学号：[1**********]3
基础物理化学实验报告
实验编号：2＿
实验名称：电动势的测定 ＿12药学1＿班级组号 实验人姓名：兰婷
指导老师：杨余芳 实验日期：2014/5/9
湘南学院化学与生命科学系
一、 实验目的：
1、通过实验加深对可逆电池、可逆电极和盐桥等概念的理解。 2、了解ZD-WC电子电位差计和UJ-25型电位差计的测量原理和使用方法。
3、测量铜-锌原电池的电动势，计算反应的热力学函数。 二、 主要实验原理，实验所用定律、公式以及有关文献数据： 原电池是由正负电极和一定的电解质溶液所组成。电池的电动势等于两个电极电位的差值（液接电位用盐桥已消除），即E=E+-E-。E+是正极的电极电位，E-是负极的电极电位。
电极电势的大小于与电极的性质和溶液中有关离子的活度有关，以铜-锌电池为例：
E+=ECu☉-(RT/2F)ln(ɑCu/ɑCu2+) E-=EZn☉-(RT/2F)ln(ɑZn/ɑZn2+)
E=E+-E-= ECu☉- EZn☉-(RT/2F)ln[(ɑZn2+/ɑCu2+)*(ɑCu/ɑZn)] =E☉-(RT/2F)ln(ɑZn2+/ɑCu2+)
(E☉= ECu☉- EZn☉,设ɑCu=ɑZn=1) 本实验用饱和KCl溶液做盐桥。
三、 实验仪器及试剂（记录所用仪器型号、药品规格和溶液浓度）
ZD-WC 精密数字式电子电位差计（UJ—25型高电势电位差计1台，光电检流计1台），直流检流计1台，电极管3个，表面皿1个，150mL烧杯3个，250mL烧杯1个，400mL烧杯1个，饱和甘汞电极一个，ZnSO4(0.1000mol/L),CuSO4(0.1000mol/L) ,饱和KCl溶液，饱和Hg2(NO3)2溶液，镀铜溶液，稀硫酸溶液，6 mol/L硝酸溶液。
四、 简述实验步骤和条件：
1．电极的制备：
(1)锌电极的制备：将锌电极用砂纸磨光，用稀硫酸洗净锌电极上的氧化层，用蒸馏水冲洗，然后浸入饱和氯亚汞溶液中3－5秒使其汞齐化，取出后用滤纸擦亮其表面，并用蒸馏水淋洗，使锌电极表面上有一层均匀的汞齐（防止电极表面副反应的发生，保证电极可
逆）。将处理好的锌电极直接插入盛有0.1000mol/L硫酸锌溶液的电极管中。
(2)铜电极的制备：将铜电极用砂纸打光，再将铜片在硝酸内洗片刻，再用蒸馏水淋洗，再镀一层铜于其表面上，镀好后用蒸馏水冲洗，再用少许0.1000mol/L CuSO4溶液冲洗两次，然后插入盛有0.1000mol/L硫酸铜溶液的电极管中。
2测量电池的电动势： （1） 接好电动势的测量电路
（2） 室温下标准电池的电动势值：E=1.01865-4.06*10-5（t-20）
-9.5*10-7(t-20)2=(式中的t为摄氏温度)。
（3） 按计算得的标准电池电动势值标定电位差计的工作电流。 （4） 测量下列各电池电动势：
Zn|ZnSO4(0.1mol/l) || CuSO4(0.1mol/l) |Cu Zn|ZnSO4(0.1mol/l) ||KCl(饱和)|Hg2Cl2|Hg Hg|Hg2Cl2||KCl(饱和)| CuSO4(0.1mol/l) |Cu
三个原电池的电动势，步骤与上面相同，记录所测得的电动势
数值。
（5）关闭电位差计电源开关，将用过的小烧杯清洗干净。实验
结束。
五、 实验数据及现象的原始记录（需作表格的自作）： 六、
实验数据记录：
实验室温度：20.0C T=(273.15+20.0)K=293.15K 七、 实验数据处理：
1室温下饱和甘汞电极电极电势：
E=0.2415-7.6*10-4（T-298）=0.2415-7.6*10-4（293.15-298）V
=0.237814V
2计算下列电池电动势的理论值：
Zn|CuSO4(0.1mol/l) || CuSO4(0.1mol/l) |Cu Cu|CuSO4(0.01mol/l)|| CuSO4(0.1mol/l) |Cu 由dEZn☉/dT=9.1*10-5V∙K-1得：
EZn☉(293.15K)- EZn☉(298.15K)
=9.1*10-5V∙K-1(293.15K-298.15K) =9.1*10-5V∙K-1*(-5K) =-4.55*10-4V
EZn☉(293.15K)=- 4.55*10-4V+ EZn☉(298.15K) =- 4.55*10-4V+(-0.7618V)=-0.762255V
由d ECu☉/dT=8.0*10-6V∙K-1得：
ECu☉(293.15K)- ECu☉(298.15K)
=8.0*10-6V∙K-1 (293.15K-298.15K)=8.0*10-6V∙K-1*(-5K) =-4*10-5V
