化学电池温度系数的测定省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

试验原理试验原理 电池除可用来作为电源外，还可用来研究组成此电池电池除可用来作为电源外，还可用来研究组成此电池化学反应热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、化学反应热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应应该有以下关系：可逆条件下，电池反应应该有以下关系：G G=-nFEnFE (1 1)依据吉布斯依据吉布斯-亥姆霍兹亥姆霍兹(Gibbs-Helmholt(Gibbs-Helmholtz z)公式，公式，G G、反应热反应热H H、熵变、熵变S S 和温度和温度T T 关系为：关系为：G G-H H=-T TS S (2 2)代入（代入（1 1）式可得）式可得 H H=-=-nFEnFE+nFTnFT (3)(3)S S=-=-=nFnF (4 (4)第2页3/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术 所以，在恒压下（普通在常压下），测量一定温度所以，在恒压下（普通在常压下），测量一定温度T T时时电池电动势电池电动势E E，即可求得电池反应，即可求得电池反应G G。测定不一样温度下。测定不一样温度下电动势，最终以电动势对温度作图，即可从曲线上求得电电动势，最终以电动势对温度作图，即可从曲线上求得电池温度系数池温度系数 。利用（。利用（3 3）和（）和（4 4）式，即可得到）式，即可得到H H 和和S S。假如电池反应中反应物和生成物活度均为假如电池反应中反应物和生成物活度均为1 1，温度为，温度为298K298K，则所测定电动势和热力学函数即为，则所测定电动势和热力学函数即为 、和和 。比如：电池符号比如：电池符号 ZnZnS0ZnZnS04 4(0.1000 mol(0.1000 molL L-1-1)KCl(KCl(饱和饱和)Hg)Hg2 2ClCl2 2Hg Hg 负极反应负极反应 正极反应正极反应 总电极反应总电极反应 第3页4/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术 由此可知，假如在由此可知，假如在298 K298 K测定电池电动势，即可得测定电池电动势，即可得 ，由（，由（1 1）式求得）式求得 。依据不一样温度下测得电动势，绘制依据不一样温度下测得电动势，绘制E E-T T 曲线，并曲线，并经过作切线斜率求取经过作切线斜率求取20 20、30 30、40 40 和和50 50 四个四个温度下温度下E E 和和 ，进而算出，进而算出 和和 。第4页5/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术77.3 77.3 操作步骤操作步骤1.1.电极制备电极制备 （1 1）锌电极）锌电极 用砂子打磨和用硫酸浸洗锌电极以除去表面上氧化层，用砂子打磨和用硫酸浸洗锌电极以除去表面上氧化层，然后用水洗涤，再用蒸馏水淋洗后备用，然后浸入饱和硝然后用水洗涤，再用蒸馏水淋洗后备用，然后浸入饱和硝酸亚汞溶液中酸亚汞溶液中3 35 s5 s，取出后用滤纸擦拭锌电极，使锌电，取出后用滤纸擦拭锌电极，使锌电极表面有一层均匀锌汞齐，再用蒸馏水淋洗（汞有毒，用极表面有一层均匀锌汞齐，再用蒸馏水淋洗（汞有毒，用过滤纸应投入指定有盖广口瓶中，瓶中应有水淹没滤纸，过滤纸应投入指定有盖广口瓶中，瓶中应有水淹没滤纸，不要随便乱丢）把处理好锌电极插入清洁电极管内并塞紧，不要随便乱丢）把处理好锌电极插入清洁电极管内并塞紧，将电极管虹吸管管口插入盛有将电极管虹吸管管口插入盛有0.1000 mol0.1000 molL L-1-1 ZnSOZnSO4 4溶液小溶液小烧杯中烧杯中,用针管或吸气球自支管抽气用针管或吸气球自支管抽气,将溶液吸入电极管至将溶液吸入电极管至出电极约出电极约1 cm,1 cm,停顿抽气停顿抽气,旋紧活夹旋紧活夹,电极虹吸管电极虹吸管(包含管口包含管口)不可有气泡不可有气泡,也不能有漏液现象。也不能有漏液现象。第5页6/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术2.2.