电化学与电分析化学实验6

1、-应用化学专业电化学与电分析化学部分实验（仅供参考）应用化学专业电化学与电分析化学部分实验（仅供参考）目目 录录电化学电化学 .1电解.1实验一 电解法制备普鲁士蓝膜修饰电极及电化学行为研究.1金属腐蚀与防腐.3实验二 铁的极化曲线的测定.3原电池电动势.7实验三 原电池电动势的测定和应用.7热力学函数的测定.11实验四 银一氯化银电极的制备及热力学函数测定.11活度系数的测定.14实验五 电解质溶液活度系数的测定 .14电极充放电曲线.18实验六 铅蓄电池及其电极充放电曲线的测定.18电分析化学电分析化学 .20电位分析.20实验七 计时电流法.20脉冲技术.23实验八 水中铅、镉离子的电化

2、学检测.23方波技术.26实验九 河水中铜、镉、锌方波溶出伏安法的同时测定.26线性扫描伏安法.28实验十 线形扫描伏安法测定氧化锌试剂中的微量铅.28循环伏安法.30实验十一 铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原.30实验十二 银在氢氧化钾溶液中的电化学行为研究.33控制电流库仑分析.36实验十三 控制电流库仑滴定测定未知酸的含量.36实验十四 恒电流库仑滴定法测定砷.38极谱分析原理.40实验十五 天然水中钼的极谱催化波测定.40实验十六 单扫描极谱法同时测定铅和镉.42玻璃电极.44实验十七 水中 pH 值的测定.44离子选择性电极.47实验十八 氟离子选择性电极测定地下水中氟.47综合应用.

3、49试验十九 电化学法在聚苯胺的聚合与降解研究中的应用.49交流阻抗技术.52实验二十 电化学交流阻抗检测仪器.521电化学电化学电解电解实验一实验一 电解法制备普鲁士蓝膜修饰电极及电化学行为研究电解法制备普鲁士蓝膜修饰电极及电化学行为研究一、实验目的一、实验目的 了解什么是修饰电极；掌握用电沉积法制备普鲁士蓝的修饰电极的方法。 二、实验原理二、实验原理 化学修饰电极（chemically modified electrode）是由导体或半导体制作的电极，在电极表面涂敷了单分子，多分子的，离子的或聚合物的化合物薄膜，改变了电极界面的性质，电极呈现的性质与电极材料本身任何表面上的性质不同，通过改

4、变电极/电解液界面的微观结构而调制成某种特性。对玻碳电极进行电化学处理电沉积法使之表面形成普鲁士蓝薄膜。 三、仪器、试剂和材料三、仪器、试剂和材料 仪器 LK2005A 型电化学工作站（天津兰力科化学电子有限公司） ，三电极系统（SCE 为参比电极，铂丝为对电极，玻碳电极为工作电极） ；试剂 0.1mol/L 铁氰化钾，1mol/L KCl, 0.2mol/L HCl，0.01mol/L Fe2(SO4)3。四、实验步骤四、实验步骤1、按下列表格配置溶液，并以水定容为 10mL： 铁氰化钾/mLKCl/mLFe2(SO4)3/mLH2O/mL10.250.54.320.2513.830.252

5、2.840.2531.850.2540.822、制备修饰电极： a)、将玻碳电极在润湿的撒有粒度为 1.0m 的 - Al2O3粉的抛光布上进行抛光，洗去表面的污物；b)、以恒电位和循环电位在上述溶液中电解，在玻碳电极的表面上电沉积成普鲁士蓝修饰膜。3、修饰电极的电化学行为的研究： 将电极放入 KCl 溶液的溶液中，在与上步同样的条件下用循环伏安法电解玻碳上的普鲁士蓝，并记录伏安图，对比各个溶液制得的伏安图，找出最好的峰形所对应的溶液。五、实验讨论五、实验讨论 作为化学修饰电极的基底材料主要是碳（包括石墨，热解石墨和玻碳）和贵金属及半导体。在采用任何方法之前，所用固体电极必须首先经过表面的清洁

6、处理，目的是为了获得一种新鲜的，活性的和重现性好的电极表面状态，以利于后续的修饰步骤进行。普鲁士蓝的还原形式 K3Fe (CN)6（Everrit 盐，ES）和氧化形式 K2FeFe (CN)6（Berlin 绿） 由于在 V（Fe2(SO4)3）= 4mL 时制得的修饰电极的氧化还原峰最明显，故对其电化学进行严格的讨论：0.816V 电位处出现一个很小的还原峰， 0.150V 的电位处，普鲁士蓝还原为 Everitt 盐的 i-E 曲线为尖峰；0.198V 处普鲁士蓝氧化成 Berlin 绿的 i-E 曲线为尖峰。0.150V 下还原反应和 0.198V 下氧化反应消耗的总电量比为 5：2。

7、 3金属腐蚀与防腐金属腐蚀与防腐实验二实验二 铁的极化曲线的测定铁的极化曲线的测定一、实验目的一、实验目的1、掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定Fe在H2SO4、HCl溶液中的阴极极化、阳极极化曲线，求得Fe的自腐蚀电位，自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等参数。2、了解Cl-离子，缓蚀剂等因素对铁电极极化的影响。3、讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。二、实验原理二、实验原理1、铁的极化曲线：金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。例如 Fe Fe2+2e (1) 2H+2e H2 (2)Fe 将不断被溶解，同时产生 H2。Fe 电极和 H2电极及 H2SO4溶

