循环伏安法测定亚铁氰化钾

循环伏安法测定亚铁氰化钾 循环伏安法测定亚铁氰化钾 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 3-4-铁氰化钾离子[Fe(CN)]-亚铁氰化钾离子[Fe(CN)]氧化还原电对的标66 准电极电位为 3--4-θ[Fe(CN)] + e= [Fe(CN)] φ= 0.36V(vs.NHE) 66 电极电位与电极表面活度的Nernst方程式为 θφ=φ+ RT/Fln(C/C) OxRed 峰电流与电极表面活度的Cotroll方程为: 在一定扫描速率下，从起始电位(0.2V)正向扫描到转折电位(+0.8V)期 3间，溶液中[Fe(CN)]被氧化生成[Fe(CN)]，产生氧化电流;当负向扫描从转66 折电位(+0.8V)变到原起始电位(0.2V)期间，在指示电极表面生成的 34[Fe(CN)]被还原生成[Fe(CN)]，产生还原电流。溶液中的溶解氧具有电活性，用 66 i—E 曲 线 三、 仪器与试剂 2循环伏安仪、X-Y记录仪，铂电极(指示电极，表面积为0.025cm)、铂 丝电极(辅助电极)、饱和甘汞电极(参比电极) -1 0.10 mol?L-1 K [Fe(CN)]; 1.0 mol?L NaCl 46 四、实验步骤 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 23 抛光，然后用蒸馏水清洗，待用。 -12. 支持电解质的循环伏安图: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 -1极为参比电极，进行循环伏安仪设定，扫描速率为10 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，记录循环伏安图。 -1-3. K[Fe(CN)]溶液的循环伏安图: 分别作0.010 mol?L、0.020 mol?L46 1-11-1、0.040 mol?L、0.060 mol?L、0.080 mol?L的K [Fe(CN)]溶液(均含46 -1支持电解质NaCl浓度为0.10 mol?L)循环伏安图。 -14. 不同扫描速率K[Fe(CN)]溶液的循环伏安图: 在0.08 mol?L K 4 64 -1-1-1-1[Fe(CN)]溶液中，以10 mV?s、50 mV?s、70 mV?s、100 mV?s、150 6 -1-1mV?s、200 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。 五、数据处理 1、从 K[Fe(CN)]溶液的循环伏安图，测量i、i、和值。 46papc 2、分别以i和i对K[Fe(CN)]溶液浓度c作图，说明峰电流与浓度的关系。 papc46 3、分别以i和i对作图，说明峰电流与扫描速率间的关系;计算铂电极papc 的表面积。 4、计算i/i值、 值;说明K[Fe(CN)]在溶液中的电极过程的可逆性。 papc46 1、不同浓度的K[Fe(CN)]溶液的i、 i、φ 、 φ。 (扫描速度为46papcpapc -110mV?s) c?mol?L ?Vφpc i?A i?A φ?V ?i ipapcpapapc 0.01 -2.057e-5 2.036e-5 0.152 0.228 1.010 0.076 0.02 -4.061e-5 4.111e-5 0.154 0.234 0.988 0.080 0.04 -8.406e-5 8.544e-5 0.159 0.249 0.984 0.090 0.06 -1.334e-4 1.380e-4 0.162 0.256 0.967 0.094 0.08 -1.782e-4 1.830e-4 0.166 0.261 0.974 0.095 以i、 i对K[Fe(CN)]溶液的浓度作图 papc46 由图可知:i与i与浓度均呈线性关系 papc 2、不同扫描速率下0.01mol?L的K[Fe(CN)]溶液的i、 i、φ 、 φ46papcpapc v?V?s ?Vφpc 1/2?A i?A φ?V ?i iiv papcpapapc -2.057e-0.01 0.10 2.036e-5 0.152 0.228 1.010 0.076 5 -4.286e-0.05 0.22 4.341e-5 0.144 0.238 0.987 0.094 5 -4.859e-0.07 0.26 4.904e-5 0.140 0.244 0.991 0.104 5 -5.794e-0.1 0.32 5.970e-5 0.139 0.243 0.971 0.104 5 -6.732e-0.15 0.39 7.017e-5 0.132 0.253 0.959 0.121 5 -7.775e-0.2 0.45 8.124e-5 0.130 0.253 0.957 0.123 5 1/2以 i、 i对v作图 papc 1/2由图可知:i与i与v成线性关系。 papc 3、电极的表面积 53/21/21/2i=2.69×10nDvAc P 2其中n为电子转移数，D为扩散系数(cm/s)，v为电位扫描速率 (V/s) -62K[Fe(CN)]的扩散系数D=6.61×10 cm/s，n=1，c=0.01mol/L 4 6 1/21/2 i=k v k为i与v关系图的斜率k=0.0002pp 51/2k=2.69×10ADc 51/22 A= k/(2.69×10Dc)=2.892e-5 cm 4、上述数据中可以看出i?i均近似等于1，接近于96mV /npapc(n=1)，所以该反应是可逆反应。 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。