湖工大物理化學(xué)下實(shí)驗(yàn)思考題答案及備考

1、個(gè)人整理可能會(huì)有些錯(cuò)誤參考作用祝各位取得好點(diǎn)的成績第1頁共19頁實(shí)驗(yàn)一原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定及其應(yīng)用1.簡(jiǎn)述對(duì)消法測(cè)原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量原理。答：電位差計(jì)是根據(jù)補(bǔ)償法(或稱對(duì)消法)測(cè)量原理設(shè)計(jì)的一種平衡式電壓測(cè)量儀器。其工作原理是在待測(cè)電池上并聯(lián)一個(gè)大小相等，方向相反的外加電勢(shì)，這樣待測(cè)電池中就沒有電流通過，外加電勢(shì)差的大小就等于待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)。如圖所示，電位差計(jì)有工作、標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)量三條回路。1）校準(zhǔn)工作電流IW開關(guān)K打向1，預(yù)先調(diào)好標(biāo)準(zhǔn)回路

2、中的標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn，調(diào)節(jié)工作回路的電阻r至檢流計(jì)無電流通過，工作電流IW就已被確定。2）測(cè)量未知電池電動(dòng)勢(shì)EW開關(guān)K打向2，調(diào)節(jié)測(cè)量回路的電阻RX至檢流計(jì)無電流通過，此時(shí)IRX與被測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)對(duì)消。2.簡(jiǎn)述銅電極電位測(cè)定的基本原理。答：實(shí)驗(yàn)只能測(cè)得兩個(gè)電極構(gòu)成的電池的電動(dòng)勢(shì)E，而無法測(cè)得單個(gè)電極的電極電勢(shì)φ。若選定一個(gè)電極作為標(biāo)準(zhǔn)，使其與任意其它電極組成電池，測(cè)其電動(dòng)勢(shì)，就可得出各電極的相對(duì)電極電勢(shì)φ。通常將氫電極在氫氣壓力為100KPa

3、，溶液中氫離子活度為1時(shí)的電極電勢(shì)規(guī)定為零伏，稱為標(biāo)準(zhǔn)氫電極，然后與其它被測(cè)電極進(jìn)行比較。以標(biāo)準(zhǔn)氫電極作陽極即負(fù)極；而將待測(cè)電極作陰極即正極，組成原電池，然后用電位差計(jì)測(cè)量該電池的電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)數(shù)值和符號(hào)就是待測(cè)電極的氫標(biāo)還原電極電勢(shì)的數(shù)值和符號(hào)。由于使用標(biāo)準(zhǔn)氫電極不方便，在實(shí)際測(cè)定時(shí)往往采用第二級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)電極，甘汞電極是其中最常用的一種。這些電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極比較而得到的電勢(shì)已精確測(cè)出。3.在原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定過程中應(yīng)盡可能的做到在可逆條件

4、下進(jìn)行，為此在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意什么？答：電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量方法屬于平衡測(cè)量，在測(cè)量過程中盡可能地做到在可逆條件下進(jìn)行。為此應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）測(cè)量前可根據(jù)電化學(xué)基本知識(shí)，初步估算一下被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)大小，以便在測(cè)量時(shí)能迅速找到平衡點(diǎn)，這樣可避免電極極化。（2）要選擇最佳實(shí)驗(yàn)條件使電極處于平衡狀態(tài)。制備鋅電極要鋅汞齊化，成為Zn(Hg)，而不直接用鋅棒。因?yàn)殇\棒中不可避免地會(huì)含有其它金屬雜質(zhì)，在溶液中本身會(huì)成為微電池，鋅電極電勢(shì)較低(0.76

5、27V)，在溶液中，氫離子會(huì)在鋅的雜質(zhì)(金屬)上放電，鋅是較活潑的金屬，易被氧化。如果直接用鋅棒做電極，將嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。鋅汞齊化，能使鋅溶解于汞中，或者說鋅原子擴(kuò)散在惰性金屬汞中，處于飽和的平衡狀態(tài)，此時(shí)鋅的活度仍等于1，氫在汞上的超電勢(shì)較大，在該實(shí)驗(yàn)條件下，不會(huì)釋放出氫氣。所以汞齊化后，鋅電極易建立平衡。制備銅電極也應(yīng)注意：電鍍前，銅電極基材表面要求平整清潔，電鍍時(shí)，電流密度不宜過大，一般控制在20mAcm2左右，以保證鍍

