原电池电动势测定实验的微量化改进

范国康　方卉慧

摘 要 本研究以废旧pH电极的银丝或HC-49U晶振的含銀电极，自制了银氯化银（Ag-AgCl）电极。在进行微量化的原电池电动势测定实验时，从样品用量到硝酸钾盐桥大小都进行了改进。从源头上减少污染，既节约了药品，又方便了操作。从而把绿色化学的思想引入了物理化学实验的改进。

关键词 微量化实验 原电池电动势测定 盐桥 绿色化学

中图分类号：G642文献标识码：A

原电池电动势测定实验是重要的物理化学实验，大部分学校均有开设此实验。其电池体系以铜 、锌 、饱和甘汞电极和相应电解液组成电池。文献中报道的改进方法，以提高实验结果的精度和可靠性为主。从绿色化学角度出发，以减少污染为目标的却甚少。如果以每次实验的电解液用量为30ml计算，那么改进后可以减少至3ml以内。这将从源头十倍以上地减轻处理废液对环境所造成的压力。另外，为了配合实验微量化的要求，我们还同时改进了参比电极和盐桥装置。

1盐桥的制备

称取琼脂1g放入50mL饱和KNO3溶液中，浸泡片刻，再缓慢加热至沸腾，待琼脂全部溶解后稍冷，将洗净之盐桥管（可以用U型小玻璃管或塑料管）插入琼脂溶液中，从管的上口将溶液吸满（管中不能有气泡），保持此充满状态冷却至室温（即凝固成冻胶固定在管内），取出擦净备用。

2 Ag-AgCl电极的制备

将废旧pH电极拆取里面的银丝部分，打磨光滑后，放入离心管内加入乙醇溶液，然后置于超声波清洗仪洗涤5min，去除油污。取出银丝作为正极，以铜丝电极作负极，在约1mol·dm-3 的HCl溶液中电镀。控制电流为2mA左右，电镀30min，即可得紫褐色的Ag-AgCl电极。该电极不用时，应保存在KCl溶液中，并贮藏于暗处。如果找不到废旧pH电极，并且使用次数不多时，也可以拆取常见晶振的含银电极来制作一次性Ag-AgCl电极。以HC-49U的AT切型6MHz无源晶振为例，拆除封装后的银电极用乙醇和去离子水各清洗3次并晾干备用（拆除封装前后的晶振如图1所示）。以此银电极为正极和铜丝为负极，重复上述电镀过程，即可获得一次性的Ag-AgCl电极。由于HC-49U晶振的银层很薄，因此不适合多次重复利用。尽管如此，一次性的Ag-AgCl电极的制作也是有意义的，毕竟很多时候我们找不到废旧pH电极，而拆取价廉物美的晶振含银电极，则更为方便实用。在大规模的学生实验过程中，pH电极的损耗率非常高（一般以玻璃膜破裂为主），所以在本实验中主要采用废旧pH电极拆取的方式制备Ag-AgCl电极。但是，用拆取晶振法制作的一次性Ag-AgCl电极，也不失为一种较好的替换之法。

3微量化实验装置的改进

取3个1ml的一次性离心管于图1所示的离心管架中，达图2的效果。各加入适量电解液，并放入铜丝电极、锌电极和Ag-AgCl电极，然后与常规方法进行对比实验。

在室温30 ℃下，改进前后的电动势测定值误差小于1%，并且与理论值也非常接近。改进后的电极和整个电池装置使用情况良好，不但克服了一般原电池装置的不足之处，而且可以极大减少试剂的用量。实验的稳定性和准确性，也较理想，结果令人满意。

基金项目： 2016年江苏省高校自然科学研究面上项目，项目编号（No. 16KJD150003）。

作者简介：范国康，（1974.7-），男，汉族，江苏人，博士，讲师，研究方向：材料物理化学。

参考文献

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