BZ振荡反应实验报告
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物理化学实验报告BZ 振荡反应1.实验报告(1)了解BZ 反应的基本原理。
(2)观察化学振荡现象。
(3)练习用微机处理实验数据和作图。
2. 实验原理化学振荡:反应系统中某些物理量随时间作周期性的变化。
BZ 体系是指由溴酸盐,有机物在酸性介质中,在有(或无)金属离子催化剂作用下构成的体系。
有苏联科学家Belousov 发现,后经Zhabotinski 发现而得名。
本实验以BrO -3 ~ Ce +4~ CH 2(COOH)2 ~ H 2SO 4作为反映体系。
该体系的总反应为:()()O 4H 3CO COOH 2BrCH COOH 2CH 2BrO 2H 222223++−→−++-+ 1体系中存在着下面的反应过程。
过程A :HOBr HBrO 2H Br BrO 2K 32+−→−+++--2 2HOBr H Br HBrO 3K 2−→−+++-3过程B :O H 2BrO H HBrO BrO 22K 234+−→−+++-4 42K 32Ce HBrO H Ce BrO 5++++−→−++5 +++−→−H HOBr BrO 2HBrO -3K 266Br -的再生过程:()++-++++−→−+++6H3CO 4Ce2Br HOBr O H COOH BrCH 4Ce 23K 2247当[Br -]足够高时,主要发生过程A ,2反应是速率控制步骤。
研究表明,当达到准定态时,有[][][]+-=H BrO K K HBrO 3322。
当[Br -]低时,发生过程B ,Ce +3被氧化。
4反应是速率控制步骤。
4.5反应将自催化产生达到准定态时,有[][][]+-≈H BrO 2K K HBrO 3642。
可以看出:Br -和BrO -3是竞争HbrO 2的。
当K 3 [Br -]>K 4[BrO -3]时,自催化过程不可能发生。
自催化是BZ 振荡反应中必不可少的步骤,否则该振荡不能发生。
bz化学振荡反应实验报告实验目的:1.了解化学振荡反应的基本原理;2.熟悉化学实验室的基本操作;3.观察化学振荡反应过程,探究其变化规律。
实验原理:化学振荡反应是指反应物不断出现和消失的循环过程。
其中,自催化反应是实现化学振荡反应的典型反应。
在自催化反应中,反应产物可以促进反应进行,因此反应可以在产物的作用下不断进行和停止,从而形成化学振荡反应。
实验仪器:量筒、滴定管、烧杯、试管、热水槽、移液管、计时器等。
实验步骤:1.将首先将60ml水倒入一个烧杯中,加入0.6g淀粉,在淀粉溶解的同时加入2ml硫酸稀溶液和2ml钾碘溶液。
2.将50ml的1.0mol/L的NaOH 溶液分别倒入两个不同的烧杯中。
3.在第一烧杯中加入少量硫酸混合溶液,用探棒轻轻搅拌,使其颜色变为深褐色大约30秒,然后加入几滴这种混合溶液,使其颜色变为深蓝色并开始异变。
4.将第二烧杯中的NaOH 溶液用移液管慢慢加到第一烧杯中,观察反应过程。
5.记录反应过程中出现和消失的颜色和时间。
实验结果:1.在加入混合溶液之前,淀粉水是无色透明的;2.加入混合溶液后,淀粉水变为深褐色,在加入几滴混合溶液后,变为深蓝色,并开始异变;3.当加入NaOH 溶液时,深蓝色的溶液会发生颜色变化,有时会变为黄色或橙色;4.出现这种变化的时间间隔不固定,而是在不同的实验中有所不同。
实验结论:通过本次实验,我们了解了化学振荡反应基本原理,以及如何通过实验观察,探究化学振荡反应的变化规律。
实验结果证明,化学振荡反应是反应物出现和消失的循环过程,其中自催化反应常常是实现化学振荡反应的典型反应。
在自催化反应中,反应产物可以促进反应进行,因此反应可以在产物的作用下不断进行和停止,从而形成化学振荡反应。
