本科生实验-非水溶液中I3-I-氧化还原行为的分析2

有机溶剂中I3-/I-氧化还原行为的分析
一、实验目的
1.掌握利用超微电极测量I3-和I-的表观扩散系数的方法；
2.掌握利用电化学阻抗谱分析I3-和I-在电极表面的氧化还原行为；
3.学会利用ZView软件解析电化学阻抗谱数据的方法。

二、实验原理
1.超微电极
超微电极是指电极的一维尺寸为微米（10-4cm）或纳米（10-7cm）级的一类电极，当电极的一维尺寸从毫米级降低至微米级时，表现出常规微电极无法比拟的许多优良的电化学特性。

因此，超微电极比常规微电极更适用于电化学反应过程中的热力学和动力学研究。

2.电化学阻抗谱
电化学阻抗谱方法是一种以小振幅的正弦波电位（或电流）为扰动信号的电化学测量方法，是一种研究电极反应动力学及电极界面现象的重要电化学方法。

界面传输电阻R ct（R p）反映I3-和I-扩散到铂黑电极上得失电子的难易程度；R s反映溶液的电阻；常相位角元件CPE反映电解池(Pt黑︱电解质溶液︱Pt黑)界面的双电层电容，其导纳公式为：Y Q=Y0(jω)n，(Y0=CPE-T),指数n（CPE-P）反映铂黑电极表面的粗糙程度，即偏离平板电容的程度。

Y0的数值反映铂黑与电解质溶液界面的电双层电容。

3.I3-和I-的氧化还原反应方程式
三、 实验仪器与试剂
1. 仪器
电化学工作站(CHI660B ，上海辰华仪器公司)，铂超微圆盘电极（CHI107, r=5μm ）,铂圆盘电极（r=1mm ）,铂黑电导电极（DJS-1C ）。

2. 试剂
碘(I 2)，碘化钠（NaI ），无水乙醇(AR)。

四、 实验步骤
1. 测试溶液的配制
a. 称取0.37 g （0.2 mol/L ）NaI 和0.05 g(0.02 mol/L) I 2溶解于10 mL 无水乙醇中，配置成c(I 3-)=0.02 mol/L, c(I -)=0.18 mol/L 的
待测溶液。

b. 称取0.37 g （0.2 mol/L ）NaI 和0.025 g(0.01 mol/L) I 2溶解于10 mL 无水乙醇中，配置成c(I 3-)=0.01 mol/L, c(I -)=0.19 mol/L 的
待测溶液。

2. 循环伏安扫描设置
以半径为5 μm 铂超微圆盘电极作工作电极，以半径为1 mm 的铂圆盘电极作为对电极和参比电极，采用慢扫描速率（5 mV ·s -1）,起始电压为0 V,测试电压范围为：-0.6～0.4 V 。

3. 电化学阻抗谱设置
-33I 2e = 3I 3I 2e = I ---
+-
用铂黑电导电极构成测量池，阻抗测量的频率范围为1 Hz～10 kHz。

4.实验数据处理
⑴分析I3-/I-的循环伏安曲线，分别得出I3-和I-的稳态扩散电流
I s,利用公式I s=4nFDr0c，分别计算出I3-和I-的表观扩散系数。

式中I s是稳态扩散电流，n为电子转移数，c为电解质溶液中I3-或I-的浓度，r0为超微电极的半径，F为法拉第常数。

⑵利用CHI软件导出测得的电化学阻抗谱数据，利用ZView软件分析该数据，得到拟合曲线，导出拟合数据。

用origin软件做出实测数据和拟合数据的Nyquist图。

5．思考题
⑴在进行循环伏安扫描时为何要采用慢扫描速率？
⑵请阐述电化学阻抗谱中R ct、R s、Y0和n所代表的物理意义？
⑶在超微电极上，电流密度与电极半径大小成什么关系？。