實(shí)驗(yàn)一 電動勢法測定化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)

1、實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 電動勢法測定化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)電動勢法測定化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)福建醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院福建醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院2013年3月目的要求實(shí)驗(yàn)原理儀器和試劑實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)裝置示意圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理問題討論注意事項(xiàng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?1、熟悉對消法測定電池電動勢的原理及數(shù)字電位差、熟悉對消法測定電池電動勢的原理及數(shù)字電位差綜合測試儀的使用方法。綜合測試儀的使用方法。 2、掌握用電動勢法測定化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)的原理、掌握用電動勢法測定化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)的原理和方法。和方法。 3、通過測量不同溫度下電池的電動勢，并計算電池、通過測量不同溫度下電池的電動勢，并計算電池反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)反應(yīng)的熱力學(xué)函

2、數(shù)G，S，H。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 （Principle） 在恒溫恒壓條件下，可逆電池所做的電功是最大非體積在恒溫恒壓條件下，可逆電池所做的電功是最大非體積功功W，而，而W等于體系自由能的降低即為等于體系自由能的降低即為G，而根據(jù)熱，而根據(jù)熱力學(xué)與電化學(xué)的關(guān)系，我們可得力學(xué)與電化學(xué)的關(guān)系，我們可得 G =nEF （1） 由此可見利用由此可見利用對消法對消法測定電池的電動勢即可獲得相應(yīng)的測定電池的電動勢即可獲得相應(yīng)的電池反應(yīng)的自由能的改變。式中的電池反應(yīng)的自由能的改變。式中的n是電池反應(yīng)中得失電子是電池反應(yīng)中得失電子的數(shù)目，的數(shù)目，F(xiàn)為法拉第常數(shù)。為法拉第常數(shù)。對消法 電池電動勢在數(shù)值上等于

3、電池內(nèi)部沒有凈電流通過時電池電動勢在數(shù)值上等于電池內(nèi)部沒有凈電流通過時兩電極間的電壓，如果直接用電壓表（伏特計）測量電池兩電極間的電壓，如果直接用電壓表（伏特計）測量電池電動勢，其測量結(jié)果是端電壓，而不是電動勢。電動勢，其測量結(jié)果是端電壓，而不是電動勢。 為了測定可逆電池的電動勢，可在電路上安置一個方為了測定可逆電池的電動勢，可在電路上安置一個方向相反而大小與待測電池相同的外加電動勢，以對抗原電向相反而大小與待測電池相同的外加電動勢，以對抗原電池的電動勢，這是電路中幾乎沒有電流通過，可測得電池池的電動勢，這是電路中幾乎沒有電流通過，可測得電池的電動勢。此法稱為的電動勢。此法稱為Poggendo

4、ff對消法。對消法。對消法二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 （Principle） 根據(jù)吉布斯根據(jù)吉布斯亥姆霍茨公式亥姆霍茨公式 G =HTS 由 （2） （3）ppTEnFTGS)()(GSdTVdP 將（將（1 1）和（）和（3 3）式代入（）式代入（2 2）式即得：）式即得：二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理()pEHnEFnFTT 由實(shí)驗(yàn)可測得不同溫度時的由實(shí)驗(yàn)可測得不同溫度時的E值，以值，以E對對T作圖，作圖，從曲線的斜率可求出任一溫度下的從曲線的斜率可求出任一溫度下的 值，根據(jù)（值，根據(jù)（1）（3）（）（4）式可求出該反應(yīng)的勢力學(xué)函數(shù)）式可求出該反應(yīng)的勢力學(xué)函數(shù)G、S、H。pET（4）QR二、實(shí)驗(yàn)原

