循环伏安法测定电极反应参数一、实验目的（1）学习金电极表面的处理方法；（2）熟悉循环伏安测定的实验技术；（3）掌握循环伏安仪的实验原理、实验参数的确定、实验数据的处理及分析。二、实验原理伏安法是以固态电极作工作电极电解被分析物质的稀溶液，并根据电流-电压曲线进行分析的方法。根据所施加的电压类型和扫描方式的不同，伏安法可分为循环伏安法、线性扫描伏安法、差分脉冲伏安法、溶出伏安法、方波伏安法等。本实验采用循环伏安法测铁氰化钾电极反应参数。[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-氧化还原电对的标准电极电位为：[Fe(CN)6]3-+e-=[Fe(CN)6]4-φθ=0.36V电极电位与电极表面活度的Nernst方程式φ=φθ’+RT/Fln(COx/CRed)对于可逆的电极反应，峰电流方程式可以表示如下：ip=2.69×105n3/2D1/2v1/2Ac从上式可以看出，在一定的实验条件下，峰电流ip与扫速的二分之一次方(v1/2)或被测物质的浓度c成正比。循环伏安法是一种采用三电极系统(工作电极，参比电极和辅助电极)的电化学研究方法。该法控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波形一次或多次反复扫描（如图1），电势范围是使电极上能交替发生不同的氧化和还原反应，并记录电流-电势(i-E)曲线，称为循环伏安曲线。循环伏安曲线显示一对峰，称为氧化还原峰。图1如图2所示，对于[Fe(CN)6]3-，当电位从正向负扫描时，溶液中[Fe(CN)6]3-在电极上发生还原反应，生成[Fe(CN)6]4-，产生还原波，其峰电流为ipc，峰电位为Epc；当逆向扫描时，电极表面生成的[Fe(CN)6]4-被氧化生成[Fe(CN)6]3-，产生氧化电流，其峰电流为ipa，峰电位为Epa。峰电位差ΔE=Epa-Epc,Eθ,=(EEpa+Epc)/2。若ΔE=56.5/n，且ipa/ipc=1，则整个反应为可逆反应；ΔE>56.5/n，ipa/ipc<1，则整个反应为不可逆反应。三、实验试剂与仪器仪器：上海辰华CHI650D电化学工作站；三电极系统(玻碳工作电极、铂丝辅助电极和Ag/AgCl参比电极)；超声系统；比色管；电解池；移液管。试剂：10mmol·L-1K3[Fe(CN)6]；0.1mol·L-1KCl。四、实验步骤1．配制1mmol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液移取10mmol·L-1K3[Fe(CN)6]1.00mL于10mL比色管中，然后各加入1mL0.1mol/L的支持电解质KCl溶液，水定容，摇匀，配制成1mmol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液。2．工作电极的预处理金电极用Al2O3粉末(粒径0.05µm)将电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗。3．测定1mmol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安曲线将步骤1配的1mmol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液放入电解池中，以三电极(以新处理的金电极为工作电极，铂丝电极为辅助电极，Ag/AgCl电极为参比电极)系统进行循环伏安法设定，扫描速度为100mV/s，起始电位为+0.4V，终止电位为-0.4V。开始循环伏安扫描，保存循环伏安图。4．以不同的扫速测定K3[Fe(CN)6]溶液循环伏安图曲线将步骤3的扫描速率改变，扫描速率分别为0.05mV/s、0.1mV/s、0.04mV/s、0.06mV/s、0.08mV/s、0.1mV/s、0.15mV/s和0.2mV/s；起始电位为+0.4；终止电位为-0.4V。开始循环伏安扫描，记录循环伏安图。五、数据处理图21.从K3[Fe（CN）6]溶液的循环伏安图，读出ipa、ipc、Epa、Epa的值；计算ipa/ipc的值，ΔE和Eθ’值；说明K3[Fe（CN）6]在NaCl溶液中电极过程的可逆性。浓度（mol/L）ipa（μA）ipc（μA）0.001ipa/ipcEpa（V）ΔEEpc（V）（V）Eθ（’V）2.分别以ipa、ipc对V1/2作图，说明峰电流与扫描速率间的关系，并计算扩散系数（金电极直径d=2mm）扫描速率（mv/s）1020405060100150200250300五：问答题1、金电极的处理方法2、为何要在电解质和溶液处于静止的条件下进行电解。3、扫描速率V1/2（mv/s）1/2ipa（μA）ipc（μA）Epa（V）Epc（V）
