1  引言

1.1亚硝酸根的研究价值

亚硝酸根（NO₂^-）中的N显+3价，既有氧化性又有还原性。在酸性条件下亚硝酸根具有还原性，强氧化剂能将其氧化。常见的亚硝酸盐有亚硝酸钠，它是一种白色或浅黄色的晶体，有咸味。

亚硝酸根存在于烟熏的肉类，腌制的蛋类、肉类，泡菜等食品中。另外，商家也会为了使食品呈现良好的色泽，让亚硝酸盐做发色剂^[1]时，亚硝酸钠也是一种防腐剂，它可以抑制微生物的增长^[2]。但经常食用含有亚硝酸盐的食物可致癌，过量食用甚至可能引起亚硝酸盐中毒。因为在适宜酸度或细菌的作用下，亚硝酸根能与脂肪族和芳香族的胺类化合物进行反应，生成—N—亚硝胺化合物，—N—亚硝胺化合物是公认的强致癌物质之一，可在人体中积累，危害人体健康^[3]。过量食用还可能导致亚硝酸盐中毒，因为血液中正常携氧的低铁血红蛋白能被它氧化成高铁血红蛋白，从而使血液失去携氧能力，进一步引起组织缺氧。因此，检测水质、食品时，亚硝酸钠含量的测定是很重要的一个环节。综上所述，对亚硝酸根含量的测定则有很大的意义。

由于亚硝酸钠在食品方面测定的重要性以及它的电化学活性，长期以来人们探索了一些亚硝酸钠的光度分析法^[4]、荧光分析法^[5]以及极谱分析法^[6]。此外，亚硝酸钠还有一种不同于其他有机物的特殊性质，即氧化还原性。它的这种特性使它在循环伏安法下有着特殊的优势。因此，我们可以采用循环伏安法对亚硝酸钠进行定量测定。研究亚硝酸钠的催化波不但对亚硝酸钠的催化机理有进一步的了解，而且对了解亚硝酸钠电极反应控制过程，最佳配比及其催化波产生机理是有帮助的。

本实验利用碘酸钾对亚硝酸钠的特有催化特性，采用循环伏安法，研究了亚硝酸钠的催化波条件，及其电极反应机理，进而测定火腿肠中亚硝酸钠的含量。

1.2催化动力学法

1.2.1催化动力学法

催化动力学法（catalytic kinetics）通过控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波形一次或多次反复进行扫描。电势范围是指使电极上能交替发生不同的氧化和还原反应，并记录电流-电势曲线^[7]。通过曲线形状判断电极反应的可逆程度，相界吸附，反应中间体或新相形成的可能性，以及偶联化学反应的性质等。常用来测量电极反应参数，判断其控制步骤和反应机理，并观察整个电势扫描范围内可发生哪些反应，及其性质如何^[8]。对于一个新的电化学体系，循环伏安法往往是首选的研究方法，其被称为“电化学的谱图”。

循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法，可用于电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数的研究^[7]。

1.2.2催化波的介绍

催化波（catalytic wave），又名平行动力波。电活性物质的电极反应与反应产物的化学反应平行着进行。化学反应再生出来的电活性物质，又在电极上还原，形成了循环。催化电流比电活性物质产生的扩散电流要大得多，与被测物质的浓度在一定范围内有一定线性关系。化学反应的速率常数愈大，催化波愈灵敏。可用于对超纯物质、冶金材料、环保监测和复杂的矿石分析作微量、痕量甚至超痕量测定^[9]。

