对消法测定原电池电动势实验中电极制备的改进

对消法测定原电池电动势是一个基础物理化学实验。本文采用微米压印技术取代汞齐化的方法来制备锌电极,既避免了剧毒试剂的使用又将新技术引入教学,对保护师生健康和扩展学生知识面均有积极的作用;在铜电极的制备过程中,通过引入搅拌程序,在铜片上获得一层致密的铜颗粒,提高了实验的精度。     

原电池电动势测定实验的改进

从原电池的结构装置和硝酸亚汞的浓度选择2方面对原电池电动势测定实验进行了一些的改进,从而克服了实验中经常出现溶液渗漏的现象,并且减少了对环境的污染。     

物理化学的问题探究式教学研究——以“电极电势和电池电动势”为例

在物理化学电极电势和电池电动势的教学中探索了问题探究式教学方法的教学实践，具体教学过程为：制定问题探究教学目标；创设问题情境，启迪学生思维；对比分析，探讨结论；联系实际，延伸探究。     

报国赤心·守正创新·倾心育新——电动势法测定化学反应热力学函数实验的课程思政设计

课程思政的有效融入是教学质量提升和高素质人才培养的关键。我们以“电动势法测定化学反应的热力学函数”这一实验项目为例,构建了一次深入的实验探究与思政教育相结合的教学实践活动。通过对电动势测定原理和方法的探讨以及反应热力学量的导出,学生们不仅深化了对相关基础理论知识的理解,提升了他们解决实际问题的实验技能和创新能力;同时强化了学生的家国情怀以及责任担当意识。     

Cu-Zn原电池标准电动势测定实验的计算化学设计

基于量子化学计算软件Gaussian 16,对“电动势的测定”这一经典物理化学实验进行了计算化学设计。用密度泛函方法计算了Cu²⁺和Zn²⁺的溶剂化自由能,通过热力学循环计算得到电池反应的标准摩尔吉布斯自由能变,进而求出Cu-Zn原电池的标准电动势。该实验旨在帮助学生加深对标准摩尔吉布斯自由能、电极电势和能斯特方程等物理化学基本概念的理解,发挥学生的主观能动性,培养学生设计实验能力、动手实践能力以及科学思维。     

第5届全国大学生化学实验邀请赛(试卷C2)实验C2 电动势法测定化学反应的热力学函数

一、基本原理1化学电池电动势和温度系数的测定本实验采用补偿法(也称对消法)测量电池的平衡电动势,在待测电池上并联一个反向的外加电势,调节回路使得通过待测电池的电流趋近于零,测量待测电池的电动势。改变实验温度,测量不同温度下电池的电动势,求出电池电动势与温度的关系,     

热力学方法计算5-羟甲基糠醛电氧化的可逆电池电动势

电化学热力学建立了可逆电池电动势与相应电池反应热力学函数间的关系。电化学氧化5-羟甲基糠醛(5-HMF)制备2,5-呋喃二甲酸(FDCA)可以取代传统聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)路线制备生物衍生塑料,但是该反应的标准电动势和各分步反应的标准可逆电极电势尚无精确的实验数据可用。本文通过查阅文献中的热力学数据推算了该数据,确证了从热力学和动力学2个方面看HMF的电氧化反应比水的电氧化反应都优先,而且HMF的电化学氧化在强碱性溶液中更易进行。将本文内容作为综合习题引入电化学热力学教学,加深了学生对物理化学各部分之间关系的理解,提升了其综合应用物理化学知识解决实际问题的能力。     

物理化学融合实验的设计与教学——以电动势测定实验为例

适应新时代社会经济的发展,需要加强创新型、应用型、技能型人才的培养,并将其落实到学生学习的全过程。在化学实验教学中,以全面的化学教育观为指导,针对验证性实验开展融合实验改革是一种有效策略。以物理化学电动势测定实验为例,这一改革旨在将验证性实验教学内容拓展为仿真实验、基础实验、探究实验、综合实验融为一体的仿真嵌入式实验——融合实验,通过引入虚拟仿真技术、教师自制仪器、教师科研成果等元素,发挥科研与教学的协同效力。融合实验的教学过程秉持学生中心,鼓励自主探究,注重思政渗透,强化科学方法和思维的训练,体现出鲜明的“产出导向”,对提高人才培养质量具有比较明显的作用。     