bz振荡反应实验报告bz振荡反应实验报告引言:振荡反应是化学中一种非常有趣且复杂的现象,它常常表现出周期性的变化。
本实验旨在通过观察和研究bz振荡反应,深入了解其机理和特性。
实验目的:1. 观察bz振荡反应的现象和规律;2. 探究影响bz振荡反应的因素;3. 分析振荡反应的动力学特性。
实验材料和方法:材料:甲醛、硫酸、硫酸铁、碘化钾、硫酸铜、稀硫酸、蒸馏水等;方法:按照实验步骤进行操作。
实验步骤:1. 准备工作:清洗实验器材,准备所需试剂;2. 液体A的制备:将甲醛、硫酸和硫酸铁按一定比例混合,得到液体A;3. 液体B的制备:将碘化钾、硫酸铜和稀硫酸按一定比例混合,得到液体B;4. 实验装置的搭建:将液体A和液体B分别倒入两个烧瓶中,通过U型管将两个烧瓶连接起来;5. 观察实验现象:观察烧瓶中液体颜色的变化,记录变化的时间和规律。
实验结果与分析:在实验过程中,我们观察到了bz振荡反应的明显现象。
起初,液体A和液体B 分别呈现深蓝色和黄色。
当两者混合后,液体的颜色会发生周期性的变化,从深蓝色到无色,再到深蓝色,如此往复。
通过记录实验过程中颜色变化的时间和规律,我们发现了一些有趣的现象。
首先,颜色变化的周期并不固定,有时短暂,有时较长。
其次,液体颜色变化的速度也存在差异,有时快速,有时缓慢。
这些现象表明,bz振荡反应受到多种因素的影响。
为了更好地理解bz振荡反应的机理,我们进一步探究了影响反应速率的因素。
实验中我们改变了液体A和液体B的浓度、温度和pH值等条件。
结果显示,液体A和液体B的浓度越高,反应速率越快;温度升高也会加快反应速率;而pH值的变化则对反应速率影响较小。
此外,我们还对bz振荡反应的动力学特性进行了分析。
通过实验数据的处理和计算,我们得到了反应速率与浓度的关系曲线,发现其呈现非线性的特点。
这表明bz振荡反应可能涉及到多个中间物质的生成和消耗,反应过程较为复杂。
结论:通过本次实验,我们深入了解了bz振荡反应的特性和机理。
BZ 震荡反应1120132978 杨旭一、 实验目的1) 了解BZ 反应的基本原理。
2) 观察化学振荡现象。
3) 练习用微机处理实验数据和作图。
二、 实验原理化学振荡:反应系统中某些物理量随时间作周期性的变化。
BZ 体系是指由溴酸盐,有机物在酸性介质中,在有(或无)金属离子催化剂作用下构成的体系。
本实验以BrO -3~ Ce +4 ~ CH 2(COOH)2 ~ H 2SO 4作为反映体系。
该体系的总反应为:()()O 4H 3CO COOH 2BrCH COOH 2CH 2BrO 2H 222223++−→−++-+ 体系中存在着下面的反应过程。
过程A :HOBr HBrO 2H Br BrO 2K 32+−→−+++--2HOBr H Br HBrO 3K 2−→−+++-过程B :O H 2BrO H HBrO BrO 22K 234+−→−+++-42K 32Ce HBrO H Ce BrO 5++++−→−+++++−→−H HOBr BrO 2HBrO -3K 26Br - 的再生过程:()++-++++−→−+++6H 3CO 4Ce 2Br HOBrO H COOH BrCH 4Ce 23K 2247当[Br -]足够高时,主要发生过程A ,研究表明,当达到准定态时,有[][][]+-=H BrO K K HBrO 3322。
当[Br -]低时,发生过程B ,Ce +3被氧化。
,达到准定态时,有[][][]+-≈H BrO 2K K HBrO 3642。
