循环伏安法测定亚铁氰化钾

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

实验原理

铁氰化钾离子[Fe(CN)₆]^3--亚铁氰化钾离子[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-           φ^θ= 0.36V(vs.NHE)

电极电位与电极表面活度的Nernst方程式为
                     φ=φ^θ+ RT/Fln(C_Ox/C_Red)

起始电位:(-0.20V)

终止电位：(0.80 V)

溶液中的溶解氧具有电活性，用通入惰性气体除去。

仪器与试剂
MEC-16多功能电化学分析仪（配有电脑机打印机）；金电极；铂丝电极；饱和甘汞电极；

容量瓶：250 mL、100mL各2个，25 mL 7个。

移液管：2、5、10mL、20mL各一支。

NaCl溶液、K₄[Fe(CN)₆]、、Al₂O₃粉末（粒径0.05 μm）

实验步骤

1、指示电极的预处理

金电极用金相砂纸细心打磨，超声波超声清洗，蒸馏水冲洗备用。

2、溶液的配制

配制0.20 mol/L NaCl溶液250mL，再用此溶液配制0.10 mol/L的 K₄[Fe(CN)₆]溶液100mL备用。

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循环伏安法实验报告

实验目的

1.       了解电化学分析的工作原理、发展过程，掌握用循环伏安法判断电极是否可逆。

2.       学会测定循环伏安曲线

3.       掌握循环伏安法的一般操作过程，学会测量峰电流和峰电位。

实验原理

循环伏安法(Cyclic Voltammetry)一种常用的电化学研究方法。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，电势范围是使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，并记录电流-电势曲线。根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度，中间体、相界吸附或新相形成的可能性，以及偶联化学反应的性质等。常用来测量电极反应参数，判断其控制步骤和反应机理，并观察整个电势扫描范围内可发生哪些反应，及其性质如何。对于一个新的电化学体系，首选的研究方法往往就是循环伏安法，可称之为“电化学的谱图”。循环伏安法除了使用汞电极外，还可以用铂、金、玻璃碳、碳纤维微电极以及化学修饰电极等。若溶液中存在氧化态，电极上将发生还原反应；反扫时，电极上生成的还原态将发生氧化反应。峰电流可表示为

      即峰电流与被测物质浓度，扫描速率等有关。

    如何判断表面电化学反应的可逆性

1.       对于可逆体系，氧化峰电流与还原峰电流之比：

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实验七、循环伏安法观察Fe(CN)₆^3–/4–及抗坏血酸的电极反应过程

一、实验目的

1、学习并理解可逆电极反应的发生条件。

2、学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原理和方法。

3、熟悉仪器的使用并根据所测数据验证并判断电极反应是否是可逆反应。

二、实验原理

  1、溶液中的电解质会离解出阴、阳离子，在外电场作用下发生定向移动产生电流使整个回路导通。在电场的作用下，阴、阳离子分别向阳极、阴极移动，并在电极表面发生氧化或还原反应。如果电极反应的速度足够快以致使得当离子刚移动到电极表面的反应区便立刻被反应掉，即电极表面总是处于缺少反应物的状态，这时电极表面的反应是可逆的，能量损失较小。

  2、凡是能够测出电流电压关系获得I-U曲线的方法都可成为伏安法。循环伏安法便是让电压做循环变化同时测出电流的改变的方法。因此对于可逆的电极反应，所获得的曲线具有某种对称性，曲线会出现两个峰，电位差为：           

其中，E_pa和E_pc分别对应阴极和阳极峰电势。对应的正向峰电流满足Randles-Savcik方程：

其中i_p为峰电流（A），n为电子转移数，A为电极面积（cm²），D为扩散系数（cm²/s），v^1/2为扫描速度（V/s），c为浓度（mol/L）。

  3、对本实验：

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循环伏安法

实验结果的记录与处理：

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循环伏安法

【实验目的】

学习和掌握循环伏安法的原理和实验技术。

了解可逆波的循环伏安图的特性以及测算玻碳电极的有效面积的方法。

【实验原理】

循环伏安法是在固定面积的工作电极和参比电极之间加上对称的三角波扫描电压（如图1），记录工作电极上得到的电流与施加电位的关系曲线（如图2），即循环伏安图。从伏安图的波形、氧化还原峰电流的数值及其比值、峰电位等可以判断电极反应机理。

