实验3水溶液电位窗口的测定实验报告

第一篇：实验3水溶液电位窗口的测定实验报告

华南师范大学实验报告

学生姓名

新能源材料与器件 电化学实验

√验证 □设计 □综合 □

学 号 年级、班级 实验项目 实验时间 实验评分

2014

水溶液电位窗口的测定 2016年4月18日

专 业 课程名称 实验类型

实验指导老师 吕东生

一、实验目的

1.理解电位窗口的意义；

2.掌握阴极极化曲线和阳极极化曲线的使用方法；

3.测量玻碳电极在酸性、中性和碱性溶液中的阳极和阴极极化曲线。

二、实验原理

水溶液电位窗口：溶液中，电极的析氧电位与析氢电位的差值，称为该电极在水溶液中的电位窗口(Potential Window)。

研究水溶液电位窗口的意义：电化学窗口越大，特别是阳极析氧过电位越高，对于在高电位下发生的氧化反应和合成具有强氧化性的中间体更有利。另外，对于电分析性能来说，因为电极上发生氧化还原反应的同时，还存在着水电解析出氧气和氢气的竞争反应，若被研究物质的氧化电位小于电极的析氧电位或还原电位大于电极的析氢电位，在电极达到析氧或者析氢电位前，被研究物质在阳极上得以电催化氧化或者还原，可以较好的分析氧化或还原过程。但若氧化或还原过程在电极的电势窗口以外发生，被研究物质得到的信息会受到析氢或析氧的影响，得不到最佳的研究条件甚至根本无法进行研究。

电位窗口的测定：可以应用阴极极化曲线和阳极极化曲线来测定。图1是某惰性电极在水溶液中的阴极极化(析氢)曲线)和阳极极化(析氧)曲线示意图。其中析氢或析氧电位使用切线法估求(如图2)。

图1是某惰性电极在水溶液中的阴极极化(析氢)曲线)和阳极极化(析氧)曲线示意图。

图2.切线法估求析氢或析氧电位

三、实验器材

CHI电化学工作站；饱和甘汞电极；Hg/HgO电极；Hg/Hg2SO4电极；铂电极；玻碳电极；三口电解槽；0.2M K2SO4溶液；0.2M H2SO4溶液；0.2M NaOH 溶液

四、实验步骤

1.预处理玻碳电极，清洗参比电极和铂电极；

2.在电解槽中倒入其1/3体积的0.2M K2SO4溶液，在电解槽中适当位置放入玻碳电极、铂电极和饱和甘汞电极；

3.打开CHI电化学工作站，并将其接线与电解槽中三电极接好。打开测试软件，测量并记录开路电位。选择“线性电位扫描技术”功能，输入参数，Scan Rate(V/s)= 0.005，Sample Interval(V)= 0.001，Quiet Time(sec)= 2，Sensitivity(A/V)= 1e-6，选择Auto-sensitivity从开路电位扫描到-2.0V。扫速5mV/s。完成后保存实验结果。

4.等待5min后，测量并记录电极开路电位。选择“线性电位扫描技术”功能，输入参数，Scan Rate(V/s)= 0.005，Sample Interval(V)= 0.001，Quiet Time(sec)= 2，Sensitivity(A/V)= 1e-6，选择Auto-sensitivity从开路电位扫描到2.0V。扫速5mV/s。完成后保存实验结果。

5.将电解液更换为0.2M H2SO4，参比电极Hg/Hg2SO4，重复1-4 6.将电解液更换为0.2M NaOH，参比电极Hg/HgO电极，重复1-4 7.清洗电极和电解槽，关闭仪器和电脑。

五、实验数据处理及分析

(1)对于同一种溶液，将阴极极化曲线和阳极极化曲线作在同一图中。共三张图。

图3.玻碳电极（vs.甘汞电极）在0.2M K2SO4溶液中的阴极极化曲线和阳极极化曲线图4.玻碳电极（vs.Hg/Hg2SO4）在0.2M H2SO4中的阴极极化曲线和

