實(shí)驗(yàn)一 電動(dòng)勢(shì)法測(cè)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(dòng)勢(shì)法測(cè)定化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)電動(dòng)勢(shì)法測(cè)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(wèn)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(duì)消法測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)的原理及數(shù)字電位差、熟悉對(duì)消法測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)的原理及數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀的使用方法。綜合測(cè)試儀的使用方法。 2、掌握用電動(dòng)勢(shì)法測(cè)定化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)的原理、掌握用電動(dòng)勢(shì)法測(cè)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(guò)測(cè)量不同溫度下電池的電動(dòng)勢(shì)，并計(jì)算電池、通過(guò)測(cè)量不同溫度下電池的電動(dòng)勢(shì)，并計(jì)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(jiàn)利用由此可見(jiàn)利用對(duì)消法對(duì)消法測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)即可獲得相應(yīng)的測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)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(duì)消法 電池電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于

3、電池內(nèi)部沒(méi)有凈電流通過(guò)時(shí)電池電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電池內(nèi)部沒(méi)有凈電流通過(guò)時(shí)兩電極間的電壓，如果直接用電壓表（伏特計(jì)）測(cè)量電池兩電極間的電壓，如果直接用電壓表（伏特計(jì)）測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)，其測(cè)量結(jié)果是端電壓，而不是電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)，其測(cè)量結(jié)果是端電壓，而不是電動(dòng)勢(shì)。 為了測(cè)定可逆電池的電動(dòng)勢(shì)，可在電路上安置一個(gè)方為了測(cè)定可逆電池的電動(dòng)勢(shì)，可在電路上安置一個(gè)方向相反而大小與待測(cè)電池相同的外加電動(dòng)勢(shì)，以對(duì)抗原電向相反而大小與待測(cè)電池相同的外加電動(dòng)勢(shì)，以對(duì)抗原電池的電動(dòng)勢(shì)，這是電路中幾乎沒(méi)有電流通過(guò)，可測(cè)得電池池的電動(dòng)勢(shì)，這是電路中幾乎沒(méi)有電流通過(guò)，可測(cè)得電池的電動(dòng)勢(shì)。此法稱(chēng)為的電動(dòng)勢(shì)。此法稱(chēng)為Poggendo

4、ff對(duì)消法。對(duì)消法。對(duì)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(cè)得不同溫度時(shí)的由實(shí)驗(yàn)可測(cè)得不同溫度時(shí)的E值，以值，以E對(duì)對(duì)T作圖，作圖，從曲線(xiàn)的斜率可求出任一溫度下的從曲線(xiàn)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(shì)力學(xué)函數(shù)）式可求出該反應(yīng)的勢(shì)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(cè)定下列電池的電動(dòng)勢(shì)：本實(shí)驗(yàn)測(cè)定下列電池的電動(dòng)勢(shì)： (-) Ag AgCl飽和飽和KCl溶液溶液Hg2Cl2 Hg (+) 兩個(gè)電極的電極電勢(shì)為：兩個(gè)電極的電極電勢(shì)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(tái)臺(tái) 數(shù)字電位綜合測(cè)試儀數(shù)字電位綜合測(cè)試儀 1臺(tái)臺(tái) 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(cè)定電池測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)。 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(kāi)機(jī)一、開(kāi)機(jī) 預(yù)熱預(yù)熱15min15min二、以?xún)?nèi)標(biāo)為基準(zhǔn)進(jìn)行校驗(yàn)二、以?xún)?nèi)標(biāo)為基準(zhǔn)進(jìn)行校驗(yàn) 用測(cè)試線(xiàn)將被測(cè)電動(dòng)勢(shì)接用測(cè)試線(xiàn)將被測(cè)電動(dòng)勢(shì)接“+”“-”+”“-”極性與極性與“測(cè)量插測(cè)量插 孔孔”

7、連接。連接。 將將“測(cè)量選擇測(cè)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(shí)針旋旋鈕逆時(shí)針旋到底，其它旋鈕均置于到底，其它旋鈕均置于“0”0”，此時(shí)，此時(shí)，“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(shí)，檢零指示應(yīng)顯示此時(shí)，檢零指示應(yīng)顯示“0000”0000”。SDC-III型數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀型數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀三、測(cè)量三、測(cè)量 將將“測(cè)量選擇測(cè)量選擇”旋鈕置于旋鈕置于“測(cè)量測(cè)量”。 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)“10010-4”

8、5個(gè)旋鈕，使個(gè)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(duì)值最小。為負(fù)且絕對(duì)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(shí)，此時(shí)，“電位顯示電位顯示”數(shù)值即為被測(cè)電動(dòng)勢(shì)的值。數(shù)值即為被測(cè)電動(dòng)勢(shì)的值。SDC-III型數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀型數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀五、數(shù)據(jù)處理1. 以以298K測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)，計(jì)算反應(yīng)的測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)，計(jì)算反應(yīng)的 。2. 繪制繪制ET關(guān)系圖，做直線(xiàn)通過(guò)斜率求出關(guān)系圖，做直線(xiàn)通過(guò)斜率求出 ，并，并計(jì)算反應(yīng)的計(jì)算反應(yīng)的 和和 。Data Processingr298G$pETr298S$r298H$思考題 1. 為什么在測(cè)量原電池電動(dòng)勢(shì)時(shí)，要用對(duì)消法進(jìn)行測(cè)為什么在測(cè)量原電池電動(dòng)勢(shì)時(shí)，要用對(duì)消法進(jìn)行測(cè)量？而不能使用伏特計(jì)來(lái)測(cè)量？量？而不能使用伏特計(jì)來(lái)測(cè)量？ 2. 測(cè)量雙液電池的電動(dòng)勢(shì)時(shí)為什么要使用