简述如何使 原电池的电动势 E测定准确?

简述如何使 原电池的电动势 E测定准确?

为使原电池电动势 $E$ 的测定尽可能准确，需在实验设计、测量条件及操作方法上进行系统控制。以下是关键要点：

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一、减小测量系统误差

选用高阻抗测量仪表

使用数字电位差计或高输入阻抗（> $10^{12} \Omega$）的电压表，避免传统电压表内阻过低导致分流，使测得电压低于真实电动势。

推荐采用补偿法（对消法），如使用电位差计，在平衡时无电流通过电池，从根本上消除内阻影响。

 

确保电池接近可逆状态

选择电极反应可逆性好的电极体系（如甘汞电极、Ag/AgCl电极等）。

避免使用有显著极化或副反应的电极，防止工作过程中电极表面状态改变。

 

优化电池设计与组装

使用盐桥（如KCl-琼脂桥）降低液接电势，或采用双液接结构。

确保电极洁净、表面处理一致，避免污染或氧化膜影响。

两电极间距离适当，减少溶液内阻。

 

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二、控制测量条件

恒温环境

电动势受温度影响显著（尤其是电极电势的温度系数），需在恒温水浴中测定，温度波动建议 ≤ ±0.1°C。

记录准确温度，用于能斯特方程修正。

 

避免浓度极化与时间漂移

测量前电池应静置稳定，电极电势达到平衡。

测量速度宜快（特别是对非完全可逆体系），防止极化导致电势漂移。

 

溶液与浓度控制

使用高纯度试剂与去离子水配制溶液。

浓度需准确标定，尤其对于参与电极反应的离子。

 

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三、规范操作流程

预处理与校准

电极预先活化或极化处理（依体系而定）。

测量前用标准电池校准电位差计，消除仪器误差。

 

重复测量与数据记录

多次测量取平均值，观察重现性。

记录稳定后的读数，避免初期波动值。

 

消除干扰因素

避免振动、光照（对光敏感体系）或磁场干扰。

检查回路接触良好，无锈蚀或污染。

 

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四、结果验证与修正

液接电势估算与修正

若无法完全消除液接电势，可通过Henderson公式估算并修正。

对高精度测量，尽量采用无液接的电池设计（如单电解质体系）。

 

与理论值对比

已知体系可通过能斯特方程计算理论值，评估测量准确度。

 

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总结要点

核心原则：确保测量在零电流或极小电流的可逆条件下进行。

关键设备：高精度电位差计、恒温装置、稳定电极体系。

操作重点：温度恒定、减少极化、消除液接电势、规范操作。

通过上述措施，可将原电池电动势的测量误差控制在 ±0.1 mV 甚至更低，满足绝大多数物化实验与研究的需求。