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[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。
循环伏安法测定铁氰化钾电极反应过程一、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二、试验原理循环伏安法(CV)是最重要的电分析化学研究方法之一。
在电化学、无机化学、有机化学、生物化学等研究领域得到了广泛应用。
由于其操作简便、图谱解析直观，因而一般是电分析化学的首选方法。
CV方法是将循环变化的电压施加于工作电极和参比电极之间，记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线。
这种方法也常称为三角波线性电位扫描方法。
图1中表明了施加电压的变化方式：起扫电位为+0.8V，反向/起扫电位为-0.2V，终点又回扫到+0.8V，扫描速度可从斜率反映出来，其值为50mV/s。
虚线表示的是第二次循环。
一台现代伏安仪具有多种功能，可方便地进行一次或多次循环，任意变换扫描电压范围和扫描速度。
当工作电极被施加的扫描电压激发时，其上将产生响应电流。
以该电流（纵坐标）对电位（横坐标）作图，称为循环伏安图。
典型的循环伏安图如图2所示。
该图是在1.0mol/L的KNO3电解质溶液中，6×10-3mol/L 的K3Fe(CN)6在Pt工作电极上反应得到的结果。
从图可见，起始电位Ei为+0.8V（a点），电位比较正的目的是为了避免电极铁氰化钾电解。
在一定扫描速率下，从起始电位（0.8V）正向扫描到转折电位（0.181V）期间，溶液中[Fe（CN）6]3-被还原生成[Fe（CN）6]4-，产生阴极电流（b点）；随着电位变负，阴极电流迅速增加（bcd曲线），直至电极极表面[Fe（CN）6]3-浓度趋近零，电流在d点达到高峰，然后迅速衰减（def）因为表面附近溶液中的[Fe（CN）6]3-几乎全部转变为[Fe（CN）6]4-而耗尽，即所谓贫乏效应，当电压扫直-0.15v，虽然已经转向开始阳极扫描，但此时电极电位相当负，扩散至电极表面的[Fe（CN）6]3-仍在不断还原，故仍呈阴极电流而不是阳极电流。
三电化学实验循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程及定量分析【实验目的】了解CHI660电化学工作站的基本操作。
掌握循环伏安方法的基本原理和实验技术。
了解循环伏安法的基本应用。
【原理】图1：三角波扫描电位图2：循环伏安曲线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，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，见图1。
在三角波的前半部分，工作电极上如发生氧化反应（阳极过程），记录到一个峰形的阳极波；而在三角波的后半部分，工作电极上发生则发生的是还原过程（阴极过程），记录得到一个峰形的还原波。
一次三角波电位扫描完成，电极上完成了一个氧化还原循环。
从循环伏安图的波形，阴阳极峰的峰电流的数值和比值，阴阳极峰的峰电位数值可判断电极反应的机理。
电极反应的可逆性主要取决于电极反应的速率常数k s 的大小，也与电位扫描的速率有关。
可逆性判据【仪器和试剂】1. CHI 660A 电化学系统，玻碳电极（d = 3mm ）为工作电极，Ag/AgCl 电极为参i —E 曲线比电极，铂丝电极为辅助电极；2. 固体铁氰化钾、氯化钾；3. 250 mL 容量瓶、50 mL 烧杯、玻璃棒。
【实验步骤】1．铁氰化钾试液的配置配置1 mM的铁氰化钾溶液250 mL (1.0 M)。
2．将玻碳电极在抛光布上用氧化铝粉抛光，并用蒸馏水冲洗净。
3. 将三个电极安装于盛有铁氰化钾试液的电解池里。
4．开启电化学系统及计算机电源开关，启动CHI660操作程序，在Setup下拉菜单中（或快捷方式中）选择“Technique”，然后在“Technique”菜单选择“Cyclic V oltammetry”，按“OK”键返回主菜单，然后在“Parameters”菜单下选择参数。
Init E（V）-0.2High E（V）0.5Low E（V）-0.2Scan rate（V/s）xSweep Segments 2Quiet Time (sec) 2Sensitivity (A/V)按“OK”。
