K3FeCN6的电极反应研究循环伏安法ppt课件

1、化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest UniversityK3Fe(CN)6的电极反响研讨循环伏安法根底化学实验IV 仪器分析实验化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University实验技艺训练要点实验技艺训练要点电化学任务站的运用第一次训练伏安法实验的根本技术第一次训练固态电极的打磨方法第一次训练化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University一、实验目的一、实验目的二、循环伏安法简介二、循环伏安法简介三、实验原理三、实验原理四、实验步骤四、实验步骤五、结果处置五、结果处置六

2、、思索题六、思索题七、实验延伸七、实验延伸化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University一、实验目的一、实验目的l学会运用电化学任务站；l掌握伏安法实验的根本技术；l掌握循环伏安法的原理；l了解固态电极的处置方法和测算固态电极有效面积的方法。 化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University电分析化学二、循环伏安法简介二、循环伏安法简介线性扫描伏安法循环伏安法脉冲伏安法方波伏安法溶出伏安法电解与库仑分析法电位分析法伏安与极谱分析法电化学阻抗法计时电位/电流分析法化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学

3、示范中心Northwest University 循环伏安法是最重要的电分析化学研讨方法之一。对于一个新的电化学体系，首选的研讨方法往往就是循环伏安法，可称之为“电化学的谱图。它主要用于电极反响的机理的研讨而非定量分析。 根据循环伏安图可以判别电极反响的可逆程度，中间体构成的能够性、相界吸附以及偶联化学反响的性质等。可用来丈量电极反响参数，判别其控制步骤和反响机理。 1938年Matheson和Nichols首先采用循环伏安法，1958年Kemula和Kubli开展了这种方法，并将其运用于有机化合物电极过程的研讨。目前，电分析的各热点研讨领域，例如电化学传感器的研讨中，循环伏安法也是最根本的研

4、讨方法。化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University 循环伏安法及其他伏安和极谱分析法均是在一定条件下控制电压电解被分析物质的稀溶液，根据所得到的电流-电压电位曲线，即循环伏安图来进展分析的方法。普通运用三电极体系W: working electrodeR: reference electrodeC: counter electrode化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University任务电极任务电极 指在测试过程中可引起试液中待测组分浓度指在测试过程中可引起试液中待测组分浓度 明显变化的电极明显变化的电

5、极 外表不能周期性更新的汞膜等液态电极，玻碳、金等固态电极，化学修饰电极极谱法外表能周期性更新的液态电极滴汞电极伏安法化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University 固态电极的外表形状对循环伏安图的影响很严重，尤其是易吸附物质，必需进展抛光处置。固体电极外表的第一步处置是进展机械研磨、抛光至镜面程度。最常用于抛光电极的资料是粒径在微米级的Al2O3粉。抛光后先洗去外表污物，必要时再移入超声水浴中清洗，每次2-3分钟，直至清洗干净，得到一个平滑光洁的电极外表。 化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest Universit

6、y 参比电极 在丈量过程中提供一个恒定的电极电位规范。 常运用饱和甘汞电极或Ag/AgCl电极。实验前要检查电极内能否充溢溶液，小管内应无气泡。同时应将电极下端之胶帽及电极上部的小胶皮塞拔下。辅助电极辅助电极 提供电子传导的场所，与任务电极组成电池构成提供电子传导的场所，与任务电极组成电池构成通路的电极。普通由惰性金属资料构成。通路的电极。普通由惰性金属资料构成。化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University 将循环变化的电压施加于任务电极和参比电极之间，将循环变化的电压施加于任务电极和参比电极之间，记录任务电极上得到的电流与施加电压的关系。扫描开

7、场记录任务电极上得到的电流与施加电压的关系。扫描开场时，从起始电压扫描至某一电压后，再反向回扫至起始电时，从起始电压扫描至某一电压后，再反向回扫至起始电压，构成等腰三角形脉冲：压，构成等腰三角形脉冲：正向扫描时：正向扫描时：O + 2e = R反向扫描时：反向扫描时：R = O + 2e 化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University 当任务电极被施加对称的三角波扫描电压激发时，其上将产生呼应电流，以电流对电位作图为循环伏安图。氧化峰电流ipa) 氧化峰电位Epa复原峰电流 ipc复原峰电位Epc化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心

8、Northwest University 对于可逆电极过程： 循环伏安图上可逆电极过程的峰电位与规范电极电位E0),有如下的关系：(1)+(2)得：)2(nFRT1.1pa E EE E)1(nFRT1.1pc E EE E)3(2/ )(pcpaE EE EE E 可见对于可逆电极过程，用循环伏安法测定条件电极电位是很方便的。对于不可逆电极过程，3式不适用 。RccnFRTEE0ln 化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University)4(582 . 2mVnnFRTp pc cp pa aE EE EE E式4是判别电极过程可逆性程度的重要目的之一