5、理二、實(shí)驗(yàn)原理 本實(shí)驗(yàn)測定下列電池的電動勢：本實(shí)驗(yàn)測定下列電池的電動勢： (-) Ag AgCl飽和飽和KCl溶液溶液Hg2Cl2 Hg (+) 兩個電極的電極電勢為：兩個電極的電極電勢為：-CllnRTaF甘汞甘汞$-AgCl/Ag ClAgCl/Ag,ClCllnRTaF,$-AgCl/Ag,ClClAgCl/Ag,ClCl=ln(ln)RTRTEaaFF甘汞甘汞$-AgCl/Ag,ClEE甘汞$三、儀器和試劑三、儀器和試劑恒溫槽恒溫槽 1臺臺 數(shù)字電位綜合測試儀數(shù)字電位綜合測試儀 1臺臺 AgAgCl電極電極 1支支 甘汞電極甘汞電極 1支支 燒杯（燒杯（100mL）氯化鉀（氯化鉀（A.

6、R.）電導(dǎo)水（電導(dǎo)水（蒸餾水蒸餾水） Apparatus and Materia Medica 按右圖組成電池，分別在按右圖組成電池，分別在298K、303K、308K、313K、318K測定電池測定電池電動勢。電動勢。 每次讀數(shù)均需在溫度穩(wěn)定每次讀數(shù)均需在溫度穩(wěn)定15min后。僅需讀數(shù)一次。后。僅需讀數(shù)一次。四、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)裝置四、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)裝置Procedure and Equipment 一、開機(jī)一、開機(jī) 預(yù)熱預(yù)熱15min15min二、以內(nèi)標(biāo)為基準(zhǔn)進(jìn)行校驗(yàn)二、以內(nèi)標(biāo)為基準(zhǔn)進(jìn)行校驗(yàn) 用測試線將被測電動勢接用測試線將被測電動勢接“+”“-”+”“-”極性與極性與“測量插測量插 孔孔”

7、連接。連接。 將將“測量選擇測量選擇”旋鈕置于旋鈕置于“內(nèi)標(biāo)內(nèi)標(biāo)”。 將將“10100”位旋鈕置于位旋鈕置于“1”1”，“補(bǔ)償補(bǔ)償”旋鈕逆時針旋旋鈕逆時針旋到底，其它旋鈕均置于到底，其它旋鈕均置于“0”0”，此時，此時，“電位指標(biāo)電位指標(biāo)”顯示顯示“1.00000V”1.00000V”。 待待“檢零指示檢零指示”顯示數(shù)值穩(wěn)定后，按一下顯示數(shù)值穩(wěn)定后，按一下“采零采零”鍵。鍵。此時，檢零指示應(yīng)顯示此時，檢零指示應(yīng)顯示“0000”0000”。SDC-III型數(shù)字電位差綜合測試儀型數(shù)字電位差綜合測試儀三、測量三、測量 將將“測量選擇測量選擇”旋鈕置于旋鈕置于“測量測量”。 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)“10010-4”

8、5個旋鈕，使個旋鈕，使“檢零指示檢零指示”顯示數(shù)值顯示數(shù)值為負(fù)且絕對值最小。為負(fù)且絕對值最小。 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)“補(bǔ)償補(bǔ)償”旋鈕，使旋鈕，使“檢零指示檢零指示”顯示為顯示為“0000”，此時，此時，“電位顯示電位顯示”數(shù)值即為被測電動勢的值。數(shù)值即為被測電動勢的值。SDC-III型數(shù)字電位差綜合測試儀型數(shù)字電位差綜合測試儀五、數(shù)據(jù)處理1. 以以298K測得的電動勢，計算反應(yīng)的測得的電動勢，計算反應(yīng)的 。2. 繪制繪制ET關(guān)系圖，做直線通過斜率求出關(guān)系圖，做直線通過斜率求出 ，并，并計算反應(yīng)的計算反應(yīng)的 和和 。Data Processingr298G$pETr298S$r298H$思考題 1. 為什么在測量原電池電動勢時，要用對消法進(jìn)行測為什么在測量原電池電動勢時，要用對消法進(jìn)行測量？而不能使用伏特計來測量？量？而不能使用伏特計來測量？ 2. 測量雙液電池的電動勢時為什么要使用