电化学工作站测铁氰化钾实验

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1、电化学法测定铁氰化钾姓名：班级：化学0902学号：一．实验目的：1.学习固体电极表面的处理方法；2.掌握循环伏安法的使用技术；3.了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响二．实验原理：所谓的循环伏安法（CyclicVoltammetryCV），是在工作电极，如铂电极上，加上对称的三角波扫描电势，即从起始电势E0开始扫描到终止电位E1后，再回到扫至起始电势，记录得到相应的电流-电势（i-E）曲线。图中表明：在三角波扫描的前半部，记录峰形的阴极波，后半部记录的是峰形的阳极波。一次三角波电势扫描，电极上完成一个还原-氧化循环，从循环伏安图的波形及其峰电势（

2、jpc和jpa）和峰电流可以判断电极反应的机理。电极反应可逆性的判据可逆O+ne=R准可逆不可逆O+ne→R电势响应的性质Ep与v无关。25℃时，ΔEp＝59/nmV，与v无关Ep随v移动。低速时，ΔEp≈60/nmV，但随着v的增加而增加，接近于不可逆。v增加10倍，Ep移向阴极向30/αnmV电流函数的性质(ip/v1/2)与v无关(ip/v1/2)与v无关(ip/v1/2)与v无关阳极电流与阴极电流比的关系ipa/ipc≈1，与v无关仅在α＝0.5时，ipa/ipc≈1反扫或逆扫时没有相应的氧化或还原电流循环伏安法是一种十分有用的近代电化学

3、测量技术，能够迅速地观察到所研究体系在广泛电势范围内的氧化还原行为，通过对循环伏安图的分析，可以判断电极反应产物的稳定性，它不仅可以发现中间状态产物并加以鉴定，而且可以知道中间状态实在什么电势范围及其稳定性如何。此外，还可以研究电极反应的可逆性。因此，循环伏安法已广泛应用在电化学、无机化学、有机化学和生物化学的研究中。一般在测定时，由于溶液中被测样品浓度一般都非常低，为维持一定的电流，常在溶液中加入一定浓度的惰性电解质如KCl，KNO3，NaClO4等。典型的循环伏安图如图所示。该图是在0.4mol/LKNO3电解质溶液中，5.0×10-4mol

4、/L的K3Fe(CN)6在Pt工作电极上反应得到的结果。扫描速度为10mV/s，铂电极面积为2.6mm2.从图可见，起始电位Ei为+0.5V（a点），电位比较正的目的是为了避免电极接通后Fe(CN)63-发生电解。然后沿负的电位扫描，当电位至Fe(CN)63-可还原时，即析出电位，将产生阴极电流（b点）。其电极反应为：Fe(CN)63-+e=Fe(CN)64-。随着电位的变负，阴极电流迅速增加（bcd），直至电极表面的Fe(CN)63-浓度趋近于零，电流在d点达到最高峰。然后迅速衰减（def），这是因为电极表面附近溶液中的Fe(CN)63-几乎全

5、部因电解转变为Fe(CN)64-而耗尽，及所谓的贫乏效应。当电压扫描至-0.10V（g点）处，虽然已经转向开始阳极化扫描，但这时的电极电位仍相当负，扩散至电极表面的Fe(CN)63-仍在不断的还原，故仍呈现阴极电流，而不是阳极电流。当电极电位继续正向变化至Fe(CN)64-的析出电位时，聚集在电极表面附近的还原产物Fe(CN)64-被氧化，其反应为Fe(CN)64--e=Fe(CN)63-这时产生阳极电流（ijk）。阳极电流随着扫描电位正移迅速增加，当电极表面的Fe(CN)64-浓度趋近于零时，阳极化电流达到峰值（j点）。扫描电位继续正移，电极表

6、面附近的Fe(CN)64-耗尽，阳极电流衰减至最小（k点）。当电位扫至+0.5V时，完成一次循环，获得了循环伏安图。简而言之，在正向扫描（电位变负，阴极向扫描）时，Fe(CN)63-在电极上还原产生阴极电流而指示电极表面附近它的浓度变化的信息。在反向扫描（电位变正，阳极向扫描）时，产生的Fe(CN)64-重新氧化产生阳极电流而指示它是否存在和变化。因此，循环伏安能循序提供电活性物质电极反应过程的可逆性，化学反应历程、电极表面吸附等许多信息。循环伏安图中可得到的几个重要参数：阳极峰电流（ipa）、阴极峰电流（ipc）、阳极峰电位（jpa）和阴极峰电

7、位（jpc）。测量确定的ip的方法是：沿着基线作切线外推至峰下，从峰顶作垂线至切线，其间高度即为ip（如图所示）。jp可直接从横轴与峰顶对应处读取。可逆氧化还原电对的电位φΘ=+lg而两峰之间的电位差值（mV）为：Δjp=jpa－jpc≈对可逆体系的正向峰电流，由Randles－Savick方程可表示为：ip=2.69×105An3/2Do1/2v1/2co0式中，ip为峰电流，A为电极面积，cm2；n为电子转移数；D为扩散系数，cm2/s；v为扫描速度，V/s；c为浓度，mol/L。根据上式，ip与v1/2和c都是直线关系，对研究电极反应过程具

8、有重要意义。三．实验步骤1、铁氰化钾溶液的配置：准确移取1.0mL2.0×10-2mol的铁氰化钾标准溶液于10mL的小烧杯中，加入1.