实验报告
课程名称: 大学化学实验p 实验类型: 中级化学实验 实验项目名称: 原电池电动势的测定 同组学生姓名: 无 指导老师 厉刚
一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、实验材料与试剂(必填) 四、实验器材与仪器(必填) 五、操作方法和实验步骤(必填) 六、实验数据记录和处理 七、实验结果与分析(必填) 八、讨论、心得
一、实验目的:
1、 补偿法测定电池电动势的原理和方法。
2、 掌握电位差计、检流计与标准电池的使用方法。 3、 学会电极和盐桥的制备方法。
4、 掌握通过测量原电池的电动势计算热力学函数变化值的原理、方法及其他应用。 二、实验原理:
补偿法测电源电动势的原理:
必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势,因为有电流通过电极时,极化作用的存在将无法测得可逆电动势。
为此,可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势,使电路中没有电流通过,这
时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势E。
如图所示,电位差计就是根据补偿法原理设计的,它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。
① 工作电流电路:首先调节可变电阻RP,使均匀划线AB上有一定的电势降。
② 标准回路:将变换开关SW合向Es,对工作电流进行标定。借助调节Rp使得IG=0来实现Es=UCA。 ③ 测量回路:SW扳回Ex,调节电势测量旋钮,直到IG=0。读出Ex。
UJ-25高电势直流电位差计:
1、 转换开关旋钮:相当于上图中SW,指在N处,即SW接通EN,指在X1,即接通未知电池EX。 2、 电计按钮:原理图中的K。
3、 工作电流调节旋钮:粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻RP。
4、 电势测量旋钮:中间6只旋钮,×10-1,×10-2,×10-3,×10-4,×10-5,×10-6,被测电动势由此
示出。
三、仪器与试剂:
仪器:电位差计一台,惠斯登标准电池一只,工作电源,饱和甘汞电池一支,银—氯化银电极一支,
100mL容量瓶5个,50mL滴定管一支,恒温槽一套,饱和氯化钾盐桥。
-1
试剂:0.200mol·LKCl溶液
四、实验步骤: 1、 配制溶液。
将0.200 mol·L-1的KCl溶液分别稀释成0.0100 mol·L-1,0.0300 mol·L-1,0.0500 mol·L-1,0.0700 mol·L-1,0.0900 mol·L-1各100mL。
2、 根据补偿法原理连接电路,恒温槽恒温至25℃。
3、 将转换开关拨至N处,调节工作电流调节旋钮粗。中、细,依次按下电计旋钮粗、细,直至检流计
示数为零。
4、 连好待测电池,Hg |Hg2Cl2,KCl(饱和)‖KCl(c)|AgCl |Ag
5、 将转换开关拨至X1位置,从大到小旋转测量旋钮,按下电计按钮,直至检流计示数为零为止,6个小窗口的读数即为待测电极的电动势。 6、 改变电极中c依次为0.0100 mol·L-1,0.0300 mol·L-1,0.0500 mol·L-1,0.0700 mol·L-1,0.0900
mol·L-1,测各不同浓度下的电极电势Ex。
五、实验数据记录和处理
室温16.3℃;大气压102.63KPa;EN=1.01876V 饱和甘汞电极的电极电势与温度的关系为
E/V=0.2415-7.6*10ˉ(t/℃-25)=0.2481
由外推法可知:(Clˉ|AgCl)=0.2510V 查得文献值EΘ(Cl-1|AgCl)=0.2221V
相对偏差Er=((0.2510-0.2221)/0.2221)×100%=13%
六、实验结果与分析
R²=0.996,可见本次实验线性拟合较好。
误差分析:补偿法必须使回路中电流为零,但是电流为零是理想条件,实际过程中难免会有电流通过(调节过程中),所以原电池或多或少会有极化现象,因此存在误差。
所以我们测电压时要动作迅速,时间久了误差会变大。检流计只需要基本不偏转即可。
思考题 1.
仪器作用:
工作电源:提供工作电压; 标准电池:用以在补偿法测量时的一个校正标准; 检流计:显示电流偏转检查是否有电流通过;
对于标准电池的保护及检流计的保护措施:
使用后放置在干燥处不让电池生锈;
检流计在使用时不能使其偏转过快,要迅速的先测试下电流的大小,确定范围后才能较长时间来按住按钮来调节电压;
发生指针偏转不回来的时候不要敲打检流计,要轻轻地用指甲碰一下检流计显示壳。
2.测量过程中,若检流计光点总往一个方向偏转,可能是哪些原因引起的?
电压始终偏大或偏小,这时可根据偏转情况改变电压大小。如果无论怎么改变电压偏转任然不变,可能是工作电流没有校正好,需从新校正工作电流后再测。
3.测量电动势时为何要用盐桥?如何使用盐桥来适应不同的系统?