8、液构成了腐蚀原电池，其腐蚀反应为：Fe+2H+ Fe2+H2 (3)这就是 Fe 在酸性溶液中腐蚀的原因。当电极不与外电路接通时，其净电流为零。即 Icorr=IFe=-IH0。图 1 中 ra 为阴极极化曲线。当对电极进行阴极极化，即加比 Ecorr 更负的电势，反应(1) 被抑制，反应(2)加速，电化学过程以 H2析出为主，这种效应称为“阴极保护”。 塔菲尔(Tafel)半对数关系，即：4图 1 中 ab 为阳极极化曲线。当对电极进行阳极极化时，即加比 Ecorr 更正的电势，则反应(2) 被抑制，反应(1) 加速，电化学过程以 Fe 溶解为主。符合公式：2、铁的钝化曲线：abc 段是 F

9、e 的正常溶解，生成 Fe2+，称为活化区。cd 段称为活化钝化过渡区。de 段的电流称为维钝电流，此段电极处于比较稳定的钝化区, Fe2+离子与溶液中的离子形成 FeSO4沉淀层，阻滞了阳极反应，由于 H+不易达到 FeSO4层内部，使 Fe 表面的 pH 增大，Fe2O3、Fe3O4开始在 Fe 表面生成，形成了致密的氧化膜，极大地阻滞了 Fe 的溶解，因而出现钝化现象。ef 段称为过钝化区。图3中W表示研究电极、C表示辅助电极、r表示参比电极。参比电极和研究电极组成原电池，可确定研究电极的电位。辅助电极与研究电极组成电解池，使研究电极处于极化状态。5在实际测量中，常采用的恒电势法有下列两

10、种：静态法：将电极电势较长时间地维持在某一恒定值，同时测量电流密度随时间的变化，直到电流基本上达到某一稳定值。如此逐点地测量在各个电极电势下的稳定电流密度值，以获得完整的极化曲线的方法。动态法：控制电极电势以较慢的速度连续地改变（扫描） ，并测量对应电势下的瞬时电流密度，并以瞬时电流密度值与对应的电势作图就得到整个极化曲线。所采用的扫描速度（即电势变化的速度）需要根据研究体系的性质选定。一般说来，电极表面建立稳态的速度越慢，则扫描也应越慢，这样才能使测得的极化曲线与采用静态法测得的结果接近。三、仪器和药品三、仪器和药品仪器 LK2005A 电化学工作站（天津兰力科公司）1 台；电解池 1 个；

11、硫酸亚汞电极（参比电极） 、Fe 电极（研究电极） 、Pt 片电极（辅助电极）各 1 支；试剂 0.1mol/L、1mol/LH2SO4溶液；1mol/LHCl 溶液；乌洛托品（缓蚀剂） 。四、实验步骤四、实验步骤1、 电极处理：用金相砂纸将铁电极表面打磨平整光亮，用蒸馏水清洗后滤纸吸干。每次测量前都需要重复此步骤，电极处理得好坏对测量结果影响很大。2、测量极化曲线：（1）打开 LK2005A 型电化学工作站的窗口；（2）安装电极，使电极进入电解质溶液中，将绿色夹头夹 Fe 电极，红色夹头夹 Pt 片电极，黄色夹头夹参比电极；（3）测定开路电位。选中恒电位技术中的“开路电位时间”实验技术，双击

12、选择参数，可用仪器默认值，点击“确认”。点击“”开始实验，测得的开路电位即为电极的自腐蚀电势 Ecorr； （4）开路电位稳定后，测电极极化曲线。选中“线性扫描技术”中的“塔菲尔曲线”实验技术，双击。为使 Fe 电极的阴极极化、阳极极化、钝化、过钝化全部表示出来，初始电位设为“-1.0V”，终止电位设为“2.0V”，扫描速度设为“0.1V/s”，其它可用仪器默认值，极化曲线自动画出。3、 按 1、2 步骤分别测定 Fe 电极在 0.1 mol/L 和 1mol/LH2SO4溶液，1.0 mol/LHCl 溶液及含 1%乌洛托品的 1.0 mol/L HCl 溶液中的极化曲线。4、实验完毕，清洗

13、电极、电解池，将仪器恢复原位，桌面擦拭干净。五、数据处理五、数据处理（1）分别求出 Fe 电极在不同浓度的 H2SO4溶液中的自腐蚀电流密度、自腐蚀6电位、钝化电流密度及钝化电位范围，分析 H2SO4浓度对 Fe 钝化的影响。（2）分别计算 Fe 在 HCl 及含缓蚀剂的 HCl 介质中的自腐蚀电流密度及按下式换算成的腐蚀速率（） 。3600Mi/nF 其中：腐蚀速度（gm-2h-1） ；i钝化电流密度（Am-2） ；MFe的摩尔质量（gmol-1） ；F法拉第常数（Cmol-1） ；n发生 1mol 电极反应得失电子的物质的量。六、注意事项六、注意事项1、测定前仔细了解仪器的使用方法。2、电

14、极表面一定要处理平整、光亮、干净，不能有点蚀孔。七、思考题七、思考题（1）平衡电极电位、自腐蚀电位有何不同？（2）分析 H2SO4浓度对 Fe 钝化在影响。比较盐酸溶液中加和不加乌洛托品，Fe 电极上自腐蚀电流的大小。Fe 在盐酸中能否钝化，为什么?（3）测定钝化曲线为什么不采用恒电流法?（4）如果对某种体系进行阳极保护，首先必须明确哪些参数?7原电池电动势原电池电动势实验三实验三 原电池电动势的测定和应用原电池电动势的测定和应用一、实验目的一、实验目的1、掌握用电化学工作站测定原电池电动势的原理和方法。2、了解电动势测定的应用。二、实验原理二、实验原理可设计成原电池的化学反应，发生失去电子进

15、行氧化反应的部分可作为阳极，发生获得电子进行还原反应的部分可作为阴极，两个半电池组成一个原电池。电池的书写习惯是左方为负极，即阳极，右方为正极，即阴极。符号“|”表示两相界面，液相与液相之间一般加上盐桥，以符号“”表示， 。如电池反应是自发的，则其电动势为正，等于阴极电极电势与阳极电极电势 之差，EE即 EEE以铜-锌电池为例。铜-锌电池又称丹尼尔电池（Daniell cell） ，是一种典型的原电池。此电池可用图示表示如下： )1(114kgmolaZnSOZnCukgmolaCuSO)1(124左边为阳极，起氧化反应 ZneaZn2)(12其电极电势为)()(ln22ZnaZnaFRTEE

