物理化学实验原电池电动势及溶液pH值的测定.ppt
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1、原电池电动势及溶液pH值的测定 一、目的要求: 1、测定铜锌原电池的电动势。 2、用电动势法测定溶液的pH值。 3、掌握电位差计测量电池电动势的原理及使用 方法。 二、实验原理二、实验原理-对消法对消法 电池由两个电极组成。在电池反应中,进行氧化反应的是负极, 进 行还原反应的是正极,以铜-锌电池为例,它可以表示为: Zn IZnSO4(a1)lI CuSO4(a2)lCu 负极反应为:ZnZn2+2e 正极反应为:Cn2+2e Cu 总电池反应:Zn+Cu2+ Cu+Zn2+ 其电动势的大小与电极性质及溶液中相关离子的活度的关系可由 能 斯特公式求得: 二、实验原理二、实验原理-对消法对消法
2、 原电池的电动势是在原电池的各相间没有带电 粒子的转移时各相间电势差的总和, 也就是 原 电池的开路电压。所谓“开路”,实际上就是在 测 定时没有电流通过原电池。作为一种近似处理, 完全消除了液接的电池可以按可逆电池对待。 二、实验原理二、实验原理-对消法对消法 可使用电位差计测量原电池的电动势,电位 差计的原理为对消法。电路基本原理图见图 III-6-1(物理化学实验(第三版),高等 教育出版社(2006)。注意:进实验室前 必须预习该实验教材P1 9 6200页。 不能用伏特计直接测定,因为电池与 伏特计相接后,便构成了回路,有电 流通过,发生化学变化、电极被极化 、溶液浓度改变、电池电势
3、不能保 持稳定。且电池本身有内阻,伏特 计所量得的电势降不等于电池的电 动势。 对消法可在电池无电流通过 时测得其两极间的电势差, 即为该电池的电动势。 二、实验原理二、实验原理-对消法对消法 二、实验原理二、实验原理-对消法对消法 二、实验原理二、实验原理-电动势法测电动势法测pHpH 电动势法可以用来测定溶液的pH值,其原理是将一 个与氢离子活度有关的指示电极与另一参比电极放 在被测溶液中构成电池,然后测定该电池的电动势E 。由于参比电极电势恒定,该电池的电动势的数值 就只与被测溶液中的氢离子活度aH+有关,于是可根 据E的数值求算出溶液pH值,常用的氢离子指示电 极有:玻璃电极,氢电极及
4、醌氢醌电极,本实验用 醌氢醌电极为指示电极。甘汞电极为参比电极。 二、实验原理二、实验原理-电动势法测电动势法测pHpH 醌氢醌电极的电极反应为: 其电极电势为: 二、实验原理二、实验原理-电动势法测电动势法测pHpH 若用饱和甘汞电极作参比电极,当溶液的pH77时,醌氢醌电极为氧化电极(负极),此时,溶 液pH的公式请读者自行推导)。 二、实验原理二、实验原理-电动势法测电动势法测pHpH 式中醌氢醌电极的标准电极电势 ,饱和甘汞电极的电势 的 值均与温度有关,它们与温度的关系为: 因此,若测定了电池的电动势,根据 便可求得溶液的pH值。 三、仪器、药品: SDC-IIB数字电位差综合测试仪
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