ECu☉(293.15K)= -4*10-5V+ ECu☉(298.15K) =-4*10-5V+0.3419V=0.31486V 离子平均活度系数γ+25◦C或-25◦C为：
ɑZn2+=γ∙CZn2+=0.148* 0.1mol/l=0.0148 mol/l ɑCu2+=γ∙CCu2+=0.16* 0.1mol/l=0.0164 mol/l ɑCu12+=γ∙CCu12+=0.40* 0.01mol/l=0.00444 mol/l Cu-Zn电池理论电动势值： E= ECu☉- EZn☉-(RT/2F)ln(ɑZn2+/ɑCu2+) =0.31486V–(-0.762255V)-
(8.314*293.15/2*9.65*104）ln(0.0148/0.0164)=1.07851V E= ECu☉- ECu☉-(RT/2F)ln(ɑCu12+/
ɑCu2+) =0.31486V-0.31486V-
(8.314*293.15/2*9.65*104）ln(0.00444/0.0164)=0.016500V 3理论值与真实值的比较： 相对偏差：
Cu-Zn电池（1.10380-1.07851）/1.07851*100%=2.34% 八、 注意事项
（1） 电桥中任一电池电极接反、接触不良、工作电池电压太低（或
内阻过大），都不能对消。
（2） 为了防止电池组成和浓度发生变化，溶液和盐桥都不得引进
杂质，按电建必须由粗到细，快按快送。
1误差分析；○2实验中异常现象处理；○3九、 讨论（主要内容是：○
对本实验的改进意见；）：
误差分析：1．在实验操作过程中，检流计光标很难指向零点，
说明测量回路有电流通过，所以E（测）≠E（理）。 2．由于检流计光标较难调节，每组测量时间较长，
工作回路中电流会发生变化，从而影响测量结果。
十、 结论（是否达到了预期目的，学到了那些新知识）：
实验结果相对偏差比较小，说明试验误差相对较小，实验达到了预期的效果，在实验中通过电池和电极电势的测定，加深理解可逆电池的电动势可逆电极电势的概念。了解ZD-WC电子电位差计UJ-25型电位差计的测量原理和使用方法。并测出了三组电池电动势的值与理想计算值相比较。
九、参考文献（预习及写报告时实际参考文献）：
《基础化学实验》（湘南学院化学与生命科学系编）
学号：[1**********]3
基础物理化学实验报告
实验编号：2＿
实验名称：电动势的测定 ＿12药学1＿班级组号 实验人姓名：兰婷
指导老师：杨余芳 实验日期：2014/5/9
湘南学院化学与生命科学系
一、 实验目的：
1、通过实验加深对可逆电池、可逆电极和盐桥等概念的理解。 2、了解ZD-WC电子电位差计和UJ-25型电位差计的测量原理和使用方法。
3、测量铜-锌原电池的电动势，计算反应的热力学函数。 二、 主要实验原理，实验所用定律、公式以及有关文献数据： 原电池是由正负电极和一定的电解质溶液所组成。电池的电动势等于两个电极电位的差值（液接电位用盐桥已消除），即E=E+-E-。E+是正极的电极电位，E-是负极的电极电位。
电极电势的大小于与电极的性质和溶液中有关离子的活度有关，以铜-锌电池为例：
E+=ECu☉-(RT/2F)ln(ɑCu/ɑCu2+) E-=EZn☉-(RT/2F)ln(ɑZn/ɑZn2+)
E=E+-E-= ECu☉- EZn☉-(RT/2F)ln[(ɑZn2+/ɑCu2+)*(ɑCu/ɑZn)] =E☉-(RT/2F)ln(ɑZn2+/ɑCu2+)
(E☉= ECu☉- EZn☉,设ɑCu=ɑZn=1) 本实验用饱和KCl溶液做盐桥。
三、 实验仪器及试剂（记录所用仪器型号、药品规格和溶液浓度）
ZD-WC 精密数字式电子电位差计（UJ—25型高电势电位差计1台，光电检流计1台），直流检流计1台，电极管3个，表面皿1个，150mL烧杯3个，250mL烧杯1个，400mL烧杯1个，饱和甘汞电极一个，ZnSO4(0.1000mol/L),CuSO4(0.1000mol/L) ,饱和KCl溶液，饱和Hg2(NO3)2溶液，镀铜溶液，稀硫酸溶液，6 mol/L硝酸溶液。
四、 简述实验步骤和条件：
1．电极的制备：
(1)锌电极的制备：将锌电极用砂纸磨光，用稀硫酸洗净锌电极上的氧化层，用蒸馏水冲洗，然后浸入饱和氯亚汞溶液中3－5秒使其汞齐化，取出后用滤纸擦亮其表面，并用蒸馏水淋洗，使锌电极表面上有一层均匀的汞齐（防止电极表面副反应的发生，保证电极可
逆）。将处理好的锌电极直接插入盛有0.1000mol/L硫酸锌溶液的电极管中。
