(新)实验四 循环伏安法测定亚铁氰化钾的电极反应过程

循环伏安法测定亚铁氰化钾的电极反应过程

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[Fe(CN)6]3--亚铁氰化钾离子[Fe(CN)6]4-氧化还原电对的标准电极电位为

[Fe(CN)6]3- + e -= [Fe(CN)6]4- φθ= 0.36V(vs.NHE) 电极电位与电极表面活度的Nernst 方程式为 φ=φθ+ RT/Fln(C Ox /C Red )

-0.2

0.00.20.4

0.60.8

-0.0005

-0.0004-0.0003-0.0002-0.00010.0000

0.00010.00020.0003i pa

i pc

I /m A

E /V vs.Hg 2Cl 2/Hg,Cl

-

在一定扫描速率下，从起始电位(-0.20V)正向扫描到转折电位(0.80 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(0.80V)变到原起始电位(-0.20V)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。在0.1MNaCl 溶液中[Fe(CN) 6]4-]的扩散系数为0.63×10-5cm.s -1；电子转移速率大，为可逆体系(1MNaCl 溶液中，25℃时，标准反应速率常数为5.2×10-2cm·s -1)。溶液中的溶解氧具有电活性，用通入惰性气体除去。

三、仪器与试剂

MEC-16多功能电化学分析仪（配有电脑机打印机）；玻碳圆盘电极(表面积0.025 cm 2)或铂柱电极；铂丝电极；饱和甘汞电极；超声波清洗仪；电解池；氮气钢瓶。

容量瓶：250 mL 、100mL 各2个，25 mL 7个。 移液管：2、5、10mL 、20mL 各一支。

K 4[Fe(CN)6]、KNO 3、Al 2O 3粉末（粒径0.05 μm ）、牙膏。

四、实验步骤

1、指示电极的预处理

玻碳圆盘电极：用Al 2O 3粉末（粒径0.05 μm ）或牙膏将电极表面抛光，然后在蒸馏水中超声波清洗，再用蒸馏水清洗，待用。

铂柱电极用金相砂纸细心打磨，超声波超声清洗，蒸馏水冲洗备用。 2、溶液的配制

配制0.20 mol/L KNO 3溶液250mL ，再用此溶液配制0.10 mol/L 的 K 4[Fe(CN)6]溶液100mL 备用。

3、支持电解质的循环伏安图 在电解池中，放入30mL 0.2 mol·L -1 KNO 3溶液，插入电极，以新处理的铂电极为工作电极，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100mV/s ；起始电位为-0.20V ，终止电位为0.80V 。开始循环伏安扫描，记录循环伏安图。

4、K 4 [Fe(CN)6]溶液的循环伏安图

在-0.20至0.80V 电位范围内，以60 mV/s 的扫描速度分别作0.01 mol·L -1、0.02 mol·L -1、0.04 mol·L -1、0.06 mol·L -1、0.08 mol·L-1的K 4 [Fe(CN)6]溶液(均含支持电解质KNO 3浓度为0.20mol·L -1)循环伏安图。

5、不同扫描速率K 4 [Fe(CN)6]溶液的循环伏安图 在0.04 mol·L -1 K 4 [Fe(CN)6]溶液中，以10mV/s 、20 mV/s 、60 mV/s 、100 mV/s 、150 mV/s 、200 mV/s ，在-0.20至0.80V 电位范围内扫描，分别记录循环伏安图。

五﹑数据处理

1、 从 K 4[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图，测量i pa 、i pc 、pa ϕ和pc ϕ值。

实验4-1 不同浓度的K 4 [Fe(CN)6 ]溶液循环伏安图0.0601

V s -⋅

4 6 ·

2、分别以i pa和i pc对K4[Fe(CN)6]溶液浓度c作图，说明峰电流与浓度的关系。

υ作图，说明峰电流与扫描速率间的关系；计算玻璃碳圆3、分别以i pa和i pc对12

盘电极的表面积。

4、计算i pa/i pc值、ϕ

∆值；说明K4[Fe(CN)6]在溶液中的电极过程的可逆性。

六、注意事项

1. 实验前电极表面要处理干净。

2. 扫描过程保持溶液静止。

七、思考题

1. K3[Fe(CN)6与K4[Fe(CN) 6溶液的循化伏安图是否相同？为什么？

2. 如何说明K4[Fe(CN)6]在溶液中的电极过程的可逆性？

ϕ值与文献值有差异，试说明其原因。

3. 若实验中测得的条件电位值和

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参考文献

[1] 刘永辉编，电化学测试技术，92页，北京航空学院出版社，1981年。

[2] 周伟舫主编，电化学测量，436页，上海科技技术出版社，1986年。

[3] B.T.列维奇著，戴于策、陈敏恒译，物理化学流体动力学，第48页，上海科技出版社，1965.