实验九 原电池电动势的测定及其应用
目的要求 1. 测定Cu-Zn原电池的电动势及Cu、Zn电极的电极电势。 2. 学会一些电极的制备和处理方法。 3. 掌握数字示电位差计的测量原理和正确使用方法。
基本原理 图9-1 电池装置示意图
可逆电池应满足如下条件: (1) 电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆。 (2) 电池中不允许存在任何不可逆的液接界。 (3) 电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。
在电池中，每个电极都具有一定的电极电势。当电池处于平衡态时，两个电极的电极电势之差就等于该可逆电池的电动势，按照我们常采用的习惯，规定电池的电动势等于正、负电极的电极电势之差。即： 式中：是原电池的电动势。、分别代表正、负极的电极电势。其中：
实验步骤 1、制备电极 （1）Zn电极： 取一锌条(或Zn片)放在稀硫酸中，浸数秒钟，以除去锌条上可能生成的氧化物，之后用蒸馏水冲洗，再浸入饱和硝酸亚汞溶液中数秒钟，使其汞齐化，用镊子夹住滤纸擦试Zn条，使Zn条表面有一层均匀的汞齐。最后用蒸馏水洗净之。ZnSO4的电极管内即为Zn电极。把处理好的锌电极插人清洁的电极管内并塞紧，将电极管的虹吸管管口插人盛有0.1mol·L-1ZnSO2溶液的小烧杯内，用针管或吸气球自支管抽气，将溶液吸人电极管至高出电极约1cm，停止抽气，旋紧夹子。电极的虹吸管内（包括管口）不可有气泡，也不能有漏液现象。将Zn极汞齐化的目的是使该电极具有稳定的电极电位，因为汞齐化能消除金属表面机械应力不同的影响。
（2）Cu电极： 取一粗Cu棒(或Cu片)，放在稀H2S O4中浸泡片刻，取出用蒸馏水冲洗，把它放入镀Cu池内作阴极。另取一Cu丝或Cu片，作阳极进行电镀。电镀的线路如图9-2所示。 图9-2制备电极的电镀装置
2. 电池组合 Zn|ZnSO4(0.1mol·L-1)||KCl（饱和〕|Hg2Cl2|Hg Hg|Hg2Cl2|KCl（饱和）||CuSO4(0.1mol·L-1)|Cu Zn|ZnSO4(0.1mol·L-1)||CuSO4(0.1mol·L-1)|Cu Cu|CuSO4(0.01mol·L-1)||CuSO4(0.1mol·L-1)|Cu
3. 电动势的测量 （1）按照电位差计电路图，接好电动势测量线路。 （2）根据标准电池的温度系数，计算实验温度下的标准电池电动势。以此对电位差计进行标定。 （3）分别用数字式电位差计测定以上4个电池的电动势。
数据处理 1. 根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算实验温度下的电极电势。 2. 根据测定的各电池的电动势，分别计算铜、锌电极的电极电势。 3. 根据有关公式计算Zn-Cu电池的理论电动势E理并与实验值E实进行比较。
提问思考 1. 在用数字式电位差计测量电动势的过程中，若读数总是偏向一个方向（正数或负数），可能是什么原因？ 2. 用Zn(Hg)与Cu组成电池时，有人认为锌表面有汞，因而铜应为负极，汞为正极。请分析此结论是否正确。 3. 选择“盐桥”液应该注意什么问题？