可逆电池电动势的测定有什么应用
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一、可逆电池电动势的测定有什么应用
可逆电池电动势的测定的应用如下:
1、测定化学反应的平衡常数;
2、测定电池的标准电动势及标准电极电势;
3、测定电解质溶液的离子平均活度系数;
4、测定极化曲线;
5、难溶盐的活度积和弱酸的解离平衡常数;
6、获得溶液的pH值;
7、获得溶液中离子的迁移数;
8、用电动势测定方法研究化学反应动力学,获得反应速率常数。
可逆电池
是指正向、逆向电极反应都是热力学可逆且又无液体接界的、由可逆电极构成的电池。
电池分类
(1)第一类电极
主要包括金属电极(metalelectrode)、气体电极(gaselectrode)、和汞齐电极(amalgamelectrode)等。
(2)第二类电极
包括金属-难溶盐电极(metal-insolublemetalsaltelectrode)、和金属-难溶氧化物电极(metal-insolublemetaloxideelectrode)。此类电极电势较稳定,常被用作标准电极或参比电极(referenceelectrode)。
(3)第三类电极
同样需借助惰性金属(如Pt)起导电作用,插入于含有某种离子的两种不同氧化态的溶液中,由于电极反应只涉及溶液中离子间的氧化还原反应,故又称氧化还原电极(oxidation-reductionelectrode)。
二、原电池电动势的测定
在原电池电动势的测定实验中,原电池电动势的用途是:
1、原电池电动势用来在外电路使电子发生定向移动,形成电流。
2、原电池电动势用来形成稳定电压。
3、原电池电动势用来提供测定实验中需要的电能。
原电池电动势测定实验的误差:
1、调节电桥平衡的操作时间应尽可能的短,否则电极上较长时间的有电流通过,会发生电池反应使得溶液浓度下降、电极表面极化,这样可逆电极变成不可逆的,会给实验带来较大误差。
2、实验过程中,恒温槽温度存在波动,会造成不稳定,温度会0.2℃左右波动。④恒温槽温度存在波动,所以在实验测定过程中,电池反应并不完全是在同一温度下进行,进行数据处理时也会带来一定的误差。
3、本实验的理论参考数据是在标准状况下的数值,而实验过程中的温度和大气压都有变化,所以也存在一定的误差。
电极电势表示的是电极极板和溶液的电势差。在原电池中由于用盐桥连接两个电极的溶液,可认为两溶液之间的电势差被消除。则两电极的电极电势之差即为两极板之间的电势差,为原电池的电动势。
三、什么是感应电动势,怎样测定?
1、法拉第电磁感应定律的角度
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小为E=n△φ/△t,当磁感应强度不变而回路面积在变化时,此回路中的电动势就是动生电动势。
由此可以设计这样一个实验,金属棒ab向右匀速运动,穿过回路的磁通量发生变化,说明回路中有感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律可以算出这个过程中的平均电动势E=B△S/△t=BLvt/t=BLv,又因为整个回路中只有金属棒ab在运动,也就是回路的电动势只有ab贡献,说明金属棒ab因平动产生的动生电动势为E=BLv。
2、路端电压与电动势关系角度
一个电源(比如干电池)做好了,它的电动势就确定了,怎么测量呢?如果我们有理想电压表,那么将理想电压表接在电源正负极,其读数就是该电源的电动势,当然这在实验中是不可能实现的,因为没有理想电压表。
但是,当一个电源没有工作时,也就是不接外电路时,其正负两极是存在电压的,只不过我们测不出来而已,并且,这个电压在数值上就等于电源电动势。
这是因为外电路电阻无穷大,电路中电流为零,而内阻是有限值,因此内阻上的电压为零,根据闭合电路欧姆定律可知此时外电路的电压就等于电源电动势。
一根金属棒在匀强磁场中运动,没有接外电路(也就是外电路电阻无穷大)。我们来分析一下过程。当金属棒向右运动时,内部的自由电子在洛伦兹力的作用下向下运动,并累积在金属棒下端,金属棒的上端由于少了电子而带正电,这时候正负电荷之间会形成电场。
接下来的电子想要继续移动,除了受到洛伦兹力还会受到静电力的作用,开始的时候洛伦兹力比较大,两端会继续积累电荷,随着电荷越积越多,电场力会越来越大,直到电场力与洛伦兹力平衡,也就是qE场=qvB。
(由于电动势和电场强度在物理里面均用E表示,为区分特此下标E场表示电场强度)就不再有电荷定向移动了。这其实就类似于速度选择器、霍尔效应等。
现在知道了稳定的时候金属棒内部的电场强度,就可以算出两端的电压了,根据U=E场L=vBl,可知U=BLv,由此推得E=BLv。
扩展资料
(1)不论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就产生感应电动势,产生感应电动势是电磁感应现象的本质。
(2)磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化了,电路中就会产生感应电动势,再若电路又是闭合的,电路中将会有感应电流。
(3)产生感应电流只不过是一个现象,它表示电路中在输送着电能;而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质,它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。
(4)在磁通量变化△φ相同时,所用的时间△t越大,即磁通量变化越慢,感应电动势E越小;反之, △t越小,即磁通量变化越快,感应电动势E越大。
(5)在变化时间△t相同时,变化量△φ越大,表明磁通量变化越快,感应电动势E越大;反之,变化量△φ越小,表明磁通量变化越慢,感应电动势E越小。
参考资料来源:
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