研究表明,Br -的临界浓度为:[][][]---⨯==36334crit -BrO 105BrO K K Br若已知实验的初始浓度[BrO -3],可由上式估算[Br - ]crit 。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∝RT E A k t 表诱exp 1,并得到 RT E A t 表诱=-ln 1ln ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ 作图⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛诱t 1ln ~T 1,根据斜率求出表观活化能表E 。
B-Z振荡反应2011011743 分1 黄浩同组人姓名:李奕实验日期:2013-11-2 提交报告日期:2013-11-8指导教师:王振华1 引言1.1. 实验目的(1)了解Belousov-Zhabotinski反应(简称B-Z反应)的机理。
(2)通过测定电位——时间曲线求得振荡反应的表观活化能。
1.2 实验原理所谓化学振荡就是反应系统中某些物理量如组分的浓度随时间作周期性的变化。
1958年,Belousov首次报道在以金属铈离子作催化剂的条件下,柠檬酸被溴酸氧化的均相系统可呈现这种化学振荡现象。
随后,Zhabotinsky继续了该反应的研究。
到目前为止,人们发现了一大批可呈现化学振荡现象的含溴酸盐的反应系统。
例如,除了柠檬酸外,还有许多有机酸(如丙二酸、苹果酸、丁酮二酸等)的溴酸氧化反应系统能出现振荡现象,而且所用的催化剂也不限于金属铈离子,铁和锰等金属离子可起同样的作用。
后来,人们笼统地称这类反应为B-Z反应。
目前,B-Z反应是最引人注目的实验研究和理论分析的对象之一。
该系统相对来说比较简单,其振荡现象易从实验中观察到。
由实验测得的B-Z体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线如图2-11-1所示。
图1. B-Z体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线关于B-Z反应的机理,目前为人们普遍接受的是关于在硫酸介质中以金属铈离子作催化剂的条件下,丙二酸被溴酸氧化的机理,简称为FKN机理。
其主要的反应步骤及各步骤的速率或速率系数归纳如下表:i 222按照FKN 机理,可对化学振荡现象解释如下:当[Br -]较大时,反应主要按表中的(1)、(2)、(3)进行,总反应为:O H Br H Br BrO 2233365+→+++--(11)生成的Br 2按步骤(7)消耗掉。
步骤(1)、(2)、(3)、(7)组成了一条反应链,称为过程A ,其总反应为:O H COOH BrCH H COOH CH Br BrO 222233)(33)(32+→++++--(12)当[Br -]较小时,反应按步骤(5)和(6)进行,总反应为:O H HBrO Ce H HBrO BrO Ce 2242332232++→+++++-+ (13)步骤(5)为该反应的速度控制步骤((5)的逆反应速率可忽略),这样有]][][[][2352+-=H HBrO BrO k dtHBrO d (14)上式表明HBrO 2的生成具有自催化的特点,但HBrO 2的增长要受到步骤(4)的限制。
B-Z振荡反应姓名:何一白学号:班级:化22实验日期:2014年11月6日提交报告日期:2014年11月22日带实验的老师姓名:王振华1引言(简明的实验目的/原理)1.1 实验目的了解Belousov-Zhabotinski反应的机理通过测定电位-时间曲线球的振荡反应的表观活化能1.2实验原理化学震荡:反映系统中某些物理量(如组分浓度)随时间做周期性变化B-Z反应机理:在硫酸介质中以金属铈离子做催化剂的条件下,丙二酸被溴酸氧化——FKN机理(共十步)系统中[Br-]、[HBrO2],[Ce4+]/[Ce3+]都随时间做周期性的变化。