16、E阳右边为阴极，起还原反应 eaCu2)(22Cu其电极电势)()(ln22CuaCuaFRTEEE阴总的电池反应 )(22aCuZnCuaZn)(12原电池电动势8=)()(ln2)(22CuaZnaFRTEEE)()(ln222CuaZnaFRTE 、分别为锌电极和铜电极的标准还原电极电势，和EE)(2Zna分别为 和的离子活度。)(2Cua2Zn2Cu本实验所测定的三个电池为：1、原电池 饱和）()()(22KClsClHglHg)()01. 0(33sAgdmmolAgNO 阳极电极电势 )25/(106 . 72410. 0/4/ )(22tVEVEHgsClHg阴极电极电势 )(l

17、n/AgaFRTEEEAgAgAgAg )25/(00097. 0799. 0/tVEAgAg原电池电动势 HgsClHgAgAgEAgaFRTEEEE/ )(/22)(ln2、原电池 )1 . 0()(3dmmolKClsAgClAgAgdmmolAgNO)01. 0(33 阳极电极电势 )(ln/ )(ClaFRTEEAgSAgCl )25/(000645. 02221. 0/ )(tVEAgSAgCl 阴极电极电势 )(ln/AgaFRTEEEAgAgAgAg 原电池电动势 )()(ln/ )(/AgaClaFRTEEEEEAgSAgClAgAg其中 90. 001. 031的AgNOk

18、gmol77. 01 . 01的KClkgmol稀水溶液中浓度可近似取浓度的数值。3dmmol1kgmol3、原电池 )()()(22饱和KClsClHglHg331 . 01 . 0(dmmolHAcdmmolH PtQHQNaAc2), 阳极电极电势 )25/(106 . 72410. 0/4/)(22tVEVEHgsClHg阴极电极电势 )(ln22/HaFRTEEEQHQQHQ )25/(104 . 76994. 0/4/2tVEQHQ9原电池电动势 HgsClHgQHQEHaFRTEEEE/ )(/222)(ln = HgsClHgQHQEPHFRTE/ )(/222303. 2即

19、)/303. 2()/ )(/222FRTEEEpHHgsClHgQHQ由此可知，只要测出原电池 3 的电动势，就可计算出待测溶液（缓冲溶液）的 pH 值。 NaAcHAc和通过原电池电动势的测定，还可以得到许多有用的数据，如离子活度等。特别是通过测定不同温度下原电池的电动势，得到原电池电动势的温度系数，由此可求出许多热力学函数，如计算相应电池反应的摩尔反应吉尔pTE)(斯函数变，摩尔反应焓及摩尔反应熵 zFEGmrpmrTEzFTzFEH)(等。pmrTEzFS)( 如果电池反应中，反应物和生成物的活度均为 1，温度为，则所测K15.298定的电动势和热力学函数即为相应电池反应的标准、)15

20、.298(KE、和。)15.298(KGmr)15.298(KSmr三、仪器和药品三、仪器和药品LK3200 电化学工作站（含附件）1 台0.01 mol.dm-3 AgNO3溶液标准电池1 个0.1 mol.dm-3 KCl 溶液甘汞电极（饱和）1 支0.2 mol.dm-3 HAc 溶液银-氯化银电极1 支0.2 mol.dm-3 NaAc 溶液光铂电极1 支醌氢醌固体粉末（黑色）银电极1 支KNO3盐桥3 个吸耳球1 个100 ml 烧杯1 个洗瓶1 个50 ml 广口瓶3 个饱和氯化钾溶液10 ml 移掖管3 支10四、四、实验步骤实验步骤1、完成电化学工作站、标准电池、工作电池的接线

21、工作，经教师检查无误后进行实验。2、取一广口瓶 ，洗净后，用少许 0.01 mol.dm-3 AgNO3溶液连同银电极一起淌洗， 然后装入 0.01 mol.dm-3 AgNO3溶液约 1/3，插入银电极，作为阴极。插在装有饱和氯化钾溶液的广口瓶中的甘汞电极作为阳极，将盐桥（1）插入3KNO构成二电极的溶液中，组合成一个原电池。接电化学工作站的三电极（注意参比电极和对电极接同一极） ，测原电池的电动势。测完后，银电极（阴极）的电池溶液不要倒掉，留作制备下一个电池（2）使用。3、在淌洗过的广口瓶中装入约 1/3 的 0.1 mol.dm-3 KCl 溶液，并插入银-氯化银电极，作为阳极。用盐桥（

22、2）将银-氯化银电极（阳极）和电池（1）中3KNO已制备好的银电极（阴极）组合成一个原电池。测其电动势。4、取 10 ml 0.2 mol.dm-3 HAc 溶液及 10 ml 0.2 mol.dm-3 NaAc 溶液放入淌洗过的广口瓶中，再加入少量的 醌氢醌固体粉末（黑色） ，而后插入光铂电极，作阴极。架上 KNO3盐桥（3） ，同饱和甘汞电极（阳极）组合成一个原电池。测其电动势。五、注意事项五、注意事项测定时特别注意标准电池不要摇动、倾斜，以防液体互混使电动势变化。六、实验记录六、实验记录室温 22.0 ， 大气压 100.20 kPa原电池电池反应E测量E计算误差12Ag+2Cl-+2H