9、。Ep的实际值为58/n毫伏。这是可逆体系的循环伏安曲线所具有的特征值。应该指出，Ep确实切值与扫描过阴极峰电位之后多少毫伏再回扫有关。普通在57/n毫伏至63/n毫伏之间。 也可根据循环伏安图由式4估测电极反响的电子转移数，协助判别电极反响机理。 (1)-(2)得：化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University 对于可逆电极过程，阴极和阳极峰的峰电流公式一样，如下： ip=2.69105n3/2AD1/2v1/2c 5 ipa/ ipc=1 6 6式是判别电极反响能否可逆体系的另一重要目的。 由式5可知： ip与c呈正比，因此循环伏安法也可用于定

10、量分析。ip与A呈正比，可根据知可逆体系循环伏安图上的峰电流测定任务电极的有效面积。化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University由式5还可得到以下信息：ip与D有关，可根据循环伏安图估测电活性物质的分散系数。ip与n有关，可根据循环伏安图估测电极反响的电子转移数，协助判别电极反响机理。ip与v1/2呈直线关系，这是分散控制的电极过程的主要特点。与之对应的是ip与v成正比，这是吸附控制的电极过程的主要特征。所以，循环伏安图可也协助判别电极反响物或产物能否在电极外表吸附。 化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest Uni

11、versity式5中的ip仅为电活性物质的分散电流，实验中要防止对流电流和电迁移电流的产生。这也是除溶出伏安法之外一切伏安法的本卷须知。参与支持电解质防止搅拌和扰动浓差引起分散电场引起迁移振动引起对流化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University 本实验以循环伏安法研讨K3Fe(CN)6在不同扫描速度、不同浓度下在固态电极上氧化复原的电化学呼应。在一定扫描速率下，从起始电位-0.1 V正向扫描到转机电位+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，阴极反响为：当负向扫描从转机电位+0.8 V变到原起始电位-0

12、.1 V期间，在指示电极外表生成的Fe(CN)63- 被复原生成Fe(CN)64- ，产生复原电流，阳极反响为： 34FeeFe66（CN）（CN）43FeeFe66（CN）（CN）三、实验原理化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest Universityp溶液预备溶液预备 配制配制0.1mol/L KCl溶液和溶液和0.05mol/L K3Fe(CN)6+0.1 mol/L KCl溶液。溶液。p任务电极的预处置任务电极的预处置 玻碳电极用玻碳电极用Al2O3粉末粒径粉末粒径0.05m将电极外表抛光，然后用蒸馏水清洗。将电极外表抛光，然后用蒸馏水清洗。 p支持电解

13、质的循环伏安图支持电解质的循环伏安图 依次接上任务电极、参比电依次接上任务电极、参比电极和辅助电极；开启电化学系统及计算机电源开关，启极和辅助电极；开启电化学系统及计算机电源开关，启动电化学程序，在电解池中放入动电化学程序，在电解池中放入0.1molL-1 KCl溶液，溶液，插入电极，进展循环伏安仪设定，扫描速率为插入电极，进展循环伏安仪设定，扫描速率为100mV/s；起始电位为起始电位为-0.1V；终止电位为；终止电位为+0.8V。开场循环伏安扫。开场循环伏安扫描，记录循环伏安图。描，记录循环伏安图。四、实验步骤四、实验步骤化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwes

14、t Universityp不同扫描速率下不同扫描速率下K3Fe(CN)6溶液的循环伏安图溶液的循环伏安图 p 倒适量倒适量0.05mol/L K3Fe(CN)6+0.1 mol/L KCl溶液至电解杯中，在溶液至电解杯中，在20 mV/s500 mV/s范围内选定范围内选定8个扫速，分别在个扫速，分别在-0.1至至+0.8V电位范围电位范围内扫描，记录循环伏安图。察看不同扫速下循环伏安图的变化趋势；内扫描，记录循环伏安图。察看不同扫速下循环伏安图的变化趋势；记下每次所得循环伏安图上氧化复原峰电位记下每次所得循环伏安图上氧化复原峰电位Epc、Epa 及峰电流及峰电流ipc、ipa。 p p 以以

15、50mV/s为扫速，在为扫速，在-0.1至至+0.8V电位范围内扫描，记录循环伏安电位范围内扫描，记录循环伏安图。图。pp 不同浓度下不同浓度下K3Fe(CN)6溶液的循环伏安图溶液的循环伏安图 化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University比较不同扫速、不同浓度的循环伏安图，阐明其变化趋势。从以上所作的循环伏安图上分别求出Ep，ipc/ipa等参数，判别K3Fe(CN)6电极反响的可逆性。从以上所作的循环伏安图上分别求出E0，判别扫速和浓度能否影响E0，并与K3Fe(CN)6的条件电极电势进展比较。绘制K3Fe(CN)6的氧化复原峰电流ipc、ipa分别与v1/2的关系曲线。计算所运用的玻碳电极的有效面积。所用参数：电子转移数n=1，K3Fe(CN)6的分散系数D=7.610-6cm2/s 五、结果处置五、结果处置化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心Northwest University六、思索题n从循环伏安图可以测定那些电极反响的参数？从这些参数如何判别电极反响的可逆性？n循环伏安法的实际根底是什么？n如何判别碳电极外表已处置好？ nK4 Fe(CN)6和K3 Fe(CN)6的循环伏安图能否一样，为什么？n查阅一篇有关循环伏安法的文献，并指出该文献运用了循环伏安图的哪些信息，得到了什么样的结论