在在20 20、30 30、40 40 和和50 50 等等几几个个温温度度下下，采采取取SDC-SDC-数字电位差综合测试仪，数字电位差综合测试仪，测定以下电池电动势：测定以下电池电动势：ZnZnS0ZnZnS04 4(0.1000(0.1000 mol molL L-1-1)KCl()KCl(饱和饱和)Hg)Hg2 2ClCl2 2HgHg第6页7/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术 以内标为基准进行测量以内标为基准进行测量a a）校验）校验 将将“测量选择测量选择”旋钮置于旋钮置于“内标内标”。将将“10100 0”位位旋旋钮钮置置于于“1”1”，“赔赔偿偿”旋旋钮钮逆逆时时针针旋旋到到底底，其其它它旋旋钮钮均均置置于于“0”0”，此此时时，“电电位位指指示示”显显示示“1.00000”V1.00000”V，若若显显示示小小于于“1.00000”V1.00000”V可可调调整整赔赔偿偿电电 位位 器器 以以 到到 达达 显显 示示“1.00000”V1.00000”V，若若 显显 示示 大大 于于“1.00000”V1.00000”V应应适适当当减减小小“10100 01010-4-4”旋旋钮钮，使使显显示示小小于于“1.00000”V1.00000”V，再调整赔偿电位器以到达，再调整赔偿电位器以到达“1.00000”V1.00000”V。待待“检检零零指指示示”显显示示数数值值稳稳定定后后，按按一一下下“采采零零”键，此时，键，此时，“检零指示检零指示”显示为显示为“00000000”。第7页8/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术 b）测量）测量 将将“测量选择测量选择”置于置于“测量测量”。用用测测试试线线将将被被测测电电动动势势按按“+”、“-”极极性性与与“测量插孔测量插孔”连接。连接。调调整整“100 10-4”五五个个旋旋钮钮，使使“检检零零指指示示”显显示数值为负且绝对值最小。示数值为负且绝对值最小。调调整整“赔赔偿偿旋旋钮钮”，使使“检检零零指指示示”显显示示为为“0000”，此时，此时，“电位显示电位显示”数值即为被测电动势值。数值即为被测电动势值。第8页9/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术77.4 77.4 注意事项注意事项 (1)(1)制备电极时，预防将正负极接错，并严格控制制备电极时，预防将正负极接错，并严格控制电镀电流。电镀电流。(2)(2)测测量量过过程程中中，若若“检检零零指指示示”显显示示溢溢出出符符号号“OU.L,OU.L,说说明明“电电位位指指示示”显显示示数数值值与与被被测测电电动动势势值值相相差过大。差过大。(3)(3)电电阻阻箱箱1010-4-4档档值值若若稍稍有有误误差差，可可调调整整“赔赔偿偿”电电位器到达对应值。位器到达对应值。(4)(4)清洗电极并用滤纸擦干，放回盒内。清洗电极并用滤纸擦干，放回盒内。第9页10/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术77.5 77.5 问题讨论问题讨论 （1 1）本本试试验验中中，假假如如采采取取0.1 0.1 molmolL L-1-1或或2.0 2.0 molmolL L-1-1KClKCl溶液，对电池电动势测量有否影响？为何？溶液，对电池电动势测量有否影响？为何？（2 2）怎怎样样用用测测得得电电动动势势数数据据来来计计算算电电池池反反应应平平衡衡常常数？数？第10页11/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术77.6 77.6 参考答案参考答案 （1 1）本本试试验验中中，假假如如采采取取0.1 0.1 molmolL L-1-1或或2.0 2.0 molmolL L-1-1KClKCl溶溶液液，对对电电池池电电动动势势测测量量有有否否影影响响？为为何何？答答：有有，依依据据NernestNernest方方程程，电电解解质质浓浓度度对对电电池池电电动动势有影响。故对电池电动势测量有影响。势有影响。故对电池电动势测量有影响。第11页12/12在线答疑：在线答疑： 大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术化化学学电电池池温温度度系系数数的的测测定定大大学学通通用用化化学学实实验验技技术术 式中式中,E=E-(RT/2F)lnK K K即为该电池反应平衡常数。即为该电池反应平衡常数。只要测出电池电势只要测出电池电势E E 及电池中各物质活度及电池中各物质活度a aZnZn2+2+和和a aCuCu2+2+，就能够求出，就能够求出 ，深入算出平衡常数，深入算出平衡常数K K。（2 2）怎样用测得电动势数据来计算电池反应平衡常）怎样用测得电动势数据来计算电池反应平衡常数？数？答：答：第12页