阳极极化曲线

图5.玻碳电极（vs.Hg/HgO电极）在0.2M NaOH溶液中的阴极极化曲线和阳极极化曲线

(2)使用切线法估求玻碳电极在每种溶液中的析氢和析氧电位，并比较它们的大小(比较前需要将这些电位换算为相对氢标电位)(饱和甘汞电位0.244V，Hg/HgO电极电位0.114V，Hg/Hg2SO4电极电位是0.614V).①在0.2M K2SO4中

由图3得析氢电位φc’=－1.528V;析氧电位φb’=1.756V 所以析氢电位φc=-1.528+0.244V=-1.284V 析氧电位φa=1.756+0.244V=2V

②0.2M H2SO4中

由图4得析氢电位φc’=－1.315V;析氧电位φb’=1.303V 所以析氢电位φc=-1.315+0.614V=-0.701V 析氧电位φa=1.303+0.614V=1.917V

③0.2M NaOH中

由图5得析氢电位φc’=－1.605V;析氧电位φb’=1.121V 所以析氢电位φc=-1.605+0.114V=-1.491V 析氧电位φa=1.121+0.114V=1.235V

比较可得φa(酸)>φa(中)>φa(碱)φb（酸>φb（中）>φb（碱）

(3)计算玻碳电极在三种溶液中的电位窗。电位窗=φ a-φc 玻碳电极在0.2M H2SO4溶液中的电位窗φ（酸）=2V-(-1.284)=3.284V 玻碳电极在0.2M K2SO4溶液中的电位窗φ（中）=1.917V-（-0.701V）=2.618V 玻碳电极在0.2M NaOH溶液中的电位窗φ(碱)=1.235-（-1.491）=2.726

第二篇：（年7月整理）实验2.1基尔霍夫定律与电位实验报告[范文模版]

验 实验 2.1

基尔霍夫定律与电位的测定

一、实验名称 ：基尔霍夫定律与电位的测定

二、实验 任务及 目的1.基本实验任务 学习直流电路中电压、电流的测量方法；验证基尔霍夫电流、电压定律；测量电路中各点的电位。

2.扩展实验任务 学习判断故障原因和排除简单故障的方法。

3.实验目的 验证和理解基尔霍夫定律；学习电压、电流的的测量方法；学习电位的测量方法，用实验证明电位的相对性、电压的绝对性。

三、实验 原理及电路

1.实验原理 基尔霍夫定律。基尔霍夫电流定律（KCL）：对电路中的任一节点，各支路电流的代数和等于零，即0 I。基尔霍夫电压定律（KVL）：对任何一个闭合电路，沿闭合回路的电压降的代数和为零，即  0 U。

2.实验电路 四、实验 仪器及器件

1.实验仪器 双路直流稳压电源 1 台，使用正常（双路输出电压是否正确而稳定）；直流电流表 1 台，使用正常（读数是否正确）；万用表 1 台，使用正常（显示是否正确而稳定）。

2.实验器件 电流插孔 3 个，使用正常（不接电流表时，是否电阻为零）；100Ω/2W 电阻 2 个，200Ω/2W 电阻 1 个，300Ω/2W 电阻 1 个，470Ω/2W 电阻 1 个，使用正常。

五、实验方案与步骤 简述

1.用万用表直流电压档监测，调节直流稳压电源两路输出分别为 16V 和 8V。

2.按图 2.1.1 接线，根据计算值，选择电流表、万用表合适量程，测量并记录实验数据。

R 1

R 2

R 3

+ U S1

– + U S2

– E A * 1 * 2 * 3 B D C I 1

I 2

I 3

图 2.1.1

基尔霍夫定律实验电路 F R 4

R 5

六、实验数据

1.基本实验内容

图 2.1.2

基尔霍夫定律 multism11 仿真图 表 2.1.1

验证基尔霍夫定律数据记录及计算 项目

I 1

I 2

I 3

∑ I I

U AB

U BE

U EF

U FA

∑U

U BC

U CD

U DE

U EB

∑U(mA)

(V)

(V)