23、g=2Ag+Hg2Cl22Ag+Cl-=AgCl32H+ +2Hg+2Cl-=Hg2Cl2+H2七、数据处理七、数据处理计算待测电池电动势及待测溶液的 pH 值八、思考题八、思考题1、 用测电动势的方法求热力学函数有何优越性？2、 KNO3盐桥有何作用，如何选用盐桥以适应各种不同的原电池？113、 本实验中，甘汞电极如果采用 0.1 或 1.0 mol.dm-3的 KCl 溶液，对原电池电动势的测量有否影响？为什么？4、 参比电池应具备什么样的条件？热力学函数的测定热力学函数的测定实验四实验四 银一氯化银电极的制备及热力学函数测定银一氯化银电极的制备及热力学函数测定一、实验目的一、实验目的1、

24、 通过电池电动势的测量，加深理解可逆电池、浓差电池、可逆电极、盐桥等基本概念。2、学会银-氯化银电极的制备和处理方法。3、通过原电池电动势的测定掌握有关热力学函数的计算。二、基本原理二、基本原理 原电池是化学能转变为电能的装置，它是由两个“半电池”所组成，而每一个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液，由半电池可组成不同的原电池。在电池放电反应中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池反应是电他中两个电极反应的总和，其电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和。在恒温恒压、可逆条件下，各热力学函数与电池电动势有如下关系： (1) (2) (3)式中：F 是法拉第常数（96487 库仑），z

25、是电池输出元电荷的物质的量，E 是可逆电池的电动势。故只要在恒温恒压下测出该可逆电池的电动势 E，便可求出各热力学函数。 现以 Cu-Zn 电池为例，书写电池的电动势和电极电势的表达式：12 根据能斯特方程，可得电池的电动势与活度的关系式： (4) 式中 为溶液中锌离子的活度和铜离子的活度均等于 1 时的电池的电动势（即原电池的标准电动势）。由于 Cu、Zn 为纯固体，它们的活度为 1，则式（4）可书写为： (5) 由于整个电池反应是由两电极反应组成的，因此电池电动势的表达式也可以分成两项电极电势之差。若正极的电极电势为 ，负极的电极电势 ，则： (6) 电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的

26、电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极作为标准(标准氢电极是氢气压力为 101325Pa，溶液中为1，其电极电势规定为零)。将标准氢电极与待测电极组成电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极有甘汞电极、银-氯化银电极等。这些电极与标准氢电极比较而得的电极电势已精确测出。三、仪器及试剂三、仪器及试剂 仪器 LK3200 电化学工作站（天津兰力科公司），恒温装置一套，标准电池，银丝，铂丝。试剂 1.0 molL1 HCl，0.1103 molL1 ZnSO4，0.1103 molL1 CuSO4, 饱和 K

27、Cl 溶液。四、操作步骤四、操作步骤13 1、 银-氯化银电极制备：银-氯化银电极与甘汞电极相似，都是属于金属-微溶盐-负离子型的电极。它的电极反应和电极电位表示如下：AgCl(s) + e- Ag(s) + Cl(a )Cl | AgCl , Ag ln aECl | AgCl , Ag=E可见，ECl | AgCl , Ag也只决定于温度与氯离子活度 a 。制备银-氯化银电极方法很多。较简便的方法是：取一根洁净的银丝与一根铂丝，插入 1.0 molL1的盐酸溶液中，外接直流电源和可调电阻进行电镀。控制电流密度为 5 mAcm-2，通电时间约 5min，在作为阳极的银丝表面即镀上一层AgCl

28、。用去离子水洗净，为防止 AgCl 层因干燥而剥落，可将其浸在适当浓度的 KCl 溶液中，保存待用。银-氯化银电极的电极电位在高温下较甘汞电极稳定。但 AgCl(s)是光敏性物质，见光易分解，故应避免强光照射。当银的黑色微粒析出时，氯化银将略呈紫黑色。 2、制备如下电池： 并置于恒温浴中恒温 1520 分钟。 3、 根据要求正确连接好电化学工作站,选择恒电位技术中的“开路电位时间-曲线”进行测定电动势。 4、 工作电极连接电池的负极，对电极和参比电极接电池的正极，测定以下电池的电动势： 五、结果与讨论五、结果与讨论1、根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算出 25 时饱和甘汞电极的电极电

29、势： 2、 查相关数据，计算下列电池电动势的理论值： Zn|ZnSO4(0.100103 mol.m-3)CuSO4(0.100103 mol.m-3)|Cu Cu|CuSO4(0.010103 mol.m-3)CuSO4(0.100103 mol.m-3)|Cu 计算时所需的活度系数值如表 1 所示，将计算得到的理论值与实验值进行比较，计算产生的误差并分析其产生的原因。 14电解质浓度103/ mol.m-3活度系数0.10000.16CuSO40.01000.41ZnSO40.10000.15表 1有关物质的活度系数3、 根据下列电池的电动势的实验值分别计算出锌电极和铜电极的电极电势，以及

30、它们的标准电极电势，并与手册中查得的标准电极电势进行比较。 Zn|ZnSO4(0.100103mol.m-3)饱和 KCl 溶液Hg2Cl2-HgHg2Cl2-Hg|饱和 KCl 溶液CuSO4(0.100103mol.m-3)|Cu六、思考题六、思考题1、参比电极应具备什么条件？ 它有什么作用？2、若在测量的时候将电池的极性接反了，将有什么后果 活度系数的测定活度系数的测定实验五实验五 电解质溶液活度系数的测定电解质溶液活度系数的测定一、实验目的一、实验目的1、掌握用电动势法测定电解质溶液平均离子活度系数的基本原理和方法。2、通过实验加深对活度、活度系数、平均活度、平均活度系数等概念的理解。

31、二、基本原理二、基本原理 活度系数是用于表示真实溶液与理想溶液中任一组分浓度的偏差而引入的一个校正因子，它与活度 a、质量摩尔浓度 m 之间的关系为：15 (1)在理想溶液中各电解质的活度系数为 1，在稀溶液中活度系数近似为 1。对于电解质溶液，由于溶液是电中性的，所以单个离子的活度和活度系数是不可测量、无法得到的。通过实验只能测量离子的平均活度系数，它与平均活度 、平均质量摩尔浓度之间的关系为： (2) 平均活度和平均活度系数测量方法主要有：气液相色谱法、动力学法、稀溶液依数性法、电动势法等。本实验采用电动势法测定 ZnCl2溶液的平均活度系数。其原理如下：用 ZnCl2 溶液构成如下单液化

