BZ震荡反应

1120132978   杨旭

一、实验目的

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。

二、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。

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：

体系中存在着下面的反应过程。

过程A：

      

过程B：

    

    

Br^- 的再生过程：

当[Br^-]足够高时，主要发生过程A，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。，达到准定态时，有。

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。

，并得到

    

作图～，根据斜率求出表观活化能。

三、仪器与试剂

BZOAS-IIS型BZ反应数据采集接口系统、微型计算机、HK-2A型恒温槽、反应器、磁力搅拌器、丙二酸0.45mol·dm^-3、溴酸钾0.25 mol·dm^-3、硫酸3.00 mol·dm^-3、硫酸铈铵4×10^-3 mol·dm^-3

四、实验步骤

1)  连接仪器。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端。将接口装置的温度传感器探头插入恒温槽的水浴中，并固定好。

2)  接通恒温槽电源，将恒温水通入反应器，将恒温槽温度设定至30.00℃。

3)  l加入反应器，打开磁力搅拌器，并调节好搅拌速度，取硫酸铈铵溶液8ml，放入一锥形瓶中，置于恒温槽水浴中。

4)  等软件显示温度为30.00℃时，点击开始试验记录实验数据，等起波之后出现10个周期停止记录 。

5)  在反应器中加入已配好的丙二酸溶液、溴酸钾溶液、硫酸溶液各15ml。取硫酸铈铵溶液15ml，放入一锥形瓶中，置于恒温槽水浴中。

6)  等待恒温槽温度达到设定值30.0℃，并在软件窗口出现提示，确认。

7)  恒温5min后，单击“开始实验”键，根据提示输入BZ振荡反应即时数据存储文件名，注意改变文件名中的序号。将恒温后的硫酸铈铵溶液15ml加入到反应器中，立即单击“OK”键，系统开始采集记录显示电位信号。

8)  观察反应器中溶液颜色变化和记录的电位曲线，待画完10个振荡周期或曲线运行到横坐标最右端后，单击“停止实验”键，停止信号采集。此时可单击“查看峰谷值”，观察各波的峰、谷值。

9)  用去离子水淋洗电极，倒掉反应器中的溶液，注意酸性溶液有腐蚀性！用自来水清洗反应器，用去离子水涮洗反应器。

10)            重复10～15步骤，改变温度为35℃、40℃、45℃、50℃，重复实验。

五、   数据处理

方案二

作图～，根据斜率求出表观活化能,图像如下：

拟合曲线斜率 -4917

所以E_活= -k×R=4917×8.314=40879.938J/mol=40.9 KJ/mol

六、 误差分析

1）控温不到位，反应体系有能量的变化，在反应过程中温度变化比较大；

2）在加入硫酸铈铵溶液之后没有迅速点击开始记录实验数据，是的起波时间偏短；

3）硫酸铈铵溶液还没有到达预设反应温度就开始了反应，恒温时间短。

七、思考题

1、什么是化学振荡现象？产生化学振荡需要什么条件？

答：化学振荡是反应体统中某些物理量（如某组分的浓度）随时间做周期性的变化。这种周期性的变化是发生在非平衡态时的现象。发生化学振荡需要几个条件：a，反应必须是敞开体系且远离平衡态；b，反应过程应包含自催化反应；c，体系必须存在两个或者两个以上的稳定状态。

2、本实验中直接测定的是什么量？目的是什么？

答：本实验直接测定的是试验温度和电位差。从电位差的变化可以求得起波时间，目的是根据公式求出表观活化能。

 

第二篇：BZ振荡

t振

T

lnt振负lnt振T倒数0.98

3024.0741424.0741420.00331158.813054.0943454.0943450.003279600.723083.765843.765840.00324743.20.63

3113.6323093.6323090.003215

37.8

斜率活化能5168.442970.08

优点

最原始最真实的数据

t振/min

Tlnt振负lnt振T倒数t振/s

0.983024.0741424.0741420.00331158.80.853053.9318263.9318260.003279510.723083.765843.765840.00324743.20.63

3113.6323093.6323090.00321537.8

斜率活化能5748.447792.2

优点所有数据点比较符合一条直线

t振

T

lnt振负lnt振T倒数1.23024.2766664.2766660.0033117213054.0943454.0943450.003279600.723083.765843.765840.00324743.20.63

3113.6323093.6323090.003215

37.8

斜率活化能7082.958887.23

跟网上一些报告的值比较相

符，

优点

但这些报告里溶液的浓度和跟我们用的不完全相等

T/Kt振/s30258.83055130843.231137.8振1/T4.070.0033113.930.0032793.770.0032473.630.003215

lnt