(2)铜电极的制备：将铜电极用砂纸打光，再将铜片在硝酸内洗片刻，再用蒸馏水淋洗，再镀一层铜于其表面上，镀好后用蒸馏水冲洗，再用少许0.1000mol/L CuSO4溶液冲洗两次，然后插入盛有0.1000mol/L硫酸铜溶液的电极管中。
2测量电池的电动势： （1） 接好电动势的测量电路
（2） 室温下标准电池的电动势值：E=1.01865-4.06*10-5（t-20）
-9.5*10-7(t-20)2=(式中的t为摄氏温度)。
（3） 按计算得的标准电池电动势值标定电位差计的工作电流。 （4） 测量下列各电池电动势：
Zn|ZnSO4(0.1mol/l) || CuSO4(0.1mol/l) |Cu Zn|ZnSO4(0.1mol/l) ||KCl(饱和)|Hg2Cl2|Hg Hg|Hg2Cl2||KCl(饱和)| CuSO4(0.1mol/l) |Cu
三个原电池的电动势，步骤与上面相同，记录所测得的电动势
数值。
（5）关闭电位差计电源开关，将用过的小烧杯清洗干净。实验
结束。
五、 实验数据及现象的原始记录（需作表格的自作）： 六、
实验数据记录：
实验室温度：20.0C T=(273.15+20.0)K=293.15K 七、 实验数据处理：
1室温下饱和甘汞电极电极电势：
E=0.2415-7.6*10-4（T-298）=0.2415-7.6*10-4（293.15-298）V
=0.237814V
2计算下列电池电动势的理论值：
Zn|CuSO4(0.1mol/l) || CuSO4(0.1mol/l) |Cu Cu|CuSO4(0.01mol/l)|| CuSO4(0.1mol/l) |Cu 由dEZn☉/dT=9.1*10-5V∙K-1得：
EZn☉(293.15K)- EZn☉(298.15K)
=9.1*10-5V∙K-1(293.15K-298.15K) =9.1*10-5V∙K-1*(-5K) =-4.55*10-4V
EZn☉(293.15K)=- 4.55*10-4V+ EZn☉(298.15K) =- 4.55*10-4V+(-0.7618V)=-0.762255V
由d ECu☉/dT=8.0*10-6V∙K-1得：
ECu☉(293.15K)- ECu☉(298.15K)
=8.0*10-6V∙K-1 (293.15K-298.15K)=8.0*10-6V∙K-1*(-5K) =-4*10-5V
ECu☉(293.15K)= -4*10-5V+ ECu☉(298.15K) =-4*10-5V+0.3419V=0.31486V 离子平均活度系数γ+25◦C或-25◦C为：
ɑZn2+=γ∙CZn2+=0.148* 0.1mol/l=0.0148 mol/l ɑCu2+=γ∙CCu2+=0.16* 0.1mol/l=0.0164 mol/l ɑCu12+=γ∙CCu12+=0.40* 0.01mol/l=0.00444 mol/l Cu-Zn电池理论电动势值： E= ECu☉- EZn☉-(RT/2F)ln(ɑZn2+/ɑCu2+) =0.31486V–(-0.762255V)-
(8.314*293.15/2*9.65*104）ln(0.0148/0.0164)=1.07851V E= ECu☉- ECu☉-(RT/2F)ln(ɑCu12+/
ɑCu2+) =0.31486V-0.31486V-
(8.314*293.15/2*9.65*104）ln(0.00444/0.0164)=0.016500V 3理论值与真实值的比较： 相对偏差：
Cu-Zn电池（1.10380-1.07851）/1.07851*100%=2.34% 八、 注意事项
（1） 电桥中任一电池电极接反、接触不良、工作电池电压太低（或
内阻过大），都不能对消。
（2） 为了防止电池组成和浓度发生变化，溶液和盐桥都不得引进
杂质，按电建必须由粗到细，快按快送。
1误差分析；○2实验中异常现象处理；○3九、 讨论（主要内容是：○
对本实验的改进意见；）：
误差分析：1．在实验操作过程中，检流计光标很难指向零点，
说明测量回路有电流通过，所以E（测）≠E（理）。 2．由于检流计光标较难调节，每组测量时间较长，
工作回路中电流会发生变化，从而影响测量结果。
十、 结论（是否达到了预期目的，学到了那些新知识）：
实验结果相对偏差比较小，说明试验误差相对较小，实验达到了预期的效果，在实验中通过电池和电极电势的测定，加深理解可逆电池的电动势可逆电极电势的概念。了解ZD-WC电子电位差计UJ-25型电位差计的测量原理和使用方法。并测出了三组电池电动势的值与理想计算值相比较。
九、参考文献（预习及写报告时实际参考文献）：
《基础化学实验》（湘南学院化学与生命科学系编）