电动势法测定化学反应的ΔrGm, ΔrHm, ΔrSm
实验日期：20 年 月 日
姓名： 学号： 班级：
一、 实验目的
（一） 学习电动势的测量方法。
（二） 掌握用电动势法测定化学反应热力学函数值的原理和方法。
二、 原理及实验公式
在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应的∆r G m 与电动势的关系如下
式中n 为电池反应得失电子数，E 为电池的电动势，F 为法拉第常数。
根据吉布斯-亥姆霍兹（Gibbs-He1mho1tz ）公式
又
由上面二式得
将式C13.1代入式C13.4得
式中称为电池电动势的温度系数。将式C13.5代入式C13.3，变换后可得
因此，在恒定压力下，测得不同温度时可逆电池的电动势，以电动势E 对温度T 作图，从曲线上可以求任一
温度下的
，用公式C13.5计算电池反应的热力学函数∆r S m 、用公式C13.6计算∆r H m 、用公式C13.3计算∆r G m 。
本实验测定下面反应的热力学函数
C 6H 4O 2＋2HCl ＋2Hg ＝ Hg 2Cl 2＋C 6H 4(OH)2 醌(Q) 对苯二酚
用饱和甘汞电极与醌氢醌电极将上述化学反应组成电池：
Hg （l ）⎪ Hg 2Cl 2（s ）⎪ KCl （饱和）⎪⎪ H+ ,C6H 4(OH)2 ,C6H 4O 2 ⎪ Pt
醌氢醌是等分子的醌（Q ）和氢醌（H 2Q 对苯二酚）所形成的化合物，在水中依下式分解
C 6H 4O 2·C 6H 4(OH)2 ＝ C 6H 4O 2（醌）+ C6H 4(OH)2（氢醌）
醌氢醌在水中溶解度很小，加少许即可达饱和，在此溶液中插入一光亮铂电极即组成醌氢醌电极。再插入甘汞电极，即组成电池。
电池中电极反应为
2Hg ＋2Cl -－2e - ＝ Hg 2Cl 2 C 6H 4O 2＋2H +＋2e - ＝ C 6H 4(OH)2
测得该电池电动势的温度系数，便可计算电池反应的∆r G m 、∆r H m 、∆r S m
三、 实验步骤
（一） 熟悉所有实验仪器的用法；
（二） 启动恒温槽，调节温度至23℃后通恒温水过双层三口瓶； （三） 组合电池；
① 量取15mL 0.2mol/L 的Na 2HPO 4溶液； ② 量取35mL 0.2mol/L 的 柠檬酸溶液；
③ 将①、②倒入一只洁净干燥的烧杯中搅拌均匀；
④ 在烧杯中溶液中加入醌氢醌至饱和（分多次加入，边加入边搅拌，总量
约60mg ）；
⑤ 充分搅拌所得溶液，将溶液倒入双层三口瓶，插入铂电极和甘汞电极，组成电池系统。
（四） 恒温20至30分钟，用电位差计测量电池电动势（误差小于0.0002V ，测3次取平均值）； （五） 将恒温槽温度调高3℃，恒温20至30分钟后再次重复上述步骤测量电动势； （六） 一共测量5组温度不同的数据；
（七） 测量完毕，关恒温槽电源，整理实验仪器，烧杯内溶液保留； （八） 用电化学工作站测量溶液电动势，保存截图； （九） 测量完毕，弃去溶液，洗净烧杯。
四、 数据记录及处理
（一） 实验数据记录
（二） 电动势E 对温度T 的拟合直线
横坐标为T(℃)
，纵坐标为E(mV)
（三） 数据处理：
由图像可得斜率k= -0.9483
即= -182.99 J/K
T=298K时E=-0.9483*298+522.39=239.7966mV 所以
=-46.27KJ/mol
即= -100.80KJ/mol
五、 思考题
(一) 用本实验中的方法测定电池反应热力学函数时，为什么要求电池内进行的化学反应是可逆的？ 答：因为Gibbs-Helmholtz 方程只能用于可逆过程的热力学函数计算。
(二) 能用于设计电池的化学反应应具备什么条件？ 答：反应应该具有确定的电动势值，否则无法测量计算。
