循环伏安法测亚铁氰化钾

循环伏安法测亚铁氰化钾 五、循环伏安法测定亚铁氰化钾 五、循环伏安法测定亚铁氰化钾 实验目的 实验目的 , 学习固体电极面的处理方法。 学习固体电极表面的处理方法。 , 掌握循环伏安仪的使用技术。 掌握循环伏安仪的使用技术。 , 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响 一、实验原理 一、实验原理 铁氰化钾离子-亚铁氰化钾离子氧化还原电对的电极电位 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 34,,, Fe(CN)Fe(CN)，,e,,,,66 0 ,,0.36V(.NHE)vs 电极电位与电极表活度的Nernst方程 电极电位与电极表活度的Nernst方程 'cRT0ox,,,,，lnpa nFcRed 53/21/21/2i,2.69，10nADvc峰电流与电极表面活度的Cotroll方程 峰电流与电极表面活度的Cotroll方程 p 循环伏安法 循环伏安法 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 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 4-3-4-3-V)期间，溶液中[Fe(CN)]被氧化生成[Fe(CN)]，产生氧化电流;V)期间，溶液中[Fe(CN)]被氧化生成[Fe(CN)]，产生氧化电流;6666 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，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， 3- 4- 3- 4- 在指示电极表面生成的[Fe(CN)]被还原生成[Fe(CN)]，产生还在指示电极表面生成的[Fe(CN)]被还原生成[Fe(CN)]，产生还6666原电流 原电流 二、注意事项 二、注意事项 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。 下进行电解。 实验前电极表面要处理干净。 实验前电极表面要处理干净。 -1-5 -1-5 在0.10 mol?L NaCl溶液中K[Fe(CN)]的扩散系数为0.63×10在0.10 mol?L NaCl溶液中K[Fe(CN)]的扩散系数为0.63×1046 46 -1-1-1-1cm?s;电子转移速率大，为可逆体系(1.0 mol?L NaCl溶液中，25?cm?s;电子转移速率大，为可逆体系(1.0 mol?L NaCl溶液中，25? -2 -1-2 -1时，标准反应速率常数为5.2×10cm?s) 时，标准反应速率常数为5.2×10cm?s) 三、仪器和试剂 三、仪器和试剂 LK98电化学分析系统;铂盘电极;铂柱电极，饱和甘汞电极;电解LK98电化学分析系统;铂盘电极;铂柱电极，饱和甘汞电极;电解池大多电解池以玻璃制造(偶有石英)，可以根据需要加工成各池大多电解池以玻璃制造(偶有石英)，可以根据需要加工设计成各 -1-1-1-1种形状、0.50 mol?L K [Fe(CN)]; 1.0 mol?L NaCl 种形状、0.50 mol?L K [Fe(CN)]; 1.0 mol?L NaCl 4646 四、实验步骤 四、实验步骤 1. 指示电极的预处理: 1. 指示电极的预处理: 铂电极用AlO粉末(粒径0.05 µm)将电极表面抛光，然后用蒸馏铂电极用AlO粉末(粒径0.05 µm)将电极表面抛光，然后用蒸馏2323 水清洗。 水清洗。 2. 支持电解质的循环伏安图: 2. 支持电解质的循环伏安图: -1-1在电解池中放入0.10 mol?L NaCl溶液，插入电极，以新处理的铂电在电解池中放入0.10 mol?L 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 -1-1行循环伏安仪设定，扫描速率为100 mV?s;起始电位为-0.2 V;终行循环伏安仪设定，扫描速率为100 mV?s;起始电位为-0.2 V;终止电位为+0.8 V。开始循环伏安扫描，循环伏安图。 止电位为+0.8 V。开始循环伏安扫描，记录循环伏安图。 3. K[Fe(CN)]溶液的循环伏安图: 3. K[Fe(CN)]溶液的循环伏安图: 4646 -1-1-11-1-1-11分别作0.010 mol?L、0.020 mol?L、0.040 mol?L、0.060 mol?L、分别作0.010 mol?L、0.020 mol?L、0.040 mol?L、0.060 mol?L、 -1-10.080 mol?L的K [Fe(CN)]溶液(均含支持电解质NaCl浓度为0.10 0.080 mol?L的K [Fe(CN)]溶液(均含支持电解质NaCl浓度为0.10 4646 -1-1mol?L)循环伏安图。 mol?L)循环伏安图。 -1-14. 不同扫描速率K[Fe(CN)]溶液的循环伏安图: 在0.040 mol?L 4. 不同扫描速率K[Fe(CN)]溶液的循环伏安图: 在0.040 mol?L 4 64 6 -1-1-1-1-1-1K [Fe(CN)]溶液中，以100 mV?s、150 mV?s、200 mV?s、250 K [Fe(CN)]溶液中，以100 mV?s、150 mV?s、200 mV?s、250 4646 -1-1-1-1-1-1mV?s、300 mV?s、350 mV?s，在-0.2至+0.8 V电位范围内扫描，mV?s、300 mV?s、350 mV?s，在-0.2至+0.8 V电位范围内扫描，分别记录循环伏安图、 分别记录循环伏安图、 五、数据处理 五、数据处理 1/21/21. 从K[Fe(CN)]溶液的循环伏安图上，读取i、、、iv 的1. 从K[Fe(CN)]溶液的循环伏安图上，读取i、、v 、i的4 6pa pc 4 6pa pc 值。 值。 2. 分别以i、i对K[Fe(CN)]溶液的浓度作图，说明峰电流与2. 分别以i、i对K[Fe(CN)]溶液的浓度作图，说明峰电流与pa pc4 6pa pc4 6 浓度的关系。 浓度的关系。 1/21/23. 分别以ii对v作图，说明峰电流与扫描速率间的关系。 3. 分别以ii对v作图，说明峰电流与扫描速率间的关系。 pa 、 pcpa 、 pc 4. 计算i/i的值、 值和 值;说明K[Fe(CN)]在KCl溶液中电4. 计算i/i的值、 值和 值;说明K[Fe(CN)]在KCl溶液中电pa pc3 6pa pc3 6极过程的可逆性 极过程的可逆性 六、注意事项 六、注意事项 1. 实验前电极表面要处理干净。 1. 实验前电极表面要处理干净。 2. 扫描过程保持溶液静止。 2. 扫描过程保持溶液静止。 3. K[Fe(CN)]和K[Fe(CN)]的循环伏安图是否相同，为什么, 3. K[Fe(CN)]和K[Fe(CN)]的循环伏安图是否相同，为什么, 4 63 64 63 6 4. 设计一测定扩散系数的电化学方法。 4. 设计一测定扩散系数的电化学方法。 5. 若实验中测得的条件电极电位和与文献值有差异，说明其原因 5. 若实验中测得的条件电极电位和与文献值有差异，说明其原因 i—E 曲 线 图形解析 图形解析 从循环伏安图上读取以下数据 从循环伏安图上读取以下数据 (),,， pcpa0',,iipcpa,,papc 2 计算计算ipa0.059,1,,,,,,,pcpainpc i~cp作图并验证以下公式 作图并验证以下公式 1/2 iv~p 53/21/21/2 i,2.69，10nADvcp