铁氰化钾循环伏安法有关性质的测定

[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-亚铁氰化钾离子：])([])([6463CN Fe K CN Fe K ⇔氧化还原电对的标准电极电位：V 36.00=ϕ峰电流方程： 循环伏安法产生氧化电流。

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。

实验前电极表面要处理干净。

在0.10 mol.L -1 NaCl 溶液中[Fe(CN)6]的扩散系数为0.63×10-5 cm.s -1；电子转移速率大，为可逆体系（1.0 mol.L -1 NaCl 溶液中，25℃时，标准反应速率常数为5.2×10-2 cm ·s -1）。

[注意事项和问题]1.实验前电极表面要处理干净。

2. 扫描过程保持溶液静止。

3. 若实验中测得的条件电极电位和与文献值有差异，说明其原因。

53/21/21/2p 2.6910i n ACD v =⨯i —E 曲线[实验步骤]1. 指示电极的预处理铂电极用Al 2O 3粉末（粒径0.05 µm）将电极表面抛光，然后用蒸馏水超声清洗3min.。

2.配制溶液配制2⨯10-2、2⨯10-3 、8⨯10-4、2⨯10-4 mol ·L -1的K 3[Fe(CN)6]溶液。

3. 不同扫描速率K 3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图先对10-3mol·L -1K 3 [Fe(CN)6]溶液（含支持电解质KNO 3浓度为0.50 mol·L -1, 通氮气除氧5min ）以20mV/s 在+0.8至-0.2V 电位范围内扫描循环伏安图。

再对上述溶液以10、40、60、80、100、200mV/s ，在+0.8至-0.2V 电位范围内扫描，分别记录循环伏安图。

4. 不同浓度K 3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图在10-4、4⨯10-4、10-2 mol·L -1 K 3[Fe(CN)6]溶液（均含支持电解质KNO 3浓度为0.50 mol·L -1, 通氮气除氧5min ）中，以20mV/s ，在-0.2至+0.8V 电位范围内扫描，分别记录循环伏安图。

实验三十四循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程一、实验目的见《仪器分析实验》p123二、方法原理见《仪器分析实验》p123。

三、仪器和试剂1．JP—303型极谱分析仪2．铁氰化钾标准溶液：5.0×10-2mol/L3．氯化钾溶液：1.0mol/L四、实验步骤1．铁氰化钾试液的配置准确移取1.0mL5.0×10-2mol/L的铁氰化钾标准溶液于10mL的小烧杯中，加入1.0 mol/L 的氯化钾溶液5.0mL，再加蒸溜水4.0mL。

2．测量手续（1）打开303极谱仪的电源。

屏幕显示清晰后，输入当天的日期：××.××.××，按【INT】键。

（2）屏幕显示“运行方式”菜单后，选取“使用当前方法”项，按【YES】键。

屏幕将显示“线性循环伏安法”的方法参数菜单：导数（0～2）0量程（10e nA，e=1～4） 4扫描次数（1～8） 4扫描速率（50～1000mV/s）50起始电位（-4000～4000mV）-100终止电位（-4000～4000mV）600静止时间（0～999s）0如果显示的参数不符合，请按提示修改。

（3）测量铁氰化钾试液在教师指导下，置电极系统于10mL小烧杯的铁氰化钾试液里。

按【运行】键，运行自动完成后，“波高基准”项闪烁，用∧∨键确定“前谷”方法处理图谱，按【YES】键。

请记录波峰电位和波峰电流数据。

按两次【退回】键，再按【方法】键，选取“使用当前方法”项，按【YES】键，显示“线性循环伏安法”的方法参数菜单。

修改扫描速率为100mV，按【ENT】键。

再按【运行】键，照上述的过程一样进行测量。

直至完成扫描速率为50、100、150、200、250mV/s的测量。

上述的循环伏安图打印样本见附图。

五、结果处理见《仪器分析实验》p127五的1、3、5题。

六、问题讨论见《仪器分析实验》p128六的2题。

铁氰化钾溶液的循环伏安法研究铁氰化钾溶液的循环伏安法研究1、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）了解电位扫描速率和电活性物质浓度对循环伏安图的影响。

2、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-氧化还原电对的电极反应为：电极电位与电极表⾯电活性物质浓度间的关系符合Nernst⽅程式。

