循环伏安法判断铁氰化钾的电极反应过程

循环伏安法判断铁氰化钾的电极反应过程

、目的要求

1掌握用循环伏安法判断电极反应过程的可逆性

2 •学会使用电化学工作站

3•学会测量峰电流和峰电位，培养学生的动手操作能力及分析问题解决问题能力

二、实验用品

1.仪器：电化学工作站，三电极系统(两支铂电极，一支甘汞电极)，电解杯数只

2■试剂:铁氰化钾标准溶液(6.0 X O-3 mol/L, 1.00 沐0-5、1.00 为0-4、1.00 为0-3、1.00 X0-2

含 KCl 溶液 1.0 mol/L)，

三、实验原理

电化学工作站(Electrochemical workstation )是电化学测量系统的简称，是电化学

研究和教学常用的测量设备。将这种测量系统组成一台整机，内含快速数字信号发生

器、高速数据采集系统、电位电流信号滤波器、多级信号增益、IR降补偿电路以及恒

电位仪、恒电流仪。

可直接用于超微电极上的稳态电流测量。如果与微电流放大器及屏蔽箱连接，可

测量1pA或更低的电流。如果与大电流放大器连接，电流范围可拓宽为=t2A。动态范

围极为宽广。可进行循环伏安法、交流阻抗法、交流伏安法等测量。

循环伏安法是用途最广泛的研究电活性物质的电化学分析方法，在电化学、无机化学、

有机化学、生物化学等领域得到了广泛的应用。由于它能在很宽的电位范围内迅速观察研究对象的氧化还原行为，因此电化学研究中常常首先进行的是循环伏安行为研究

循环伏安是在工作电极上施加一个线性变化的循环电压，记录工作电极上得到的电流与

施加电压的关系曲线，对溶液中的电活性物质进行分析。

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：

F e(CN)6 】+e_=〔Fe(CN)6 】护=0.36V( vs.NHE)

选择施加在起始点的起始电位，沿负的电位正向扫描，当电位负到能够将O

([Fe(CN)6]3-)还原时，在工作电极上发生还原反应： 0+ Ze = R，阴极电流迅速增

加，电流达到最高峰，此后由于电极附近溶液中的O ([Fe(CN)6]3-)转变为R

([Fe(CN)6]4-)而耗尽，电流迅速衰减；电压沿正的方向扫描，当电位正到能够将R

([Fe(CN)6]4-) 氧化时，在工作电极表面聚集的 R将发生氧化反应：R= O+Ze，阳极

电流迅速增加，电流达

到最高峰，此后由于电极附近溶液中的R转变为0 （[Fe（CN）6]3-）而耗尽，电流迅速衰减；

当电压达到的起始电位时便完成了一个循环。

重要参数为：阳极峰电流（i pa）、阴极峰电流（i pc）、阳极峰电位（劭a）、阴极峰电位（劭c）。对于可逆反应，阴阳极峰电位的差值，即=pa- 4）c 0.058/Z mv, i pa ~ipc峰电位与扫描

速度无关。

峰电流i p = 2.69为05n3/2AD1/2V1/2C,i p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）, V为扫描速度（V/s）, C为浓度（mol/L ）。由此可见，i p与V1/2和C 都是直线关系。

在电解过程中，会存在对流力、库仑力和扩散力，会产生对流电流、电迁移电流和扩散电流。其中只有扩散电流与去极剂有定量关系，所以，应设法消除对流电流和迁移电流。措施：测定时保持试液静止并加入大量电解质支持。

同时，试液中溶解的02也能在电极上还原，产生两个极谱波，氧波在相当大的范围内与去极剂的极谱波叠加，影响扩散电流的测定，应除去。通常用通氮气的方法除氧。碱性溶液也可用Na2SO3除

O2。

四、实验步骤

1 •打开电脑，仪器预热20分钟，打开电化学工作站操作界面。

2•将铁氰化钾标准溶液转移至电解池中，插入三支电极连接

（1）选择“实验方法”为“循环伏安法”；

（2）设置实验参数：起始电位（-0.20 V）;终止电位（+0.80 V）;扫描速度（0.1 V/s）; 灵敏度（1.0 W3）;点“确定”，“开始”，观察伏安图，记录峰电流、峰电位。

3•考察峰电流与扫描速度的关系。使用上述溶液，分别以不同的扫描速度：10、40、60、80、100mV/s （其他实验条件同上）分别记录从+ 0.80V~ -0.20V扫描的循环伏安图。出

图后，单击图，保存。

4•考察峰电流与浓度的关系。分别移取上述溶液 1.00 X0-5、1.00 X0-4、1.00 X0-3、

1.00 X0-2mol/L,置于4只电解杯中，以0.1 V/s的扫描速度（灵敏度调为1.0 :e-4,其他实验条件同上）分别记录从+ 0.80V~ -0.20V扫描的循环伏安图。

5•数据转换一文件中的TXT

五、思考题

1 •解释溶液的循环伏安图形状；

2•如何用循环伏安法判断电极反应过程的可逆性