极电势分别为： φ Cu/Cu =φ 0Cu /Cu — （RT/2F）ln（aCu / aCu） φ Zn/Zn =φ 0Zn /Zn — （RT/2F）ln（aZn / aZn） 所以，铜锌电池的电动势为 E =φ Cu/Cu —φ Zn/Zn = [φ 0Cu /Cu —φ 0Zn /Zn ] —（RT/2F）ln（aCu aZn）/（aCu aZn） = E0 —（RT/2F）ln（aCu aZn）/（aCu aZn） 纯固体的活度为1，所以，上式变为：E = E0 —（RT/2F）ln（aZn）/（aCu） 电池电动势...