循环伏安法观察及抗坏血酸的电极反应过程

1、循环伏安法观察及抗坏血酸的电极反应过程实验目的：1、 了解循环伏安法的基本原理、特点和应用。2、 掌握循环伏安法的实验技术和有关参数的测定方法。实验原理：循环伏安法是最重要的电分析化学研究方法之一。循环伏安法就是将线性扫描电位扫到某电位Em后，再回扫至原来的起始电位值Ei,电位与时间的关系如图1所示。在循环伏安法中，阳极峰电流、阴极峰电流、阳极峰电位、阴极峰电位是最重要的参数，对可逆电极过程来说，25时： （与扫描速度无关）正向扫描峰电流为： 图1 三角波扫描电压从的表达式可知：与扫描速度的平方根成线性关系。标准电极电势为：准可逆过程的曲线形状与可逆程度有关，一般，Ep59/n mV，且Epa

2、、Epc随扫描速度的增加而变化。ipa/ipc可大于、等于或小于1，但均与扫描速度的平方根成正比。对于不可逆过程，反扫时没有峰， Ep随扫描速度变化，ip 仍与扫描速度的平方根成正比。根据Ep与扫描速度v的关系，可计算准可逆和不可逆电极反应的速度常数ks 。 图2 循环伏安曲线仪器与试剂：LK98B型电化学分析系统0.50mol/L氯化钾溶液 0.10mol/L铁氰化钾空白溶液0.10mol/LH3PO4-KH2PO4溶液 5×10-2 mol/L抗坏血酸溶液实验步骤：1 工作电极预处理：金盘电极、石墨电极分别作为测定及抗坏血酸的工作电极，工作电极在使用前在细砂纸上轻轻打磨至光亮。2

3、 溶液配制及操作步骤：a)移取0.50mol/L氯化钾溶液20mL于一50mL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.

4、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数据处理：、的测量结果表1 不同浓度的数据处理结果观察不同浓度的铁氰化钾溶液

5、循环伏安曲线，如图1所示，可推知： 溶液浓度的改变对其阴极峰电势和阳极峰 电势没有多大影响，两者几乎不变；随着浓度逐渐增大，其峰电流和也是逐渐增大的，且峰电流与浓度大概成线性关系，而两者的比值显示为逐渐增大，可能是在读取数值是产生了一定的误差造成的。当扫描电位扫至0时，随溶液浓度增大，其电流值也逐渐增大。图1 不同浓度溶液的循环伏安曲线表2 不同扫描速率的数据处理结果观察不同扫描速度下的铁氰化钾溶液循环伏安曲线，如图2所示，可推知：扫描速度的改变对其阴极峰电势、阳极峰电势以及峰电流比值无影响，随扫描速度增大，峰电流也随之增大。当扫描电位扫至0时，随扫描速度增大，其电流值也逐渐增大。图2 不同扫

6、描速度下的铁氰化钾溶液循环伏安曲线、抗坏血酸的测量结果表3 不同浓度抗坏血酸的数据处理结果观察不同浓度的抗坏血酸溶液循环伏安曲线，如图3所示，可推知：随着抗坏血酸溶液浓度增大，其阳极峰电势也随之增大，其峰电流也增大且大概与浓度呈线性关系。当扫描电位扫至1.0V时，随溶液浓度增大，其电流值的绝对值也逐渐增大。 图3 不同浓度的抗坏血酸溶液循环伏安曲线表4 抗坏血酸不同扫描速率的数据处理结果观察不同扫描速度下的抗坏血酸溶液循环伏安曲线，如图4所示，可推知：随着扫描速度增大，抗坏血酸溶液的阳极峰电势与峰电流也随之增大。当扫描电位扫至1.0V时，随扫描速度增大，其电流值的绝对值也逐渐增大。图4不同扫描

7、速度下的抗坏血酸溶液循环伏安曲线、的峰电流与浓度关系曲线和峰电流与扫描速度平方根关系曲线图5 峰电流与浓度关系曲线 图6 峰电流与关系曲线 由上面两图可看出的峰电流与扫描速度平方根和浓度C呈线性关系。、抗坏血酸的峰电流与浓度关系曲线和峰电流与扫描速度平方根关系曲线 图7 抗坏血酸峰电流与浓度关系曲线 图8 抗坏血酸峰电流与关系曲线 由上面两图可看出抗坏血酸的峰电流与扫描速度平方根和浓度C呈线性关系。、电极反应的n和实验中测得的E在5770mV之间，故电极反应的n=1。算得：=0.268mV、抗坏血酸的Epa与的关系曲线图9抗坏血酸的Epav关系曲线误差分析：1、 本实验中，在量取铁氰化钾溶液和

8、抗坏血酸溶液时，由于量取的量比较少，故在量取和移液至烧杯的过程中，可能会出现读取误差，或溶液溅到烧杯壁而未被混合从而使溶液浓度发生改变，这样也会造成一定误差；2、 在每次加入铁氰化钾溶液和抗坏血酸后以及改变扫描速度前，都应该将烧杯中的溶液晃动一会，使溶液混合均匀，也使电极附近的溶液混合均匀或恢复至初始条件。若不如此，会使电极附近的溶液浓度不是理论上的溶液浓度或电极附近溶液浓度不均匀，从而使测量所得的数据不准确，这也会产生误差；3、 在计算峰电流和时，由于计算的方法等原因，会使计算所得的值较实际值有一定的偏差，且因实验仪器精密度等原因也会存在系统误差。思考题：1、与抗坏血酸的循环伏安曲线有何区别？答：为可逆电极反应，有2个峰；抗坏血酸为不可逆电极反应，只有1个峰。2、的Epa对