最新计算机联用研究BZ化学振荡反应陈

1、 计算机联用研究计算机联用研究bz化学振荡反应化学振荡反应物理化学教研组物理化学教研组 陈志云陈志云一一 实验目的实验目的1.了解了解bz反应的基本原理，掌握研究化学振荡反应的基本原理，掌握研究化学振荡反应的一般方法。反应的一般方法。2.掌握计算机在化学实验中的数据采集与控制掌握计算机在化学实验中的数据采集与控制的应用。的应用。3.测定振荡反应的诱导期与振荡周期，并求有测定振荡反应的诱导期与振荡周期，并求有关反应的表观活化能。关反应的表观活化能。二二 实验原理实验原理o5h4co2hcooh)3brch(cooh(cooh)5ch3bro3h222ce2233 贝洛索夫贝洛索夫恰鲍廷斯基（恰鲍

2、廷斯基（bz）反应）反应二二 实验原理实验原理n远离平衡的敞开系统远离平衡的敞开系统n存在反馈存在反馈 产物能加速反应，即自催化反产物能加速反应，即自催化反应。应。n存在双稳定性存在双稳定性 同样的条件下存在两个可同样的条件下存在两个可能的稳定状态。能的稳定状态。产生化学振荡的基本条件产生化学振荡的基本条件化学振荡是一种周期性的化学现象。化学振荡是一种周期性的化学现象。fkn机理机理过程过程a过程过程b过程过程c hobrhbroh2brbro2-31 k2hobrhbrhbro12 k大量消耗br大量消耗大量消耗br-, hbro2为中间体。当为中间体。当br-低时低时, 发生发生b过程过程

3、, ce3+被氧化被氧化oh2broh2hbrobro222-3 42322ce2hbroh2ce22bro hhobrbro2hbro-32其它产物其它产物 3-42cebrbrmama2ceffkn机理机理俄勒冈模型俄勒冈模型 10h4co2hcoohbr2ce8oh4)2brch(cooh8ce23224按照按照fkn机理，可以导得，振荡周期机理，可以导得，振荡周期t振振与与 总反应的表观速率常数总反应的表观速率常数k呈反比关系呈反比关系通过测定不同温度下的振荡周期通过测定不同温度下的振荡周期t振振，可以，可以 估算出反应的表观活化能。估算出反应的表观活化能。此外，随着反应进行，此外，随

4、着反应进行，cb逐渐减少，振荡逐渐减少，振荡 周期也将逐渐增大周期也将逐渐增大。 12a211211lnlnttrettkk振振振振crtetk a1lnln振振ma1,1ctkt 振振振振电动势法测量反应过程中离子浓度的变化电动势法测量反应过程中离子浓度的变化甘汞电极做参比电极甘汞电极做参比电极)(cee)(ce34ce3ce4 aa铂电极测定铂电极测定ce3+, ce4+的变化的变化 3434cece34oce3ce4lnptce,cept)(ce),(ceaafrteaae 34cece34olg05916. 0ptce,ceaae三三 试剂与仪器试剂与仪器n试剂：试剂：0.304mol

5、 l-1丙二酸；丙二酸； 1.52mol l-1硫酸；硫酸； 0.252mol l-1溴酸钾；溴酸钾；0.024mol l-1硝酸铈铵硝酸铈铵.n仪器：仪器：超级恒温槽超级恒温槽1台，计算机台，计算机1台，夹台，夹套反应器一个，磁力搅拌器套反应器一个，磁力搅拌器1台，铂电极、台，铂电极、双液接饱和甘汞电极各双液接饱和甘汞电极各1支。支。四四 实验步骤实验步骤(一一) 按按 装装 置置 图图 接接 好好 线线 路路(二二) 打开实验监控仪，然后打开计算机，启动程序，于打开实验监控仪，然后打开计算机，启动程序，于“项目管理项目管理”中打开中打开“b-z振荡振荡”项目。项目。(三三) 打开恒温槽的电

