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965001C mol);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 sZnSO mCuSO mCu s符号 “| ”代表固相( Zn 或 Cu)和液相(4ZnSO 或4CuSO )两相界面; “‖”代表连通两个液相的 “盐桥 ”;