物理化学实验原电池电动势及溶液pH值的测定学习教案.ppt

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1、 原电池的电动势是在原电池的各相间没有带电 粒子的转移时各相间电势差的总和， 也就是原 电池的开路电压(diny)。所谓“开路”，实际上就是在测 定时没有电流通过原电池。作为一种近似处理, 完全消除了液接的电池可以按可逆电池对待。第1页/共19页第一页，共20页。 可使用电位差计测量原电池的电动势，电位差计的原理(yunl)为对消法。电路基本原理(yunl)图见图III-6-1（物理化学实验（第三版），高等教育出版社（2006）。注意：进实验室前必须预习该实验教材P1 9 6200页。第2页/共19页第二页，共20页。不能用伏特计直接测定不能用伏特计直接测定,因为电池与伏特因为电池与伏特计相接

2、后计相接后,便构成了回路便构成了回路,有电流有电流(dinli)通过通过,发生化学变化、电极被极化、溶液发生化学变化、电极被极化、溶液浓度改变、电池电势不能保持稳定。且电浓度改变、电池电势不能保持稳定。且电池本身有内阻，伏特计所量得的电势降不池本身有内阻，伏特计所量得的电势降不等于电池的电动势。等于电池的电动势。 对消法可在电池(dinch)无电流通过时测得其两极间的电势差，即为该电池(dinch)的电动势。第3页/共19页第三页，共20页。ncnxcxnnnnRREEIREREIIRE/第4页/共19页第四页，共20页。 电动势法可以(ky)用来测定溶液的pH值，其原理是将一个与氢离子活度有

3、关的指示电极与另一参比电极放在被测溶液中构成电池，然后测定该电池的电动势E。由于参比电极电势恒定，该电池的电动势的数值就只与被测溶液中的氢离子活度aH+有关，于是可根据E的数值求算出溶液pH值，常用的氢离子指示电极有：玻璃电极，氢电极及醌氢醌电极，本实验用醌氢醌电极为指示电极。甘汞电极为参比电极。第5页/共19页第五页，共20页。醌氢醌电极(dinj)的电极(dinj)反应为：其电极(dinj)电势为:2246246)(22OHHCeHOHC20/22/2ln2HQQHQHQaaaFRTQHQpHFRTaFRTaFRTaaQHQQHQQHQQHQHQHQHQHQQQH303. 2ln1ln20

4、/0/20/2/22/22/22第6页/共19页第六页，共20页。若用饱和甘汞(n n)电极作参比电极，当溶液的pH77时，醌氢醌电极为氧化电极(负极)，此时，溶液pH的公式请读者自行推导)。 FRTEpHpHFRTEQHQQHQQHQ/303.2)303.2)(0/)(0/222饱和甘汞饱和甘汞甘汞（饱和）（第7页/共19页第七页，共20页。式中醌氢醌电极的标准电极电势 ，饱和甘汞电极的电势 的值均与温度有关，它们与温度的关系为：因此，若测定(cdng)了电池的电动势，根据便可求得溶液的pH值。 02/QHQ甘汞（饱和）实验温度甘汞（饱和）tttQHQ)25(106 . 72438. 0)2

5、5(104 . 76994. 0440/2FRTEpHQHQ/303.2)(0/2饱和甘汞第8页/共19页第八页，共20页。三、仪器(yq)、药品： SDC-IIB数字电位差综合测试仪1台，锌电极1支，铜电极1支；铂电极1支；饱和甘汞电极1只；半电池2个；小烧杯8个，吸球1个，pH计（PB-10）1 台，复合(fh)电极1支， 饱和KCl溶液， 0.10MZnSO4溶液， 0.10 MCuS04溶液，1 MHAC溶液；1 MNaAC溶 液。 甲液(每升溶液含11.376Na2HP0412H20) 乙液(每升溶液含9.078克KH2P04), 醌氢醌晶体第9页/共19页第九页，共20页。四、实验