循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程[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：循环伏安法在一定扫描速率下，从起始电位（+0.8V ）正向扫描到转折电位（-0.2 V ）期间，溶液中[Fe(CN)6]3- -被还原生成[Fe(CN)6]4-，产生还原电流；当负向扫描从转折电位（-0.2 V ）变到原起始电位（+0.8 V ）期间，在指示电极表面生成的 [Fe(CN)6]4-被氧化生成[Fe(CN)6]3-，产生氧化电流。
53/21/21/2p2.6910i n ACD v =⨯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。
i —E曲线循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程[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。
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。
循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程
一、实验原理 1.循环伏安法
循环伏安法是将循环变化的电压施加于工作电极和对电极之间,记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线。
此方法也称为三角波线性电位扫描方法。
图1-1表明了施加电压的变化方式。
选定电位扫描范围E1～E2 和扫描速率, 从起始电位E1开始扫描到达E2 , 然后连续反向在扫描从E2回到E1。
由图1-2 可见,循环伏安图有两个峰电流和两个峰电位。
i pc 和 i pa 分别表示阴极峰值电流和阳极峰值电流，对应的阴极峰值电位与阳极峰值电位分别为E pc 和E pa 。
图1-1 循环伏安法的典型激发信号 图1-2 K3Fe(CN)6在KCL 溶液中的循环伏安图
2.判断电极可逆性
根据Nernst 方程,在实验测定温度为298K 时,计算得出 △Ep = Epa- Epc≈59/n mV (1-1) 阳极峰电流ipa 和阴极峰电流ipc 满足以下关系： ipc/ipa ≈1 (1-2)
同时满足以上两式，即可认为电极反应是可逆过程。
如果从循环伏安图得出的 △Ep/mv = 55/n ～65/n 范围，也可认为电极反应是可逆的。
3.计算原理
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 [Fe(CN)6]3- + e - = [ Fe(CN)6]4- Φ=0.36v 电极电位与电极表面活度的Nernst 方程：
峰电流与电极表面活度的Randles-Savcik 方程： i p = 2.69×105n 3/2ACD 1/2v 1/2 二、实验仪器与试剂
仪器： CHI660电化学工作站，电解池
0'Ox pa Red
C RT
In F C ϕϕ∆=+
E / V
t / s
阳极 i / μA 阴极
ϕ / v
铂盘工作电极
铂丝辅助电极
Ag/AgCl参比电极。
试剂：铁氰化钾溶液:0.1mol/L；
硝酸钾溶液：1.0mol/L
三、实验步骤
1．Pt工作电极预处理
不同粒度的α-Al2O3粉，抛光，洗去表面污物，再超声水浴中清洗，每次2－3分钟，重复三次，得到平滑光洁和新鲜的电极表面。
2．铁氰化钾试液的配制
准确移取0mL ,0.25 mL ,0.50 mL ,1.0 mL和2.0 mL溶度为2.0x10-2M的铁氰化钾标准液于10 mL的小烧杯中，加入1.0M的氯化钾溶液1.0 mL，再加蒸馏水稀释至10 mL。
因此，5种铁氰化钾试液的浓度依次是：
0M , 0.5×10-3M , 1.0×10-3M , 2.0 ×10-3M , 4.0 ×10-3M。
3. 将铁氰化钾标准溶液转移至10 mL电解池中，插入三支电极，在“实验”菜单中选择“实验方法”，选择“循环伏安法”，点“确定”，设置实验参数：起始电位（+0.6 V）；终止电位（-0.2 V）；静止时间（2 s）；扫描时间（任意扫速）；扫描速度（0.1 V/s）；灵敏度（1.0×e-3）；循环次数（1）；是否敲击（不敲击）；通氮时间（0）；氮气（不保持），点“确定”。
从“实验”菜单中选择“开始实验”，观察循环伏安图，记录峰电流和峰电位。
4. 考察峰电流与扫描速度的关系，使用上述溶液，分别以不同的扫描速度：0.1、0.2、0.5 V/s（其他实验条件同上）分别记录从＋0.6V~ -0.2V扫描的循环伏安图，记录峰电流。
5. 考察峰电流与浓度的关系，分别准确移取上述溶液1.00、2.00、5.00 mL，置于3只10 mL容量瓶中，分别用去离子水定容，摇匀，以0.1 V/s的扫描速度（灵敏度调为1.0×e-4，其他实验条件同上）分别记录从＋0.6V~ -0.2V扫描的循环伏安图，记录峰电流。