盐桥可以使两种溶液联成电流回路,而两种溶液之间不相接触,起传递电子的作用。做盐桥的电解质应该为不与两种电解质反应的稳定强电解质,且不能改变两种溶液中溶质的浓度。
实验报告
课程名称: 大学化学实验p 实验类型: 中级化学实验 实验项目名称: 原电池电动势的测定 同组学生姓名: 无 指导老师 厉刚
一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、实验材料与试剂(必填) 四、实验器材与仪器(必填) 五、操作方法和实验步骤(必填) 六、实验数据记录和处理 七、实验结果与分析(必填) 八、讨论、心得
一、实验目的:
1、 补偿法测定电池电动势的原理和方法。
2、 掌握电位差计、检流计与标准电池的使用方法。 3、 学会电极和盐桥的制备方法。
4、 掌握通过测量原电池的电动势计算热力学函数变化值的原理、方法及其他应用。 二、实验原理:
补偿法测电源电动势的原理:
必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势,因为有电流通过电极时,极化作用的存在将无法测得可逆电动势。
为此,可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势,使电路中没有电流通过,这
时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势E。
如图所示,电位差计就是根据补偿法原理设计的,它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。
① 工作电流电路:首先调节可变电阻RP,使均匀划线AB上有一定的电势降。
② 标准回路:将变换开关SW合向Es,对工作电流进行标定。借助调节Rp使得IG=0来实现Es=UCA。 ③ 测量回路:SW扳回Ex,调节电势测量旋钮,直到IG=0。读出Ex。
UJ-25高电势直流电位差计:
1、 转换开关旋钮:相当于上图中SW,指在N处,即SW接通EN,指在X1,即接通未知电池EX。 2、 电计按钮:原理图中的K。
3、 工作电流调节旋钮:粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻RP。
4、 电势测量旋钮:中间6只旋钮,×10-1,×10-2,×10-3,×10-4,×10-5,×10-6,被测电动势由此
示出。
三、仪器与试剂:
仪器:电位差计一台,惠斯登标准电池一只,工作电源,饱和甘汞电池一支,银—氯化银电极一支,
100mL容量瓶5个,50mL滴定管一支,恒温槽一套,饱和氯化钾盐桥。
-1
试剂:0.200mol·LKCl溶液
四、实验步骤: 1、 配制溶液。
将0.200 mol·L-1的KCl溶液分别稀释成0.0100 mol·L-1,0.0300 mol·L-1,0.0500 mol·L-1,0.0700 mol·L-1,0.0900 mol·L-1各100mL。
2、 根据补偿法原理连接电路,恒温槽恒温至25℃。
3、 将转换开关拨至N处,调节工作电流调节旋钮粗。中、细,依次按下电计旋钮粗、细,直至检流计
示数为零。
4、 连好待测电池,Hg |Hg2Cl2,KCl(饱和)‖KCl(c)|AgCl |Ag
5、 将转换开关拨至X1位置,从大到小旋转测量旋钮,按下电计按钮,直至检流计示数为零为止,6个小窗口的读数即为待测电极的电动势。 6、 改变电极中c依次为0.0100 mol·L-1,0.0300 mol·L-1,0.0500 mol·L-1,0.0700 mol·L-1,0.0900
mol·L-1,测各不同浓度下的电极电势Ex。
五、实验数据记录和处理
室温16.3℃;大气压102.63KPa;EN=1.01876V 饱和甘汞电极的电极电势与温度的关系为
E/V=0.2415-7.6*10ˉ(t/℃-25)=0.2481
由外推法可知:(Clˉ|AgCl)=0.2510V 查得文献值EΘ(Cl-1|AgCl)=0.2221V
相对偏差Er=((0.2510-0.2221)/0.2221)×100%=13%
六、实验结果与分析
R²=0.996,可见本次实验线性拟合较好。
误差分析:补偿法必须使回路中电流为零,但是电流为零是理想条件,实际过程中难免会有电流通过(调节过程中),所以原电池或多或少会有极化现象,因此存在误差。
所以我们测电压时要动作迅速,时间久了误差会变大。检流计只需要基本不偏转即可。
思考题 1.
仪器作用:
工作电源:提供工作电压; 标准电池:用以在补偿法测量时的一个校正标准; 检流计:显示电流偏转检查是否有电流通过;
对于标准电池的保护及检流计的保护措施:
使用后放置在干燥处不让电池生锈;
检流计在使用时不能使其偏转过快,要迅速的先测试下电流的大小,确定范围后才能较长时间来按住按钮来调节电压;
发生指针偏转不回来的时候不要敲打检流计,要轻轻地用指甲碰一下检流计显示壳。
2.测量过程中,若检流计光点总往一个方向偏转,可能是哪些原因引起的?
电压始终偏大或偏小,这时可根据偏转情况改变电压大小。如果无论怎么改变电压偏转任然不变,可能是工作电流没有校正好,需从新校正工作电流后再测。
3.测量电动势时为何要用盐桥?如何使用盐桥来适应不同的系统?
盐桥可以使两种溶液联成电流回路,而两种溶液之间不相接触,起传递电子的作用。做盐桥的电解质应该为不与两种电解质反应的稳定强电解质,且不能改变两种溶液中溶质的浓度。