.WORD.格式.
循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程
一、实验原理 1.循环伏安法
循环伏安法是将循环变化的电压施加于工作电极和对电极之间,记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线。此方法也称为三角波线性电位扫描方法。图1-1表明了施加电压的变化方式。选定电位扫描范围E1～E2 和扫描速率, 从起始电位E1开始扫描到达E2 , 然后连续反向在扫描从E2回到E1。由图1-2 可见,循环伏安图有两个峰电流和两个峰电位。ipc和 ipa分别表示阴极峰值电流和阳极峰值电流，对应的阴极峰值电位与阳极峰值电位分别为Epc和Epa。
E / V?pc阳极 i / ??????????阴极-0.20.00.20.4E220deipc
10cakbfg0hipa?pa正向扫描-10ij0.20.10.0-0.1-0.2E10.6010逆向扫描E1402030-200.60.50.40.3t ??s? / v图1-1 循环伏安法的典型激发信号 图1-2 K3Fe(CN)6在KCL溶液中的循环伏安图
2.判断电极可逆性
根据Nernst方程,在实验测定温度为298K时,计算得出 △Ep = Epa- Epc≈59/n mV (1-1) 阳极峰电流ipa和阴极峰电流ipc 满足以下关系： ipc/ipa ≈1 (1-2)
同时满足以上两式，即可认为电极反应是可逆过程。如果从循环伏安图得出的 △Ep/mv = 55/n～65/n范围，也可认为电极反应是可逆的。 3.计算原理
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 [Fe(CN)6]3- + e- = [ Fe(CN)6]4- Φ=0.36v 电极电位与电极表面活度的Nernst方程：
??pa??0'?CRTInOxFCRed峰电流与电极表面活度的Randles-Savcik方程： ip= 2.69×105n3/2ACD1/2v1/2 二、实验仪器与试剂
专业整理 资料分享
.WORD.格式.
仪器： CHI660电化学工作站，电解池 铂盘工作电极 铂丝辅助电极 Ag/AgCl参比电极。 试剂：铁氰化钾溶液:0.1mol/L； 硝酸钾溶液：1.0mol/L 三、实验步骤 1．Pt工作电极预处理
不同粒度的α-Al2O3粉，抛光，洗去表面污物，再超声水浴中清洗，每次2－3分钟，重复三次，得到平滑光洁和新鲜的电极表面。 2．铁氰化钾试液的配制
准确移取0mL ,0.25 mL ,0.50 mL ,1.0 mL和2.0 mL溶度为2.0x10-2M的铁氰化钾标准液于10 mL的小烧杯中，加入1.0M的氯化钾溶液1.0 mL，再加蒸馏水稀释至10 mL。因此，5种铁氰化钾试液的浓度依次是： 0M , 0.5×10-3M , 1.0×10-3M , 2.0 ×10-3M , 4.0 ×10-3M。
3. 将铁氰化钾标准溶液转移至10 mL电解池中，插入三支电极，在“实验”菜单中选择“实验方法”，选择“循环伏安法”，点“确定”，设置实验参数：起始电位（+0.6 V）；终止电位（-0.2 V）；静止时间（2 s）；扫描时间（任意扫速）；扫描速度（0.1 V/s）；灵敏度（1.0×e）；循环次数（1）；是否敲击（不敲击）；通氮时间（0）；氮气（不保持），点“确定”。从“实验”菜单中选择“开始实验”，观察循环伏安图，记录峰电流和峰电位。
4. 考察峰电流与扫描速度的关系，使用上述溶液，分别以不同的扫描速度：0.1、0.2、0.5 V/s（其他实验条件同上）分别记录从＋0.6V~ -0.2V扫描的循环伏安图，记录峰电流。
5. 考察峰电流与浓度的关系，分别准确移取上述溶液1.00、2.00、5.00 mL，置于3只10 mL容量瓶中，分别用去离子水定容，摇匀，以0.1 V/s的扫描速度（灵敏度调为1.0×e-4，其他实验条件同上）分别记录从＋0.6V~ -0.2V扫描的循环伏安图，记录峰电流。 四、数据处理
1. 计算阳极峰电位与阴极峰电位的差△E。
2. 计算相同实验条件下阳极峰电流与阴极峰电流的比值ipa / ipc。
3. 相同K3Fe(CN)6浓度下，以阴极峰电流或阳极峰电流对扫描速度的平方根作图，说明二者之间的关系。
4. 相同扫描速度下，以阴极峰电流或阳极峰电流对K3Fe(CN)6的浓度作图，说明二
-3
专业整理 资料分享
.WORD.格式.
者之间的关系。
5. 根据实验结果说明K3Fe(CN)6在KNO3溶液中电极反应过程的可逆性。 五、实验结果与讨论 相关图表如下
研究同一扫描速度下，峰电流与铁氰化钾的浓度关系：
（1）以25m V/s速度扫描时，峰电流ip与铁氰化钾的浓度c关系： 铁氰化钾浓度c(x10M) 阳极峰电流值ipa(x10A) -5-30 0 0 0.5 -2.2 3.4 1.0 -4.6 6.5 2.0 -9.0 9.9 4.0 -17.4 16.1 阴极峰电流值ipc(x10A) -5
图4-1 25m V/s速度扫描时峰电流ip与铁氰化钾的浓度c关系图
（2）以5 0mV/s速度扫描时，峰电流ip与铁氰化钾的浓度c关系：
铁氰化钾浓度c(x10M) 阳极峰电流值ipa(x10A) -5-30 0 0 0.5 -3.5 4.7 1.0 -5.8 8.7 2.0 -11.8 12.2 4.0 -20.4 21.0 阴极峰电流值ipc(x10A) -5
图4-2 50m V/s速度扫描时峰电流ip与铁氰化钾的浓度c关系图
专业整理 资料分享