6、層緊密。電鍍后，電極不宜在空氣中暴露時(shí)間過長，否則會(huì)使鍍層氧化，應(yīng)盡快洗凈，置于電極管中，用溶液浸沒，并超出1cm左右，同時(shí)應(yīng)盡快進(jìn)行測(cè)量。（3）為判斷所測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)是否為平衡電勢(shì)，一般應(yīng)在15min左右時(shí)間內(nèi)，等間隔地測(cè)量78個(gè)數(shù)據(jù)。若這些數(shù)據(jù)是在平均值附近擺動(dòng)，偏差小于0.5mV，則可認(rèn)為已達(dá)平衡，可取其平均值作為該電池的電動(dòng)勢(shì)。（4）前面已講到必須要求電池反應(yīng)可逆，而且要求電池在可逆情況下工作。但嚴(yán)格說來，本實(shí)驗(yàn)測(cè)定的并不是可逆電

7、池。因?yàn)楫?dāng)電池工作時(shí)，除了在負(fù)極進(jìn)行Zn的氧化和在正極上進(jìn)行Cu2的還原反應(yīng)以外，在ZnSO4和CuSO4溶液交界處還要發(fā)生Zn2向CuSO4溶液中擴(kuò)散過程。而且當(dāng)有外電流反向流入電池中時(shí)，電極反應(yīng)雖然可以逆向進(jìn)行，但是在兩溶液交界處離子的擴(kuò)散與原來不同，是Cu2向ZnSO4溶液中遷移。因此整個(gè)電池的反應(yīng)實(shí)際上是不可逆的。但是由于我們?cè)诮M裝電池時(shí)，在兩溶液之間插入了“鹽橋”，則可近似地當(dāng)作可逆電池來處理。4.電鍍銅的時(shí)候，出現(xiàn)鍍層不緊密

8、的原因是什么？nnWREI?XWXRIE?NXNXRREE?個(gè)人整理可能會(huì)有些錯(cuò)誤參考作用祝各位取得好點(diǎn)的成績第3頁共19頁14.鹽橋的作用是什么？選擇鹽橋液應(yīng)注意什么問題？答：鹽橋的作用是降低液接電勢(shì)，但不能完全消除。選擇鹽橋液應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：①用作鹽橋的電解質(zhì)正負(fù)離子的摩爾電導(dǎo)率盡可能接近；②用作鹽橋的電解質(zhì)不能與電池中的電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；③鹽橋中鹽的濃度要很高，常用飽和溶液。因此常用飽和KCl溶液作為鹽橋，因?yàn)镵與Cl的遷移數(shù)相

9、近，當(dāng)有Ag時(shí)，用KNO3或NH4NO3飽和溶液。15.在原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，如何判斷所測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)為平衡電勢(shì)？答：為判斷所測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)是否為平衡電勢(shì)，一般應(yīng)在15min左右時(shí)間內(nèi)，等間隔地測(cè)量78個(gè)數(shù)據(jù)。若這些數(shù)據(jù)是在平均值附近擺動(dòng)，偏差小于0.5mV，則可認(rèn)為已達(dá)平衡，可取其平均值作為該電池的電動(dòng)勢(shì)。16.什么是原電池的電動(dòng)勢(shì)？答：電池在電流無限?。措姵靥幱谄胶鉅顟B(tài)）時(shí)的電勢(shì)。17.如何維護(hù)和使用標(biāo)準(zhǔn)電池以及檢流計(jì)？答：標(biāo)準(zhǔn)

10、電池的使用：切勿將電池倒轉(zhuǎn)、傾斜或者搖動(dòng)；正負(fù)極不能接錯(cuò)；校正電位計(jì)用，不作電源，不允許有104A以上的電流通過，故絕不可用伏特計(jì)測(cè)其電壓或用萬用表試其是否為通路。檢流計(jì)的使用：檢流計(jì)兩端的電壓不能過大，否則會(huì)造成電流超過檢流計(jì)的最大量程值，損壞檢流計(jì)；在使用之前要檢查指針是否指零，如果不指零就要手動(dòng)調(diào)節(jié)，否則會(huì)測(cè)出錯(cuò)誤的值；最后，和檢流計(jì)相串聯(lián)的滑動(dòng)變阻器要足夠大，在減少滑動(dòng)變阻器的時(shí)候盡量緩慢，不可忽變！18.試舉出原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)

11、量的應(yīng)用的兩個(gè)實(shí)例答：原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量的應(yīng)用：(1)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)值的變化；(1)測(cè)量溶液的pH值；(3)計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)，判斷氧化還原反應(yīng)方向；(4)計(jì)算難溶鹽的溶度積和絡(luò)合離子穩(wěn)定（不穩(wěn)定）常數(shù)；(5)求標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)，計(jì)算離子活度系數(shù)；(6)電位滴定，確定某些容量分析過程中的滴定終點(diǎn)；(7)在離子選擇電極，電位—PH圖等方面有重要作用。19.在原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，影響實(shí)驗(yàn)測(cè)量準(zhǔn)確度的因素有哪些？答：電極制備的好壞，溶