从定量的角度探究单液铜锌原电池实验的改进方案

对铜-锌原电池中的锌片做半汞齐化处理,分别将锌片汞齐化的一端和非汞齐化的一端插入稀硫酸中,测量电池的电流和电压。通过2次实验的测量对照计算得出电流、电压损失百分比,从而定量地描述锌片上产生的氢气,并将此方法应用于改进单液原电池实验。从锌电极、铜电极和稀硫酸浓度3个方面采取改进措施,从而尽可能减少锌片上的气泡。     

无机化学实验项目改进创新——以“碳酸钠的制备”为例

以“碳酸钠的制备”项目为例,对教学过程中碳酸氢钠析出现象不明显等不足进行分析,结合教学实践,通过优化制备反应时的加料方式和顺序,以及产物中Na2CO3含量的测定,以提高实验教学的实效性,促进学生实验兴趣与实验技能的培养。     

电动势测定误差对滴定计算分析法的影响研究

以Ag+ 滴定Cl-的沉淀滴定计算分析为例 ,研究了电动势测定误差对滴定计算分析法的影响规律。理论推导与实验验证表明 :电动势测定误差对滴定计算分析法的影响小于直接电位法。电动势测定误差对滴定计算分析法测定结果C的影响与滴定分数α有关 ,在α =1处 ,这种影响为 0 ,α离 1越远 ,这种影响越大。这是因为C由D1 与D2 两部分组成 ,其中D1 与电动势无关 ,D2 与电动势有关。在α =1处 ,D2 对C的贡献为 0 ,α离 1越远 ,D2 对C的贡献越大。电动势测定的系统误差与偶然误差对单点滴定法均有影响 ,但在α =1附近 ,这种影响最小。电动势测定的系统误差是影响线性滴定法的主要因素 ,而偶然误差对线性滴定法的影响较小。电动势测定的偶然误差是影响双点滴定法的主要因素 ,而系统误差对双点滴定法没有影响 ;当电动势增量ΔE >- 0 .0 1 8V时 ,双点滴定法的误差一般大于单点滴定法     

直接电位法测定中电动势与离子浓度的关系

针对理论公式和实测数据不一致的原因进行探究,发现：理论公式是以复合电极中参比电极连接正极的条件来推导的,而实验中复合电极连接正极的不是参比电极,而是指示电极。进一步探讨了待测物质是阴、阳离子的情况下,电动势与离子浓度的关系式：E电池=K±0.059 2/nlgci,得到：（1）前式中K后面的符号是“+”还是“-”,也就是说电动势随待测离子浓度的增加是上升还是下降,不仅取决于离子本身的电荷性,还取决于指示电极和参比电极跟仪器的正负极连接情况;（2）标准比较法和标准加入法的定量计算,也需要考虑K后面的正负符号,不同情况下,推导出的定量公式也不一样,建议联立能斯特方程求解样品含量。     

Induction of Electromotive Force by an Autonomously Moving Magnetic Bot

We report the observation of the induction of electromotive force (emf) into a Faraday coil by an autonomously moving composite magnetic particle in aqueous medium. The particle consisted of a micron‐sized polymer sphere, which was decorated with catalytic Pd nanoparticles (NPs) and attached to a micron‐scale (N‐42 grade) rare‐earth magnet. The Pd NPs catalytically decomposed H₂O₂ to generate O₂, resulting in buoyancy‐driven vertical motion of the particle, while the micromagnet induced emf during the flight. Because a small volume of ethanol was layered on top of the liquid, the bubble burst when the particle ascended to the top and thus nearly continuous vertical motion was achieved. Spikes of alternating electrical signal could be observed up to 20 times per minute. The signal was sufficiently strong to illuminate light‐emitting diodes following appropriate amplification. This distinctive approach is expected to pave the way to developing synthetic bots which are autonomously propelled, generating their own signal for running complex circuitry.     

