试验六不同浓度硫酸铜溶液电极电势的测定VIP专享VIP免费

实验六不同浓度硫酸铜溶液电极电势的测定【目的要求】1.测定Cu电极-饱与甘汞电极组成的电池的电动势与Cu电极的电极电势2.学会一些电极的制备与处理方法3.掌握电位差计的测量原理与正确使用方法【预习要求】1.了解如何正确使用电位差计、标准电池与检流计。2.了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念及其制备。3.了解通过原电池电动势测定求算有关热力学函数的原理。【实验原理】见天津大学版《物理化学实验》书【仪器试剂】UJ-25型电位差计电度装置一套标准电池直流复射式检流计甲电池镀铜溶液饱与甘汞电极硫酸铜（分析纯）第1页电极管氯化钾（分析纯）铜电极电极架图1UJ-25型电位差计图2检流计【实验步骤】一、电极制备铜电极将铜电极在约6mol·dm-3的硝酸溶液图3制备电极的电镀装置内浸洗,除去氧化层与杂物,然后取出用水冲洗,再用蒸馏水淋洗.将铜电极置于电镀烧杯中作阴极,进行电镀,电流密度控制在20mA·cm-2为宜。其电镀装置如图所示。电镀半小时,使铜电极表面有一层均匀新鲜铜,再取出。二、配制不同浓度的CuSO4溶液将1mol/L的CuSO4溶液分别配制成0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L共计五个不同浓度的溶液作为铜电极的电极溶液第2页将饱与KCI溶液注入50ml的小烧杯中作为盐桥,再将上面制备的不同浓度的铜电极与饱与甘汞电极置于小烧杯内,即成Cu-甘汞电池,Hg|Hg2Cl2|KCl(饱与)‖CuSO4(xmol.L-1)|Cu三、电动势的测定1、按照电位差计电路图，接好电动势测量路线。2、根据标准电池的温度系数，计算实验温度下的标准电动势。以此对电位差计进行标定。3、分别测定以上五个电池的电动势【数据处理】一、根据饱与甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算实验温度饱与时饱与甘汞电极的电极电势：SCE/V=0.2415-7.61×10-4(T/K-298)T、二、根据测定的各电池的电动势，分别计算铜电极的T、298。三、根据有关公式计算Cu电池的理论T理并与实验值T进行比较。【评注启示】一、电动势的测量方法，在物理化学研究工作中具有重要的实际意义，通过电池电动势的测量可以获得还原体系的许多热力学数据。如平衡常数，电解质活度及活度系数，离解常数，溶解度，络合常数，酸碱度以及某些热力学函数改变量等。第3页二、电动势的测量方法属于平衡测量，在测量过程中尽可能地做到在可逆条件下进行。为此应注意以下几点：1、测量前可根据点化学基本知识，初步估算一下被测电池的电动势的大小，以便在测量时能迅速找到平衡点，这样可以避免电极极化。2、为判断所测量的电动势是否为平衡电势，一般应在15min左右的时间内，等间隔地测量7~8个数据。若这些数据是在平均值附近摆动，偏差小于±0.0005V，则可以认为已达平衡，可取其平均值作为该电池的电动势。3、前面已讲到必须要求电池反应可逆，而且要求电池在可逆的情况下工作。但严格说来，本实验测定的并不是可逆电池。因为当电池工作时，除了在负极进行Hg的氧化与在正极上进行Cu2+的还原反应外，在Hg2Cl2与CuSO4溶液交界处还要发生Hg+向CuSO4溶液中扩散过程。而且当有外电流反向流入电池中时，电极反应虽然可以逆向进行。但是在两溶液交界处离子的扩散与原来不同，是Cu2+向Hg2Cl2溶液中迁移。因此整个电池的反应实际上是不可逆的。但是由于我们在组装电池时，在两溶液之间插入了“盐桥”，则可以近似地当作可逆电池来处理。【附录】UJ-25型电位差计的原理及使用原电池电动势一般是用直流电位差计并配以饱与式标准电池与检流计来测量的。电位差计可分为高阻型与低阻型两类，使第4页用时可根据待测系统的不同选用不同类型的电位差计。通常高电阻系统选用高阻型电位差计，低电阻系统选用低阻型电位差计。但不管电位差计的类型如何，其测量原理都是一样的。此外，随着电子技术的发展，一种新型的电子电位差计也得到了广泛应用。下面具体以UJ-25型电位差计与SDC-1型数字电位差计为例，分别说明其原理及使用方法。第5页一、UJ-25型电位差计UJ-25型直流电位差计属于高阻电位差计，它适用于测量内阻较大的电源电动势，以及较大电阻上的电压降等。由于工作电流小，线路电阻大，故在测量过程中工作电流变化很小，因此需要高灵敏度的检流计。...