1、計算機在線測定計算機在線測定B-ZB-Z振蕩反應振蕩反應化學實驗教學中心化學實驗教學中心一、實驗目的了解B-Z反應的基本原理,掌握研究化學反應的一般方法。掌握計算機在化學實驗中的數據采集與控制的應用。測定振蕩反應的誘導期與振蕩周期，并求有關反應的表觀活化能。二 、實驗原理早在17世紀人們就發現白磷的周期性閃光現象。1921年又發現H2O2和KIO3在硫酸溶液中反應時，釋放O2的速率和I2的濃度會隨時間發生周期變化。1959年，兩位科學家分別觀察并深入研究了丙二酸在溶有硫酸鈰的酸性溶液中被KBrO3氧化反應的振蕩現象。后來人們發現了大批呈現振蕩現象的含溴酸鹽的反應系統，統稱為B-Z振蕩。B-Z化

2、學振蕩原理：FKN機理A：(1) BrO3-+Br-+2H+HBrO2+HOBr(2) HBrO2+Br-+H+2HOBrHOBr能進一步反應,使有機物MA如丙二酸被溴化為BrMA.(A1) HOBr+Br-+H+Br2+H2O(A2) Br2+MABrMA+Br-+H+B-Z化學振蕩原理：FKN機理B：(3) BrO3-+HBrO2+H+2BrO2 +H2O(4) 2BrO2 +2Ce3+2H+2HBrO2+2Ce4+自催化過程，當Br-消耗到一定程度時，HBrO2按照以上兩式反應，并使反應不斷加速。HBrO2累計還受下式的制約。(5) 2HBrO2BrO3-+HOBr+H+B-Z化學振蕩原

3、理：FKN機理C：MA和BrMA使Ce4+還原為Ce3+，并產生Br-和其它產物。(6) 2Ce4+MA+BrMAfBr-+2Ce3+其它這一步是振蕩反應的決定過程，消耗MA而重新生成Br-和Ce3+，反應得以重新啟動而形成周期性的振蕩。B-Z化學振蕩原理：FKN機理按照FKN機理，可以導得，振蕩周期t振與過程C的速率常數kc及有機物濃度cB呈反比關系，CRTEa-1ln振t通過測定不同溫度下的振蕩周期t振，就可以估算出反應的表觀活化能。此外，隨著反應進行，cB逐漸減少，振蕩周期也將逐漸增大。實驗步驟本實驗采用電動勢法測量反應過程中離子濃度的變化。以甘汞電極為參比電極，鉑電極用來測定不同價位鈰

4、離子的變化。實驗通過實驗監控儀和計算機來監視反應體系電動勢的周期性變化，通過計算機采集所需的數據，得到振蕩的周期t振。通過恒溫槽精確控制反應溫度。測量不同溫度下的振蕩周期，并作圖，求得反應的表觀活化能Ea。實驗步驟1.打開實驗監控儀，然后打開計算機，啟動程序，于“項目管理”中打開“B-Z振蕩”項目。2.打開恒溫槽的電源開關，設定反應所需的溫度（本次實驗做30和35 下兩個溫度曲線），并打開循環水的開關。（實際溫度以水銀溫度計的讀數為準！）3.用移液管取25ml的溴酸鉀溶液、25ml的H2SO4溶液、10ml丙二酸溶液和10ml硝酸鈰銨溶液,置于印有各自標簽的試管中。蓋上塞子后放入恒溫槽恒溫（溶

5、液液面要盡可能完全浸入恒溫槽水面之下），另取25ml去離子水置于反應器中一同恒溫。（溶液不要搞混，否則無法觀察到振蕩現象！）實驗步驟4.在“周期采樣”標簽頁中，設定采樣周期為1s，采樣時間為50min，在“同時測定參數”復選框中選中“鉑電極”。5.恒溫10余分鐘后，將丙二酸、硫酸、溴酸鉀溶液依次倒入反應器中，打開攪拌器，按下“周期采樣”中“開始采樣”按鈕。最后將硝酸鈰銨溶液倒入反應器中，并立即將電極放入。實驗步驟6.切換到“動態曲線”標簽頁，可以看到電腦自動生成動態曲線。記錄t=0到出現轉折曲線的時間，為t誘。出峰時用鼠標點擊曲線的峰頂或峰谷處可讀取其出現的時間（讀取過程中可按PageUP或P

6、ageDown精確查找，待縱軸值最大或最小時即為出峰時間）。待出現3-5個峰時，即可停止，計算每個周期的時間t振，取3-4個相近的數據求出t振的平均值。（過程中注意觀察反應器中溶液顏色的變化）7.完成一個溫度曲線后，按下“周期采樣”標簽頁中的“停止采樣”按鈕，重新設置溫度，重復步驟3-7。數據處理在繪圖紙上作ln(1/t振)1/T圖，由斜率-Ec/R求出FKN機理中步驟（6）的表觀活化能。數據點數據點1t：XXX t誘誘：XXX st 1:XXX st 2:XXX st 3:XXX st 4:XXX s原始數據記錄格式原始數據記錄格式t1 t2 t3 t4T誘數據處理格式KT/1st振st振1st振1ln數據點T/K12K= -Ea / R （KJ/mol）注意事項攪拌的速率不宜過快，兩次測量過程中不要改變攪拌速率。做完實驗后請將電極和