循环伏安法测亚铁氰化钾

一、目的及要求

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。

二、实验原理

铁氰根离子［Fe（CN）6］3－、亚铁氰根离子［Fe（CN）6］4－氧化还原电对的标准电极电位为

电极电位与电极表面活度的Nernst方程式为

在一定扫描速率下，从起始电位（－0.2 V）正向扫描到转折电位（＋0.8 V）期间，溶液中［Fe（CN）6］4－被氧化生成［Fe（CN）6］3－，产生氧化电流；当负向扫描从转折电位（＋0.8 V）变到原起始电位（－0.2 V）时，在指示电极表面生成的［Fe（CN）6］3－被还原生成［Fe（CN）6］4－，产生还原电流。为了使液相传质过程只受扩散控制，应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。在0.1 mol／L NaCl溶液中［Fe（CN）6］4－的扩散系数为0.63×10－5cm·s－1；电子转移速率大，为可逆体系（1 mol／L NaCl溶液中，25℃时，标准反应速率常数为5.2×10－2cm·s－1）。溶液中的溶解氧具有电活性，用通入惰性气体除去。

三、仪器与试剂

1.仪器

电化学分析仪或电化学工作站

汞膜电极、甘汞电极、铂电极组成三电极系统

微型磁力搅拌器

2.试剂

K4［Fe（CN）6］溶液、NaCl浓度为0.1 mol·L－1

四、实验步骤

1.指示电极的预处理

铂电极用Al2O3粉末（粒径0.05μm）将电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗。

2.支持电解质的循环伏安图

在电解池中放入0.1 mol·L－1NaCl溶液，插入电极，以新处理的铂电极为指示电极，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100 mV／s；起始电位为－0.2 V；终止电位为＋0.8 V。开始循环伏安扫描，记录循环伏安图。

3.K4［Fe（CN）6］溶液的循环伏安图

分别作0.01 mol·L－1、0.02 mol·L－1、0.04 mol·L－1、0.06 mol·L－1、0.08 mol·L－1的K4［Fe（CN）6］溶液（均含支持电解质NaCl浓度为0.1 mol·L－1）循环伏安图。

4.不同扫描速率K4［Fe（CN）6］溶液的循环伏安图

在0.04 mol·L－1K4［Fe（CN）6］溶液中，以100 mV／s、150 mV／s、200 mV／s、250 mV／s、300 mV／s、350 mV／s，在－0.2～＋0.8 V电位内扫描，分别记录循环伏安图。

五、数据处理

1.从K4［Fe（CN）6］溶液的循环伏安图，测量ipa、ipc、φpa、φpc的值。

2.分别以ipa、ipc对K4［Fe（CN）6］溶液的浓度作图，说明峰电流与浓度的关系。

六、思考题

扫描速率和浓度对循环伏安图有什么影响？

七、注意事项

1.实验前电极表面要处理干净。

2.扫描过程保持溶液静止。