实验二十二循环伏安法判断电极过程

实验二十二循环伏安法判断电极过程一、实验目的1学会使用电化学工作站进行循环伏安法的测定。2. 掌握循环伏安法的基本原理及其电极动力学过程的规律。3. 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。二、实验原理1. 循环伏安法循环伏安法是在电极上施加一个线性扫描电压，当到达某设定的终止电位后，再反向回扫至某设定的起始电压。进行正向扫描时若溶液中存在氧化态O,电极上将发生还原反应:O+ne-R反向回扫时，电极上的还原态R将发生氧化反应：RO+ne-領环1帖阡&T0204M80r/*图6循环伏安法的典型激发信号三角波电位，转换电位为0.8V和一0.2V（vs.SCE）2. 测量原理循环伏安图见图7。峰电流可表示为：i=2.69x105xn3/2vi/2Di/2Acp其中：i为峰电流（A,安培）；n为电子转移数；D为扩散系数（cm2s-i）；v为电压p扫描速度（Vs-1）；A为电极面积（cm2）；c为被测物质浓度（m0LL-1）。图7循环伏安图从循环伏安图可获得氧化峰电流i与还原峰电流i，氧化峰电位E与还原峰电位E。papcpapc对于可逆体系，氧化峰电流i与还原峰电流i绝对值的比值papci/i=1papc氧化峰电位E与还原峰电位E电位差：papc人RT0.056e=EE=2.2-(V)papcnFn(T=298K)条件电位Eo：EEEo=papc2铁氰化钾离子Fe(CN)63-亚铁氰化钾离子Fe(CN)64-氧化还原电对的标准电极电位为：Fe(CN)63-+e-=Fe(CN)64-Eo=0.36V(vs.SCE)电极电位与电极表面活度的Nernst方程式为:Eo+RTnFCcInocR在一定扫描速率下，从起始电位(一0.2V)正向扫描到转折电位(+0.8V)期间，溶液中Fe(CN)64-被氧化生成Fe(CN)63-,产生氧化电流；当负向扫描从转折电位(+0.8V)变到原起始电位(一0.2V)期间，在指示电极表面生成的Fe(CN)63-被还原成Fe(CN)64-,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0.1molLiKNO3溶液中Fe(CN)63-的扩散系数为0.63x10-5cm2s-i；电子转移速率大，为可逆体系(0.1molLiKNO3溶液中，25C时，标准反应速率常数为5.2x10-2cms-i)。三、仪器与试剂1. 仪器：上海辰华CHI600电化学工作站。2. 试剂：2.0x10-3molL-1K4Fe(CN)6；1.0molL-1KNO3。四、实验步骤1溶液的配制亚铁氰化钾(原始溶液的浓度为2.0x10-3moLL-i)；KNO3(原始溶液的浓度为1.0molLi)。分别取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL亚铁氰化钾的原始溶液和1.0mLKNO3原始溶液稀释至10mL,即得到2.0x10-4、4.0x10-4、6.0x10-4、8.0x10-4、1.0x10-3molL-i的Fe(CN)64-溶液和0.10molL-1的KNO3溶液。2指示电极的预处理金圆盘玻碳电极用Al2O3粉末(粒径0.05卩m)或牙膏将电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗。3支持电解质的循环伏安图在电解池中放入0.1molL1KNO3溶液，插入电极，以新处理的金圆盘玻碳电极为指示电极，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0.02V/s；起始电位为一0.2V；终止电位为+0.8V。开始循环伏安扫描，以检验电极表面的光滑程度，记录循环伏安图(应为一条过原点的直线)。4K4Fe(CN)6溶液的循环伏安图分别作2.0x10-4、4.0x10-4、6.0x10-4、8.0x10-4、1.0x10-3molL-1的K4Fe(CN)6溶液(均含支持电解质KNO3浓度为0.10mol.L-1)循环伏安图。5不同扫描速率K4Fe(CN)6溶液的循环伏安图在4.0x10-4molL-1K4Fe(CN)6溶液中，以0.02、0.06、0.10、0.15、0.20V/s，在一0.2至+0.8V电位范围内扫描，分别记录循环伏安图。五、数据处理1.从K4Fe(CN)6溶液的循环伏安图，读出ipa、ipc、Epa、Epc的值。2分别以ipa、ipc对K4Fe(CN)6溶液的浓度作图，说明峰电流与浓度的关系。3. 分别以i、i对V1/2作图，说明峰电流与扫描速率间的关系。papc4. 计算ipa/ipc的值，E。值和AE值；说明K3Fe(CN)6在KNO3溶液中电极过程的可逆性。六、思考题1解释K4Fe(CN)6溶液的循环伏安图形状。2如何用循环伏安法来判断电极过程的可逆性？3.若E。值和AE值的实验结果与文献值有差异，试说明其原因。