电动势法测定化学反应的ΔrGm, ΔrHm, ΔrSm
实验日期：20 年 月 日
姓名： 学号： 班级：
一、 实验目的
（一） 学习电动势的测量方法。
（二） 掌握用电动势法测定化学反应热力学函数值的原理和方法。
二、 原理及实验公式
在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应的∆r G m 与电动势的关系如下
式中n 为电池反应得失电子数，E 为电池的电动势，F 为法拉第常数。
根据吉布斯-亥姆霍兹（Gibbs-He1mho1tz ）公式
又
由上面二式得
将式C13.1代入式C13.4得
式中称为电池电动势的温度系数。将式C13.5代入式C13.3，变换后可得
因此，在恒定压力下，测得不同温度时可逆电池的电动势，以电动势E 对温度T 作图，从曲线上可以求任一
温度下的
，用公式C13.5计算电池反应的热力学函数∆r S m 、用公式C13.6计算∆r H m 、用公式C13.3计算∆r G m 。
本实验测定下面反应的热力学函数
C 6H 4O 2＋2HCl ＋2Hg ＝ Hg 2Cl 2＋C 6H 4(OH)2 醌(Q) 对苯二酚
用饱和甘汞电极与醌氢醌电极将上述化学反应组成电池：
Hg （l ）⎪ Hg 2Cl 2（s ）⎪ KCl （饱和）⎪⎪ H+ ,C6H 4(OH)2 ,C6H 4O 2 ⎪ Pt
醌氢醌是等分子的醌（Q ）和氢醌（H 2Q 对苯二酚）所形成的化合物，在水中依下式分解
C 6H 4O 2·C 6H 4(OH)2 ＝ C 6H 4O 2（醌）+ C6H 4(OH)2（氢醌）
醌氢醌在水中溶解度很小，加少许即可达饱和，在此溶液中插入一光亮铂电极即组成醌氢醌电极。再插入甘汞电极，即组成电池。
电池中电极反应为
2Hg ＋2Cl -－2e - ＝ Hg 2Cl 2 C 6H 4O 2＋2H +＋2e - ＝ C 6H 4(OH)2
测得该电池电动势的温度系数，便可计算电池反应的∆r G m 、∆r H m 、∆r S m
三、 实验步骤
（一） 熟悉所有实验仪器的用法；
（二） 启动恒温槽，调节温度至23℃后通恒温水过双层三口瓶； （三） 组合电池；
① 量取15mL 0.2mol/L 的Na 2HPO 4溶液； ② 量取35mL 0.2mol/L 的 柠檬酸溶液；
③ 将①、②倒入一只洁净干燥的烧杯中搅拌均匀；
④ 在烧杯中溶液中加入醌氢醌至饱和（分多次加入，边加入边搅拌，总量
约60mg ）；
⑤ 充分搅拌所得溶液，将溶液倒入双层三口瓶，插入铂电极和甘汞电极，组成电池系统。
（四） 恒温20至30分钟，用电位差计测量电池电动势（误差小于0.0002V ，测3次取平均值）； （五） 将恒温槽温度调高3℃，恒温20至30分钟后再次重复上述步骤测量电动势； （六） 一共测量5组温度不同的数据；
（七） 测量完毕，关恒温槽电源，整理实验仪器，烧杯内溶液保留； （八） 用电化学工作站测量溶液电动势，保存截图； （九） 测量完毕，弃去溶液，洗净烧杯。
四、 数据记录及处理
（一） 实验数据记录
（二） 电动势E 对温度T 的拟合直线
横坐标为T(℃)
，纵坐标为E(mV)
（三） 数据处理：
由图像可得斜率k= -0.9483
即= -182.99 J/K
T=298K时E=-0.9483*298+522.39=239.7966mV 所以
=-46.27KJ/mol
即= -100.80KJ/mol
五、 思考题
(一) 用本实验中的方法测定电池反应热力学函数时，为什么要求电池内进行的化学反应是可逆的？ 答：因为Gibbs-Helmholtz 方程只能用于可逆过程的热力学函数计算。
(二) 能用于设计电池的化学反应应具备什么条件？ 答：反应应该具有确定的电动势值，否则无法测量计算。