计算机联用研究BZ化学振荡反应-陈

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,计算机联用研究,BZ,化学振荡反应,物理化学教研组 陈志云,一 实验目的,了解,BZ,反应的基本原理，掌握研究化学振荡反应的一般方法。,掌握计算机在化学实验中的数据采集与控制的应用。,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。,二 实验原理,贝洛索夫,恰鲍廷斯基（,BZ,）反应,二 实验原理,远离平衡的敞开系统,存在反馈,产物能加速反应，即自催化反应。,存在双稳定性,同样的条件下存在两个可能的稳定状态。,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。,FKN,机理,过程,A,过程,B,过程,C,大量消耗,Br,大量消耗,Br,-,HBrO,2,为中间体。当,Br,-,低时,发生,B,过程,Ce,3+,被氧化,BrO,3,-,Ce,3+,MAH,2,SO,4,体系,FKN,机理,俄勒冈模型,按照,FKN,机理，可以导得，振荡周期,t,振,与 总反应的表观速率常数,k,呈反比关系,通过测定不同温度下的振荡周期,t,振,，可以 估算出反应的表观活化能。,此外，随着反应进行，,c,B,逐渐减少，振荡 周期也将逐渐增大,。,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,铂电极测定,Ce,3+,Ce,4+,的变化,三 试剂与仪器,试剂：,0.304mol L,-1,丙二酸；,1.52mol L,-1,硫酸；,0.252mol L,-1,溴酸钾；,0.024mol L,-1,硝酸铈铵,.,仪器：,超级恒温槽,1,台，计算机,1,台，夹套反应器一个，磁力搅拌器,1,台，铂电极、双液接饱和甘汞电极各,1,支。,四 实验步骤,(,一,),按,装,置,图,接,好,线,路,(,二,),打开实验监控仪，然后打开计算机，启动程序，于“项目管理”中打开“,B-Z,振荡”项目。,(,三,),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。,(,实际温度以水银温度计的读数为准！,),实验步骤,0.304mol L,-1,丙二酸,10mL,0.024mol L,-1,硝酸铈铵,10mL,1.52 mol L,-1,硫酸,25mL,0.252 mol L,-1,溴酸钾,25mL,恒温槽,(,四,),用移液管取溶液恒温,(,注意液面,),。另取,25ml,去离子水置于反应器中恒温。,(,溶液不要搞混，否则无法观察到振荡现象！,),（四）在“周期采样”标签页中，设定采样周期为,1s,，采样时间为,50min,，在“同时测定参数”复选框中选中“,铂电极,”。,（五）恒温,10,余分钟后，将丙二酸、硫酸、溴酸钾溶液,依次,倒入反应器中，打开搅拌器，按下“周期采样”中“,开始采样,”按钮。最后将,硝酸铈铵,溶液倒入反应器中，并立即将,电极,放入。,实验步骤,（六）切换到“动态曲线”标签页，可以看到电脑自动生成动态曲线。记录,t,=0,到出现转折曲线的时间，为,t,诱,。出峰时用鼠标点击曲线的,峰顶或峰谷,处可读取其出现的时间（读取过程中可按,PageUp,或,PageDown,精确查找，待纵轴值最大或最小时即为出峰时间）。待出现,3-5,个峰时，即可停止，计算每个周期的时间,t,振,，取,3-4,个相近的数据求出,t,振,的平均值。（过程中注意观察反应器中,溶液颜色,的变化）,（七）完成一个温度曲线后，按下“周期采样”标签页中的“停止采样”按钮，重新设置温度，重复步骤,3-7,。,实验步骤,实验注意事项：,搅拌的速率不宜过快，两次测量过程中,不要改变,搅拌速率，否则两个温度的,t,振,相差不明显。,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,去离子水,清洗干净，,试管倒扣,，废液倒入废液瓶中，并将台面收拾干净。,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,KNO,3,溶液，否则,Cl,-,参与反应，不产生振荡峰，此外电 极一定要放在盖子上然后再放入反应液中。,记录的温度,以温度计上的读数,为准，仪表盘上的只是粗略的温度。,恒温后的试样一定要按顺序加入。,t,1,t2,t,3,t,4,t,1,t,2,t,3,t,4,t,诱,E,/V,0s,t,/s,原始数据记录,t,/,o,C,t,诱,/s,t,1,/s,t,2,/s,t,3,/s,t,4,/s,t,振,1,/s,t,振,2,/s,t,振,3,/s,1,、在绘图纸上作,ln(1/,t,振,)1/,T,图，由斜率,-,E,a,/,R,求出,FKN,机理中步骤（,6,）的表观活化能。,t,/,o,C,T,/K,五 数据处理,2,、代入公式法求,E,a,/kJ,mol,-1,六 思考题,七 讨论,