与汞电极相比，物质在固体电极上伏安行为的重现性差，其原因与固体电极的表面状态直接有关，因而了解固体电极表面处理的方法和衡量电极表面被净化的程度，以及测算电极有效表面积的方法，是十分重要的。一般对这类问题要根据固体电极材料不同而采取适当的方法。

    对于碳电极，一般以Fe(CN)₆^3-/4-的氧化还原行为作电化学探针。首先，固体电极表面的第一步处理是进行机械研磨、抛光至镜面程度。通常用于抛光电极的材料有金钢砂、CeO₂、ZrO₂、MgO和α-Al₂O₃粉及其抛光液。抛光时总是按抛光剂粒度降低的顺序依次进行研磨，如对新的电极表面先经金钢砂纸粗研和细磨后，再用一定粒度的α-Al₂O₃粉在抛光布上进行抛光。抛光后先洗去表面污物，再移入超声水浴中清洗，每次2?3分钟，重复三次，直至清洗干净。最后用乙醇、稀酸和水彻底洗涤，得到一个平滑光洁的、新鲜的电极表面。将处理好的碳电极放入含一定浓度的K₃Fe(CN)₆和支持电解质的水溶液中，观察其伏安曲线。如得到如图2所示的曲线，其阴、阳极峰对称，两峰的电流值相等（i_pc / i_pa=1），峰峰电位差ΔE_p约为70 mV（理论值约59/n mV），即说明电极表面已处理好，否则需重新抛光，直到达到要求。

有关电极有效表面积的计算，可根据Randles-Sevcik公式：

在25°C时，i_p=(2.69×10⁵)n^3/2AD_o^1/2ν^1/2C_o

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表一循环伏安法数据记录表

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实验二  循环伏安法研究Fe（CN）₆^3-/Fe（CN）₆^4-

【实验目的】

1.  了解循环伏安法的基本原理及操作技术

2.  通过测定标准电化学可逆电对Fe（CN）63-/Fe（CN）64-在不同浓度、不同扫描速度和不同支持电解质条件下的循环伏安曲线，熟悉各种因素对循环伏安曲线形状的影响

【实验原理】

1．电子转移机理

电子转移机制氧化还原反应为原子转移反应和电子转移反应两大类。以配合物反应为例：

（1）[Co(NH₃)₅Cl]²⁺ + [Cr(H₂O)₆]²⁺        [(NH₃)₅CoCl：  Cr(H₂O)₅ ]

 [(NH₃)₅Co   :Cl-Cr(H₂O)₅ ]        [Co(H₂O)₆]²⁺+ [Cr(H₂O)₅Cl]²⁺ + 5NH₄⁺

（2）[Fe(CN)₆]^4- + [IrCl₆]^2-        [Fe(CN)₆]^3- + [IrCl₆]^3-

反应（1）是通过两种互相反应的配离子之间转移一个氯原子来实现的，属于原子转移反应。反应（2）是通过电子由一种配离子向另一种配离子转移实现的，属于电子转移反应。

根据反应机理的不同，电子转移反应还有外层机理和内层机理两类。像反应（2）所示的[Fe(CN)₆]^4-和[IrCl₆]^2-之间的反应。在反应过程中，电子由一种配离子向另一配离子转移，参与反应的两种配离子的中心离子在整个过程中除氧化态发生变化外，其配位层都保持不变。这类机理叫外层机理。若在反应过程中，一种配离子先释放一个配体，然后与另一种配离子的某种配体配位形成桥接双核中间体，电子再通过桥接配体进行转移。这样的机理叫内层机理。

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