实验30bz化学振荡反应

《实验30bz化学振荡反应》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、实验30BZ化学振荡反应一、目的要求1.参看本实验所提供的BZ化学振荡反应反面的文献资料，做出BZ反应的“时间振荡”实验。2.设计乳酸-丙酮-KBrO3-MnSO4-H2SO4化学振荡体系的实验方案，并对其诱导期及振荡特征进行研究。二、原理1.含有KBrO3、CH2（COOH）2或溴代丙二酸（MalonicorBromo-malonic·Acid）和溶于H2SO4的硫酸铈（Cerisulfatze）的反应混合物，在30℃恒温条件下搅拌之，则有持续的振荡反应发生，丙二酸在催化剂Ce4+/Ce3+存在下被溴酸根氧化，即：2.FKN机理根

2、据Field、Koros、Noyes对该机理所做实验的研究，经过仔细分析得知其中间过程不少于十一步，但可简化为六个反应，其中包括三个关键性物质：（1）HBrO2“开关”中间化合物。（2）Br-“控制”中间化合物。（3）Ce4+“再生”中间化合物。具体地说来，在此反应体系中，由于[BrO3-/Br-]比值的不同可分为两个反应过程，过程A及过程B。过程A：当[Br-]足够大时，体系按这个过程进行；（1）（慢）（2）（快）（注：HBrO一旦出现，立即被丙二酸消耗掉）过程B：当只剩少量[Br-]时，Ce3+按下式被氧化：（3）（慢）（4）（

3、快）（注：BrO2·是自由基，反应（4）是瞬间完成的）（5）（6）在A过程中，慢反应（1）是决定速度的步骤，反应（2）是快反应，，当即，时，反应达准定态（quasisteady　state）。在过程B中，慢反应（3）是决定速率的步骤，反应（3）与反应（4）的联合效应是等于一个产生HBrO2的自催化反应（autocatalyticreaction）。随着HBrO2的产生，反应会越来越快，在B过程中，，当即时，反应又达到新的准定态，[HBrO2]B是[HBrO2]A的约105倍。从[HBrO2]A的自催化反应以及[HBrO2]B可看出[

4、HBrO2]的“开关”作用。从反应（2）和（3）可以看出：Br-和BrO3-对HBrO2存在着竞争作用，故当即当时，自催化反应（3）和（4）就不可能发生，所以从过程A转到过程B的条件是：，因此[Br-]的临界浓度是时，自催化反应（3）和（4）就不可能发生，所以从过程A转到过程B的条件是：，因此[Br-]的临界浓度是[Br-]临界=，这就是Br-的控制作用。所以能发生振荡现象，是由于存在一个反应（6），Ce4+又使Br-再生，这就是Ce4+的“再生”作用。三、仪器和试剂PHS-3C型数字精密酸度计1台；Tape3056型垂直式记录仪1

5、台；CS501型超级恒温仪1台；78HW-1型磁力搅拌器1台；光亮铂丝电极（自制）1支；带恒温夹套玻璃反应器1台；0.1mol·L-1KNO3琼脂溶液充注的盐桥（自制）；5ml、10ml移液管各6支；1000ml烧杯6只。（1）0.096mol·L-1CH2（COOH）2（0.8mol·L-1H2SO4）；0.1890mol·L-1KBrO3（0.8mol·L-1H2SO4）；0.003mol·L-1Ce（NO3）4·2NH4NO3（0.8mol·L-1H2SO4）。（2）0.15mol·L-1CH3CH（OH）COOH（乳酸）（1

6、mol·L-1H2SO4）；0.15mol·L-1CH3COCH3（丙酮）（1mol·L-1H2SO4）；0.025mol·L-1KBrO3（1mol·L-1H2SO4）；0.005mol·L-1MnSO4（1mol·L-1H2SO4）。四、实验步骤（一）经典振荡体系1.取丙二酸的H2SO4溶液10ml，硝酸铈铵的硫酸溶液10ml放入带有恒温夹套的玻璃反应器中，将反应器置于电磁搅拌器上（采用0.8cm长度的小磁子），调节搅拌速度至均匀慢速，用恒温仪打出30℃的循环水进入反应池夹套中恒温10～15min，同时将KBrO3的硫酸溶液置于

7、501型超级恒温仪中恒温。2.将铂丝电极插入反应器溶液中，将盐桥横跨在反应器与甘汞电极池之间，同时将铂丝电极及甘汞电极分别接在PHS-3C型数字型精密酸度计的+、-极上，然后将酸度计上的两个输出插头接在记录仪上，记录仪上量程为25mv，走纸速度为60cm/h。3.打开记录仪走纸开关，同时假如10ml已恒温好的KBrO3溶液，开始记时，通过Pt电极来测试体系的混合电势，经过酸度计阻抗转换后，用记录仪自动记下E-t曲线。4.从加入KBrO3开始到体系电势第一次迅速下降之前的这段时间记为诱导期，读出诱导期时间tin。5.以电势变化最尖锐的

8、波峰为起点，连续记5～10个周期，读出振荡周期的平均值tp。6.从加入KBrO3时开始一直到振荡反应结束称为振荡寿命tl。7.将温度升到35℃，重复上述实验。8.倒出反应液，洗净烘干反应器，并用洗液荡洗铂电极，用蒸馏水冲洗后用滤纸擦干