实验9阳极溶出伏安法测定水中镉(使用汞膜电极现在学生用).doc

实验9 阳极溶出伏安法测定水中镉 [实验目的] 1．加深对阳极溶出伏安法基本原理的理解。 2．学会阳极溶出法测定Cd2+的实验技术。 3．学会用MF-1A型多功能伏安仪进行阳极溶出法测定的操作方法。 [实验原理] 阳极溶出伏安法又称为反向溶出极谱法。 它是一种将恒电位电解富集和伏安法测定结合在一起的电化学分析法。通常以悬汞电极或汞膜电极为工作电极，使被测金属离子在适当条件下电解生成汞齐而富集在电极汞中，然后将电压反向，从负向正的方向扫描，使富集在电极汞齐中的金属重新氧化溶出，并记录溶出时的伏安曲线(氧化波)，氧化波伏安曲线的波形一般呈倒峰状(如图)。 图1 阳极溶出伏安曲线 其峰电位与离子性质、底液组成有关。峰电流大小(峰高)与底液中金属离子浓度C、电解富集时间t、富集时搅拌速度ω、电极面积A、溶出时电压扫描速度υ、底液粘度μ、电极性质有关，不同工作电极的峰电流可表示如下： 式中D0为被测离子在底液中的扩散系数，DR为被测金属离子电解还原为金属后，在汞中的扩散系数。当其它条件一定时，其峰电流 (峰高)只与溶液中被测金属离子的浓度成正比。不同金属离子在同一底液中具有不同的峰电位。因此，溶出伏安曲线的峰电流和峰电位可作为定量分析和定性分析的依据。 由于富集是缓慢的积累过程，溶出是突然的释放，可产生比富集时的还原电流大得多的氧化峰电流，所以溶出伏安法是一种极为灵敏的分析方法。测定范围一般在10-6～10-11mol/L，检出极限可达10-12mol/L。它还能同时测定几种含量极低的超痕量金属元素。已用于人发、水和废水监测分析中几种离子的同时测定。 本实验用银基汞膜电极作工作电极，SCE为参比电极，在1mol/LKNO3底液中测定Cd2+，在-1.05V下富集，后反向扫描到-0.15V。在-0.75V附近呈现镉的阳极溶出峰，用标准曲线法和标准加入法分别测定水样中镉的含量。 [仪器与试剂] 1．MF-1A型多功能伏安仪。 2．饱和甘汞电极。 3．银基汞膜电极。 4．磁力搅拌器、秒表。 5．1.0×10-4mol·L-1镉标准溶液。 6．1mol·L-1KNO3溶液。 7．未知镉溶液水样（大约5×10-5mol·L-1） 8．25mL容量瓶 7个 9． 吸量管1mL 1支 2mL 2支 5ml 2支 10．25ml移液管 2支 11． 镊子 1个 ［实验步骤］ 标准溶液配制： 分别移取1.0×10-4mol·L-1镉标准溶液0.20、0.40、0.60、0.80、1.00mL于5支25mL容量瓶中，再各加1 mol·L-1KNO3稀释到刻度，摇匀． 2．测定步骤 (1) 仪器安装与预热 按照仪器使用要求连接好电极，打开计算机。”准备-工作”置于”准备”、“溶出－电积”置于“电积”、“常规－导数”置于“常规”、“溶出法－伏安法”置于“伏安法”、“阴－阳”置于“阳”，扫描速度置于6，扫描倍率置于“×102”，灵敏度设为“50”。将起始电位调至－1.05V（调起始电位前，按下“复位”至电位不再变化），下限电位（阳极溶出法的终止点位）置于-0.15V，接通电源予热20分钟以上。 （2） 清洗：将电解池和电极用蒸馏水洗涤干净，然后将样品全部倒入电解池中，插入电极，按下“扫描”，待电位扫描到-0.15V后，打开搅拌，搅拌溶液，然后将“准备－工作”置于“工作”状态，清洗电极，同时计时（用秒表计时，2分钟），完毕后将前面板“准备－工作”置于“准备”。 （3） 富集：清洗完毕后，先按“停止扫描”，然后按“复位”至电压显示为-1.05V，将“准备－工作”置于“工作”，同时搅拌溶液并计时（用秒表计时），富集2min。 （4） 静置：电积完毕后，立即关闭搅拌，使溶液静置，静置时间30S。 （5） 扫描：静置完毕后，立即按一下“扫描”，得到阳极溶出伏安曲线图。 扫描结束后，在终止电压(-0.15V)下，搅拌电溶出清洗滴汞电极2分钟，再依次按“停止扫描”、“复位”计时开始第二次富集。富集1min后，静置30秒，扫描。重复测定3次（第一次测定，汞膜不稳定，需要重复测定几次，一般三次即可稳定），结果趋于稳定后，记录数据，然后换另一溶液。测定时，由稀向浓依次测定。后面的溶液测定一次即可。 实验结束后，测量各溶出曲线的峰高，绘出标准曲线。 （6） 水样中Cd2+浓度的测定：移取水样0.80mL于25mL容量瓶中，用1mol/L KNO3稀释到刻度，摇匀。再重复富集、扫描记录溶出伏安曲线，测其曲线的峰高。 (7) 实验结束后，将电极浸入去离子水中备用。关闭各电源。 ［数据处理］ 从各溶出伏安曲线量出不同镉离子浓度的峰高，绘出标准曲线。并由未知试样溶