32、学电池： 该电池反应为： 其电动势为： (3) (4) 根据： (5) (6) 得： (7) 式中： ，称为电池的标准电动势。 可见，当电解质的浓度 m 为已知值时，在一定温度下，只要测得 E 值，再由标准电极电势表的数据求得，即可求得 。 值还可以根据实验结果用外推法得到，其具体方法如下： 将代入式（7），可得： (8)16 将德拜-休克尔公式： 和离子强度的定义： 代入到式（8），可得： (9) 可见，可由 图外推至 时得到。因而，只要由实验测出用不同浓度的 ZnCl2 溶液构成前述单液化学电池的相应电动势 E 值，作 图，得到一条曲线，再将此曲线外推至 m=0，纵坐标上所得的截距即为。三

33、、仪器及试剂三、仪器及试剂 仪器 LK2005A 型电化学工作站（天津兰力科化学电子公司），恒温装置一套，标准电池，100 ml 容量瓶 6 只，5 ml 和 10 ml 移液管各 1 支，250 ml 和400 ml 烧杯各 1 只，Ag/AgCl 电极，细砂纸。 试剂 ZnCl2（A.R），锌片。 四、操作步骤四、操作步骤 1、溶液的配制：用二次蒸馏水准确配制浓度为 1.0 mol.dm-3 的 ZnCl2 溶液 250ml。用此标准浓度的 ZnCl2 溶液配制 0.005、0.01、0.02、0.05、0.1 和 0.2 mol.dm-3 标准溶液各 100 ml。2、控制恒温浴温度为

34、25.00.2 。3、将锌电极用细砂纸打磨至光亮，用乙醇、丙酮等除去电极表面的油，再用稀酸浸泡片刻以除去表面的氧化物，取出用蒸馏水冲洗干净，备用。4、 电动势的测定：将配制的 ZnCl2 标准溶液，按由稀到浓的次序分别装入电解池恒温。将锌电极和 Ag/AgCl 电极分别插入装有 ZnCl2 溶液的电池管中，用电化学工作站中的开路电位-时间曲线法分别测定各种在 ZnCl2 浓度时电池的电动势。5、实验结束后，将电池、电极等洗净备用。五、结果与讨论五、结果与讨论1、 将实验数据及计算结果填入表 1。17表 1 不同浓度 ZnCl2时测得的电池电动势实验温度： 大气压： 1、 以 为纵坐标， 为横坐

35、标作图，并用外推法求出。2、 通过查表计算出的理论值，并求其相对误差。3、 应用式（9）计算上列不同浓度 ZnCl2 溶液的平均离子活度系数，然后再计算相应溶液的平均离子活度 和 ZnCl2 的活度，并填入上表中。六、注意事项六、注意事项1、测量电动势时注意电池的正、负极不能接错。 2、锌电极要仔细打磨、处理干净方可使用，否则会影响实验结果。3、Ag/AgCl 电极要避光保存，若表面的 AgCl 层脱落，须重新电镀后再使用。4、在配置 ZnCl2溶液时，若出现浑浊可加入少量的稀硫酸溶解。七、思考题七、思考题1、为何可用电动势法测定 ZnCl2 溶液的平均离子活度系数 2、配制溶液所用蒸馏水中若

36、含有 Cl-，对测定的 E 值有何影响 3、影响本实验测定结果的主要因素有哪些 ？分析 E0的理论值与实验值出现误18差的原因。电极充放电曲线电极充放电曲线实验六实验六 铅蓄电池及其电极充放电曲线的测定铅蓄电池及其电极充放电曲线的测定一、实验目的一、实验目的 1、测定铅蓄电池在常温下电池的充放电曲线 。2、掌握在电池放电情况下测定单电极电势的方法。 3、分析铅蓄电池单电极放电曲线，了解正负极电势下降的特点，进而讨论引起铅蓄电池失效的原因。 二、基本原理二、基本原理 1、铅蓄电池的工作原理 铅蓄电池是一种二次电池，其负极为海绵状铅，正极为二氧化铅，隔板为微孔塑料板或橡胶板，电解液为稀硫酸，其电池

37、结构为 Pb|H2SO4（溶液）|PbO2 当电池充放电时，正、负极分别发生下列电化学过程： 负极： 22PbePb正极： OHPbeOHPbO422222 总的电池反应为：OHPbOHPbOPb42222 电池电动势为： 422Pbln2OHFRTEE 由式（1）可以看出电池电动势随充电时 H2SO4浓度的增加而升高，放电时随 H2SO4浓度变稀而降低。 铅蓄电池实际充、放电过程中两极间的电势差值常和上式算出的不一致，这主要是因为电极反应过程中有极化现象存在，这种极化来自电极表面电荷的积累、浓度的变化以及电极或溶液内阻等多方面因素。在低温时，这种极化现象表现得尤为显著。2、电池的充、放电曲线

38、 在给定充电或放电条件下（恒流或恒阻） ，所测得的电池充电（或放电）电压随充电时间（或放电时间）的变化称为电池的充电（或放电）曲线。若所测得的充电（或放电）曲线是单电极电势相对于某一参比电极变化，则称此种曲19线为单电极的充电（或放电）曲线。 三、仪器与试剂三、仪器与试剂 仪器 LK2005A 电化学工作站（天津兰力科化学电子公司） 1 台；2A.h铅蓄电池塑料外壳 1 只； 容量为 1A.h 正极板 1 块 ；容量为 1A.h 负极板 1 块； 蓄电池用塑料隔板 1 块 ；Hg-Hg2SO4参比电极 两只 试剂 H2SO4溶液（4.5mol.dm-3） 四、实验步骤四、实验步骤 1） 、将蓄

