【原电池电动势的测定及应用实验报告】一、实验目的

1. 掌握原电池电动势的测量方法，理解其在电化学中的意义。

2. 学习如何通过实验测定不同金属电极之间的电动势，并分析其与标准电极电势的关系。

3. 理解原电池的工作原理及其在实际中的应用，如在电池设计和腐蚀防护方面的应用。

二、实验原理

原电池是由两个半电池组成，分别由不同的金属或金属离子溶液构成，通过盐桥连接形成闭合回路。当两种金属的电极电势不同时，电子会从电势较低的金属（阳极）流向电势较高的金属（阴极），从而产生电流，这种现象称为原电池的电动势。

电动势（E）是衡量原电池输出电压大小的重要参数，其计算公式为：

$$ E = E_{\text{阴极}} - E_{\text{阳极}} $$

其中，$ E_{\text{阴极}} $ 为阴极的标准电极电势，$ E_{\text{阳极}} $ 为阳极的标准电极电势。若测得的电动势与理论值存在差异，则可能受到温度、浓度、接触电势等因素的影响。

三、实验仪器与试剂

- 电位差计（或数字万用表）

- 盐桥

- 铜片、锌片、铁片等金属电极

- 硫酸铜溶液（CuSO₄）、硫酸锌溶液（ZnSO₄）、硫酸亚铁溶液（FeSO₄）

- 烧杯、导线、开关、连接夹

四、实验步骤

1. 准备电极：将铜片、锌片和铁片分别清洗干净，去除表面氧化物。

2. 配置溶液：取三个烧杯，分别加入一定浓度的CuSO₄、ZnSO₄和FeSO₄溶液。

3. 组装原电池：将两块金属电极分别浸入对应的电解质溶液中，用盐桥连接两溶液。

4. 测量电动势：使用电位差计或数字万用表测量两电极之间的电动势，并记录数据。

5. 更换电极组合：依次更换不同的金属电极对（如Cu-Zn、Cu-Fe、Zn-Fe），重复上述步骤。

6. 数据分析：根据测得的电动势，计算各组电池的电动势，并与理论值进行比较。

五、实验数据记录与处理

| 电极组合 | 实测电动势（V） | 标准电动势（V） | 误差分析 |

|----------|------------------|------------------|----------|

| Cu-Zn| 1.10 | 1.10 | 无误差 |

| Cu-Fe| 0.75 | 0.75 | 无误差 |

| Zn-Fe| 0.35 | 0.35 | 无误差 |

注：以上数据为示例，实际实验中应根据具体测量结果填写。

六、实验结论

通过本次实验，我们成功测定了不同金属组合形成的原电池的电动势，并验证了其与标准电极电势之间的关系。实验结果表明，原电池的电动势与金属种类及其溶液浓度密切相关。此外，实验还进一步加深了对电化学基本原理的理解，为后续学习电化学相关知识奠定了基础。

七、实验思考与拓展

1. 在实际应用中，如何提高原电池的电动势？

2. 若改变电解质的浓度，是否会影响电动势？为什么？

3. 原电池在工业中有哪些实际应用？例如：干电池、铅蓄电池、燃料电池等。

八、参考文献

1. 《大学化学实验教程》

2. 《电化学基础》

3. 教材《物理化学》相关章节