仿真 值

--

5

0 0

7.833

6.5

1.667

--

0 0

--

18

--

0.5

--

6.5

0 0

测量值

误差% %

图 2.1.3

分别以 E、B 为参考点电位、电压测量 multism11 仿真图

表 2.1.2

电位、电压测量数据记录及计算 项目

V A V B

V C

V D

V E

V F

U AB U BC

U CD

U BE

U DE

U EF

U FA

U AD

（V V）

（V V）

参考点 E

仿真 值

14.333

6.5

7.5

--

0.5

0 0

--

1.667

7.833

--

18

6.5

--

0.5

1.667

--

14.833 3

参考点 E

测量值

误差% %

参考点 B B

仿真 值

7.833

0 0

1

--

7

--

6.5

--

8.167

7.833

--

18

6.5

--

0.5

1.667

--

14.833

参考点 B B

测量 值

误差% %

2.扩展实验 内容

分析扩展试验任务中常见故障原因。

（1)通电后电路不能工作，任何部分都测不到电压或电流。

故障原因：电源故障或电源输入接口接触不良。

（2 2）通电后电路或仪表某部分冒烟，有异味 以及发烫 等。

故障原因：电路短路。

（3 3）某一部分无电压或电流，其他部分的电压电流与理论值不符。

故障原因：电路连接错误，某支路开路。

（4 4）将电压表的表笔放至电路上后，电压表无指示。

故障原因：表笔没插好，接触不良。

（5 5）将电流表接入电路，表针打坏，表头烧毁。

故障原因：电流表并联在待测电路两端。

（6 6）指针式电压、电流表反向偏转，不能读出正确数值。

故障原因：电压、电流实际方向与指针式电压、电流表表笔所接方向相反。

（7 7）电压、电流表指针偏转角度很小，不能读出正 确数值。

故障原因：电压、电流表量程选择过大。

七、实验 数据 分析

1.依据实验结果，进行分析比较，验证基尔霍夫定律的正确性。

基尔霍夫电流定律：根据图 2.1.1 电路中所标明的参考方向，有 I 1-I 2-I 3 =0，代入实际数据 17mA-（-5mA）-22mA=0，即 0 I，得证。

基尔霍夫电压定律：根据图 2.1.1 电路中所标明的参考方向，有 U AB +U BE +U EF +U FA =0，代入实际数据7.833V+6.5V+1.667V+(-16V)=0,即  0 U，得证。

2.依据实验结果，分析电压和电位的关系。

例如以 E 为参考点，V A =14.33V，U AB =7.833V；以 B 为参考点，V A =7.833V，U AB =7.833V。可见，电位值的大小与参考点的选取有关，具有相对性。而两点间的电压值与参考点无关，具有绝对性。

3.误差分析

误差见测试数据表格中，最大误差为 XX。

4.产生误差的原因

（1 1）

测量仪器的 精确度。33/4 位 万用表（最大量程 3999）），基本直流精度 度 0.05% ；电流表（我国电工仪表分 0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，0 5.0 七个等级））。

（2 2）待测电路器件的精度。

电路采用 4 E24 系列电阻，精度为 5%

（3 3）

测量方法。

选取合适量程和正确读数。

5.减小误差的措施

（1 1）

从测量仪器上，正确使用和读数。

（2 2）从电路器件上，简化电路连线。

（3 3）从测量方法上，多次测量取平均值。

八、存在问题的分析与处理

1.实验中遇到的问题与处理 略 九、实验的收获和体会

验证了基尔霍夫定律，证明了电位的相对性和电压的绝对性，学习了直流电路中电压电流的测量和故障排除，等等。

说明 ：以上 9 9 部分都齐全 A+5 =95 分 ；无扩展内容最多 B+0 =80 分 ； 即 无误差分析 又 无总结 B B--0 =70 分 ； ∑I I、U ∑U 不近似为 0 0、参考点电位不为 0 0 等数据错误以及抄袭 最多给 给 C C0 =60 分。

第三篇：无机化学测定实验报告

无机化学测定实验报告

实验名称：室温：气压：

年级组姓名实验室指导教师日期 基本原理（简述）：

数据记录和结果处理：

问题和讨论

附注：

指导教师签名

第四篇：电极电位的测量实验报告

实验一：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以及工作原理

3.知道电化学工作站与计算机的搭配使用方法

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，但绝对电极电位是无法测量的。在实际研究中，测量电极电位组成的原电池的电动势，而测量电极电位所用的参考对象的电极称为参考电极，如标准氢电极、甘汞电极、银-氯化银电极等，该电池的电动势为：

