1实验4循环伏安法判断电极过程一、实验目的1．学会使用电化学工作站进行循环伏安法的测定。2．掌握用循环伏安法判断电极的可逆性。3．测量峰电流和峰电位，了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。二、实验原理1．循环伏安法循环伏安法和单扫描极谱法类似。是在电极上施加一个线性扫描电压，当到达某设定的终止电位后，再反向回扫至某设定的起始电压。进行正向扫描时若溶液中存在氧化态O，电极上将发生还原反应：O＋ne-≒R反向回扫时，电极上的还原态R将发生氧化反应：R≒O＋ne-2图1循环伏安法的典型激发信号三角波电位，转换电位为0.8V和－0.2V（vs.SCE）2．测量原理例循环伏安图，图2峰电流表示为：ip＝2.69×105×n3/2v1/2D1/2Ac其中：ip为峰电流（A，安培）；n为电子转移数；D为扩散系数（cm2·s-1）；v为电压扫描速度（V·s-1）；A为电极面积（cm2）；c为被测物质浓度（mol·L-1）。图2循环伏安图3从循环伏安图可获得氧化峰电流ipa与还原峰电流ipc，氧化峰电位Epa与还原峰电位Epc。对于可逆体系，氧化峰电流ipa与还原峰电流ipc绝对值的比值ipa/ipc＝1氧化峰电位Epa与还原峰电位Epc电位差：△E＝Epa－Epc＝2.2≈（V）（T=298K）条件电位Eo′：Eo′＝由此可判断电极过程的可逆性三、仪器与试剂1．仪器：电化学工作站，金元盘电极、铂圆盘电极和玻璃碳电极，铂丝电极和饱和甘汞电极。2．试剂：1×10-2mol·L-1K3Fe(CN)6；1.0mol·L-1KNO3。四、实验步骤1．溶液的配制4取5.0mL铁氰化钾的原始溶液于100mL容量瓶中，稀释、定容，得到1.0×10-3的[Fe(CN)6]3-溶液；取10mL1.0×10-3的[Fe(CN)6]3溶液于100mL容量瓶中，稀释、定容，得到1.0×10-4的[Fe(CN)6]3-溶液；取10mL1.0×10-4的[Fe(CN)6]3溶液于100mL容量瓶中，稀释、定容，得到1.0×10-5的[Fe(CN)6]3-溶液。2．指示电极的预处理金圆盘玻碳电极用Al2O3粉末（粒径0.05µm）或牙膏将电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗。3．支持电解质的循环伏安图(检测工作电极)在电解池中放入0.1mol·L-1KNO3溶液，插入电极，以新处理的金圆盘玻碳电极为指示电极，铂丝电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，进行循环伏安仪设定，扫描速率为0.02V/s；起始电位为－0.2V；终止电位为＋0.8V。开始循环伏安扫描，以检验电极表面的光滑程度，循环伏安图应为一条过原点的直线。4.不同速率K3Fe(CN)6溶液的循环伏安图5在电解池中放入1.00×10-3mol/LK3Fe(CN)6+0.50mol/LKNO3溶液，插入铂圆盘（或金圆盘）指示电极，铂丝辅助电极和饱和甘汞电极，通N2除O2。扫描速率20mV/s,从+0.80～-0.20V扫描，记录循环伏安图。以不同速率扫描：10mV/s、40mV/s、60mV/s、80mV/s、100mV/s和200mV/s，分别记录从+0.80～-0.20V扫描的循环伏安图。5.不同浓度K3Fe(CN)6溶液的循环伏安图以20mV/s扫描速率，从+0.80～-0.20V扫描，分别记录1.00×10-5mol/L、1.00×10-4mol/L、1.00×10-3mol/L和1.00×10-2mol/LK3Fe(CN)6+0.50mol/LKNO3溶液的循环伏安图。五、结果处理1.不同扫描速率的循环伏安图及数据：(1)200mV/s6峰电位,峰电流,半峰面积:Ep1(V)=0.207ip1(A)=-2.984227E-6Ah1(C)=-1.250004E-6Ep2(V)=0.034ip2(A)=2.433237E-6Ah2(C)=1.331639E-6(2)100mV/s7峰电位,峰电流,半峰面积:Ep1(V)=0.2ip1(A)=-2.217506E-6Ah1(C)=-1.754294E-6Ep2(V)=0.052ip2(A)=1.958818E-6Ah2(C)=1.874141E-6(3)80mV/s8峰电位,峰电流,半峰面积:Ep1(V)=0.199ip1(A)=-1.980167E-6Ah1(C)=-1.927066E-6Ep2(V)=0.046ip2(A)=1.756623E-6Ah2(C)=2.200851E-6(4)60mV/s9峰电位,峰电流,半峰面积:Ep1(V)=0.201ip1(A)=-1.707508E-6Ah1(C)=-2.276677E-6Ep2(V)=0.053ip2(A)=1.564985E-6Ah2(C)=2.412016E-6(5)40mV/s10峰电位,峰电流,半峰面积:Ep1(V)=0.206ip1(A)=-1.324649E-6Ah1(C)=-2.777265E-6Ep2(V)=0.051ip2(A)=1.333941E-6Ah2(C)=3.115400E-6(6)10mV/s11峰电位,峰电流,半峰面积:Ep1(V)=0.198ip1(A)=-6.508464E-7Ah1(C)=-5.301448E-6Ep2(V)=0.063ip2(A)=7.874717E-7Ah2(C)=6.701664E-6122.不同浓度K3Fe(CN)6溶液的循环伏安图及数据：(1)1.00×10-5mol/Lipa/A7.874717E-71.333941E-61.564985E-61.756623E-61.958818...