6、源开关，设定反应所需的温度，并打开恒温槽的电源开关，设定反应所需的温度，并打开循环水的开关。打开循环水的开关。(实际温度以水银温度计的读数实际温度以水银温度计的读数为准！为准！ )实验步骤实验步骤0.304mol l-1丙二酸丙二酸10ml0.024mol l-1硝酸铈铵硝酸铈铵10ml1.52 mol l-1硫酸硫酸25ml0.252 mol l-1溴酸钾溴酸钾25ml恒温槽恒温槽 (四四) 用移液管取溶液用移液管取溶液恒温恒温(注意液面注意液面)。另。另取取25ml去离子水置于去离子水置于反应器中恒温。反应器中恒温。(溶液溶液不要搞混，否则无法不要搞混，否则无法观察到振荡现象！观察到振荡现

7、象！)（四）在（四）在“周期采样周期采样”标签页中，设定采样周期为标签页中，设定采样周期为1s，采样时间为，采样时间为50min，在，在“同时测定参数同时测定参数”复选复选框中选中框中选中“铂电极铂电极”。（五）恒温（五）恒温10余分钟后，将丙二酸、硫酸、溴酸钾余分钟后，将丙二酸、硫酸、溴酸钾溶液溶液依次依次倒入反应器中，打开搅拌器，按下倒入反应器中，打开搅拌器，按下“周周期采样期采样”中中“开始采样开始采样”按钮。最后将按钮。最后将硝酸铈铵硝酸铈铵溶液倒入反应器中，并立即将溶液倒入反应器中，并立即将电极电极放入。放入。实验步骤实验步骤（六）切换到（六）切换到“动态曲线动态曲线”标签页，可以看

8、到电脑标签页，可以看到电脑自动生成动态曲线。记录自动生成动态曲线。记录t = 0到出现转折曲线的到出现转折曲线的时间，为时间，为t诱诱。出峰时用鼠标点击曲线的。出峰时用鼠标点击曲线的峰顶或峰峰顶或峰谷谷处可读取其出现的时间（读取过程中可按处可读取其出现的时间（读取过程中可按pageup或或pagedown精确查找，待纵轴值最大或精确查找，待纵轴值最大或最小时即为出峰时间）。待出现最小时即为出峰时间）。待出现3-5个峰时，即可个峰时，即可停止，计算每个周期的时间停止，计算每个周期的时间t振振，取，取3-4个相近的数个相近的数据求出据求出t振振的平均值。（过程中注意观察反应器中的平均值。（过程中注

9、意观察反应器中溶液颜色溶液颜色的变化）的变化）（七）完成一个温度曲线后，按下（七）完成一个温度曲线后，按下“周期采样周期采样”标标签页中的签页中的“停止采样停止采样”按钮，重新设置温度，重按钮，重新设置温度，重复步骤复步骤3-7。实验步骤实验步骤实验注意事项：实验注意事项：n搅拌的速率不宜过快，两次测量过程中搅拌的速率不宜过快，两次测量过程中不要改变不要改变搅搅拌速率，否则两个温度的拌速率，否则两个温度的t振振相差不明显。相差不明显。n实验过程中不要洗试管和反应器，做完实验后请将实验过程中不要洗试管和反应器，做完实验后请将试管和反应器一定要用试管和反应器一定要用去离子水去离子水清洗干净，清洗干

10、净，试管倒试管倒扣扣，废液倒入废液瓶中，并将台面收拾干净。，废液倒入废液瓶中，并将台面收拾干净。n测量时将甘汞电极上若有晶体析出，请先用去离子测量时将甘汞电极上若有晶体析出，请先用去离子水冲洗干净，并且更换水冲洗干净，并且更换kno3溶液，否则溶液，否则cl-参与反应，参与反应，不产生振荡峰，此外电不产生振荡峰，此外电 极一定要放在盖子上然后再极一定要放在盖子上然后再放入反应液中。放入反应液中。n记录的温度记录的温度以温度计上的读数以温度计上的读数为准，仪表盘上的只为准，仪表盘上的只是粗略的温度。是粗略的温度。n恒温后的试样一定要按顺序加入恒温后的试样一定要按顺序加入 。t1t2t3t4t1t2t3t4t诱e/v0st/s原始数据记录t/oc t诱诱 /s t1/st2/st3/st4/st振振1 /st振振2 /st振振3 /s1、 在绘图纸上作在绘图纸上作ln(1/t振振)1/t图，由斜率图，由斜率-ea/r求出求出fkn