39、电池的正、负极板装入矩形塑料电池槽，中间插入电池隔板，随后注入 4.5 mol.dm-3 H2SO4溶液，至淹没极板为止。 2） 、接好电池充放电曲线的测试线路，选择恒电流测试。 3） 、调节电化学工作站的给定电流值，将充电电流调节至 0.5A，即可记录出电池的恒电流曲线，当充电电压出现突变时；可观察到氢气和氧气大量析出，这标志着充电已到终点。此时电压约为 2.7V 或略高些。关掉充电电流。4） 、选择恒电位技术中的电位-时间曲线记下电池开路时的初始电压值后，停止。5） 、调节电化学工作站的给定电流值，将放电电流调到 0.8A，此时，可记录到电池的放电曲线，当电池的放电电压降到 1.50V 左

40、右时停止记录，关掉放电电流。 6） 、 重复步骤 1 第 3） ，4）点的操作，从而分别测得放电时正、负极相对 Hg-Hg2SO4参比电极的单电极电势曲线。五、数据处理五、数据处理 1、记录仪记录下来的电池在常温及低温下的充、放电曲线及单电极电势曲线，分别标出各曲线相应的充电和放电时间。 2、比较常温及低温下电池在过充是的逸气情况及放电时的性能变化。 3、根据得到的数据，讨论铅蓄电池室温条件下电池失效的原因。 两个图的结果不难看出：对于本实验所选用的 3-M-2 型薄型极板引起电池性能下降原因主要在负极而不是在正极，充电过程中过早逸出大量的气体主要来自负极氢气。从而可以初步判断，引起此电池过早

41、失效的原因是负极活性物质匹配不足。 上述结果表明：电池单电极放电性能的测试为蓄电池容量的合理设计及失效原因的分析提供了一种最基本最简单而又适用的实验手段。由此可见，本实验对生产实际中改进铅蓄电池的设计和提高铅蓄电池的性能具有重要的实际意义。同时，本实验的原理及测试技术也可推广使用于其他二次电池，例如：镍20镉电池和银锌电池的充放电曲线的测量。此外，本实验对于培养学生合理使用参比电极，正确测量实际体系的电极电势及分析解决实际问题的能力也十分必要。 六、思考题六、思考题 本实验在测量单电极电势变化时，选用了 Hg-Hg2SO4电极作为参比电极。能否使用标准氢电极、甘汞电极、汞-氧化汞电极、银-氯化

42、银电极或其他类型的参比电极？ 电分析化学电分析化学电位分析电位分析实验七实验七 计时电流法计时电流法一、一、 实验目的实验目的1、 了解计时电流法的特点和基本实验技术；2.、掌握极限扩散电流的基本理论；3.、了解采样电流伏安法的原理。二、二、 基本原理基本原理计时电流法是极谱法和伏安法的基础。它是记录当电极电位从初始电位阶跃到某一指定电位时，电流随时间的变化曲线。计时电流法又分为单电位阶跃，双电位阶跃及多电位阶跃等。计时电流法是研究极限扩散电流的工具，同时它又是常用的电化学暂态分析方法之一。当电流电位从初始电位阶跃至极限电极电位时，不管电极反应是否可逆，电流与时间的关系式均可以表示为 Cott

43、rell 公式：id(t)=nFADo1/2Co*/(t)1/2 (1)（1）式中 id(t)为极限扩散电流，n 为电极反应的电子交换数，F 为法拉第常数，A 为电极的有效面积，Do 为电极反应物（氧化态）的扩散系数，Co*为电极反应物的本体浓度，t 为反应时间。当电极的有效面积不变时， （1）式可以简化为： id(t)=kt-1/2 (2)即极限扩散电流随 t-1/2衰减。对（1）式进行积分，得到Q(t)=t0 id(t)dt=2nFADo1/2Co*t1/2/1/2=kt1/2 (3)即 Q(t) 与 t1/2成正比。如果记录 Q(t)t 曲线，称为计时电量法。另外，由21（1）式可知：i

44、d(t) Co* (4)即极限扩散电流与溶液的本体浓度成正比这也是极谱法定量分析的依据。三、三、 仪器与试剂仪器与试剂仪器 LK98B型电化学工作站（天津市兰力科公司） ； 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(铂丝、铂片、铂柱电极均可)；试剂 1.010-3mol/L K3Fe(CN)6-K4Fe(CN)6 (铁氰化钾)溶液（含 0.2mol/L KNO3） 。四、四、 实验步骤实验步骤1、选择仪器实验方法：电位阶跃技术单电位阶跃计时电流法。2、参数设置：起始电位：0.60V；阶跃电位：根据需要设定；等待时间：0s；采样间隔：0.00

45、2s；采样点数：500；灵敏度：1mA；滤波参数：10Hz；放大倍数：1。3、依次将阶跃电位设置为 0.50，0.40，0.30，0.25，0.20，0.15，0.10，0，-0.10V，分别记录计时电位曲线。 （必要时可将每次试验曲线编号存盘） 。从数据列表中，找出数据，填写下表（表 1）：表 1 电位阶跃试验数据时间(s)阶跃电位（V）0.050.100.200.300.400.500.600.500.400.300.250.200.150.10220.00-0.10五、五、 数据处理数据处理1、利用图像叠加功能，将九条计时电流曲线叠加，观察电流随阶跃电位的变化规律。2、根据表 1 中数据