6、(shyn)步骤：1、电极制备(zhbi)及电池组合 (1)锌电极及锌半电池。用细砂纸打磨，用蒸馏水淋洗，用滤纸擦干，再将处理好的锌电极，插入清洁的半电池管内并塞紧，将虹吸管管口浸入有 0.10M ZnSO4溶液的烧杯内，用吸球自支管吸入ZnSO4，夹上螺旋夹，注意虹吸管内不能有气泡，也不能有漏液现象。 (2)铜电极及铜半电池；同法制备(zhbi)。第10页/共19页第十页，共20页。四、实验(shyn)步骤： (3)电池组合：将饱和KCI溶液注入50ml小烧杯中，制成盐桥，将上述的锌半电池的虹吸管和铜半电池虹吸管插入烧杯中，所组成的电池为：电池1： Zn|Zn2+(0.1000molL-1)

7、|Cu2+(0.1000molL-1)|Cu分别与甘汞(n n)电极组成的电池为：电池2： Zn|Zn2+(0.1000molL-1)|KCl(饱和)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)电池3： Hg(l)|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)|Cu2+(0.10molL-1)|Cu 第11页/共19页第十一页，共20页。四、实验(shyn)步骤：2、电动势的测定： (1) 分别估算待测电池的电动势。 (2)仔细阅读综合测试仪使用(shyng)说明书的有关部分。 (3)分别测定各待测电池的电动势，重复三次，取平均值。第12页/共19页第十二页，共20页。四、实验(shyn)步骤：测定电动势一般(yb

8、n)应注意： (1)当工作电池刚接入电路时，电动势稍有下降。因此在电池接入电路后，应稍等几分钟再操作。 (2)在整个测量过程中，因工作回路有电流通过，故工作电池的电动势会略有改变，因此，每测定一次就要校正一次。 (3)避免在寻找平衡点的过程中，原电池发生极化现象。(4)刚组成的电池电动势不稳定，应待35分钟后再测定。 第13页/共19页第十三页，共20页。四、实验(shyn)步骤：3、电动势法测溶液的pH值。 (1)配制下列溶液 取1.0moldm-3HAC及1.0moldm-3 NaAC溶液各5ml混合后蒸馏水稀释到20ml作待测液1。 取甲液1.0ml，乙液19.0ml混合，作待测液2。

9、取甲液14.0ml，乙液6.0ml混合，作待测液3。 将适量(黄豆大小)醌氢醌分别加在各待测溶液中，用玻璃棒搅均匀。让其 充分溶解形成饱和溶液，然后(rnhu)将光亮铂电极和饱和甘汞电极插入待测溶液 1中组成下列电池。 HgIHg2Cl2l KCl(饱和)ll待测溶液IQH2Q IPt 用电位差计测定此电池的电动势，重复三次。 再以蒸馏水冲洗铂电极及汞电极外壁，并用滤纸拭干，浸入其余各待测溶液中组成电池，分别测定电动势，重复三次。 在测定时，一定要让醌氢醌充分溶解，真正形成饱和溶液之后进行测定，所得之值才能达到稳定。 4、用pH计测定上述溶液的pH值。第14页/共19页第十四页，共20页。五、

10、数据处理：第15页/共19页第十五页，共20页。五、数据处理：第16页/共19页第十六页，共20页。五、数据处理：1、根据(gnj)公式计算Cu一Zn电池电动势的理论值， 并与实验进行比较，讨论产生误差的原因。 2、根据(gnj)公式计算未知溶液的pH值，与酸度计测 定值进行比较。 第17页/共19页第十七页，共20页。六、思考题l、 原电池的电动势能用伏特计进行测定吗?为什么? 2、用对消法测定原电池的电动势的原理是什么?在测量时电位差计 中有无电流通过(tnggu)? 3、如何用电化学方法测定溶液的pH值? 4、怎样用醌氢醌电极测定溶液的pH值? 第18页/共19页第十八页，共20页。感谢感谢(gnxi)观看！观看！第19页/共19页第十九页，共20页。NoImage内容(nirng)总结二、实验原理-对消法。完全消除了液接的电池可以按可逆电池对待。电路基本原理图见图III-6-1（物理化学实验（第三版），高等教育出版社（2006）。(1)锌电极及锌半电池。(2)铜电极及铜半电池。取1.0moldm-3HAC及1.0moldm-3 NaAC溶液各5ml混合后蒸馏水稀释到20ml作待测液1。充分溶解形成饱和溶液(bo h rn y)，然后将光亮铂电极和饱和甘汞电极插入待测溶液。感谢观看第二十页，共20页。