文档介绍：BZ 振荡反应孟醒 09311202 班 1120122395 2014 年 4月 17 日周四下午物理化学实验第八组一、实验目的(1) 了解 BZ 反应的基本原理。(2) 观察化学震荡现象。(3) 练****用微机处理实验数据和作图。二、实验原理化学振荡就是反应系统中某些物理量随时间做周期性变化。 BZ 体系是指由溴酸盐、有机物在酸性介质中以及在有(或无)金属离子催化剂作用下构成的体系。下面以 BrO 3 _~ Ce +4~ CH 2 (COOH) 2~H 2 SO 4 体系为例说明 FKN 机理。该体系的总反应为 2H ++ 2BrO 3 -+ 2CH 2 (COOH) 2→ 2BrCH(COOH) 2+ 3CO 2+ 4H 2O 体系存在下面的反应过程: 过程 A: 当[Br -] 足够大时 BrO 3 -+ Br -+ 2H +→ HBrO 2+ HOBr (1) HBrO 2+ Br -+H +→ 2HOBr (2) 此处一旦有 HOBr 生成,立即与丙二酸反应,被消耗。过程 B: 当[Br -] 比较小时, Ce +3 按下式被氧化 BrO 3 -+ HBrO 2+H +→ 2BrO 2+H 2O(3) BrO 2+ Ce +3+H +→ HBrO 2+ Ce +4(4) 2HBrO 2→ BrO 3 -+ HOBr +H +(5) 过程 C: Br - 的再生 4Ce +4+ BrCH(COOH) 2+H 2O+ HOBr → 2Br -+ 4Ce +3+ 3CO 2+ 6H +(6) 过程 A、B、C 合起来组成反应系统中一个振荡周期。当[Br -] 足够高时,主要发生过程 A,(1 )是速率控制步骤;当[Br -] 低时,发生过程 B,(3 )是速率控制步骤。由步骤( 2 )和( 3 )可以看出: Br- 和 BrO 3 - 是竞争 HBr 2 的。而反应( 6 )实现 Br - 的再生。体系中存在着两个受溴离子浓度控制的过程 A 和过程 B ,当[Br -]> [Br -] crit 时发生过程 A ,当[Br -]< [Br -] crit时发生过程 B。可见当[Br -] 足够大时, 反应按 A 过程进行; 随着[Br -] 下降, 反应从 A 切换到 B 过程, 通过 C 过程使[Br -] 再生, [Br -] 在振荡反应中相当于“选择开关”作用。而铈离子在反应中起催化作用,催化 B 过程和 C 过程。由 BZ 振荡曲线可研究其反应, 由于反应中[Br -]和[Ce +4 ]/[Ce +3] 随时间做周期性变化,在实验中用溴离子选择电极、铂电极分别测定[Br -]和[Ce +4 ]/[Ce +3] 随时间的变化曲线。从加入硫酸鈰铵到开始振荡的时间为 t 诱,诱导期与反应速率成反比,可得) /( ln)/1 ln( RT EAt 表诱作图Tt/1)/1 ln( 诱,由斜率求出表观活化能 E 表。三、仪器和试剂 BZ 反应数据采集接口系统微型计算机恒温槽反应器磁力搅拌器丙二酸 ·L -1 溴酸钾 ·L -1 硫酸 ·L -1 硫酸鈰铵 4× 10 -3 mol ·L -1 四、实验步骤(1) 按图示检查仪器连线。铂电极接接口装置电压输入正端( +) ,参比电极接接口装置电压输入负