46、，绘制出在不同阶跃电位下 i-t-1/2曲线（九条） ，斜率是否相同？为什么？3、根据表 1 中数据，绘制出在不同的采样时间时的 i-E 曲线（七条） ，即采样电流伏安图。每个图得到的极限扩散电流是否相同？为什么？六、六、 选做实验选做实验1、记录计时电量曲线，并绘制 Q-t1/2曲线，得到什么结果？2、.配置系列浓度的铁氰化钾溶液。固定阶跃电位-0.10V，分别记录计时电流曲线。利用图像叠加功能观察极限扩散电流随浓度的变化规律。23脉冲技术脉冲技术实验八实验八 水中铅、镉离子的电化学检测水中铅、镉离子的电化学检测一、一、实验目的实验目的1、学会用脉冲技术测定微量离子的方法；2、熟悉电化学工作

47、站的使用方法二、二、实验原理实验原理差分脉冲极谱法又称为微分脉冲极谱法，它施加于电化学池的电压和时序关系如图所示。 （a） （b）工作电极的电位首先保持在 Ei，维持 秒，此时不发生电极反应，没有法拉第电流流过。在 秒时，电极电位突然阶跃至 E 值，维持 4060ms。在加脉冲期间，在脉冲末期一预定时刻 开始记录通过电化学池的电流。脉冲结束时工作电极电位又回复到起始电位，开始下一个脉冲周期。每个周期的电极电位保持在 Ei的时间及加脉冲的时间，采样电流的时间和脉冲结束的时间完全相同，仅脉冲电压较前一周期增加EmV。记录电流的方法有两种，一是在加脉冲后的预定时刻 至脉冲结束前的一极短时间间隔内记录

48、电流的积分值，由此称为积分极谱。二是加脉冲后的时间 的电流和加脉冲前瞬间()的电流的差值。LK2006A 型记录电流的方式为后者。三、三、 仪器与试剂仪器与试剂24仪器 LK2006A电化学工作站（天津兰力科化学电子高技术有限公司）；三电极体系：工作电极为银基汞膜电极或已镀好汞膜的玻碳电极，参比电极为饱和甘汞电极，对电极为铂片电极。 试剂 1.0010-3 molL-1Cd2+标准溶液，1.0010-3 molL-1Pb2+标准溶液，4molL-1盐酸。四、实验步骤四、实验步骤1、 汞膜电极 用湿滤纸沾去污粉擦净电极（银丝）表面，用蒸馏水冲洗后浸入1:1HNO3中，待表面刚变白后立即用蒸馏水冲

49、洗并沾汞。初次沾汞往往浸润性不良，可用干滤纸将沾有少许汞的电极表面擦匀擦亮，再用 1：1HNO3把此汞膜溶解，蒸馏水洗净后重新涂汞膜。每次沾涂一滴汞（约 45mg），涂汞需在Na2SO3除 O2的氨水中进行。新制备的汞膜电极应在 0.1mol/L KCl（Na2SO3除O2）中于-1.8V（vs.Ag/AgCl 电极）阴极化并正向扫描至-0.2V，如此反复扫描3 次左右后电极便可使用。2、 打开 LK2006A 电化学工作站，选择“脉冲技术”中的“差分脉冲溶出伏安法” 。3、设置实验参数：初始电位：-0.10V，电沉积电位：-1.0V，终止电位：-0.10V，电位增量：4mV，脉冲幅度：20

50、mV，脉冲宽度：40ms，脉冲间隔：100ms，电沉积时间：60s，平衡时间：15s，灵敏度： 100A，滤波参数：10Hz ，放大倍率：1 。另外，需要注意的是需要注意的是，在检测实验开始之前，须先打开 LK2006A 内置搅拌器开关（此开关在仪器背面） ，将搅拌速度值手动调整设置为 700 1000 转/分。上述步骤完成后，开始实验，搅拌装置会自动在“溶出过程”中启动，并在“溶出过程”结束后自动停止，无须通过“手动”按键进行控制。4、 准确移取 25.0 mL 自来水于 50 mLl 容量瓶中，加 1.0mL 4molL-1盐酸、2.0mL Cd2+和 Pb2+标准溶液，稀释至刻度。5、

51、将三电极系统插入溶液中，夹好电极夹，并确认电化学工作站与微机系统连接正常后启动仪器开始测定，并保存。水样要测定 4 次，取后 3 次平均值。同时分别加入 Cd()、,Pb()标准溶液各 50l。再按上述条件测定 4 次，取后3 次平均值。6、 实验结果示意图：25注：注：上述方法与参数同样适用于铜离子的电化学检测。五、结果处理五、结果处理用标准加入法计算水样中 Cd、Pb 的浓度。以 g/ml 表示。六、思考题六、思考题说明脉冲极谱法的基本原理。安全注意事项：安全注意事项：汞膜电极在涂汞、使用和溶解汞的操作中，注意不要把汞遗漏到实验室。不连续使用汞膜电极时，应把电极上的汞溶解除净后保存。26方

52、波技术方波技术实验九实验九 河水中铜、镉、锌方波溶出伏安法的同时测定河水中铜、镉、锌方波溶出伏安法的同时测定一、实验目的一、实验目的1、 掌握方波溶出伏安法的基本原理及同时测定水样中铜、镉、锌的实验技术。2、 学会 LK 98B微机电化学分析系统的使用方法。二、实验原理二、实验原理在醋酸醋酸钠缓冲溶液中，铜、镉、锌在一定的电位下被沉积在银基汞膜电极上，静止后，加上方波扫描电压（电压的类型是在线行变化的直流电压上叠加高频小振幅的连续方波电压），使沉积的金属重新溶出，并在每个方波改变方向前的瞬间记录溶出电流。此时得一峰形波，波高与被测金属离子的浓度成正比，借此次可进行定量分析。三、三、 仪器与试剂

