循环伏安法实验报告

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：

p pa pc 0.056

E E E n

∆=-≈

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：

53/21/21/22.69*10p i n AD v c =

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

3、对本实验： ()()346

6Fe CN e Fe CN -

-

-+→

该电极反应时可逆的。用循环伏安法测量时，所得曲线会出现最大值和最小值，比较两个峰值所对应的电势之间的差值，若大小为0.056则说明该反应是可逆的；同时根据Randles-Savcik 方程，i p 和v 1/2 和浓度c 都成直线关系，若两个峰电流比值接近于1，也可说明该电极反应是可逆的。因此，本实验中，用循环伏安法测出峰电流、峰电位是关键。

三、实验试剂和仪器

1、伏安仪，工作电极、辅助电极、参比电极，0.5ml 移液管，50ml 容量瓶，烧杯

2、0.50mol/L 氯化钾溶液，0.10mol/L 铁氰化钾空白溶液，0.10mol/LH 3PO 4-KH 2PO 4溶液，0.10mol/L 抗坏血酸溶液. 四、实验步骤

1、a)移取0.50mol/L 氯化钾溶液20mL 于50mL 烧杯中，插入工作电极、对电极和参比电极，将对应的电极夹夹在电极接线上，设置好如下仪器参数：

初始电位：0.60V; 开关电位1：0.60V; 开关点位2：0.0V 电位增量：0.001V ； 扫描次数：1； 等待时间：2 电流灵敏度：10µA 滤波参数：50Hz; 放大倍率：1；

b) 以50mV/s 的扫描速度记录氯化钾空白溶液的循环伏安曲线并

保存。

c) 向烧杯中加入0.10mL0.10mol/L铁氰化钾空白溶液，同样以50mV/s的扫描速度记录循环伏安图并保存。

d) 分别再向溶液中加入0.1、0.2、0.4mL0.10mol/L铁氰化钾溶液重复c)操作。

e) 分别以5mV/s、10mV/s、20mV/s、50mV/s、100mV/s、200mV/s 的扫描速度记录最后溶液的循环伏安曲线。

抗坏血酸溶液的操作步骤与过程和铁氰化钾溶液相同，但电解液换成0.10mol/LH3PO4-KH2PO4溶液，并按下列仪器参数记录。

初始电位：0.0V; 开关电位1：0.0V; 开关点位2：1.0V

电位增量：0.001V；扫描次数：1；等待时间：2

电流灵敏度：10µA 滤波参数：50Hz; 放大倍率：1

注：测定抗坏血酸溶液时，每次启动扫描前，都要晃动一下溶液。

五、实验数据记录

1、不同浓度的铁氰酸根离子

图1

加入体积/mL

扫描速度：50mV/s X Y1 Y2

0.1 0.2256 5.5438 -0.228 0.2963 -5.2877 -0.4491

0.2 0.2265 10.2631 -0.1578 0.2955 -8.533 0.1122

0.4 0.2273 20.0701 -0.1403 0.2963 -15.5789 2.4561

0.8 0.2249 38.2807 -0.4035 0.2963 -28.6481 6.3508

表格1

2、不同扫描速度同一浓度的铁氰酸根离子

图2

扫描速度v/(mV/s)

加入体积0.80mL X Y1 Y2

5 0.2265 12.4651 -1.0964 0.2963 -9.166

6 3.0263

10 0.2275 17.5438 -1.2456 0.2955 -13.5877 3.3596

20 0.2265 24.2105 -1.6842 0.2955 -19.5263 3.921

50 0.2257 37.1526 -1.5842 0.2987 -29.9105 3.921

100 0.2232 49.6807 -2.2052 0.3004 -40.3614 6.4157

200 0.2184 63.7814 -1.0526 0.3036 -51.1578 7.7894

表格2

3、不同浓度的抗坏血酸

图3

加入体积/mL

扫描速度mV/s X Y1 Y2

0.1 0.3627 -4.9263 -1.2736

0.2 0.3694 -8.4912 -1.24105

0.4 0.3815 -15.4315 -1.4105

0.6 0.4069 -27.8508 -1.3859

表格3

4、不同扫描速度同一浓度的抗坏血酸

图4