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 ”；1m 和2m 分别为4ZnSO 和4CuSO 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( )CuCuaeCu s?电池总反应为：2222( )()()( )CuZnZn sCuaZnaCu 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。而在标态时，221CuZnaa，则有：GGnFE（ 9-3）式中 E为电池的标准电动势。由（9-1）至（ 9-1）式可得：22lnZnCuaRTEEnFa（9-4）对于任一电池，其电动势等于两个电极...