电势法测定KI在CH3OH-H2O混合溶剂中的活度系数

用无液接电势电池测定了303.15 K时,KI在甲醇-水混合溶剂中的电动势,用扩展的Debye-Hückel方程及Pitzer方程关联不同溶剂组成下电动势的实验值,得到电池的标准电动势E°和KI在混合溶剂中的活度系数.结果表明,在一定的溶剂比例下,随KI浓度的增大,其平均活度系数先随它的浓度增加而下降,经过一个最低点后又上升;或者随浓度增加而单调递减.当KI浓度固定时,它的平均活度系数随溶剂中甲醇的含量增加而下降.表明KI在甲醇中有微弱的缔合.     

Thermodynamics of liquid Fe-Si and Fe-Ge alloys

The enthalpies of mixing of liquid binary Fe-Ge (1765±5 K) and Fe-Si (1750±5 K) alloys were determined using a high-temperature isoperibolic calorimeter. The thermodynamic properties of Fe-Ge melts were also studied by electromotive force method in the temperature range of 1250-1580 K. The comparison of our measurement results with literature data has been performed. The extreme negative values of integral enthalpy of mixing and alternating-sign deviations from Raoult's low for germanium can be explained by the influence of binary clusters formation. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Thermodynamics of Cadmium Chloride in 2-Butanone + Water Mixtures (5, 10, and 15 Mass%) from Electromotive Force Measurements

The emf (electromotive force) of the cell: CdHg_x (two phase) | CdCl₂ (m) | AgCl | Ag in 2-butanone + water mixtures (containing 5, 10, and 15 mass% 2-butanone) was measured at varying temperature (293.15, 298.15, 303.15, 308.15, and 313.15 K) and in the CdCl₂ molality range from 0.002 to 0.02 mol-kg^–1. At each temperature the standard emf of the cell (E_m^o) was determined using potentiometric data and literature values for the stability constants of chlorocadmium complexes. The E_m^o values were used to calculate the standard thermodynamic quantities for the cell reaction, the stoichiometric mean molal activity coefficients of CdCl₂, and the thermodynamic functions for CdCl₂ transfer from water to 2-butanone + water mixtures. The transfer process is a forced one and results in an entropy decrease. The transfer functions were compared to those obtained for the same electrolyte in acetone + water mixtures, as well as to those for HBr in ketone + water mixtures. Medium effects upon CdCl₂ were calculated and discussed for the examined mixtures (2-butanone + water).     

从分子图像到热力学框架——物理化学教学的探讨与实践

化学的核心是基于原子分子的图像认识世界、创造物质,化学教育需要培养学生掌握相应的思维方式。在物理化学类课程建设中,浙江大学化学系尝试把宏观化学的基本理论框架,即热力学理论建立在原子分子水平上。具体地是先简述量子化学对单个原子、分子能级结构的处理,然后利用统计热力学的基本原理,从这些量子化的能级导出宏观系统的三个基石性概念(能量、熵、温度)和一条基本定律(熵增加原理),从而建立分子图像的热力学。在教学实践中,强调直接从原子分子层面切入、弱化热机理论、理论与实验结果直接关联。在本文中,我们通过几个教学实例来分享我们的教学经验。     

电动势法研究蛋白质与季铵盐Gemini表面活性剂的相互作用

利用自制的季铵盐Gemini表面活性剂二溴化-N,N′-二（二甲基十二烷基）丙二铵（C12-3-C12·2Br）离子选择电极,通过电动势(EMF)法研究了C12-3-C12·2Br与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用,得到了C12-3-C12·2Br在BSA大分子上结合过程的结合等温线和对应的Scatchard曲线,并通过结合能力的概念得到了结合过程的结合位点数、Hill系数及Hill结合常数。通过研究发现,C12-3-C12·2Br与BSA大分子的结合具有正的协同作用,相互结合的位点可以分为两类,第一类为主要通过静电作用结合的强结合位点,第二类为主要通过疏水作用结合的弱结合位点。