文档介绍：物理化学实验报告
BZ振荡反应

(1)了解BZ反应的基本原理。
(2)观察化学振荡现象。
(3)练习用微机处理实验数据和作图。
2. 实验原理
化学振荡:反应系统中某些物理量随时间作周期性的变化。
BZ体系是指由溴酸盐,有机物在酸性介质中,在有(或无)金属离子催化剂作用下构成的体系。有苏联科学家Belousov发现,后经Zhabotinski发现而得名。
本实验以BrO ~ Ce+4 ~ CH2(COOH)2 ~ H2SO4作为反映体系。该体系的总反应为:
1
体系中存在着下面的反应过程。
过程A:
2
3
过程B:
4
5
6
Br- 的再生过程:
当[Br-]足够高时,主要发生过程A,2反应是速率控制步骤。研究表明,当达到准定态时,有。
当[Br-]低时,发生过程B,Ce+3被氧化。4反应是速率控制步骤。,达到准定态时,有。
可以看出:Br- 和BrO是竞争HbrO2的。当K3 [Br- ]>K4[BrO]时,自催化过程不可能发
生。自催化是BZ振荡反应中必不可少的步骤,否则该振荡不能发生。研究表明,Br-的临界浓度为:

若已知实验的初始浓度[BrO],可由上式估算[Br- ]crit。
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- ]高于临界浓度[Br- ]crit时发生过程A,当[Br- ]低于[Br-]crit时发生过程B。[Br- ]起着开关的作用,他控制着A,B之间的变化。这样体系就在过程A、过程B间往复振荡。
在反应进行时,系统中[Br- ]、[HbrO2]、[Ce+3]、[Ce+4]都随时间作周期性的变化,实验中,可以用溴离子选择电极测定[Br- ],用铂丝电极测定[Ce+4]、[Ce+3]随时间变化的曲线。溶液的颜色在黄色和无色之间振荡,若再加入适量的FeSO4邻菲咯啉溶液,溶液的颜色将在蓝色和红色之间振荡。
从加入硫酸铈铵到开始振荡的时间为t诱,诱导期与反应速率成反比。
即
并得到
作图~,根据斜率求出表观活化能。
本实验使用的BZ反应数据采集接口系统,并与微型计算机相连。通过接口系统测定电极的电势信号,经通讯口传送到PC。自动采集处理数据。

BZ反应数据采集接口系统
mol·dm-3
mol·dm-3
·dm-3 硫酸铈铵4×10-3 mol·dm-3
微型计算机反应器

(1)连接电极,将铂电极接入电压输出正端,参比电极接入电压输出负端。
(2)接通恒温槽,调节设定温度至30。启动微机,进入主菜单,打开BZ振荡反应数据采
集接口装置。
(3)参数设置菜单中的参数直接使用实验预设的,不必变动。
(4)等待恒温槽达到设定的温度,软件窗口出现提示。
(5)在反应器内加入丙二酸溶液,硫酸溶液,溴酸钾溶液的混合溶液,每种溶液8ml。取硫酸铈铵溶液8ml于锥形瓶中,放入恒温槽内。
(6)5min后,开始实验,将之前准备好的硫酸铈铵溶液倒入反应器中,同时单击记录数据,系统开始采集电位信号。
(7)注意观察反应器中颜色变化,同时观察波形,当画完10完整波形后,点击停止采集。