电极电位的测量

实验项目一：电极电位的测量一、 实验目的1、 理解电极电位的意义及主要影响因素。2、 熟悉甘汞参比电极的性能及工作原理。二、 实验原理电极和溶液界面双电层的电位称为绝对电极电位，它直接反应了电极过程的热力学和动力学特征，但因为人们无法单凭一只电极进行电极电位的测量，因此绝对电极电位是无法测量的。在实际研究中，测量电极电位实际是测量待测电极和参比电极之间的电位差，亦即测量待测电极和参比电极所组成的原电池的电动势。该电池的电动势为：E=|6待测-6参比|上述电池电动势可以使用高阻抗的电压表或电位差计来测量。三、 实验器材CHI电化学工作站；电解池；甘汞电极；玻碳电极；水浴锅；10mM铁氤化钾/亚铁氤化钾溶液（摩尔比1:1和1:2）（支持电解质为1MKCl）四、 实验步骤（按照实际实验过程来写）1、 将玻碳电极轻轻在细砂纸上打磨至光亮，使用去离子水冲洗干净；2、 在电解池中加入其2/3体积的10mM铁氤化钾/亚铁氤化钾溶液（1:1）；将玻碳电极和甘汞电极插入电解池中并固定好，将两电极与电化学工作站连接好；3、 点开工作站控制软件，选择“开路电位测量”功能，设置“记录时间”为5min，完成后保存实验结果；4、 将电解池放入450C水浴锅中，再重复一次步骤2和3；5、 将电解液换成10mM铁氤化钾/亚铁氤化钾溶液（1:2）后在重复一次步骤2至4；6、实验结束后清洗电极和电解池，关好仪器设备。五、实验数据处理及分析1、在同一个图中作出相同温度不同浓度的两条开路电位随时间变化曲线；

图1.(a)25oC时和(b)45图1.(a)25oC时和(b)45oC时玻碳电极在[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-摩尔比为1:1和1:2溶液中的开路电位与时间曲线Putentiel/V1.-1:2Q.aioli205-0.200-19E-0.190-0.135-0.180 TOC\o"1-5"\h\zUe11'5I■I■I■ | • | • | • |0 50 100 150 200 250 300Tl：ne/sec(a) (b)图2.(a)[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-摩尔比为1:1溶液中玻碳电极在25oC和45oC下的开路电位-时间关系曲线；(b)[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-摩尔比为1:2溶液玻碳电极在25oC和45oC时开路电位与时间曲线3、应用能斯特方程讨论温度和浓度对开路电位的影响。(循[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-=0.36V)(1)从图1(a)和(b)可以看出，在25oC和45oC这两种条件下，玻碳电极在[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-摩尔比为1:1的溶液中比在1:2溶液中具有更高的电极电位。由能斯特方程可得[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-电对的电位为：RT 「Fe(CN)]39 *。 +——ln -~~-6^-「Fe(CN)6]3-/「Fe(CN)6]4- [Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4- F [Fe(CN)J4-在25oC下，[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-摩尔比为1:1时：刊Fe(CNWIF^CN)6]4」寸儒(功)品厂/辟伽)丘|，-+0一〔)+36「甲 =0.36V即 [Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-摩尔比为1:2时：叩机制虾7糜伽)混4・二(0・35二嚣：轴)"°・342V甲 =0.342V即[Fe(CN%]3「/[Fe(CN)6]4-同理也可以得出在45oC下玻碳电极在[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-摩尔比为1:1的溶液中比在1:2溶液中具有更高的电极电位。这与实验结果一致。(2)从图2(a)和(b)可以看出，在同浓度的[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-溶液中，玻碳电极在25oC时比在45oC时具有更高的电极电位。[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-摩尔比为1:2时，代入上述能斯特方程可得25oC和45oC的电极电位分别为：啊勺=(0.36十^^)1/二0.3妲F[Fe(CN)6]4-啊mcm广(45%)二(0.36十也芝)E.341F j口iOUU[Fe(CN)6]*-当[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-摩尔比为1:1时，上述能斯特方程中第二项为0，电极电位似乎与温度变化无关。可以看出，尽管[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-摩尔比为1:2时，玻碳电极在25oC时电极电位比在45oC时高1mV。但实验结果中(图2b)25oC时电极电位比在45oC时高大约33mV。上述现象应该与温度对[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-浓度影响有关。对于[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-电对，存在如下电化学反应平衡：[Fe(CN)6]3-+e=[Fe(CN)6]4-常温下，[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-实际摩尔比与