测量及数据:我们用溴离子选择电极和铂丝电极分别测定[Br-]和[Ce4+]/[Ce3+]随时间变化的曲线,处理数据得到诱导期时间及震荡周期。
由1/t诱,1/t振分别衡量诱导期和振荡周期反应速率的快慢,综合不同温度下的t诱和t振,估算表观活化能E诱,E振。
2 实验操作2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图2.1.1 实验仪器计算机及接口一套;HS-4 型精密恒温浴槽;电磁搅拌器;反应器1 个;铂电极1 个;饱和甘汞电极1 个;滴瓶3 个;量筒3 个;2ml 移液管1 支;洗瓶1 个;镊子1 把;2.1.2 实验药品0.02 mol/L 硝酸铈铵;0.5 mol/L 丙二酸;0.2 mol/L 溴酸钾;0.8 mol/L 硫酸。
2.2 实验条件(实验温度、湿度、压力等)实验室温度16.3℃,大气压102.19kPa2.3 实验操作步骤及方法要点1.检查仪器药品。
2.按装置图(如图1 所示)接好线路。
图1 . B-Z振荡反应实验装置图3.接通相应设备电源,准备数据采集。
4.调节恒温槽温度为20℃。
分别取7ml 丙二酸、15ml 溴酸钾、18ml 硫酸溶液于干净的反应器中,开动搅拌。
打开数据记录设备,开始数据采集,待基线走稳后,用移液管加入2ml 硝酸铈铵溶液。
5.观察溶液的颜色变化,观察反应曲线,出现振荡后,待振荡周期完整重复8~10次后,停止数据记录,保存数据文件后记录恒温槽温度,从数据文件中读出相应的诱导期t 诱和振荡周期t 振。
BZ 振荡反应一、实验目的1.了解BZ 振荡反应的基本原理;体会自催化过程是产生振荡反应的必要条件。
2.初步理解耗散结构系统远离平衡的非线性动力学机制。
3.掌握测定反应系统中电势变化的方法;了解溶液配制要求及反应物投放顺序。
二、实验原理自然界存在大量远离平衡的敞开系统,它们的变化规律不同于通常研究的平衡或近平衡的封闭系统,与之相反,它们是趋于更加有秩序、更加有组织。
由于这类系统在其变化过程中与外部环境进行了物质和能量的交换,并且采用了适当的有序结构来耗散环境传来的物质和能量,这样的过程称为耗散过程。
受非线性动力学控制,系统变化显示了时间、空间的周期性规律。
目前研究的较多、较清楚的典型耗散结构系统为BZ 振荡反应系统,即有机物在酸性介质中被催化溴氧化的一类反应,如丙二酸在Ce 4+的催化作用下,自酸性介质中溴氧化的反应。
BZ 振荡反应是用首先发现这类反应的前苏联科学家Belousov 及Zhabotinsky 的名字而命名的,其化学反应方程式为:-+3222222BrO +3CH (COOH)+2H 2BrCH(COOH)+3CO +4H O = (1)真实反应过程是比较复杂的,该反应系统中HBrO 2中间物是至关重要的,它导致反应系统自催化过程发生,从而引起反应振荡。
为简洁的解释反应中有关现象,对反应过程适当简化如下:当Br -浓度不高时,产生的HBrO 2中间物能自催化下列过程:-+3222BrO +HBrO +H 2BrO +H O = (2)3++4+22BrO +Ce +H HBrO +Ce = (3)在反应(3)中快速积累的Ce 4+又加速了下列氧化反应:4+-3++2224C e +B r C H (C O O H )+H O +H O B r 2B r +4C e +3C O +6H = (4) 通过反应(4),当达到临界浓度值-Br ,c C 后,反应系统中下列反应成为主导反应:--+32BrO +Br +2H HBrO +HOBr = (5)-+2HBrO +Br +H 2HOBr = (6)反应(6)与反应(2)对HBrO 2竞争,使得反应(2)、(3)几乎不发生。
bz振荡实验报告
《bz振荡实验报告》
实验目的:通过对bz振荡实验的观察和分析,探究化学反应中的振荡现象,并深入了解反应动力学和化学动力学的相关知识。
