线性扫描伏安法与循环伏安法(完成).doc

教案 实验 线性扫描伏安法与循环伏安法一、 实验目的1、 了解线性扫描伏安法和循环伏安法的特点和基本原理2、 掌握线性扫描伏安法的定量分析方法3、 了解循环伏安法在研究电极机理方面的应用二、 基本原理1、 线性扫描伏安法线性扫描伏安法是在电极上施加一个线性变化的电压，即电极电位是随外加电压线性变化记录工作电极上的电解电流的方法。记录的电流随电极电位变化的曲线称为线性扫描伏安图。可逆电极反应的峰电流可由下式表示： ip=0.4463nFADo1/2Co*(nFv/RT)1/2=5.99x105n3/2ADo1/2v1/2Co* (1)式中n为电子交换数，A为电极有效面积，Do为反应物的扩散系数，v为电位扫描速度，Co*为反应物（氧化态）的本体浓度。也可以简化为（A不变时） ip=kv1/2Co* (2)即峰电流与扫描速度的1/2次方成正比，与反应物的本体浓度成正比。这就是线性扫描伏安法定量分析的依据。对于可逆电极反应，峰电位与扫描速度无关， Ep=E1/21.1RT/nF (3)但当电极反应为不可逆时（准可逆或完全不可逆）。Ep随扫描速度增大而负（正）移。2、循环伏安法 循环伏安法的原理同线性扫描伏安法相同，只是比线性扫描伏安法多了一个回扫。所以称为循环伏安法。循环伏安法是电化学方法中最常用的实验技术。循环伏安法有两个重要的实验参数，一是峰电位之比，二是峰电位之差。对于可逆电极反应，峰电流之比iPc/iPa(阴极峰电流与阳极峰电流之比)的绝对值约等于1。峰电流之差（Ep=|Epa-Epc|）约为59.6mV(25). Ep=2.22 RT/nF (4)三、 仪器和试剂1、 电化学分析系统2、 三电极系统：玻碳电极为工作电极，Ag/AgCl电极（或饱和甘汞电极）为参比电极，铂电极为对极。3、 1.0x10-3mol/L K3Fe(CN)6(铁氰化钾)溶液（含0.1mol/L KCl）四、 实验步骤1、 选择仪器实验方法：电位扫描技术线性扫描伏安法或循环伏安法。2、 电极的预处理：铂电极用金相砂纸将电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗。3、 参数设置： 4、 线性扫描伏安法实验：（1） 以1.0x10-3mol/L K3Fe(CN)6溶液为实验溶液。分别设扫描速度为0.02，0.05，0.10，0.20，0.30，0.40，0.50和0.60V/S，记录线性扫描伏安图，并将实验结果填入下表（表1）表1 线性扫描伏安法实验结果扫描速度V/S）0.020.050.100.200.300.400.500.60峰电流（ip）1.04E-091.04E-091.04E-091.04E-091.04E-091.04E-091.04E-091.04E-09峰电位（Ep）0.490.160.760.790.760.160.760.795、 循环伏安法实验 以1.0x10-3mol/L K3Fe(CN)6(铁氰化钾)溶液为实验溶液，改变扫描速度，将实验结果填入下表（表3）表2 不同扫速下的峰电流之比和峰电位之差扫描速度（V/S）0.020.050.100.200.300.400.500.60峰电流之比（iPc/iPa）2.342 1.225 2.038 2.0382.0382.038 2.038 2.038 峰电位之差（Ep）-0.04-0.040.020.020.020.020.020.02五、 数据处理1、 将表1中的峰电流对扫描速度的1/2次方作图（ipv1/2）得到一条直线，说明什么问题？由上图可知ip与v1/2成正比，峰电流和扫描速度平方根是一条直线，说明是扩散控制。2、 将表1中的峰电位对扫描速度作图（Epv），并根据曲线解释电极过程。 阴极：Fe(CN)63- +e-=Fe(CN)6; 阳极：Fe(CN)64-e-=Fe(CN)63-3、 表2中的峰电流之比值几乎不随扫描速度的变化而变化，并且接近于1，为什么？ K3Fe(CN)6(铁氰化钾)溶液在中性溶液中的电化学反应是一个可逆过程，它的峰电流的分步在基线“0”的两