在⼀定扫描速率下，从起始电位（+0.8 V）负向扫描到转折电位（-0.2 V）时，⼯作电极表⾯的[Fe(CN)6]3-被还原⽣成[Fe(CN)6]4-，产⽣还原电流；当反向扫描从转折电位（-0.2 V）变化到起始电位（+0.8 V）时，在⼯作电极表⾯⽣成的[Fe(CN)6]4-被氧化⽣成[Fe(CN)6]3-，产⽣氧化电流。

为了使溶液相传质过程只受扩散控制，应加⼊⽀持电解质并在溶液处于静⽌状态下进⾏电解。

25℃时，在0.10 mol/L KCl 溶液中K3[Fe(CN)6]的扩散系数约为6.3×10-6 cm2 s-1，标准电极反应速率常数约为5.2×10-2 cm s-1，电⼦转移速率⼤，为可逆体系。

3、仪器与试剂天津兰⼒科LK9805电化学分析仪；玻碳盘电极（Φ3 mm）；铂辅助电极；饱和⽢汞电极；超声波清洗仪；电解池。

K3[Fe(CN)6]溶液：1.0 mmol/L（含0.10 mol/L KCl）。

KCl溶液：0.10 mol/L。

4、实验步骤1）玻碳盘⼯作电极的预处理：⽤Al2O3粉末（粒径0.05 µm）将电极表⾯抛光，然后在蒸馏⽔中超声波清洗，再⽤蒸馏⽔清洗，待⽤。

2）K3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图：（1）不同扫描速率下K3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图取1.0 mmol/L K3[Fe(CN)6]溶液20 mL置于电解池中，放⼊玻璃碳圆盘电极、饱和⽢汞电极及铂辅助电极（玻璃碳圆盘电极为⼯作电极，铂丝电极为辅助电极，饱和⽢汞电极为参⽐电极），设置起始电位为+0.8 V，终⽌电位为-0.2 V，扫描速率（v）分别为10、25、50、75、100、150、200、250、500 mV s-1，进⾏循环伏安扫描，记录下循环伏安图中氧化峰、还原峰的峰电位和峰电流（i pa、i pc、E Pa、E Pc）。

实验六铁氰化钾循环伏安法有关性质的测定1.实验目的①掌握循环伏安法（CV）基本操作；掌握受扩散控制电化学过程的判别方法；了解可逆电化学过程及条件电极电位的测定；了解电化学—化学偶联反应过程的循环伏安特点。

并学会电化学工作站仪器的使用。

②测定铁氰化钾相关性质2.实验仪器与试剂电化学工作站、铂碳电极、Ag-AgCl参比电极、饱和甘汞电极、25ml容量瓶铁氰化钾溶液、氯化钾溶液、氧化铝粉、蒸馏水3.实验原理①循环伏安法是在工作电极上施加一个线性变化的循环电压（本实验采用三角波），记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线，对溶液中的电活性物质进行分析的方法。

扫描图像中电压上升部分为阴极过程，电压下降部分阳极过程，一次扫描过程中完成一个氧化和还原过程的循环，故称为循环伏安法。

②正向扫描电极上将发生还原反应，反向回扫时，电极上生成的还原态物质将发生氧化反应，形成电流-电压图。

其峰电流与被测物质浓度c、扫描速度v等因素有关。

③从循环伏安图可确定氧化峰峰电流ipa和还原峰电流ipc，氧化峰峰电位值和还原峰峰电位值。

④对于可逆体系，氧化峰峰电流与还原峰峰电流比约等于1。

氧化峰峰电位与还原峰峰电位差严格符合能斯特方程。

由此可判断电极过程的可逆性。

4.实验步骤①依次用粗、细粒径的氧化铝粉末对铂碳电极进行抛光至表面均匀呈镜面。

②验证：亚铁氰化钾溶液中进行循环伏安扫描。

③电极连接，参数设定（起始电位、电位扫描范围、扫描速度等）。

④测定：峰电流随电位扫描速度的变化5.数据处理①计算亚铁氰化钾的条件电极电位；φθ’==0.1893V②作出峰电流~扫速v 1/2图，判断是否是扩散控制过程。

在误差范围内，峰电流与扫速1/2成正比，该过程是扩散控制过程6.实验分析与讨论①本次试验的主要误差在于在于前期电极的打磨，是否做到基本平滑整洁，本实验于电极情况密不可分，这是主要的误差来源。