实验材料和方法:实验中所需材料包括苯乙烯、溴化钾、硫酸、硫酸铁、甲酸和氢氧化钠等化学试剂,以及玻璃容器、计时器和温度计等实验仪器。
实验步骤包括将苯乙烯、溴化钾和硫酸铁依次加入玻璃容器中,然后加入甲酸和氢氧化钠,观察反应过程中的颜色变化和振荡现象,并记录实验数据。
实验结果:在实验过程中,观察到了反应溶液由无色到黄色再到蓝色的变化,同时伴随着溶液的振荡现象,呈现出周期性的颜色变化。
通过记录实验数据,得出了反应物浓度、温度和反应速率等因素对振荡现象的影响规律,从而深入探讨了化学反应动力学的相关知识。
实验结论:通过对bz振荡实验的观察和分析,我们深入了解了化学反应中的振荡现象及其规律,加深了对反应动力学和化学动力学的理解。
这对于进一步研究化学反应机理和应用化学反应于工业生产等方面具有重要意义。
总结:bz振荡实验是一项具有重要意义的化学实验,通过实验我们不仅可以观察到化学反应中的振荡现象,还可以深入了解反应动力学和化学动力学的相关知识。
希望通过本次实验报告的分享,能够对化学爱好者和学习者有所帮助,激发大家对化学科学的兴趣和热爱。
物理化学实验报告B Z振荡反应Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】物理化学实验报告BZ 振荡反应1.实验报告(1)了解BZ 反应的基本原理。
(2)观察化学振荡现象。
(3)练习用微机处理实验数据和作图。
2. 实验原理化学振荡:反应系统中某些物理量随时间作周期性的变化。
BZ 体系是指由溴酸盐,有机物在酸性介质中,在有(或无)金属离子催化剂作用下构成的体系。
有苏联科学家Belousov 发现,后经Zhabotinski 发现而得名。
本实验以BrO -3 ~ Ce +4 ~ CH 2(COOH)2 ~ H 2SO 4作为反映体系。
该体系的总反应为:()()O 4H 3CO COOH 2BrCH COOH 2CH 2BrO 2H 222223++−→−++-+ 1体系中存在着下面的反应过程。
过程A :HOBr HBrO 2H Br BrO 2K 32+−→−+++-- 22HOBr H Br HBrO 3K 2−→−+++-3 过程B :O H 2BrO H HBrO BrO 22K 234+−→−+++- 442K 32Ce HBrO H Ce BrO 5++++−→−++ 5+++−→−H HOBr BrO 2HBrO -3K 266 Br - 的再生过程:当[Br -]足够高时,主要发生过程A ,2反应是速率控制步骤。
研究表明,当达到准定态时,有[][][]+-=H BrO K K HBrO 3322。
当[Br -]低时,发生过程B ,Ce +3被氧化。
4反应是速率控制步骤。
反应将自催化产生HBrO 2,达到准定态时,有[][][]+-≈H BrO 2K K HBrO 3642。
可以看出:Br - 和BrO -3是竞争HbrO 2的。
当K 3 [Br - ]>K 4[BrO -3]时,自催化过程不可能发生。
自催化是BZ 振荡反应中必不可少的步骤,否则该振荡不能发生。
BZ振荡反应设计实验报告[论文设计] 设计性实验报告实验名称酸对B-Z振荡反应的影响实验报告人学号班级同组人实验日期 2013 年月日室温 9.9? 大气压 102.78KPa指导老师评分1、前言1.1背景材料在化学反应中,反应产物本身可作为反应催化剂的化学反应称为催化反应。
一般的化学反应最终都能达到平衡状态(组分浓度不随时间而改变),而在自催化反应中,有一类是发生在远离平衡态的体系中,在反应过程中的一些参数(如压力、温度、热效应等)或某些组分的浓度会随时间或空间位置作周期的变化,人们称之为“化学振荡”。
由于化学振荡反应的特点,如体系中某组分浓度的规律变化在适当条件下能显示出来时,可形成色彩丰富的时空有序现象(如空间结构、振荡、化学波……等)。