四、数据处理
1. 计算阳极峰电位与阴极峰电位的差△E。
2. 计算相同实验条件下阳极峰电流与阴极峰电流的比值i pa / i pc。
3. 相同K3Fe(CN)6浓度下，以阴极峰电流或阳极峰电流对扫描速度的平方根作图，说明二者之间的关系。
4. 相同扫描速度下，以阴极峰电流或阳极峰电流对K3Fe(CN)6的浓度作图，说明二者之间的关系。
5. 根据实验结果说明K3Fe(CN)6在KNO3溶液中电极反应过程的可逆性。
五、实验结果与讨论
相关图表如下
研究同一扫描速度下，峰电流与铁氰化钾的浓度关系：
（1）以25m V/s速度扫描时，峰电流i p与铁氰化钾的浓度c关系：
铁氰化钾浓度c(x10-3M) 0 0.5 1.0 2.0 4.0 阳极峰电流值i pa(x10-5A) 0 -2.2 -4.6 -9.0 -17.4 阴极峰电流值i pc(x10-5A) 0 3.4 6.5 9.9 16.1
图4-1 25m V/s速度扫描时峰电流i p与铁氰化钾的浓度c关系图
铁氰化钾浓度c(x10-3M) 0 0.5 1.0 2.0 4.0 阳极峰电流值i pa(x10-5A) 0 -3.5 -5.8 -11.8 -20.4 阴极峰电流值i pc(x10-5A) 0 4.7 8.7 12.2 21.0
图4-2 50m V/s速度扫描时峰电流i p与铁氰化钾的浓度c关系图
与铁氰化钾的浓度c关系：
铁氰化钾浓度c(x10-3M) 0 0.5 1.0 2.0 4.0 阳极峰电流值i pa(x10-5A) 0 -5.1 -9.5 -15.1 -27.2 阴极峰电流值i pc(x10-5A) 0 7.6 11.3 16.7 27.2
图4-3 100m V/s速度扫描时峰电流i p与铁氰化钾的浓度c关系图
（4）以200mV/s速度扫描时，峰电流i p与铁氰化钾的浓度c关系：
铁氰化钾浓度c(x10-3M) 0 0.5 1.0 2.0 4.0
阳极峰电流值i pa(x10-5A) 0 -6.5 -11.3 -18.4 -33.3
阴极峰电流值i pc(x10-5A) 0 9.7 14.3 20.7 33.5
图4-4 200m V/s速度扫描时峰电流i p与铁氰化钾的浓度c关系图
2.研究同一浓度下，峰电流与扫描速度的平方根之间的关系：
1/2
扫描速度的平方根v1/2 [(mV/s) 1/2] 5 7.07 10 14.14 阳极峰电流值i pa(x10-5A) 0 0 0 0
阴极峰电流值i pc(x10-5A) 0 0 0 0
图4-5 铁氰化钾浓度为0M时峰电流i p与扫描速度的平方根v1/2关系图
（2）铁氰化钾浓度为0.5x10-3M时，峰电流i p与扫描速度的平方根v1/2之间的关系：
扫描速度的平方根v1/2 [(mV/s) 1/2] 5 7.07 10 14.14 阳极峰电流值i pa(x10-5A) -2.2 -3.5 -5.1 -6.5
阴极峰电流值i pc(x10-5A) 3.4 4.7 7.6 9.7
图4-6 铁氰化钾浓度为0.5x10-3M时峰电流i p与扫描速度的平方根v1/2关系图
（3）铁氰化钾浓度为1.0x10-31/2之间的关系：扫描速度的平方根v1/2 [(mV/s) 1/2] 5 7.07 10 14.14 阳极峰电流值i pa(x10-5A) -4.6 -5.8 -9.5 -11.3
阴极峰电流值i pc(x10-5A) 6.5 8.7 11.3 14.3
图4-7 铁氰化钾浓度为1.0x10-3M时峰电流i p与扫描速度的平方根v1/2关系图
（4）铁氰化钾浓度为2.0x10-31/2之间的关系：
扫描速度的平方根v1/2 [(mV/s) 1/2] 5 7.07 10 14.14 阳极峰电流值i pa(x10-5A) -9.0 -11.8 -15.1 -18.4
阴极峰电流值i pc(x10-5A) 9.9 12.2 16.7 20.7
图4-8 铁氰化钾浓度为2.0x10-3M时峰电流i p与扫描速度的平方根v1/2关系图
-31/2
扫描速度的平方根v1/2 [(mV/s) 1/2] 5 7.07 10 14.14 阳极峰电流值i pa(x10-5A) -17.4 -20.4 -27.2 -33.3
阴极峰电流值i pc(x10-5A) 16.1 21.0 27.2 33.5
图4-9 铁氰化钾浓度为4.0x10-3M时峰电流i p与扫描速度的平方根v1/2关系图
六、结论与可行性分析
用循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程，实验操作简单，数据易得，测试结果很好，可行性好，可以广泛应用于电化学及其相关领域。