②实验现象分析：在低扫速的时候有充电电流的干扰，会发生曲线在还原曲线开始的位置和氧化曲线结束的位置发生交叉。

循环伏安法判断铁氰化钾的电极反应过程一、目的要求1．掌握用循环伏安法判断电极反应过程的可逆性2．学会使用电化学工作站3．学会测量峰电流和峰电位，培养学生的动手操作能力及分析问题解决问题能力二、实验用品1.仪器：电化学工作站，三电极系统（两支铂电极，一支甘汞电极），电解杯数只2.试剂：铁氰化钾标准溶液（6.0×10-3 mol/L ，1.00×10-5、1.00×10-4、1.00×10-3、1.00×10-2含KCl 溶液1.0 mol/L ），三、实验原理电化学工作站（Electrochemical workstation ）是电化学测量系统的简称，是电化学研究和教学常用的测量设备。

将这种测量系统组成一台整机，内含快速数字信号发生器、高速数据采集系统、电位电流信号滤波器、多级信号增益、IR 降补偿电路以及恒电位仪、恒电流仪。

可直接用于超微电极上的稳态电流测量。

如果与微电流放大器及屏蔽箱连接，可测量1pA 或更低的电流。

如果与大电流放大器连接，电流范围可拓宽为±2A 。

动态范围极为宽广。

可进行循环伏安法、交流阻抗法、交流伏安法等测量。

循环伏安法是用途最广泛的研究电活性物质的电化学分析方法，在电化学、无机化学、有机化学、生物化学等领域得到了广泛的应用。

由于它能在很宽的电位范围内迅速观察研究对象的氧化还原行为，因此电化学研究中常常首先进行的是循环伏安行为研究。

循环伏安是在工作电极上施加一个线性变化的循环电压，记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线，对溶液中的电活性物质进行分析。

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：选择施加在起始点的起始电位，沿负的电位正向扫描，当电位负到能够将O （[Fe(CN)6]3-）还原时，在工作电极上发生还原反应：O+ Ze = R ，阴极电流迅速增加，电流达到最高峰，此后由于电极附近溶液中的O （[Fe(CN)6]3-）转变为R （[Fe(CN)6]4-）而耗尽，电流迅速衰减；电压沿正的方向扫描，当电位正到能够将R （[Fe(CN)6]4-）氧化时，在工作电极表面聚集的R 将发生氧化反应：R= O+Ze ，阳极电流迅速增加，电流达[][]3466Fe(CN)Fe(CN)e ---+=00.36V(.NHE)vs ϕ=到最高峰，此后由于电极附近溶液中的R转变为O（[Fe(CN)6]3-）而耗尽，电流迅速衰减；当电压达到的起始电位时便完成了一个循环。

循环伏安法测定铁氰化钾的电化学行为一、实验目的1、学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原理及方法。

2、熟悉CHI660电化学工作站的使用。

3、学会使用伏安极谱仪。

4、学会测量峰电流和峰电位。

二、实验原理循环伏安法(cyclic voltammetry ，CV ）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，记录工作电极上得到的电流与施加电位的关系曲线，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。

可用来检测物质的氧化还原电位, 考察电化学反应的可逆性和反应机理, 判断产物的稳定性,研究活性物质的吸附和脱附现象; 也可用于反应速率的半定量分析等。

循环伏安在工作电极上施加一个线性变化的循环电压，记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线，对溶液中的电活性物质进行分析。

由于施加的电压为三角波，这种方法也称为三角波线性扫描极谱法。

U t + - + + -+ + - +三角波图1 电路的接法一次扫描过程中完成一个氧化和还原过程的循环，称为循环伏安法。

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。

循环伏安法控制电极电位φ随时间t 从φi 线性变化增大（或减小）至某电位φτ后，相同速率线性减小（大）归到最初电位φi 。

其典型的CV 法响应电流对电位曲线(循环伏安图)如图1示。

图2. 循环伏安曲线图假如电位从φi 开始以扫描速度υ向负方向扫描, 置φi 较φ (研究电极的标 准电极电位)正得多, 开始时没有法拉第电流, 当电位移向φ 附近时, 还原电流 出现并逐渐增大, 电位继续负移时, 由于电极反应主要受界面电荷传递动力学控 A g /A g c l 铂盘电极制, 电流进一步增大, 当电位负移到足够负时, 达到扩散控制电位后, 电流则转至受扩散过程限制而衰减, 使i φ曲线上出现电流峰i pc , 对应的峰电位为φpc 。