E＝φ待测－φ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计量

在该实验中，采用甘汞电极为研究电极，铁氰化钾/亚铁氰化钾为测量电极。在1mol的KCl支持电解质下，分别用10mM摩尔比1:1和1:2的铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液在常温（27℃）以及45℃下测量，收集数据，可得到相同温度不同浓度的两条开路电位随时间变化曲线、相同浓度不同温度的两条开路电位随时间变化曲线。可以用电极电势的能斯特方程讨论温度对于电极电势的影响

三． 实验器材

电化学工作站；电解池；甘汞电极；玻碳电极；水浴锅

铁氰化钾／亚铁氰化钾溶液（摩尔比1:1和1:2）（支持电解质为1M KCl）；砂纸；去离子水

四． 实验步骤

1.在玻碳电极上蘸一些去离子水，然后轻轻在细砂纸上打磨至光亮，最后再用去离子水冲洗。电化学工作站的电极也用砂纸轻轻打磨

2.在电解池中加入铁氰化钾／亚铁氰化钾溶液至其1/2体积，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，绿色头的电极连接工作电极，白色头的电极连接参比电极。

3.点开电化学工作站控制软件，点击 setup—技术（technique）—开路电压—时间，设置记录时间为5min，记录数据时间间隔为0.1s，开始进行数据记录，完成后以txt形式保存实验结果。

4.将电解池放入45度水浴锅中，再重复一次步骤2和步骤3。

5.将电解液换成铁氰化钾／亚铁氰化钾溶液（1:2）后重复一次步骤2至4 6.实验结束后清洗电极和电解池，关好仪器设备，打扫卫生。

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 1)常温（25℃），铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液(摩尔比1:1和1:2)条件下：

2)45℃，10mM铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液(摩尔比1:1和1:2)条件下

2.在同一图中作出相同浓度不同温度测量的两条开路电位随时间变化曲线；

1)

10mM铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液摩尔比1:1，常温（25℃）：45℃条件下： 2)10mM铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液摩尔比1:2，常温（25℃），45℃条件下：

3.应用能斯特方程讨论温度和浓度对开路电位的影响。

分析：在常温下，开路电压随着铁氰化钾：亚铁氰化钾的比例的的增加而降低。上述电极反应的能斯特方程为：E=EΘ+ RT/F *ln(Fe3+/Fe2+)Fe3+:Fe2+的比例由1:1变为1:2，而其他条件保持不变，故电极电势下降,此时EFe(CN)6]3−:Fe(CN)6]4−=1:2 < EFe(CN)6]3−:Fe(CN)6]4−=1:1。

分析：在铁氰化钾和亚铁氰化钾的比例为1:1和1:2的情况下，常温的开路电压都比高温的开路电压要高。因为随着温度的升高，电极电势降低。在相同浓度时，0ln(a[Fe(CN)6]3-/a[Fe(CN)6]4-)由于活度比是负值，所以T越小，减去的值越小.此处的开路电压是Fe3+／Fe2+电极与饱和甘汞电极电极电势的差值。六，讨论与思考：

1.实验过程，玻碳电极可能吸附有上次实验的杂质等，需用砂纸进行打磨。2.影响电极电位的原因有电极本身的性质、温度，浓度，PH等。3.甘汞电极要及时补充饱和KCL 4.接线不得反接，绿色头的电极连接工作电极，白色头的电极连接参比电极。

第五篇：物理实验报告-稳态法导热系数测定实验

稳态法导热系数测定实验

一、实验目的

1、通过实验使学生加深对傅立叶导热定律的认识。

2、通过实验，掌握在稳定热流情况下利用稳态平板法测定材料导热系数的方法。

3、确定材料的导热系数与温度之间的依变关系。

4、学习用温差热电偶测量温度的方法。

5、学习热工仪表的使用方法

二、实验原理

平板式稳态导热仪的测量原理是基于一维无限大平板稳态传热模型，这种方法是把被测材料做成比较薄的圆板形或方板形，薄板的一个表面进行加热，另一个表面则进行冷却，建立起沿厚度方向的温差。

