最新物理化学实验-电池电动势的测定实验报告 联系客服

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六、讨论与分析

1.误差分析:

(1)温度的影响:文献值是在298.15K时测定得到的;而实验测定时并不是在298.15K下进行,且测定过程中还有升温的操作,故温度的偏差会对结果带来影响。

(2)仪器的不稳定带来较大误差:调节电桥平衡的操作时间应尽可能的短,否则电极上较长时间的有电流通过,会发生电池反应使得溶液浓度下降、电极表面极化,这样可逆电极变成不可逆的,会给实验带来较大误差。而本次实验中所用仪器不稳定,需要较长的时间才能大致调节到平衡,即使是同一个电动势值,在很短的时间内测得的数据都有较大波动,所以不能很快调节到平衡是实验的误差主要来源。

(3)电流无限小的情况下测量,才能达到可逆电池的要求,但在实验过程中电流无法达到无限小仍存在一定值的电流,于是产生的极化作用破坏了电池的可逆性,使电动势偏离可逆值。

(4)恒温槽温度存在波动,电镀不均匀,会造成不稳定。此外实验中采用盐桥来消除液接电位,但实际实验中由于一开始的时候仪器不稳定,导致无法正常测定,最后得更换仪器后重新测定。而此时,盐桥已经被消耗一部分,其作用被减弱,不能保证盐桥能够完全消除液接电位。 2.数据分析:

观察实验测得的数据,可以看到,在相同温度下,随着反应时间的增加,原电池测得的电动势值并非维持在稳定态,而是逐渐降低的。产生这种现象的主要原因有两个:

(1)随着时间的增加,反应也在不断地进行,电极的反应物也被不断地消耗,导致Ag

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的浓度减小。由原电池反应的能斯特方程可知饱和甘汞电极由于Hg为纯液态,Cl也达到饱和态,因此这两者的浓度可看作不变,即原电池负极的电极电势不变;另外,Ag的浓度减小导致正极电势减小,电池反应的E减小,测得的结果也逐渐变小。

(2)随着反应的进行,盐桥也在不断地消耗。插入盐桥的目的就是为了降低液接电势,减少电池的极化现象。但因为盐桥被消耗,会导致其工作能力下降,电池的极化现象严重化,导致电池反应的E减小,测得的结果也逐渐变小。

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七、思考题

1.为何测定电动势要用对消法?对消法的原理是什么?

解:原电池电动势不能能用伏特计直接测量,因为电池与伏特计连接后有电流通过,就精品文档

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会在电极上发生生极化,结果使电极偏离平衡状态。另外,电池本身有内阻,所以伏特计测得的只是不可逆电池的端电压。而测量可逆电池的电动势,只能在无电流(或极小电流)通过电池的情况下进行,因此采用对消法。

对消法的原理:在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电源,这样待测电池中没有电流通过,外加电源的大小即等于待测电池的电动势。 2.测电动势为何要用盐桥?如何选用盐桥以适合不同体系?

解:使用盐桥可以有效地减弱液体接界电位,减小电池的极化现象带来的干扰,使测定更加准确。选用盐桥时,要求盐桥的盐浓度远远高于被测物的浓度,最少应大于10倍以上。此外,还要求盐桥的正、负离子迁移速率尽量相等,且不与溶液反应,最好选用与电极具有相同离子的盐桥,以排除引入外来离子造成测定干扰。 3.使用醌氢醌电极的限制条件是什么?

解:在酸性溶液中,方有α醌=α氢醌。

参考文献

[1] 何广平,南俊民,孙艳辉等. 《物理化学实验》[M].华南师范大学化学实验教学中心, 化学工业出版社,2007.

[2] 傅献彩,沈文霞等编. 物理化学. 第四版. 北京:高等教育出版社,2008.

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