这种在开放体系中出现的有序耗散结构也证明负熵流的存在,因为在开放体系中,只有足够的负熵流才能使体系维持有序的结构。
化学振荡属于时间上的有序耗散结构。
别洛索夫(Belousov)在1958年首先报道以金属锌离子作催化剂在柠檬酸介质中被溴酸盐氧化时某中间产物浓度随时间周期性变化的化学振荡现象,扎勃丁斯基(Zhabotinski)进一步深入研究在1964年证明化学振荡体系还能呈现空间有序周期性变化现象。
为纪念他们最早期的研究成果,,将后来发现大量的可呈现化学振荡的含溴酸盐的反应体系称为B-Z振荡反应。
[1]1.2实验原理随着研究的深入,发现所有的振荡反应都含有自催化反馈步骤,同时也发现了许多能发生振荡反应的体系(振荡器Dscillator)尽管如此,但化学振荡的动力学机理,特别是产生时一些有序现象的机理仍不完全清楚。
对于B-Z振荡反应,人们比较认可的FKN机理,是由Field、Koros、Noyes等完成的对[2]含溴酸盐体系的B,Z振荡反应进行设计性的探讨。
4+3+CeCe将溴酸钾、硫酸、丙二酸与硝酸铈溶液混合,由于呈黄色而无色,反应中可以观察到体系在黄色和无色之间作周期性的振荡。
B-Z 振荡反应姓名:刘若晴 学号:2007011980 班级:材72 同组实验者:穆浩远、曾燕群 带实验的老师:王老师1 引言(简明的实验目的/原理)实验目的:1.了解Belousov-Zhabotinski 反应(简称B-Z 反应)的机理。
2.通过测定电位——时间曲线求得振荡反应的表观活化能。
实验原理:所谓化学振荡就是反应系统中某些物理量如组分的浓度随时间作周期性的变化。
1958年,Belousov 首次报道在以金属铈离子作催化剂的条件下,柠檬酸被溴酸氧化的均相系统可呈现这种化学振荡现象。
随后,Zhabotinsky 继续了该反应的研究。
到目前为止,人们发现了一大批可呈现化学振荡现象的含溴酸盐的反应系统。
例如,除了柠檬酸外,还有许多有机酸(如丙二酸、苹果酸、丁酮二酸等)的溴酸氧化反应系统能出现振荡现象,而且所用的催化剂也不限于金属铈离子,铁和锰等金属离子可起同样的作用。
后来,人们笼统地称这类反应为B-Z 反应。
目前,B-Z 反应是最引人注目的实验研究和理论分析的对象之一。
该系统相对来说比较简单,其振荡现象易从实验中观察到。
由实验测得的B-Z 体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线如图1所示。
图1:B-Z 体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线关于B -Z 反应的机理,目前为人们普遍接受的是关于在硫酸介质中以金属铈离子作催化剂的条件下,丙二酸被溴酸氧化的机理,简称为FKN 机理。
其主要的反应步骤及各步骤的速率或速率系数归纳如下:序号 机理步骤 速率或速率常数 (1)22HOBr Br HBr H O -++++1116291110108----=⋅⋅⨯=sk s dm mol k(2)HOBr H Br HBrO k 222−→−+++- 16292102--⋅⋅⨯=s dm mol k注:k i 代表第i 个反应步骤的速率,MA 和BrMA 分别为CH 2(COOH)2和BrCH(COOH)2的缩写。
按照FKN 机理,可对化学振荡现象解释如下:当[Br -]较大时,反应主要按表中的(1)、(2)、(3)进行,总反应为:O H Br H Br BrO 2233365+→+++-- (11)生成的Br 2按步骤(7)消耗掉。
