电动势法测化学反应的ΔrGm,ΔrHm,ΔrSm.docx

物理化学实验报告院系 班级 学号 姓名 实验名称 电动势法测化学反应的ΔrGm,ΔrHm,ΔrSm 日期 2012/3/27 同组者姓名 成绩 C13电动势法测定化学反应的ΔrGm,ΔrHm,ΔrSm一 实验目的（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。二 原理及实验公式在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应的rGm与电动势的关系如下 (C13.1)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（Gibbs-He1mho1tz）公式 (C13.2)又 (C13.3)由上面二式得 (C13.4)将式C13.1代入式C13.4得 (C13.5)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(C13.6)因此，在恒定压力下，测得不同温度时可逆电池的电动势，以电动势E对温度T作图，从曲线上可以求任一温度下的，用公式C13.5计算电池反应的热力学函数rSm、用公式C13.6计算rHm、用公式C13.3计算rGm 。本实验测定下面反应的热力学函数C6H4O2＋2HCl＋2Hg ＝ Hg2Cl2＋C6H4(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（l） Hg2Cl2（s） KCl（饱和） H+ ,C6H4(OH)2 ,C6H4O2 Pt醌氢醌是等分子的醌（Q）和氢醌（H2Q对苯二酚）所形成的化合物，在水中依下式分解C6H4O2·C6H4(OH)2 ＝ C6H4O2（醌）+ C6H4(OH)2（氢醌）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2Hg＋2Cl-－2e- ＝ Hg2Cl2C6H4O2＋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rGm、rHm、rSm 。三 仪器和试剂（1）仪器恒温槽电子电位差计双层三口瓶甘汞电极铂电极（2）试剂Na2HPO4溶液(0.2mol?dm-3)柠檬酸溶液(0.1mol?dm-3)醌氢醌（A.R.）KC1（A.R.）四 实验步骤（1）熟悉所有实验仪器的用法；（2）启动恒温槽，调节温度至20.53℃后通恒温水过双层三口瓶；电池示意图（3）组合电池；计算15mL 0.2mol/L 的Na2HPO4溶液需要用的药品量，称量并配制；计算35mL 0.2mol/L 的柠檬酸溶液需要的药品量并称量配制；将①、②倒入一只洁净干燥的烧杯中搅拌均匀；在烧杯中溶液中加入醌氢醌至饱和（分多次加入，边加入边搅拌，至溶液呈淡黄色）；充分搅拌所得溶液，将溶液倒入双层三口瓶，插入铂电极和甘汞电极，组成电池系统。（4）恒温20至30分钟，用电位差计测量电池电动势（误差小于0.0002V，测3次取平均值）；（5）将恒温槽温度调高3℃，恒温20至30分钟后再次重复上述步骤测量电动势；（6）一共测量5组温度不同的数据；五 数据记录及处理温度/℃测量值1/mV测量值2/mV测量值3/mV平均值/mV293.53334.87334.85334.81334.84297.00332.56332.57332.59332.57300.00330.06330.09330.02330.06302.99327.61327.49327.55327.55306.01325.17325.21325.18325.19以温度为横轴，平均值为纵轴用excel作图得：数据处理：由图像可得斜率为k=-0.78474截距b=551.145即J/KT=298时E=-0.78474*298+551.145=317.29248(mV)所以KJ/mol即KJ/mol六 误差分析在恒温时，温度并不稳定。测量时所得的结果并不是所设置温度下对应的电动势。电解质溶液的电解引起溶液浓度的变化会影响电池的实际电动势。七 思考题用本实验中的方法测定电池反应热力学函数时，为什么要求电 池内进行的化学反应是可逆的？答：因为用来计算热力学函数的公式应用条件为可逆反应。能用于设计电池的化学反应应具备什么条件？答：有自由电子转移的可逆反应。反应具有确定的电动势值。