1、活度系數的測定實驗五 電解質溶液活度系數的測定一、實驗目的1、掌握用電動勢法測定電解質溶液平均離子活度系數的基本原理和方法。2、通過實驗加深對活度、活度系數、平均活度、平均活度系數等概念的理解。二、基本原理活度系數是用于表示真實溶液與理想溶液中任一組分濃度的偏差而引入的一個校正因子，它與活度a、質量摩爾濃度m之間的關系為： (1)在理想溶液中各電解質的活度系數為1，在稀溶液中活度系數近似為1。對于電解質溶液，由于溶液是電中性的，所以單個離子的活度和活度系數是不可測量、無法得到的。通過實驗只能測量離子的平均活度系數，它與平均活度 、平均質量摩爾濃度之間的關系為： (2)平均活度和平均活度系數測量

2、方法主要有：氣液相色譜法、動力學法、稀溶液依數性法、電動勢法等。本實驗采用電動勢法測定ZnCl2溶液的平均活度系數。其原理如下：用 ZnCl2 溶液構成如下單液化學電池：該電池反應為：其電動勢為： (3) (4)根據： (5) (6)得： (7)式中： ，稱為電池的標準電動勢。可見，當電解質的濃度m為已知值時，在一定溫度下，只要測得 E 值，再由標準電極電勢表的數據求得，即可求得 。值還可以根據實驗結果用外推法得到，其具體方法如下：將代入式（7），可得： (8)將德拜-休克爾公式： 和離子強度的定義： 代入到式（8），可得： (9)可見，可由 圖外推至 時得到。因而，只要由實驗測出用不同濃度的

3、ZnCl2 溶液構成前述單液化學電池的相應電動勢E值，作 圖，得到一條曲線，再將此曲線外推至 m=0，縱坐標上所得的截距即為。三、儀器及試劑 儀器 LK2005A型電化學工作站（天津蘭力科化學電子公司），恒溫裝置一套，標準電池，100 ml容量瓶6只，5 ml和10 ml移液管各 1支，250 ml和400 ml 燒杯各 1 只，Ag/AgCl電極，細砂紙。 試劑 ZnCl2（A.R），鋅片。 四、操作步驟 1、溶液的配制：用二次蒸餾水準確配制濃度為 1.0 mol.dm-3 的ZnCl2 溶液 250ml。用此標準濃度的 ZnCl2 溶液配制 0.005、0.01、0.02、0.05、0.1

4、 和 0.2 mol.dm-3 標準溶液各 100 ml。1、 控制恒溫浴溫度為 25.00.2 。3、將鋅電極用細砂紙打磨至光亮，用乙醇、丙酮等除去電極表面的油，再用稀酸浸泡片刻以除去表面的氧化物，取出用蒸餾水沖洗干凈，備用。4、 電動勢的測定：將配制的 ZnCl2 標準溶液，按由稀到濃的次序分別裝入電解池恒溫。將鋅電極和Ag/AgCl電極分別插入裝有ZnCl2 溶液的電池管中，用電化學工作站中的開路電位-時間曲線法分別測定各種在 ZnCl2 濃度時電池的電動勢。5、實驗結束后，將電池、電極等洗凈備用。五、結果與討論1、 將實驗數據及計算結果填入表1。表1不同濃度ZnCl2時測得的電池電動勢

5、實驗溫度： 大氣壓：1、 以 為縱坐標， 為橫坐標作圖，并用外推法求出。2、 通過查表計算出的理論值，并求其相對誤差。3、 應用式（9）計算上列不同濃度ZnCl2 溶液的平均離子活度系數，然后再計算相應溶液的平均離子活度 和ZnCl2 的活度，并填入上表中。六、注意事項1、測量電動勢時注意電池的正、負極不能接錯。 2、鋅電極要仔細打磨、處理干凈方可使用，否則會影響實驗結果。3、Ag/AgCl電極要避光保存，若表面的AgCl層脫落，須重新電鍍后再使用。4、在配置ZnCl2溶液時，若出現渾濁可加入少量的稀硫酸溶解。七、思考題1、為何可用電動勢法測定 ZnCl2 溶液的平均離子活度系數2、配制溶液所

