循环伏安法判断电极过程

1、循环伏安法判断电极过程实验人：王壮同组实验：余晓波实验时间：2016.2.22一、实验目的(1)掌握用循环伏安法判断电极过程的可逆性(2)学习使用电化学工作站(3)测量峰电流和峰电位二、实验原理循环伏安法与单扫描极谱法类似。在电极上施加线性扫描电压，当到达某设定的终止电压后，再反向回扫至某设定的起始电压。若溶液中存在氧化态0,电极上将发生还原反应：O+ze口R反向回扫时，电极上生成的还原态R将发生氧化反应：RDO+ze峰电流可表示为2122ip=KzD2n?tr2c峰电流与被测物质浓度c、扫描速率V等因素有关，从循环伏安图可确定氧化峰峰电流ipa和还原峰峰电流I、氧化峰峰电位夕四和还原峰峰电位

2、。X。对于可逆体系，氧化峰峰电流与还原峰峰电流比为%氧化峰峰电位与还原峰峰电位差为-6c、条件电位0°'为由此可以判断电极过程的可逆性三、仪器与试剂仪器：电化学工作站：金圆盘电极：伯圆盘电极或玻璃碳电极，笆丝电极和饱和甘汞电极。试剂：l.OOxlO'2nx)l/LK3Fe(CN)6；1.0nx)l/LKNO3四、实验步骤1、电极的预处理将电极表面进行抛光处理2、K3Fe(CN”溶液的循环伏安图在电解池中放入1.00x1(Ado1/LK3Fe(CN)6+0.50iix>l/LKNC%溶液，插入钳圆盘(或金属盘)指示电极、钻丝辅助电极和饱和甘汞电极，通冲除去a.扫描

3、速率20mV/s,从M.80口-0.20V扫描，记录循环伏安图以不同扫描速率：10n)V/s,40inV/s,60niV/s,80inV/s,100idV/s和200niV/s,分别记录从+0.80-0.20V扫描的循环伏安图。3、不同浓度K3Fe(CN)6溶液的循环伏安图以20niV/s扫描速率，从+0.80口-0.20扫描，分别记录1.oa<lOiio在、l.OOxlOniol/L、1.00xl0-3niol/LK3Fe(CN)6+0.50ii»l/LKNO3溶液的循环伏安图四、实验数据1、1.00xlO-3niol/LK3Fe(CN)6+0.50ii»l/LKN

4、O?溶液在不同扫描速度下的循环伏安图-400010002000033004300-200-100.二1000案2000100200300400500500电位，E(1E-3V)UO.16337B图1.10mV/s扫描速度<9山二一“限E图2.60mV/s扫描速度仁14i9$E-6<g4C二亲三-6.000-5.000-4.000-3000-2000-100001.00020003000400050006.000-200-1000100200350400电位：E(1E-3V)<=0030212f=«5314E7图3.80mV/s扫描速度<99:“爱犬-20032

5、00040006000-200-1000100200300400蜜；电位：E(1E-3V)6084003603图4.lOOmV/s扫描速度(<9山L)二通三-4.000-200002.0004.0006.0003.000-200-1000100200300400电位：E(1E-3V)心WO600KaO053516f=13413E-7图5.200mV/s扫描速度由化学工作站软件的测量功能可以测得氧化峰峰电流i”、还原峰峰电流&、氧化峰峰电位02、还原峰峰电位0poIII40mV/s扫描速率得出速率为例计算:I439x10"匚-4.32xl04|=1.02氧化峰峰电位与还原

6、峰峰电位差方哼一。四=02270.136=0.1815条件电位°至丁=胃受=“91同理可计算出其他扫描速率下各项数据并得下表:目扫速ip,(A)ipC(A)外（V）Gc（V）Ipc°"(V)q(V)40niV/s-4.39E-064.32E-060.2270.1361.020.18150.09160niV7s-5.26E-065.15E-060.2290.1331.020.1810.09680nA7s-5.83E-065.79E-060.230.1321.010.1810.098lOOiiAVs-6.52E-066.37E-060.2380.1340.870.18

7、60.104200nN7s-8.34E-068.48E-060.2410.130.980.18550.111表1.1.00x10-3moi/LK3Fe(CN)6+050ii»l/LKNO3溶液在不同扫描速度下的数据£以ip和'对力作图，可以得到如下图形图6.%对峭作图lpo(104A)v(mV/$)LinearFitofv1图7.i时对V?作图2、不同浓度K3Fe(CN)6溶液在100mV/s扫描速率下的的循环伏安图6000-4000-2000建2000-200-100100200300400500600电位:E(1E-3V):<5.63。451/=2.126

8、7E-6图8.1.00xIO-3nx)l/LK3Fe(CAZ)6+0.5011X)1/LKNO3溶液的循环伏安图200-100100200300400M0600电位：E(1E-3V)后0386434仁1352E5<9山匚二案三-1000-080006000400-02000OBDO-200-10001002W300400500000:*超g电伍E11&3V)图9.LOOxKT，nx）l/11<3尸2（。3）6+0.5011对/11<103溶液的循环伏安图图10.1.00X1O_5niol/LK3Fe(CA)6+0.50n»l/LKNO3溶液的循环伏安图测量并

9、计算得下表:K3Fe(CJV)>.浓度ipa(A)ipc(A)喉（V）i”Ipe"V)°(V)1.00x10-3moi/L-5.54E-066.37E-060.2380.1340.870.1860.104LOOxlOinol/L-5.41E-075.07E-070.2720.0981.070.1850.1741.00x10-5ido1/L-8.60E-084.97E-090.2360.13317.310.18450.103表2.不同浓度K3Fe（CN%溶液在100mV/s扫描速率下的的数据电极过程的可逆性可由k=1、吩外外'”管两式来判断，如果区与1IpcZIpc相差很大或者与竺比相差很大则电极过程为不可逆电极Z在表1中，可以计算得到我的平均值为-0.98,可以得出本实验电极过程的可ipcipc逆性较为理想的结论。六、注意事项1 .电极预处理情况直接影响循环伏安图形，必须仔细清洗。2 .通氮气除氧后必须等溶液静止1-2min再扫描。七、思考题1 .解释K3%(CN)6溶液的循环伏安图的形状。答：在一定的扫描速率3从起始电位正向扫描至转折电位期间，溶液之中的还原剂被氧化，产生氧化电流；当反向扫描由转折电位