电动势法测定化学反应的热力学函数.ppt

电动势法测定化学反应的热力学函数,李 国 良物理化学研究所,一、实验目的,根据可逆热力学体系的要求设计可逆电池，测定其在不同温度下的电动势值，计算电池反应的热力学函数G、S及H。,巩固电位差计测定原电池电动势的原理和方法，掌握电动势法测定化学反应热力学函数变化值的有关原理和方法。,了解银氯化银电极的制备方法。,二、实验原理,对消法测定原电池电动势,Ew-工作电源；EN-标准电池；EX-待测电池；R-调节电阻；RX-待测电池电动势补偿电阻；RN-标准电池电动势补偿电阻；K-转换电键；G-检流计,原理：是在待测电池上并联一个大小相等，方向相反的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。,二、实验原理,在恒温恒压可逆的条件下，原电池电化学反应吉布斯自由能的减少等于体系所作的最大有用功。结合法拉第定律，有：,n为电极反应中电子的计量系数,F为法拉第常数,E为电池的电动势,二、实验原理,负极反应：,正极反应：,化学反应：,电动势：,三、仪器与试剂,四、实验步骤,1、制备银-氯化银电极,取一段直径为1 mm的纯银丝，先用丙酮洗去表面的油污，在3 molL-1 HNO3溶液中浸蚀一下，再用蒸馏水洗净其表面，然后放入含有0.1 molL-1 HCl的小烧杯中进行恒电流阳极氧化，用铂丝作阴极，所用阳极电流密度约为0.4 mAcm-2，时间为30 min。电解完毕取出制好的电极，用蒸馏水洗净电极表面后放入盛有饱和KCl与饱和AgCl溶液的玻璃电极管中，然后将电极浸泡在饱和KCl溶液中，保存于暗处备用。,四、实验步骤,2、组合电池，并测定其电动势,用所制备的银-氯化银电极与饱和甘汞电极，组装原电池。接通恒温槽电源进行恒温，使其达到25。把被测电池放入恒温槽中恒温约15 min，同时将原电池引出线连接到SDC型数字式电位差计上，测定其电动势，每隔5 min测一次，直至电位差计读数稳定为止。调节恒温槽，令槽温升温5，重复上述测定，然后继续再升温5并进行测定，共测56个温度点。测定完毕后，将电池取出放在瓷盘上，并把其他仪器整理好，恢复到前的状态。,五、实验记录及数据处理,1、将测得数据列成下表：室温：；气压计读数：。,五、实验记录及数据处理,2、作E-T图，通过作曲线切线之斜率或回归为方程并求导计算所测温度的(E/T)p。利用公式(1)(3)，分别求出该电池反应的G、S及H。,3、将实验所得的电池反应的热力学函数变化值与文献值进行比较，并对实验结果进行讨论。,六、提问与思考,1、用测电动势的方法求热力学函数有何优越性？2、可逆原电池应满足哪些要求？在设计时应注意哪些问题？3、如何用所测定的电池电动势数据来求算电池反应的热力学函数变化值？4、本实验中的电池电动势与电池中氯化钾的浓度是否有关？为什么？,七、参考文献,1、古凤才，肖衍繁，张明杰，刘炳泗编基础化学实验教程第二版北京：科学出版社，20052、刘寿长，张建民，徐顺主编物理化学实验与技术郑州：郑州大学出版社，20043、吴子生，严忠主编物理化学实验指导书长春：东北师范大学出版社，1995 4、复旦大学等编物理化学实验第三版北京：高等教育出版社，2004,