试验二十二循环伏安法判断电极过程

1、实验二十二循环伏安法判断电极过程一、实验目的1. 学会使用电化学工作站进行循环伏安法的测定。2. 掌握循环伏安法的基本原理及其电极动力学过程的规律。3. 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。二、实验原理1. 循环伏安法循环伏安法是在电极上施加一个线性扫描电压，当到达某设定的终止电位后，再反向回扫至某设定的起始电压。进行正向扫描时若溶液中存在氧化态O,电极上将发生还原反应：O + ne- > R反向回扫时，电极上的还原态R将发生氧化反应：-R > O + ne精环1循序2 - H图6循环伏安法的典型激发信号三角波电位，转换电位为0.8 V和一0.2 V （vs.SCE）2. 测量原

2、理循环伏安图见图7。峰电流可表示为：ip= 2.69 105Xn3/2v1/2D1/2Ac其中：ip为峰电流（A,安培）；n为电子转移数；D为扩散系数（cm2s-1） ; v为电压 扫描速度（V -s'1） : A为电极面积（cm2） ; c为被测物质浓度（molL-1）。图7循环伏安图从循环伏安图可获得氧化峰电流ipa与还原峰电流ipc,氧化峰电位Epa与还原峰电位Epc。对于可逆体系，氧化峰电流ipa与还原峰电流ipc绝对值的比值ipa / ipc = 1氧化峰电位Epa与还原峰电位E pc电位差：.瓯(V)RT E= Epa Epc = 2.2nF(T = 298 K)条件电位E

3、°:E - Eo pa pcE =2铁停化钾离子Fe(CN) 63-亚铁停化钾离子 Fe(CN) 64-氧化还原电对的标准电极电位 为：Fe(CN) 63- + e- = FeN"4-Eo = 0.36 V (vs. SCE)电极电位与电极表面活度的Nernst方程式为:Eo +RT ln nF在一定扫描速率下，从起始电位(0.2 V)正向扫描到转折电位(+0.8 V)期间，溶液中Fe(CN) 64-被氧化生成Fe(CN)63-，产生氧化电流；当负向扫描从转折电位(+ 0.8 V)变到原起始电位(0.2 V)期间，在指示电极表面生成的Fe(CN) 63-被还原成Fe(CN)

4、64-,产生还原电流。为了使液相传质过程只受扩散控制，应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。在0.1 mol L-1 KNO3溶液中Fe(CN)63-的扩散系数为0.63 X0-5Ms-1；电子转移速率 大，为可逆体系(0.1 mol L-1 KNO 3溶液中，25 C时，标准反应速率常数为 5.2 X0-2cms-1)。三、仪器与试剂1. 仪器：上海辰华 CHI 600电化学工作站。2. 试剂：2.0 10-3 mol L-1 K4Fe(CN)6 ； 1.0 mol L-1 KNO 3。四、实验步骤1. 溶液的配制亚铁割化钾(原始溶液的浓度为2.0 X0-3 mol l") ；

5、KNO3 (原始溶液的浓度为1.0mol L-1)。分别取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL亚铁割化钾的原始溶液和1.0 mL KNO 3原始溶液稀释至 10 mL,即得到 2.0 X0-4、4.0 X0-4、6.0 >10'4、8.0 X0-4、1.0 X0-3 mol L-1 的 Fe(CN) 64-溶液和 0.10 mol L-1 的 KNO3 溶液。2. 指示电极的预处理金圆盘玻碳电极用 ai 2O3粉末(粒径0.05 m)或牙膏将电极表面抛光，然后用蒸e留水 清洗。3. 支持电解质的循环伏安图在电解池中放入0.1 mol L-1 KNO3溶液，插入电极，以新处

6、理的金圆盘玻碳电极为指示 电极，钳丝电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，进行循环伏安仪设定，扫描速率为0.02 V/s；起始电位为一0.2 V;终止电位为+ 0.8 V。开始循环伏安扫描，以检验电极表面的 光滑程度，记录循环伏安图(应为一条过原点的直线)。4. K4 Fe(CN)6溶液的循环伏安图分别作 2.0 X0-4、4.0 X0-4、6.0 X0-4、8.0 X0-4、1.0 X0-3 mol L-1 的 K4 Fe(CN) 6溶液(均 含支持电解质KNO3浓度为0.10 mol L-1)循环伏安图。5. 不同扫描速率K4 Fe(CN)6溶液的循环伏安图在 4.0 >10-4 mol L-1 K4 Fe(CN)6溶液中，以 0.02、0.06、0.10、0.15、0.20 V/s,在一0.2 至+ 0.8 V电位范围内扫描，分别记录循环伏安图。五、数据处理1. 从K4 Fe(CN)6溶液的循环伏安图，读出ipa、ipc、Epa、EpC的值。2. 分别以ipa、ipc对K4 Fe(CN)6溶液的浓度作图，说明峰电流与浓度的关系。3. 分别以ipa、ipc对V1/2作图，说明峰电流与扫描速率间的关系。4. 计算ipa/ipc的值，Eo值和值；说明K3Fe(CN)6在KNO 3