电位差计测电池电动势实验报告(电位差计测量电

1. 电位差计测量电池电动势的误差分析

1.补偿原理：

        电位差计的测量原理实质：用它自己的输出电压和待测电压比较大小，故称为“电位差计”。如下图所示，设Ex是待测电动势或未知电压，E0是电压可调的电源，电表G是高灵敏度的检流计，Ex和E0通过检流计并联在一起。接通电路后调节E0的大小，当Ex=E0时，检流计将不偏转，即电路中没有电流，两个电源的电动势大小相等，称为“补偿”，若已知补偿状态下E0的大小，就可以确定Ex。这种测定电源电动势的方法叫做补偿法。电位差计就是应用补偿法原理设计的精密仪器。

2.UJ33a型直流携带式电位差计的工作原理：

        如下图所示，UJ33a型直流携带式电位差计的内部电路主要由三个电路组成。

（1）工作电路：工作电路是由内置电压E、工作电流调节电阻Rp、内置标准电阻RN、补偿电阻Rk组成的串联回路，它实际上就是一个限流回路，作用是提供工作电流Ip。

（2）电流校准回路：由内置标准电池EN、标准电阻RN和检流计G组成，作用是校准工作电流，使其保持一个固定的值。当K2开关接通“标准”端时，调节Rp使检流计回零，此时满足RNIp=EN，亦即工作电流为

（3）测量回路：由补偿电阻Rk、待测电动势或电压Ex和检流计G组成，它实际上是分压电路，作用是输出一个电压去补偿未知电压或电动势。

     当Ex接入未知端时，将K2接通“未知”端，调节补偿电阻Rk的滑动端C，使检流计指零，此时满足Ex=RkIp，由于工作电流IP是一定的，可将补偿电阻Rk的不同取值标定成相应的输出电压值。UJ33a型直流电位差计就是按Ip=10mA标定的，所以我们可以从电位差计读取到它输出的电压。在测量档位达到补偿状态时，这个电压值就是Ex。

2. 用电位差计测电池电动势

用电位差计测量电压，需要一个标准电压源进行比对，因为标准电压源的精度很高，以此基准测量电动势就比较准确。

另一方面，电位差计是测量的电势差的变化量，比如要测量一个100V左右的电动势时，用个100V左右的标准电池做比对，如果选电位差计的量程是10V，如测量结果是95V，那被比较的只有5V，而满量程精度提高了近100/10=10倍。

3. 电位差计测量电池的电动势和内阻误差分析

不能精破测出电泚电动势，但可以精确测出电位差。

作为粗测是可以直接用的，准确的说电压表测得的是电路的路端电压，不是电源电动势，如果电压表内阻远远大于电池内阻的话，路端电压和电源电动势近似相等，我们认为此测量值就是电源电动势，但如果要无误差精确测量必须改进电路测量，采用伏安法测

4. 用电位差计测量电池电动势实验报告

用电位差计测量电动势（或电压），是将未知电动势（或电压）与电位差计上的已知电压相比较。

它不像电压表那样要从待测线路中分流，因而不干扰待测电路，测量结果仅依赖准确度极高的标准电池和高灵敏检流计。所以，电位差计测量电压的精度较高。

5. 电位差计测量电池的电动势和电阻实验报告

不能过载; 注意电源工作的温度范围; 如果是标准电池,还不能晃动,更不能倒置。

6. 用电位计测电动势误差分析

电化学的应用领域：

1、电解工业，其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业、耐纶66的中间单体己二腈是通过电解合成的；铝、钠等轻金属的冶炼，铜、锌等的精炼也都用的是电解法；

2、机械工业要用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整；

3、环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物；

4、化学电源；

5、金属的防腐蚀问题，大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题；

6、许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及到电化学机理；

7、应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法已成为实验室和工业监控的不可缺少的手段。电化学（electrochemistry）作为化学的分支之一，是研究两类导体（电子导体，如金属或半导体，以及离子导体，如电解质溶液）形成的接界面上所发生的带电及电子转移变化的科学。

传统观念认为电化学主要研究电能和化学能之间的相互转换，如电解和原电池。但电化学并不局限于电能出现的化学反应，也包含其它物理化学过程，如金属的电化学腐蚀，以及电解质溶液中的金属置换反应。