步骤(1)、(2)、(3)、(7)组成了一条反应链,称为过程A ,其总反应为:O H COOH BrCH H COOH CH Br BrO 222233)(33)(32+→++++-- (12)当[Br -]较小时,反应按步骤(5)和(6)进行,总反应为:O H HBrO Ce H HBrO BrO Ce 2242332232++→+++++-+ (13)步骤(5)为该反应的速度控制步骤((5)的逆反应速率可忽略),这样有]][][[][2352+-=H HBrO BrO k dtHBrO d (14)上式表明HBrO 2的生成具有自催化的特点,但HBrO 2的增长要受到步骤(4)的限制。
(4)、(5)、(6)组成了另一个反应链,称为过程B 。
其总反应为:O H Ce HOBr H Ce BrO 24332454++→+++++- (15)最后Br -可通过步骤(9)和(10)而获得再生,这一过程叫做C 。
总反应为:++-++++→+++H CO Ce Br O H COOH BrCH Ce HOBr 6342)(423224 (16)过程A 、B 、C 合起来组成了反应系统中的一个振荡周期。
当[Br -]足够大时,HBrO 2按A 中的步骤(2)消耗。
随着[Br -]的降低,B 中的步骤(5)对HBrO 2的竞争愈来愈重要。
当[Br -]达到某个临界值[-r B ~]时,自催化步骤(5)引起的HBrO 2的生成速率正好等于过程A 中由步骤(2)引起的HBrO 2的消耗速率,即0]][][r B ~[]][][[][222352=-=++-H HBrO k H HBrO BrO k dtHBrO d - (17)由(17)式易得:][]r B ~[325-=BrO k k - 若已知实验的初始浓度][3-BrO ,由(18)式可估算[-r B ~]。
当]r B ~[][Br --<时,[HBrO 2]通过自催化反应(13)很快增加,导致[Br -]通过反应步骤(2)而迅速下降。
于是系统的主要过程从A 转换到B 。
B 中产生的Ce 4+通过C 使Br -再生,[Br -]慢慢回升;当]r B ~[][Br -->时,体系中HBrO 2的自催化生成受到抑制,系统又从B转换到A ,从而完成一个循环。
从上述的分析可以看出,系统中[Br -]、[HBrO 2]和[Ce 4+]/[Ce 3+]都随时间作周期性地变化。
在实验中我们可以用溴离子选择电极和铂丝电极分别测定[Br -] 和[Ce 4+]/[Ce 3+]随时间变化的曲线。
另外,如果用1/t 诱和1/t 振分别衡量诱导期和振荡周期反应速率的快慢,那么通过测定不同温度下的t 诱和t 振可估算表观活化能E 诱和E 振。
2 实验操作2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图计算机及接口一套(或其他电势差数据记录设备);HS-4型精密恒温浴槽;电磁搅拌器;反应器1个;铂电极1个;饱和甘汞电极1个;滴瓶3个;量筒3个;2ml 移液管1支;洗瓶1个;镊子1把;0.02mol ·dm -3硝酸铈铵;0.5mol ·dm -3丙二酸;0.2mol ·dm -3溴酸钾;0.8mol ·dm -3硫酸。
2.2 实验条件:恒温2.3 实验操作步骤及方法要点1. 检查仪器药品。
2. 按装置图(如图2所示)接好线路。
图2:B-Z振荡反应实验装置图1—计算机及其数据接口(或其他电势差数据记录设备),2—恒温浴槽,3—电极搅拌器,4—饱和甘汞电极,5—溴离子选择电极。
3.接通相应设备电源,准备数据采集。
4.调节恒温槽温度为20℃。
分别取7ml丙二酸、15ml溴酸钾、18ml硫酸溶液于干净的反应器中,开动搅拌。
打开数据记录设备,开始数据采集,待基线走稳后,用移液管加入2ml硝酸铈铵溶液。
5.观察溶液的颜色变化,观察反应曲线,出现振荡后,待振荡周期完整重复8~10次后,停止数据记录,保存数据文件后记录恒温槽温度,从数据文件中读出相应的诱导期t诱和振荡周期t振。
