循环伏安法测定亚铁氰化钾

实验报告

实验课程：仪器分析

学生姓名：***

学号：********

专业班级：化学（创新）1301

实验名称：循环伏安法测定亚铁氰化钾

i —E

曲线

一、实验目的

1、学习固体电极表面的处理方法。

2、掌握循环伏安仪的使用技术。

3、了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。

二、实验原理

铁氰化钾离子-亚铁氰化钾离子氧化还原电对的标准电极电位 电极电位与电极表面活度的Nernst 方程

峰电流与电极表面活度的Cotroll 方程

其中：i p 为峰电流；n 为电子转移数；D 为扩散系数；v 为电压扫描速度；A 为电极面积；c 为被测物质浓度。

从循环伏安图可获得氧化峰电流i pa 与还原峰电流i pc ，氧化峰电位ψpa 与还原峰电位ψpc 。 对于可逆体系，氧化峰电流i pa 与还原峰电流i pc 绝对值的比值。

i pa /i pc =1

氧化峰电位ψpa 与还原峰电位差ψpc ：

△ψ=ψpa -ψpc =2.2RT/nf≈0.058/n(V)

条件电位ψθ′

：

ψθ′=(ψpa +ψpc )/2

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)6]4-被氧化生成[Fe(CN)6]3-，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)6]3- 被还原生成[Fe(CN)6]4-

，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。实验前电极表面要处理干净。

[]

[]

3466Fe(CN)Fe(CN)e -

-

-+=Red

ox '

0pa ln c c nF RT

+

=∆ϕϕc

v AD n i 2/12/12/35p 1069.2⨯=

电流(A )

电位 (V)

扩散电流（A ）

电位(V)

在0.10 mol·L -1 NaCl 溶液中[Fe(CN)6]的扩散系数为0.63×10-5 cm·s -1；电子转移速率大，为可逆体系（1.0 mol·L -1 NaCl 溶液中，25℃时，标准反应速率常数为5.2×10-2 cm·s -1）。

1.不同浓度时的循环伏安图

2.不同扫描速率是的循环伏安图

三、仪器与药品

CHI 电化学分析系统；铂盘电极；铂柱电极，饱和甘汞电极；电解池 0.50 mol·L -1 K 4 [Fe(CN)6]; 1.0 mol·L -1 NaCl

四、实验步骤

1. 指示电极的预处理：

铂电极用Al2O3粉末（粒径0.05 µm）将电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗。

2. 支持电解质的循环伏安图：

在电解池中放入0.10 mol·L-1 NaCl溶液，插入电极，以新处理的铂电极为指示电极，铂丝电极为辅助电极，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100 mV·s-1；起始电位为-0.2 V；终止电位为+0.8 V。开始循环伏安扫描，记录循环伏安图。

3. K4[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图:

分别作0.010 mol·L-1、0.020 mol·L-1、0.040 mol·L-1、0.060 mol·L1、0.080 mol·L-1的K4 [Fe(CN)6]溶液（均含支持电解质NaCl浓度为0.10 mol·L-1）循环伏安图。

4.不同扫描速率K4 [Fe(CN)6]溶液的循环伏安图:

在0.080 mol·L-1K4[Fe(CN)6]溶液中，以10 mV·s-1、25 mV·s-1、50 mV·s-1、100 mV·s-1、150mV·s-1，在-0.20V至+0.60 V电位范围内扫描，分别记录循环伏安图。

五、数据记录与处理

1.不同浓度时的循环伏安图

2.不同扫描速率是的循环伏安图

从K4 [Fe（CN）6]溶液的循环伏安图，测量i pa、i pc、φpa、φpc的值。

1.分别以i pa、i pc对K4 [Fe（CN）6]溶液的浓度作图，说明峰电流与浓度的关系。

结论：峰电流与浓度呈线性关系，浓度越大峰电流越大。

2.分别以i pa、i pc对v1/2作图，说明峰电流与扫描速率间的关系。

结论：峰电流与扫描速率的平方根呈线性关系。

θ′

i pa/ i pc的值特别接近1，可近似认为K3 [Fe（CN）6]在KCl溶液中电极过程是可逆的。

以上图中峰电流对扫速开平方的斜率是 K=0.0012

因为：ip=2.69×105n3/2AcD1/2v1/2 ( A为电极面积，C为浓度(C=0.08mol/L)，v为扫速，n 为电子数（n=1）,D=6.61×10-6cm2/s)

ip=kv1/2即k=2.69×105n3/2D1/2Ac

已知k=0.0012 代值计算得： A=0.0217cm2

六、注意事项

1、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。

2、实验前电极表面要处理干净。

七、实验总结

通过本次实验的学习，我有以下收获：

1.基本掌握了循环伏安法的原理及其实验操作方法。

2.掌握了表面电极的处理方法。