利用电化学手段分离溶液中的金属离子、有机分子的方法，共分四类：

1、控制电位的电解分离法当溶液中存在两种或两种以上的金属离子时，如果它们的还原电位相近，□例如Cu□（标准电极电位□□=+0.345伏）和Bi□(□□=0.2伏)，则在电解时都会还原析出，达不到分离的目的。图1两种金属离子A和B的分解电位表示，如果控制阴极电位为□，则金属离子A可产生强度为□的电流，即可被还原；而金属离子B的电流强度极小，即几乎不能被还原，这样即可达到分离目的，并分别测定A和B。在电解过程中，阴极电位□□□是在不断变化的，□□=□式中□□为标准电极电位；□□为气体常数；□为热力学温度；□为电极过程电子转移数；□为法拉第常数；□为离子活度；□□为阴极超电压。电解时，离子浓度不断降低，□□的负值不断增加，以致B也被电解出来。为了控制阴极电位，要用图2控制电位的线路的线路随时调整外加电压。，e□是铂丝对电极，e□是参比电极(饱和甘汞电极)。

选定的e□的电位(相对于e□)可从电位计V读出，电解电流从毫安计A读出，在电解过程中不断调整电阻□以保持阴极电位不变。至于选择什么电位要看实验条件，例如在分别测定Cu□和Bi□时，由于两者电位太相近，需要在溶液中加入酒石酸，调节pH=5.8～6.0，Bi□与酒石酸生成的络合物比Cu□的稳定得多，使两者的分解电压相差得大一些，然后再加入适量的肼，以加速Cu□的还原。

在这种条件下，控制阴极电位为－0.30伏，铜先电解出来，称出阴极的增重后，调节pH为4.5～5.5，控制阴极电位为－0.40伏，可将铋全部电解出来。

如果溶液中还有Pb□，可将电位控制在－0.50伏，进行电解。

应用此法时，后被电解的离子的浓度不能超过先被电解的离子的浓度。

2、汞阴极电解分离法H□在汞阴极上被还原时，有很大的超电压，所以在酸性溶液中可以分离掉一些容易被还原的金属离子，使一些重金属（如铜、铅、镉、锌）沉积在汞阴极上，形成汞齐，同时保留少量不容易被还原的离子，如碱金属、碱土金属、铝、铁、镍、铬、钛、钒、钨、硅等。

3、内电解分离法在酸性溶液中，利用金属氧化－还原电位的不同，可以组成一个内电解池，即不需要外加电压就可以进行电解。

例如要从大量铅中分离微量铜，在硫酸溶液中Cu□比Pb□先还原，因此可将铅板作为一个电极，与铂电极相连，组成一个内电解池，它产生一个自发的电动势，来源于Pb的氧化和Cu□的还原。这个电动势使反应能够进行，直到电流趋近于零时，内电解池就不再作用了。内电解可以分离出微量的容易还原的金属离子，缺点是电解进行缓慢，因此应用不广。4、电渗析法液体中的离子或荷电质点能在电场的影响下迁移。由于离子的性质不同，迁移的速率也不同，正负电荷移动的方向也不同。当在电池的两极加上一个直流电压时，可以把一些有机物的混合物分离。如临床实验中常用此法研究蛋白质，将试样放在一个载器上，外加电场后，荷电质点沿着载器向电荷相反的电极迁移，因它们移动的速率不同而分离，一般能把血清蛋白分成五部分。改进实验技术可使浓缩斑点的宽度达到25微米左右，然后进行电渗析，可将血清蛋白分成二十个很清晰的部分。

7. 用电位差计测量电池电动势

电池电动势计算公式：E=E(标准)－RT(lnJ)/zF。E(标准)＝正极电极电势－负极电极电势。J为反应商，形式和平衡常数一样，但值是即时的值。z为总反应转移的电子数，F为法拉第常数。ΔG=-nFE，如果能算出实际吉布斯自由能变，也可以用这个公式算实际电动势。

电池的电动势不能用伏特计来测量，因为电池与伏特计相接后，便形成了通路，有电流通过，电池发生电化学变化，电极被极化，溶液浓度改变，电动势不能保持稳定，且电池本身有内阻，伏特计所量得两极的电位差仅是电池电动势的一部分。利用对消法(或称补偿法)在电池无电流(或极小电流)通过时，测得的两极间的电位差，即为该电池的电动势。

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