復(fù)旦大學(xué)儀器分析與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課件07化學(xué)振蕩反應(yīng)

1、化學(xué)振蕩反應(yīng)The Oscillating Reaction化學(xué)系基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心目的要求實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)處理思考題 了解、熟悉化學(xué)振蕩反應(yīng)的機(jī)理 通過測定電位-時(shí)間曲線求得化學(xué)振蕩反應(yīng)的表觀活化能目的要求實(shí)驗(yàn)原理某些化學(xué)反應(yīng)體系中，會(huì)出現(xiàn)非平衡非線性現(xiàn)象，即有些組分的濃度會(huì)呈現(xiàn)周期性變化，該現(xiàn)象稱為化學(xué)振蕩化學(xué)振蕩現(xiàn)象的發(fā)生必須滿足三個(gè)條件：（1）必須是遠(yuǎn)離平衡的敞開體系（2）反應(yīng)歷程中應(yīng)含有自催化步驟（3）體系必須具有雙穩(wěn)態(tài)性（bistability），即可在兩個(gè)穩(wěn)態(tài)間來回振蕩 本實(shí)驗(yàn)研究的振蕩反應(yīng)為2BrO3- + 3CH2(COOH)2 + 2H+ 2BrCH(COOH)2

2、+ 3CO2 + 4H2O，該反應(yīng)可采用包含9步反應(yīng)的FKN機(jī)理進(jìn)行解釋。為了方便理解，可進(jìn)一步簡化為如下3步（1）BrO3- + 2Br- + 3CH2(COOH)2 + 3H+ 3BrCH(COOH)2 + 3H2O（2）BrO3- + 4Ce3+ + 5H+ HOBr + 4Ce4+ + 2H2O（3）BrCH(COOH)2 + 4Ce4+ + HOBr + H2O 2Br- + 3CO2 + 4Ce3+ + 6H+將上面3個(gè)反應(yīng)式相加就組成了反應(yīng)系統(tǒng)中的一個(gè)振蕩周期。溴離子不僅是催化劑，而且反應(yīng)體系中存在兩個(gè)受溴離子濃度控制的過程，即Br-起著轉(zhuǎn)向開關(guān)的作用實(shí)驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)在CHI821

3、型電化學(xué)分析儀上采用電化學(xué)方法測定研究BZ化學(xué)振蕩反應(yīng)，即在不同的溫度下通過測定因Ce4+和Ce3+之比產(chǎn)生的電勢隨時(shí)間變化曲線，從曲線中得到誘導(dǎo)時(shí)間（tu）和振蕩周期（tz）實(shí)驗(yàn)步驟配制溶液清洗反應(yīng)容器開啟水浴，設(shè)定溫度預(yù)熱電化學(xué)分析儀加反應(yīng)溶液，連接電路設(shè)置電化學(xué)分析儀參數(shù)恒溫后，倒入KBO3溶液，記錄振蕩曲線保存數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理分別從各條曲線中找出誘導(dǎo)時(shí)間（tu）和振蕩周期（tz），并列表根據(jù)計(jì)算結(jié)果分別作ln(1/tu) 1/T和ln(1/tz) 1/T圖根據(jù)圖中直線的斜率分別求出誘導(dǎo)表觀活化能（Eu）和振蕩表觀活化能（Ez） 思考題影響誘導(dǎo)期、周期及振蕩壽命的主要因素有哪些？ 為什么在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)盡量使攪拌子的位置和轉(zhuǎn)速保持一致？實(shí)驗(yàn)中可觀察到怎樣的顏色