6、用蒸餾水中若含有 Cl-，對測定的E 值有何影響3、影響本實驗測定結果的主要因素有哪些？分析E0的理論值與實驗值出現誤差的原因。電極充放電曲線實驗六 鉛蓄電池及其電極充放電曲線的測定一、實驗目的 1、測定鉛蓄電池在常溫下電池的充放電曲線 。2、掌握在電池放電情況下測定單電極電勢的方法。 3、分析鉛蓄電池單電極放電曲線，了解正負極電勢下降的特點，進而討論引起鉛蓄電池失效的原因。 二、基本原理 1、鉛蓄電池的工作原理 鉛蓄電池是一種二次電池，其負極為海綿狀鉛，正極為二氧化鉛，隔板為微孔塑料板或橡膠板，電解液為稀硫酸，其電池結構為 Pb|H2SO4（溶液）|PbO2 當電池充放電時，正、負極分別發生

7、下列電化學過程： 負極： 正極： 總的電池反應為：電池電動勢為： 由式（1）可以看出電池電動勢隨充電時H2SO4濃度的增加而升高，放電時隨H2SO4濃度變稀而降低。 鉛蓄電池實際充、放電過程中兩極間的電勢差值常和上式算出的不一致，這主要是因為電極反應過程中有極化現象存在，這種極化來自電極表面電荷的積累、濃度的變化以及電極或溶液內阻等多方面因素。在低溫時，這種極化現象表現得尤為顯著。2、電池的充、放電曲線 在給定充電或放電條件下（恒流或恒阻），所測得的電池充電（或放電）電壓隨充電時間（或放電時間）的變化稱為電池的充電（或放電）曲線。若所測得的充電（或放電）曲線是單電極電勢相對于某一參比電極變化，

8、則稱此種曲線為單電極的充電（或放電）曲線。 三、儀器與試劑 儀器 LK2005A電化學工作站（天津蘭力科化學電子公司） 1臺；2A.h鉛蓄電池塑料外殼 1只； 容量為1A.h正極板 1塊 ；容量為1A.h負極板 1塊； 蓄電池用塑料隔板 1塊 ；Hg-Hg2SO4參比電極 兩只 試劑 H2SO4溶液（4.5mol.dm-3） 四、實驗步驟 1）、將蓄電池的正、負極板裝入矩形塑料電池槽，中間插入電池隔板，隨后注入4.5 mol.dm-3 H2SO4溶液，至淹沒極板為止。 2）、接好電池充放電曲線的測試線路，選擇恒電流測試。 3）、調節電化學工作站的給定電流值，將充電電流調節至0.5A，即可記錄出

9、電池的恒電流曲線，當充電電壓出現突變時；可觀察到氫氣和氧氣大量析出，這標志著充電已到終點。此時電壓約為2.7V或略高些。關掉充電電流。4）、選擇恒電位技術中的電位-時間曲線記下電池開路時的初始電壓值后，停止。5）、調節電化學工作站的給定電流值，將放電電流調到0.8A，此時，可記錄到電池的放電曲線，當電池的放電電壓降到1.50V左右時停止記錄，關掉放電電流。 6）、重復步驟1第3），4）點的操作，從而分別測得放電時正、負極相對Hg-Hg2SO4參比電極的單電極電勢曲線。五、數據處理 1、記錄儀記錄下來的電池在常溫及低溫下的充、放電曲線及單電極電勢曲線，分別標出各曲線相應的充電和放電時間。 2、比

10、較常溫及低溫下電池在過充是的逸氣情況及放電時的性能變化。 3、根據得到的數據，討論鉛蓄電池室溫條件下電池失效的原因。 兩個圖的結果不難看出：對于本實驗所選用的3-M-2型薄型極板引起電池性能下降原因主要在負極而不是在正極，充電過程中過早逸出大量的氣體主要來自負極氫氣。從而可以初步判斷，引起此電池過早失效的原因是負極活性物質匹配不足。 上述結果表明：電池單電極放電性能的測試為蓄電池容量的合理設計及失效原因的分析提供了一種最基本最簡單而又適用的實驗手段。由此可見，本實驗對生產實際中改進鉛蓄電池的設計和提高鉛蓄電池的性能具有重要的實際意義。同時，本實驗的原理及測試技術也可推廣使用于其他二次電池，例如：