電極制備及電池電動勢的測定一．試驗目的：學會銅電極、鋅電極的制備和處理方法。把握電勢差計的測量原理和測定電池電動勢的方法。加深對原電池、電極電勢等概念的理解。二．試驗原理：I，的電勢降，而不是電池的電動勢。只有在沒有電流通過時的電勢降才是電池真正的電動勢。=I〔R內+R外〕伏特計測量：U=IR外U/=R外/〔R內+R外〕當R外，I0，U/1，U電勢差計就是利用對消法原理進展電勢差測量的儀器〔或微小電流〕通過時測得其兩極的電勢差，這時的電勢差就是電池的電動勢。電勢差計的測量原理：電勢差計的示意圖如下圖：當轉換開關K合至1，調整r，使檢流計G中無電流通過，此時標準電池EN和標準電池的補償電阻RN兩端的電勢分別相等，此時有以下關系：EN=IRN式中I為工作電流。當轉換開關K合至2A，再次使檢流計GR上的電阻值設為RK，則有：EX=IRK式中I仍為前面所調的工作電流值，因此有：EX=EN·RK/RN即當標準電池電動勢EN和標準電池電動勢的補償電阻RN的數值確定時，只要正確讀RK的值，就能正確測出未知電動勢EX。三．試驗裝置圖：四．試驗步驟：電極和鹽橋制備鋅電極：先用稀硫酸洗凈鋅電極外表的氧化物，再用蒸餾水淋洗，然后用0.1M的ZnSO40.1M的ZnSO4溶液中，即制成了鋅電極。銅電極：由于銅較鋅不活潑，所以先用稀硝酸洗凈銅電極外表的氧化物，再用蒸餾水淋洗，然后把它作為陰極，另取一塊純銅片作為陽極，在鍍銅溶液〔配制方法見試劑〕內進展電鍍，電鍍時，電流密度掌握在25mA·cm-2左右，電鍍時間20~30分鐘，使銅電極0.1M的CuSO40.1MCuSO4鹽橋制備：為了消退液接電勢，必需使用鹽橋，其制備方法是：在100mL的飽和KCl溶液中參加3gU形管中，U形管中以及管兩端不能留有氣泡，冷卻后待用。電動勢的測定：按圖6〔P149〕正確連接線路。留意正、負極不要接錯。校準標準電池：將轉換開關撥至“N”處，轉開工作電流調整旋鈕粗、中、細、微，”直至檢流計為零。此后在試驗過程中此四個按鈕不要再調。測量待測電池電動勢：將轉換開關撥向X1或X2位置〔取決于待測電池的接入位置”6個旋鈕下方所顯示的數字總和即為待測電池電動勢。更換電池，即可測量其它電池的電動勢。試驗完畢，把鹽橋放在水中加熱溶解，洗凈，其它各儀器復原，檢流計短路放置。五．數據處理：室溫下〔17C〕三組電池的電動勢測量值：編號電池表示式E(V)(試驗值)aZnZnSO4(0.1000mol/L)KCl(飽和)Hg2Cl2,Hg1.07073bHg2Cl2,HgKCl(飽和)CuCuSO4(0.1000mol/L)0.03857cZnZnSO4(0.1000mol/L)CuCuSO4(0.1000mol/L)1.08618計算：由飽和甘汞電極的電極電勢數據，以及a、b兩組電池的電動勢測量值，分別計算銅電極和鋅電極的電極電勢。室溫下，甘汞=0.2438-6.5×10-4〔17-25〕=0.24900V∵Ea=甘汞-Zn2+/Zn ∴Zn2+/Zn = 甘汞- Ea =0.24900-1.07073 =-0.82173V同理，Eb=Cu2+/Cu -甘汞 =甘汞+Eb 0.28757V在25C時0.1000mol·L-1CuSO4溶液中銅離子的平均離子活度系數為 0.16，0.1000mol·L-1ZnSO4溶液中鋅離子的平均活度系數為0.15，計算銅電極和鋅電極的標準電極電勢。∵

=0

+ -RTln 1Cu2

/Cu

/Cu

2F

Cu2

+ =0.28757+8.314290ln

1=0.3392VCu2

/Cu

296500 0.10.16同理,

=0

-RTln 1Zn /Zn

Zn

2F

Zn2∴0

=-0.82173+8.314290ln

1=-0.7693VZn /Zn

296500 0.10.15物理化學數據手冊上的標準電極電勢數據0*Cu2+/Cu=0.3402V 0*Zn2+/Zn=-0.7630V0*Cu2+/Cu>0Cu2+/Cu 0*Zn2+/Zn>0Zn2+/Zn六．留意事項：標準電池切勿搖擺或顛倒，正負極不能接錯，不能用萬用表量其電壓。待檢流計光點調到零點后再按“細”按鈕，以免燒壞檢流計。又按按鈕使之通路的時間不行過長，勿超過一秒。用濾紙輕輕吸干，以免轉變溶液濃度。甘汞電極內布滿KCl溶液，并留意在電極內應有固體的KCl存在，以保證在所測溫度下為飽和的KCl溶液。使用時應把橡皮頭拔去。七．結果爭論：由試驗所得結果計算鋅電極和銅電極的標準電極電勢標準電池長期使用后其電動勢已變動，但未校正。用電位計測電池電動勢時，每測一次前都需用標準電池校正，否則因工作電池的放電而轉變了工作電流，致使電位計上的刻度不等于實際的電位值。測電動勢最好應在恒溫條件下進展，但目前尚無這樣的條件。制備電極時如電流密度過大，鍍液有誤或鍍前電極外表未經干凈處理睬使鍍層粗糙而易于剝落，致使電極電位有所轉變而影響所測的電動勢值。八．思考題：為什么不能用伏特計測量電池電動勢？〔1〕用伏特計測量，總不免有電流流過電池，勢必有一局部電動勢消耗在極化〔使溶液的濃度轉變，導致電動勢的轉變，從而破壞了電池的可逆性。對消法測量電池電動勢的主要原理是什么？現代很多直流電源可直接讀出輸出電壓,將這樣的電源的正極與待測電池正極,負極與負極相連,串聯一個保護電阻和一個檢流計.調可讀電源的輸出電壓至檢流計指針不在偏轉.此時待測電壓與可讀電壓的值相等.利用電勢相消.應用UJ-25型電勢差計測量電動勢過程中，假設檢流計光點總往一個方向偏轉，這可能是什么緣由？可能是：①被測電動勢高于電位差計的量限；②工作