53、仪器与试剂仪器 LK 98B微机电化学分析系统（天津市兰力科化学电子高科技有限公司）；三电极系统：银基汞膜电极作工作电极，饱和甘汞电极作参比电极，铂电极作对极； 100l 微量进样器四只；50ml 烧杯数只。试剂 1.010-3 mol/L 醋酸醋酸钠缓冲溶液；Cd(),Cu(),Zn ()标准溶液（1.0mg/ml）：用时均配成 10g/ml 标准溶液。 四、四、 实验步骤实验步骤1、汞膜电极 用湿滤纸沾去污粉擦净电极（银丝）表面，用蒸馏水冲洗后浸入 1:1HNO3中，待表面刚变白后立即用蒸馏水冲洗并沾汞。初次沾汞往往浸润性不良，可用干滤纸将沾有少许汞的电极表面擦匀擦亮，再用 1：1HNO3

54、把此汞膜溶解，蒸馏水洗净后重新涂汞膜。每次沾涂一滴汞（约 45mg），涂汞需在Na2SO3除 O2的氨水中进行。新制备的汞膜电极应在 0.1mol/L KCl（Na2SO3除O2）中于-1.8V（vs.Ag/AgCl 电极）阴极化并正向扫描至-0.2V，如此反复扫描3 次左右后电极便可使用。2、 打开 LK 98B微机电化学分析系统，选择“方波溶出伏安法”。3、设置实验参数： 灵敏度： 20A/V，初始电位：0.00V，终止电位：-0.1V，滤波参数：10Hz ，电沉积电位：-1.40V，放大倍率：2 ，电位增量：6 m V 方波周期：100ms，方波幅度：20 mV，平衡时间：10s，电沉积

55、时间：120s。274、准确移取 25.0 ml 河水于 50 ml 容量瓶中，加 5ml 醋酸醋酸钠缓冲溶液，稀释至刻度。5、将三电极系统插入溶液中，夹好电极夹，并确认电化学主机与微机系统连接正常后启动仪器开始测定，并保存。河水样要测定 4 次，取后 3 次平均值。同时分别加入 Cd(),Cu(),Zn ()标准溶液各 50l。再按上述条件测定 4 次，取后 3 次平均值。五、五、 结果处理结果处理用标准加入法计算河水中 Cd、Cu、Zn 的浓度。以 g/ml 表示。六、思考题六、思考题说明方波溶出伏安法的基本原理。28线性扫描伏安法线性扫描伏安法实验十实验十 线形扫描伏安法测定氧化锌试剂中

56、的微量铅线形扫描伏安法测定氧化锌试剂中的微量铅一、实验目的一、实验目的1、了解线性扫描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；二、二、 实验原理实验原理在稀盐酸溶液中，Pb+2的还原波为一可逆波，峰电位在0.4V 左右（vs: SCE）,在一定条件下，峰电流与溶液中 Pb+2的浓度成正比，可用于测定铅的含量。三、仪器与试剂三、仪器与试剂仪器 LK2005A 电化学工作站（天津市兰力科化学电子高科技有限公司：三电极系统：悬汞电极作工作电极，AgAgCl 电极作参比电极，铂电极作对极。试剂 Pb（）标准溶液：称取 3.312gPb(NO3)2, 加几滴 HNO3，用去离子水

57、溶解后转移至 100ml 容量瓶中，用水稀至刻度，摇匀，得到1.00102molL1 Pb（）标液。使用时稀至含铅（）2.0010-4 molL1溶液；ZnO：分析纯试剂 四、四、 操作步骤操作步骤1、 选择方法中的线形扫描伏安法，实验条件见表 1表 1 实验条件的设定灵敏度： 1uA/V 初始电位： -0.300V滤波参数：10Hz 终止电位： -0.600V放大倍率：16 扫描速度： 100mV/s电位增量： 1mV2、 称取 ZnO 约 0.8g，用 25 ml 1 molL1HCl 溶解后，移到 100ml 容量瓶中，用去离子水定容，得到 0.1 molL1ZnCl2试液。3、 移取

58、ZnCl2试液 10.0ml 通 N2除 O2 5 分钟后测定，测两份平行样。294、 在上试液中加 0.10ml 2.0010-4 molL1 Pb（）溶液，通 N2 5min 后再测，读取峰高值幷保存。平行测定三次。五、五、 数据处理数据处理根据加入标准前后测取的峰高值以及所加入的铅离子标准溶液的体积和浓度，计算铅的百分含量。 注：注： 分析纯 ZnO 试剂中 Pb（）的最高允许含量为 0.01。从测定结果看是否合格？30循环伏安法循环伏安法实验十一实验十一 铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原一、实验目的一、实验目的1、学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原理2、

59、熟悉伏安法测定的实验技术3、学习固体电极表面的处理方法二、实验原理二、实验原理循环伏安法(CV)是将循环变化的电压施加于工作电极和参比电极之间，记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线。循环伏安法的典型激发信号当工作电极被施加的扫描电压激发时，其上将产生响应电流，以电流对电位作图，称为循环伏安图。典型的循环伏安图如下：扫描电压扫描电压(V)时间时间/s31从循环伏安图中可得到几个重要的参数：阳极峰电流（ipa)、阳极峰（Epa）、阴极峰电流（ ipc）、阴极峰电位（Epc）对可逆氧化还原电对的式量电位 E与 Epc 和 Epa 的关系为： 2papcEEE （1）而两峰之间的电位差值为：

60、（2）对铁氰化钾电对，其反应为单电子过程，Ep是多少？从实验求出来与理论值比较。对可逆体系的正向峰电流，由 RandlesSavcik 方程可表示为： ip = 2.69105n3/2AD1/21/2c (3)其中：ip为峰电流（A），n 为电子转移数， A 为电极面积(cm2), D 为扩散系数(cm2/s)， 为扫描速度（V / s）， c 为浓度(mol/L)。 根据上式，ip 与 1/2和 c 都是直线关系，对研究电极反应过程具有重要意义。在可逆电极反应过程中， （4）对一个简单的电极反应过程，式(2)和式(4)是判别电极反应是否可逆体系的重要依据。 三、仪器与试剂三、仪器与试剂仪器