循环伏安法测定铁氰化循环伏安法是一种常用的电化学分析方法，可用于测定有机物、无机物、生物分子等化学物质的电化学行为。

本文主要介绍循环伏安法的原理及其在铁氰化物测定中的应用。

一、原理循环伏安法是通过施加外加电位来观测电化学反应的过程，其基本原理是在电极与电解质界面上，当外加电压使电极电势变化时，会发生氧化还原反应。

在循环伏安法实验中，外加电压通常在一个固定的电位范围内来回变化，随着电极电位的变化，溶解物分子在电极上的吸附状态也在变化，从而产生一系列的电波，称为循环伏安曲线。

通过对循环伏安曲线的分析可以推断出氧化还原反应的机理、反应动力学参数等信息。

二、测定铁氰化物的方法铁氰化物是一种广泛用于实验室和工业生产中的络合物，循环伏安法可用于快速、准确地测定其电化学性质。

下面介绍测定铁氰化物的具体方法：1.实验仪器和试剂(1) 循环伏安仪：可实现铁氰化物的阴阳极电位控制和扫描速度的调节。

(2) 双电极体：包括工作电极和对电极。

(3) 参比电极：如银/氯化银参比电极。

(4) 电解液：常用的铁氰化物电解液为含有铁氰化钾和钾氢异硫氰酸钾的磷酸盐缓冲液。

2.实验步骤(1) 准备电极：将工作电极抛光至表面平整并清洗干净。

(2) 调节循环伏安仪：将参比电极和双电极体连接在循环伏安仪上，并设置合适的扫描范围和扫描速度。

(4) 实验操作：将装有电解液的电池罐放在循环伏安仪中，将工作电极插入电解液中并进行极化处理，得到稳定的电极电势后，开始循环伏安扫描。

(5) 数据记录：记录循环伏安曲线，从曲线上读取峰位电势、峰电流等参数。

3.数据处理(1) 确定峰位电势和峰电流：循环伏安曲线上的电流和电位之间呈现出波峰和波谷，通过测量峰位电势和峰电流可得到铁氰化物的氧化还原峰。

(2) 计算电子转移数：电子转移数是指在氧化还原反应中每个反应分子参与的电子数，通过计算化学反应式中参与反应的物质的电子数来确定电子转移数。

(3) 计算稳定常数：稳定常数是化学反应体系在平衡状态下的反应速率常数，在铁氰化物的循环伏安曲线中，峰电流与电势峰值之间的比值即为稳定常数。

实验四循环伏安法研究铁氰化钾的电极反应过程一、实验目的（1）学习电化学工作站的使用及固体电极表面的处理方法（2）掌握用循环伏安法判断电极过程的可逆性二、实验原理循环伏安法（CV法）是以等腰三角形的脉冲电压加在工作电极上，在电极上施加线形扫描电压，从设定的起始电压开始扫描，到达设定的终止电压后，再反向回扫至设定的起始电压。

如果前半部分电压由高向低扫描，电活性物质在电极上还原（Ox + n e Red），产生还原波；则后半部分电压由低向高扫描时，还原产物又会在电极上氧化（Red -n e Ox），产生氧化波。

得到的电流~电压曲线（i ~ E曲线）称为循环伏安图（CV图）。

一次三角波扫描，完成一个还原和氧化过程的循环。

Fe(CN)63- + e Fe(CN)64-铁氰化钾（K3Fe(CN)6）的峰电流（i p）与电极表面活度的关系式为：式中，n、c和v分别为电活性物质的电子转移数、浓度和扫描速率。

i p与v1/2、c成正比。

对于可逆体系，氧化峰电流（i pa）与还原峰电流（i pc）之比i pa / i pc≈ 1，氧化峰电位（E pa）与还原峰电位（E pc）之差∆E p = E pa- E pc≈ 0.059/n，条件电位Eө' = (E pa + E pc)/2。

如果电活性物质可逆性差，则氧化波与还原波的高度就不同，对称性也较差，∆E p > 0.059/n，i pa / i pc < 1。

甚至只有一个氧化或还原峰，电极过程即为不可逆。

由此可判断电极反应过程的可逆性。

三、仪器和试剂（1）仪器：CHI620E电化学工作站、三电极系统（玻碳电极、铂丝电极、参比电极）（2）试剂：1.0 × 10-2 mol·L-1 K3Fe(CN)6溶液、1.0 mol·L-1 KNO3溶液四、实验步骤1. 玻碳电极的处理用Al2O3粉将电极表面抛光，用去离子水清洗，超声。