6.升高温度3~5℃,重复步骤4和5,直到35℃左右。
7.向反应器中加入6ml 0.4M KBrO3 + 0.5ml 1.0M KBr,混合后产生红褐色溴溶液,再迅速加入1ml 1M 丙二酸,等待约5分钟后红褐色褪去。
再加入4滴硫酸亚铁(0.025M)-邻菲罗啉(0.083M)溶液。
摇晃一下后平放,观察现象。
3.1 原始实验数据温度(C o)诱导期(s)振荡周期(s)23 470.516 91.5310126 379.016 74.5150129 310.500 56.532 257.016 49E=50362.8669J/mol,线性系数R=0.9990858表观活化能:诱E=53836.7508J/mol,线性系数R=0.9933327振原始数据的扫描和老师签字见下图:3.2计算的数据、结果1.根据记录的电位振荡曲线分析体系中[Br-]和[Ce4+]的变化规律,并由此说明溶液的颜色变化。
HBrO的生成与消失,即自催A过程使-r B浓度降低,C过程使-r B浓度再生,亚溴酸2化过程集中在过程B ,宏观上看到的是[Ce 4+]与[3e C ]的变化,即黄色、无色、黄色、无色……的周期性变化。
2. 分别作ln (s/t )1/T 诱—和ln (s/t )1/T 振—图,由直线的斜率求出表观活化能E 诱和E 振。
根据ln t 1=RTE -+C ,由诱t 、1t 、2t 的数据可建立ln t 1~T 1的关系式,从而得出表观活化能。
3.3讨论分析(1)本实验系统的颜色在黄色和无色之间振荡,如果再加入适量的FeSO 4+邻菲咯啉溶液,那么溶液的颜色会在蓝色和红色之间振荡,这样更便于观察。
4 结论系统中[Br -]、[HBrO 2]和[Ce 4+]/[Ce 3+]都随时间作周期性的变化。
5 参考文献清华大学网络学堂上的课件《B-Z 振荡反应_990004208.doc 》6 附录(1)本实验系统的颜色在黄色和无色之间振荡,如果再加入适量的FeSO 4+邻菲咯啉溶液,那么溶液的颜色会在蓝色和红色之间振荡。
(2)介绍一个在实验室中容易做的振荡实验。
分别在3个容量瓶中配制如下的3种溶液: ①0.14 mol ·dm -3的KIO 3溶液。
②0.15 mol ·dm -3丙二酸+0.024 mol ·dm -3MnSO 4+约2 g ·dm -3的淀粉。
③3.2 mol ·dm -3H 2O 2+0.17 mol ·dm -3HClO 4。
将上述三种溶液等体积混合,过一会儿后,溶液会在深黄、蓝色和无色之间振荡。
(3)化学振荡反应自20世纪50年代发现以来,在各方面的应用日益广泛,尤其是在分析化学中的应用较多。
当体系中存在浓度振荡时,其振荡频率与催化剂浓度间存在依赖关系,据此可测定作为催化剂的某些金属离子的浓度。
此外,应用化学振荡还可测定阻抑剂。
当向体系中加入能有效地结合振荡反应中的一种或几种关键物质的化合物时,可以观察到振荡体系的各种异常行为,如振荡停止,在一定时间内抑制振荡的出现,改变振荡特征(频率、振幅、形式)等。
而其中某些参数与阻抑剂浓度间存在线性关系,据此可测定各种阻抑剂。
另外,生物体系中也存在着各种振荡现象,如糖酵解是一个在多种酶作用下的生物化学振荡反应。
通过葡萄糖对化学振荡反应影响的研究,可以检验糖尿病患者的尿液,就是其中的一个应用实例。
实验中的注意事项:(1)各个组分的混合顺序对体系的振荡行为有影响。
应在丙二酸、溴酸钾、硫酸混合均匀后,且当记录仪的基线走稳后,再加入硝酸铈铵溶液。
(2)反应温度可明显地改变诱导期和振荡周期,故应严格控制温度恒定。
(3)实验中溴酸钾试剂纯度要求高。
(4)配制硝酸铈铵溶液时候,一定要在硫酸介质中配制,防止发生水解呈浑浊。
(5)所使用的反应容器一定要冲洗干净,转子位置及速度都必须加以控制。