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1、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)pT (C13.2) 又 DrGm=DrHm-TDrSm DrGm)pT (C13.4) E)pT (C13.5) 由上面二式得 DrSm=-(将式C13.1代入式C13.4得 DrSm
2、=nF(E)pT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 ,
3、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
4、.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0.0002
5、V，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 2
6、40.03 238.81 246.13 244.88 242.66 240.05 238.85 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 + 261.9R = 0.98130.00 32.00 34.00 36.00 2. 计算 E)pT 由图像，可得 =-0.666 (DrSm=nF(E)pT DrSm=2*96485.3*-0.666/1000=-128.518J/mol 298K时，e=0.24525 V DrHm=DrGm+TDrSm=-nEF+nTF(E)pT 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。
