bz振蕩反應(yīng)-實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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1、B-Z振蕩反應(yīng)實(shí)驗(yàn)日期：2016/11/24完成報(bào)告日期：2016/11/251引言1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解Belousov-Zhabotinski反應(yīng)（簡(jiǎn)稱B-Z反應(yīng)）的機(jī)理。2.通過(guò)測(cè)定電位——時(shí)間曲線求得振蕩反應(yīng)的表觀活化能。1.2實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于以B-Z反應(yīng)為代表的化學(xué)振蕩現(xiàn)象，目前被普遍認(rèn)同的是Field，kooros和Noyes在1972年提出的FKN機(jī)理，，他們提出了該反應(yīng)由薩那個(gè)主過(guò)程組成：過(guò)程A①②式中為中間體，過(guò)程特點(diǎn)是大量消耗。反應(yīng)中產(chǎn)生的能進(jìn)一步反應(yīng)，使有機(jī)物MA如丙二酸按下式被溴化為BrMA,(A1)(A2)過(guò)程B③④這是一個(gè)自催化過(guò)程，在消耗到一

2、定程度后，才轉(zhuǎn)化到按以上③、④兩式進(jìn)行反應(yīng)，并使反應(yīng)不斷加速，與此同時(shí)，催化劑氧化為。在過(guò)程B的③和④中，③的正反應(yīng)是速率控制步驟。此外，的累積還受到下面歧化反應(yīng)的制約。⑤過(guò)程CMA和使離子還原為，并產(chǎn)生（由）和其他產(chǎn)物。這一過(guò)程目前了解得還不夠，反應(yīng)可大致表達(dá)為：⑥2++f+2+其他產(chǎn)物式中f為系數(shù)，它是每?jī)蓚€(gè)離子反應(yīng)所產(chǎn)生的數(shù)，隨著與MA參加反應(yīng)的不同比例而異。過(guò)程C對(duì)化學(xué)振蕩非常重要。如果只有A和B，那就是一般的自催化反應(yīng)或時(shí)鐘反應(yīng)，進(jìn)行一次就完成。正是由于過(guò)程C，以有機(jī)物MA的消耗為代價(jià)，重新得到和，反應(yīng)得以重新啟動(dòng)，形成周期性的振蕩。丙二酸的B-Z反應(yīng)，MA

3、為，即為，總反應(yīng)為：它是由①+②+4×③+4×④+2×⑤+5×（A1）+5×（A2），再加上⑥的特征，組合而成。但這個(gè)反應(yīng)式只是一種計(jì)量方程，并不反應(yīng)實(shí)際的歷程。按在FKN機(jī)理的基礎(chǔ)上建立的俄勒岡模型，可以導(dǎo)得，振蕩周期t振與過(guò)程C即反應(yīng)步驟⑥的速率系數(shù)以及有機(jī)物的濃度呈反比關(guān)系，比例常數(shù)還與其他反應(yīng)步驟的速率系數(shù)有關(guān)。當(dāng)測(cè)定不同溫度下的振蕩周期t振，如近視地忽略比例常數(shù)隨溫度的變化，可以估算過(guò)程C即反應(yīng)步驟⑥的表觀活化能。另一方面，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，逐漸減小，振蕩周期將逐漸增大。2實(shí)驗(yàn)操作2.1實(shí)驗(yàn)用品計(jì)算機(jī)及接口一套（或其他電勢(shì)差數(shù)據(jù)記錄設(shè)備）；THGD-0506高

4、精度低溫恒溫浴槽；78-2型雙向磁力加熱攪拌器；反應(yīng)器1個(gè)；鉑電極1個(gè)；飽和甘汞電極1個(gè)；滴瓶3個(gè)；量筒3個(gè)；2ml移液管1支；洗瓶1個(gè)；鑷子1把。0.02mol/L硝酸鈰銨；0.5mol/L丙二酸；0.2mol/L溴酸鉀；0.8mol/L硫酸。實(shí)驗(yàn)裝置圖2.2實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)室溫為17.5℃，氣壓為101.29kPa。實(shí)驗(yàn)分別在20℃、25℃、30℃、35℃。2.3實(shí)驗(yàn)操作步驟及方法要點(diǎn)檢查好儀器樣品，按照裝置圖接好電路。其中，鉑電極接在正極上，飽和甘汞電極接在負(fù)極上，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前需檢查甘汞電極中的液面是否合適以及是否有氣泡等。接通相應(yīng)設(shè)備電源，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)采集。調(diào)節(jié)恒溫

5、槽溫度為20℃。分別取7ml丙二酸、15ml溴酸鉀、18ml硫酸溶液于干凈的反應(yīng)器中，開動(dòng)攪拌。打開數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，開始數(shù)據(jù)采集，待基線走穩(wěn)后，用移液管加入2ml硝酸鈰銨溶液。觀察溶液的顏色變化及反應(yīng)曲線，待重復(fù)8~10次完整周期后，停止數(shù)據(jù)記錄，保存數(shù)據(jù)文件，記錄恒溫槽溫度，從數(shù)據(jù)文件中讀出相應(yīng)的誘導(dǎo)期和振蕩周期。后依次升溫至25℃、30℃、35℃，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。3結(jié)果與討論3.1原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)丙二酸溶液的濃度為0.5mol/L；溴酸鉀溶液的濃度為0.2mol/L；硝酸鈰銨溶液的濃度為0.02mol/L；硫酸溶液的濃度為0.8mol/L。1.t=20℃20℃時(shí)電壓~時(shí)間

6、關(guān)系曲線（振蕩曲線）2.t=25℃25℃時(shí)電壓~時(shí)間關(guān)系曲線（振蕩曲線）3.t=30℃30℃時(shí)電壓~時(shí)間關(guān)系曲線（振蕩曲線）4.t=35℃35℃時(shí)電壓~時(shí)間關(guān)系曲線（振蕩曲線）5.現(xiàn)象觀察：加入硝酸鈰銨溶液后，溶液顯淺黃色。出現(xiàn)振蕩后，隨著電壓的降低，溶液顏色逐漸變淺直至消失；而后，溶液顏色突然出現(xiàn)，隨之電壓開始快速升高，達(dá)到最高處時(shí)顏色最深。3.2計(jì)算的數(shù)據(jù)、結(jié)果1.誘導(dǎo)期及表觀活化能E誘根據(jù)所得的電壓-時(shí)間曲線，利用origin讀出誘導(dǎo)起始和終止點(diǎn)并可計(jì)算出對(duì)應(yīng)的誘導(dǎo)期，列表如下：各溫度下誘導(dǎo)起始和終止點(diǎn)及誘導(dǎo)期溫度/℃20253035誘導(dǎo)起始點(diǎn)/s68.4375

7、156.0625133.910269.4492誘導(dǎo)終止點(diǎn)/s580.418508.9531400.75252.2188誘導(dǎo)期/s511.9805352.8906266.8398182.7696因此即可得ln(1/t誘)和1/T數(shù)值如下表：各溫度下ln(1/t誘)和1/T數(shù)值溫度/℃202530351/(T/℃)0.0034130.0033560.0033000.003247ln(1/t誘)-6.2383-5.8662-5.5866-5.2082根據(jù)所得數(shù)值，作出ln(1/t誘)~1/T圖像如下：ln(1/t誘)~1/T關(guān)系及擬合直線擬合直線方程為y=