─Electromotive Force of Galvanic Cell

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1 ─Electromotive Force of Galvanic Cell
原电池电动势的测定及其应用 ─Electromotive Force of Galvanic Cell 化学系基础实验中心

2 实验目的 测定Zn-Cu电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势 学会一些电极的制备和处理方法 掌握电位差计的测量原理和正确使用方法
分析测量结果和理论值的差异，并给出可能的误差来源

3 基本原理 I. 原电池测定时需要达到的几个基本条件 可逆条件 不存在不可逆的液接界 电池反应是可逆的 盐桥 对消法 （正负离子淌度接近）
（电位差计） 盐桥 （正负离子淌度接近） 可逆条件

4 基本原理 II. Zn-Cu电池的工作原理 负极 正极 离子活度系数 P382

5 仪器 试剂 针筒 UJ-25型电位差计 连接导线 标准电池（1964） 恒电流仪 检流计（指零仪） 镀铜溶液 干电池组（3V）
饱和硝酸亚汞（汞） 硫酸锌水溶液(0.1 molL-1) 硫酸铜水溶液(0.1, 0.01 mol L-1) 饱和KCl溶液 0.1 mol L-1 HCl UJ-25型电位差计 标准电池（1964） 检流计（指零仪） 干电池组（3V） 饱和甘汞电极 电极管（两根） Cu、Zn、Ag、Pt电极 电极架 电镀装置

6 实验 I. 电极制备 A. Ag/AgCl电极 Ag丝：氨水内浸泡 自来水和蒸馏水清洗 10-15 min 注意：饱和AgCl的添加
*Ag/AgCl制备完成之后需要在含饱和AgCl和一定浓度的KCl溶液中老化1-2天。因此这里制备的主要目的是了解操作过程，并和饱和甘汞为参比时的精度做比较。 *阳极氧化电流为-0.6 ～ -0.8 mA (恒电流氧化) Ag丝 Pt电极 Ag丝：氨水内浸泡 自来水和蒸馏水清洗 10-15 min 注意：饱和AgCl的添加

7 Ag/AgCl电极在大电流阳极氧化时的SEM照片
-5.0 mA, 10 s Ag/AgCl电极在大电流阳极氧化时的SEM照片 （Left）低倍形貌（Right）5000倍

8 Ag/AgCl电极在小电流阳极氧化时的SEM照片
-0.70 mA, 10 min Ag/AgCl电极在小电流阳极氧化时的SEM照片 （Left）低倍形貌（Right）5000倍

9 实验 I. 电极制备 B. Zn电极 Zn－Cu电池构建示意图
实验装置里的夹子换成了玻璃珠 Zn－Cu电池构建示意图

10 实验 I. 电极制备 C. Cu电极  Cu电极制备的过程中为恒电流电镀：-10. 0 mA，时间1h 以上（一般为3 h）。
实验装置里的夹子换成了玻璃珠

11 实验 II. 电池的测量 A. 电池组合

12 实验 II. 电池的测量 B. 电动势测定－检流计 注意：检流计里悬挂镜子的张丝很细，对张丝的保护是本实验的要点之一

13 实验 II. 电池的测量 B. 电动势测定－电位差计 电路中的电流限定在0.0001A!

14 实验 II. 电池的测量 B. 电动势测定－标准电池（P269） 性能指标 饱和式 不饱和式 可逆性 好 差 重现性 稳定性 温度系数 高
很小 测量精度 低 操作性 较低 方便 饱和式标准电池结构示意图 负极 正极

15 注意：粗检测时光标在一小格范围内，才能用细检测按钮！
实验 II. 电池的测量 B. 电动势测定－连接和测量 *注意正负极 *注意标准电池预设补偿旋钮后两位的设定(校正公式P198) *先使标准电池一路为零，然后再测未知电池 *注意未知电池的预设值(计算) 注意：粗检测时光标在一小格范围内，才能用细检测按钮！

16 数据处理 计算饱和甘汞在实验温度下的电极电势 根据与饱和甘汞组成电池的测量值，分别计算Cu和Zn的
温度/oC 电极电势/V 温度系数 AgAgClKCl(饱和) 25 0.1981 =-1.010-3 SCE(饱和甘汞) 0.2415 =-7.6110-4 Cu2+/Cu 0.3419 =-1.610-5 Zn2+/Zn =0.100 =0.62 计算饱和甘汞在实验温度下的电极电势 根据与饱和甘汞组成电池的测量值，分别计算Cu和Zn的 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

17 思考题 Ag/AgCl电极制备过程中，在阳极氧化之后为什么表面会有紫褐色的氧化层？ 新鲜制备的Cu电极表面是什么颜色？
Ag/AgCl电极的电极管中有饱和AgCl的原因？ Ag/AgCl电极为什么必需放在电极管里，而不能直接放在盐桥里测试？ 标准电池本身不能倒置？ 浓差电池的电动势测量过程中，会有不断下降的现象，其原因可能是什么？ 检流计光点总向一个方向偏转，可能原因是什么？