电动势法测定化学反应的ΔrGmΔrHmΔrSm.docx

电动势法测定化学反应的rGmrHmrSm电动势法测定化学反应的rGm、rHm、rSm 1 实验目的及要求 1）学习电动势的测量方法。 2）掌握用电动势法测定化学反应热力学函数值的原理和方法。 2 实验原理 在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应的DrGm与电动势的关系如下 DrGm=-nEF 式中n为电池反应得失电子数，E为电池的电动势，F为法拉第常数。 根据吉布斯-亥姆霍兹公式 DrGm=DrHm+T(¶DrGm)p¶T (C13.2) 又 DrGm=DrHm-TDrSm ¶DrGm)p¶T (C13.4) ¶E)p¶T (C13.5) 由上面二式得 DrSm=-(将式C13.1代入式C13.4得 DrSm=nF(¶E)p¶T式中称为电池电动势的温度系数。将式C13.5代入式C13.3，变换后可得 DrHm=DrGm+TDrSm=-nEF+nTF(¶E)p ¶T因此，在恒定压力下，测得不同温度时可逆电池的电动势，以电动¶E)p势E对温度T作图，从曲线上可以求任一温度下的¶T，用公式(C13.5计算电池反应的热力学函数DrSm、用公式C13.6计算DrHm、用公式C13.3计算DrGm 。 本实验测定下面反应的热力学函数 C6H4O22HCl2Hg Hg2Cl2C6H4(OH)2 醌(Q) 对苯二酚 用饱和甘汞电极与醌氢醌电极将上述化学反应组成电池： Hg÷ Hg2Cl2÷ KCl÷÷ H+ ,C6H4(OH)2 ,C6H4O2 ÷ Pt 醌氢醌是等分子的醌和氢醌所形成的化合物，在水中依下式分解 C6H4O2C6H4(OH)2 C6H4O2+ C6H4(OH)2 醌氢醌在水中溶解度很小，加少许即可达饱和，在此溶液中插入一光亮铂电极即组成醌氢醌电极。再插入甘汞电极，即组成电池。 电池中电极反应为 2Hg2Cl- - 2e- Hg2Cl2 C6H4O2十2H+ + 2e- C6H4(OH)2 测得该电池电动势的温度系数，便可计算电池反应的DrGm、DrHm、DrSm 。 3 仪器与试剂 恒温槽 电子电位差计 双层三口瓶 铂电极 饱和甘汞电极 Na2HPO4柠檬酸溶液 醌氢醌 4 实验步骤 1 实验装置参见图C12.1所示。参见本书B3-1部分，预习对消法测量电池电动势的原理，熟悉数字式电位差计的操作使用方法。 2 打开恒温槽，调节温度至设定温度。 3 组合电池：量取15ml 0.2moldm3的Na2HPO4和35m1 0.1moldm3的柠檬酸倒入烧杯中，加入适量醌氢醌使其饱和。注意在加入醌氢醌时，应每次少量，多次加入，充分搅拌。搅拌均匀后装入可通恒温水的双层三口瓶内，插入铂电极和饱和甘汞电极，即组成了电池，如图C13.1所示。 Hg ÷ Hg2Cl2÷ KCl÷÷ H+ ,C6H4(OH)2 ,C6H4O2 ÷ Pt 4 恒温2030min，用电位差计测定该电池的电动势，测量几次，各次测定之差应小于0.0002V，取三次以上平均值。 5 改变实验温度，温度由双层三口瓶中的温度计读出。第一个温度控制在比室温高23，以后每次升高约3 ,每次均需恒温2030min再进行电动势测定，这样测定结果较稳定。每个温度下测量几次，各次测定之差应小于0.0002V，取三次以上平均值。 6 测定5个不同温度下的电动势。 五、数据处理 1、实验数据 室温：20.2 大气压：101.43 kPa 1 2 3 4 5 温度 23.46 26.31 29.00 32.00 35.00 电动势1 电动势2 电动势3 245.84 244.91 242.67 240.07 238.83 246.04 244.90 242.66 240.03 238.81 246.13 244.88 242.66 240.05 238.85 电动势平均 246.00 244.90 242.66 240.05 238.83 图表标题247.00 246.00 245.00 244.00 243.00 242.00 241.00 240.00 239.00 238.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 温度y = -0.666x + 261.9R² = 0.98130.00 32.00 34.00 36.00 2. 计算 ¶E)p¶T 由图像，可得 =-0.666 (DrSm=nF(¶E)p¶T DrSm=2*96485.3*-0.666/1000=-128.518J/mol 298K时，e=0.24525 V DrHm=DrGm+TDrSm=-nEF+nTF(¶E)p¶T DrHm=-47326.0+2*298*96485.3*-0.666/1000=-85624.5J/mol DrGm=DrHm-TDrSm DrGm=-nEF DrGm=-2*0.24525*96485.3=-47326.0J/mol 六、实验总结 1. 电压计的粗调按钮太灵敏，细条调钮没有什么作用。 2. 恒温槽温度有波动。对测量有影响。 3. 本次实验还用电化学工作站测量溶液的开路电压。