《物化实验》bz振荡

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1、实验11B-Z振荡反应吕婉晴2011012333生13同组实验者：谢鹏阳实验日期：2013年10月9日提交报告H期：2013年10月14H带实验的老师：张振华1引言本实验的目的在于通过测定电位•时间曲线求得Belousov-Zhabotinski振荡反应(简称B-Z反应)的表观活化能，直观了解振荡反应的现象，并通过资料的查找了解该振荡反应的机理及振荡反应在生活与科研中的应用。本实验所涉及到的总的反应方程式为：2H++2CH2(CO2H)2+2BrO?t2BrCH(COOH)2+2CO2+H2OFKN机理为目前人们普遍接受的反应机理，其主要反应步骤有以

2、下十步：(1-1)HOBr+Br-+H+->Br2+H2O(1-2)HBrO2+Br-+H+->2HOBr(1-3)BrO3"+Br"+2H+->HBrO2+HOBr(1-4)2HBrO2->HOBr+BrO3_+H+(1-5)BrO3-+HBrO2+H+2BiO2+H2Od-6)BrO2+Ce3++H+->HBrO2+Ce4+d-7)Br2+MA->BrMA+Br-+H+(1-8)6Cc4++MA+2H2Ot6Cc3++HCOOH+2CO2+6H+(1-9)4C/++BrMA+2H2O->4Ce3++Br"+HCOOH+2CO2+5H+(MO)Br2

3、+HCOOH—2Br-+CO2+2H+再对过程进行划分，可分为3个过程：过程A包括反应(1-1).(1・2)、(1・3)、(1-7),为Br•的消耗。(l-A)BiO3-+2Br_+2CH2(COOH)2+3H+—3Bi€H(COOH)2+3H2O过程B包括反应(1・4)、(1・5)、(1-6),为C/+的积累。(1-B)BrO3_+4Ce3++5H*—HOBr+4Ce4++2H2O过程C包括反应(1・8)、(1-9).(1-10),为Br•的再生。(1-C)HOBr+4Ce4++BrCH(COOH)2+H2O2Br_+4Ce3++3CO2+6H+其中

4、，过程B中存在着一步HBrO?自催化反应，当、HBrO?浓度较大时，HBrO2主要由A过程消耗。因而，根据速率方程可求出临界值B广的浓度=k5/k2*反应溶液中的盯浓度可能会在临界值上下振荡。具体过程为：当溶液中B门农度小于临界值Br-,HBrO2通过自催化反应增多，由A迅速消耗后转入过程B,B中产生的c/+可以通过过程C使BL浓度回升。当溶液中BL浓度大于临界值Br■值，HBr()2自催化反应受到抑制，主要过程为A对HBQ2的消耗。从而完成循环。同时，我们可以通过饱和甘汞电极和钳丝电极对反应液的电位进行实时监督，而电位的变化与反应的速率有正比关系，通

5、过测量不同温度下的诱导周期和振荡周期，再根据阿伦尼乌斯公式k=A-exp(-Ea/RT),可分别求出诱导期和振荡期的表观活化能。2实验操作2.1实验药品、仪器型号及测试装置示意图0.02mol/L硝酸肺镀，0.5mol/L丙二酸，0.2mol/L澳酸钾，0.2mol/L硫酸，去离子水。计算机与接口1套，恒温槽1套，电磁搅拌器及磁子，反应器1个，钳电极1个，饱和甘汞电极1个，2mL刻度移液管1支,洗耳球1个，10mL量筒1个，25mL量筒2个，洗瓶1个，蹑子一把，废液缸，吸水纸，滤纸1张。图1实验装置示意图2.2实验条件（实验温度、湿度、压力等）环境条件

6、：室温21.5°C,湿度51%,气压：100.89kPa0反应温度：20°C,23°C,27°C,31°C,35°C2.3实验操作步骤及方法要点2.3」步骤1）检查与准备检查仪器和药品，接通电源，打开电脑和恒温水浴槽，检查电脑状况，运行“数据采集・BZ振荡”程序。调节恒温槽水浴温度至20°C。用去离子水清洗反应器、电极和磁子，并用吸水纸擦干。2）反应用量筒取7mL丙二酸、15mL澳酸钾、18mL硫酸溶液于反应器中，用银子将干净的磁子放入溶液中，插入电极，缓慢打开电磁搅拌器，避免磁子碰到电极。点击程序中的“开始”，待基线走稳后，用移液管加入2mL硝酸肺钱

7、溶液，出现振荡后，待振荡周期重复6・8次后，点击“完成”，停止记录，命名存盘。3）升温升高温度3-5°C,重复步骤2,直到35°C。点击“退出”,关闭“数据采集-BZ振荡”程序。4）数据处理运行“BZ振荡”程序。打开已保存的振荡曲线，输入温度。在图像区，按住鼠标左键、拖动鼠标，选定坐标范围。观察y轴值的变化，找出加入硝酸饰镀曲线变化的起点，点击选中该坐标，点击“诱导期起点”，右侧方框内显示的即为诱导期的起点。以此类推，找出开始出现振荡曲线变化的前一点，确认为诱导期的终点。选中某一峰值的坐标，点击“周期点”，右侧方框内显示的即为周期点，相应的数据点也会在

8、图像区标识出来。每两个峰值的坐标为一组，其时间差即为一个振荡周期。选择8个周期点。点击“一”确