2  实验部分

2. 1仪器与试剂

2.1.1 仪器

LK98微机电化学分析系统，天津兰力科化学电子高技术有限公司产品

三电极系统，天津兰力科化学电子高技术有限公司产品

HJ21性磁力搅拌器，天津兰力科化学电子高技术有限公司产品。

酸度计PHS-3S，上海精密科技仪器有限公司。

超声波清洗器，KQ-100DB型，昆山市超声波仪器有限公司。

FA2004B电子天平，上海精密科学仪器有限公司。

2.1.2 试剂

亚硝酸钠（分析纯，分子式：NaNO₂，分子量：69.00，北京红星化工厂）

碘酸钾（分析纯，分子式：KIO₃，分子量：214，天津市天大化工实验厂）

高锰酸钾（分析纯，分子式：KMnO₄，分子量：158.03，北京红星化工厂）

重铬酸钾（分析纯，分子式：K₂Cr₂O₇，分子量：294.18，天津市光复科技公司）

钼酸铵（分析纯，分子式：（NH₄）6Mo₇O₂44H₂O，分子量：1235.86，北京化工厂）

溴酸钾（分析纯，分子式：KBrO₃，分子量：167.00，天津市光复科技公司）

磷酸二氢钾(分析纯，分子式：KH₂PO₄，分子量：136.08，纯度不小于99.5% 北京红星化工厂)

磷酸氢二钾 (分析纯，分子式：K₂HPO₄，分子量：228.22，纯度不小于99.0%，河南焦作市化工三厂)

冰乙酸（分析纯，分子式：C₂H₄O₂分子量：60.05，含量：不少于99.5%，天津市光复科技发展有限公司）

无水乙酸钠（分析纯，分子式：CH₃COONa，分子量82.03，天津市光复科技公司）

亚硝酸钠标准液：配制0.3mol/L 亚硝酸钠溶液。 称取亚硝酸钠5.1753g加入50mL蒸馏水将其溶解，转移至250mL容量瓶中定容备用。(现配现用，不适宜长期保存，最长有效期为2天)

碘酸钾标准液：配制0.1mol/L的碘酸钾溶液。称取碘酸钾5.3521g加入50mL蒸馏水将其溶解，转移至250mL容量瓶中定容备用。(现配现用，不适宜长期保存，最长有效期为2天)。

氧化还原体系的配制：将配制的250mL0.3mol/L亚硝酸钠标准液与250mL0.1mol/L碘酸钾标准液转移至一个500mL的容量瓶中备用。

2.2  实验过程

2.2.1催化条件的确定

2.2.1.1工作电极的选择

在50ml小烧杯中，分别加入40mL氧化还原体系，加入10mL高氯酸溶液，设定扫描电位为1~-1.0V、扫描速度为0.045、灵敏度为100µA，选择不同的工作电极，连接三电极系统进行循环伏安扫描，记录峰位置与峰电流，对实验过程得出的结果进行讨论。

2.2.1.2最佳氧化还原体系的选择

将亚硝酸钠与不同浓度的高锰酸钾、重铬酸钾、溴酸钾、钼酸铵、碘酸钾等混合。在2.2.1.1的条件下，以玻碳电极为工作电极，进行试验，记录数据。

2.2.1.3最佳缓冲溶液的选择

选择不同的缓冲体系以及高氯酸溶液作底液，在2.2.1.1的条件下用玻碳电极进行实验，记录数据。

2.2.2电极反应的控制过程

在选出的最佳条件下，用一系列扫描速度进行循环伏安法测电流。记录峰电流，对实验得出的结果进行讨论。

2.2.3催化过程最佳配比的探究

配制等浓度的亚硝酸钠与碘酸钾，在保持溶液中C_亚硝酸钠+C_碘酸钾=K（常数）的前提下，改变C_亚硝酸钠和C_碘酸钾的相对量，制备一系列溶液，在2.2.1.1的条件下，以玻碳电极为工作电极，进行试验，记录数据。

2.2.4机理研究

在选出的最佳条件下，用一系列扫描速度进行循环伏安法测电流。记录峰电位，对实验得出的结果进行讨论。

2.2.5应用

2.2.5.1火腿肠的预处理

在火腿肠中加入乙醚进行脱脂处理，加入CCl₄分层，分液除去有机层，对剩余部分进行过滤，用高氯酸和碘酸钾溶液进行洗涤3次，用高氯酸和碘酸钾溶液定容。

2.2.5.2火腿肠中亚硝酸根含量的测定

对处理后的溶液进行循环伏安法扫描，依据峰电流与浓度的线性关系进行定量分析。取少量预处理后的火腿肠样液5份，分别向其中加入1.00µg.mL^-1的亚硝酸钠标准液0.05、1.0、1.0、2.0、3.0mL，在所选的最佳条件下进行测定。