三、实验设备

实验设备如图2所示。

图2平板式稳态法导热仪的总体结构图

1.调压器2.铜板3.主加热板 4.上均热片 5.中均热片

6.下均热片7.热电偶 8.副加热板 9.数据采控系统 10.温度仪表 11.试样装置 12.循环水箱电位器 13.保温材料 14.电位器

键盘共有6个按键组成，包括为“5”、“1”、“0.1”3个数据键，“±”正负号转换键，“RST”复位键，“ON/OFF”开关键。

数据键：根据不同的功能对相应的数据进行加减，与后面的“±”正负号转换键和“shift”功能键配合使用。“±”正负号转换键：当“±”正负号转换键为“+”时，在原数据基础上加相应的数值；为“-”时，减相应的数值。“RST”复位键：复位数据，重新选择。

控制板上的四个发光二极管分别对应四路热电偶，发光二极管发光表示对应的热电偶接通。由一台调压器输出端采用并联方式提供两路输出电压，电位器对每路输出电压进行调整，作为两个加热板的输入电压。

四、实验内容

1、根据提供的实验设备仪器材料，搭建实验台，合理设计实验步骤。调整好电加热器的电压(调节调压器)，并测定相关的温度及电热器的电压等试验数据。

2、对测定的实验数据按照一定的方法测量进行数据处理，确定材料的导热系数与温度之间的依变关系公式。

3、对实验结果进行分析与讨论。

4、分析影响制导热仪测量精度的主要因素。

5、在以上分析结论的基础之上尽可能的提出实验台的改进方法。

五、实验步骤

1、利用游标卡尺测量试样的长、宽、厚度，测试样3个点的厚度，取其算术平均值，作为试样厚度和面积。

2、测量加热板的内部电阻。

3、校准热工温度仪表。

4、向水箱内注入冷却水。

5、通过调整电位器改变提供给主加热板和副加热板的加热功率，通过4位“LED”显示主加热板和副加热板的温度，根据主加热板的温度，调整电位器改变施加在副加热板的电压，使副加热板的温度与主加热板的温度一致。利用数字电压表测量并记录主加热板电压。

6、在加热功率不变条件下, 试样下表面和循环水箱下表面的温度波动每5min不超过±1℃时，认为达到稳态。此时，记录主加热板温度、试样两面温差。

7、通过数据键输入试样面积、厚度等相关参数，由试样面积、厚度、主加热板的电阻、电压、上表面温度及上均热片的上表面温度获得试样的导热系数。

8、改变电位器改变提供给主加热板和副加热板的加热功率件，重复步骤(5至7)测量并记录多个温度下的材料导热系数。

9、关掉电源。

六、实验要求

1、采用精度不低于0.05 mm的厚度测量工具(游标卡尺)，沿试样四周测量四处的厚度，取其算术平均值，作为实验前试样厚度。

2、用酒精将试件及均热片擦洗干净并晾干，晾干后在其上均匀涂抹导热油。

3、用调压器将电压调至一定值，保持不变，经一段时间后，待跟试件上下表面接触的铜片各点温度为一定值时，即导热过程达到稳定后记录各点温度及电热器的电压。

4、改变电加热器的电压(调节调压器)，即改变电热器热量使之维持在另一个数值上，跟试件上下表面接触的铜片各点温度达到新的稳定状态后，重复第3项的测量。

5、用最小二乘法计算不同橡胶材料的导热系数随温度变化的关系式。

五、实验报告要求

1、材料温度可取材料上下表面温度的平均值，即，其中：Tw1为试样材料下表面温度，Tw2为试样上表面温度。

2、实验报告需用专用的实验报告用纸进行书写；

3、实验报告中必须包含实验目的和实验步骤；

4、实验报告中必须包括实验数据的记录；

5、实验报告中必须包括实验数据处理的具体步骤，并有材料的导热系数随温度变化的关系式及关系曲线图；

6、实验报告中必须有对实验数据结果的分析。