1、。物理化學實驗報告bz 振蕩反應1. 實驗報告（ 1 ）了解 bz 反應的基本原理。（ 2 ）觀察化學振蕩現象。（ 3 ）練習用微機處理實驗數據和作圖。2. 實驗原理化學振蕩：反應系統中某些物理量隨時間作周期性的變化。bz 體系是指由溴酸鹽， 有機物在酸性介質中， 在有 （或無） 金屬離子催化劑作用下構成belousov 發現，后經zhabotinski 發現而得名。本實驗以 bro 3 ce +4 ch 2（cooh） 2 h 2so4 作為反映體系。該體系的總反應為：2h 2bro 3 2ch 2 cooh322brch cooh 2 3co2 4h2o1體系中存在著下面的反應過程。過程

2、a ：bro 3 br2hk2 hbro 2 hobr2hbro 2 brhk3 2hobr3過程 b：bro 3 hbro 2 hk4 2bro 2 h 2o4bro2 ce3 hk5 hbro 2 ce 452hbro 2 k6 bro -3 hobr h623br- 的再生過程：4ce 4 brch cooh 2 h 2o hobr7 2br 4ce 3 3co2 6h當 br -足夠高時，主要發生過程 a ， 2 反應是速率控制步驟。研究表明，當達到準定態k k2-時，有 hbro 2 bro 3 h ok3當br-低時，發生過程 b, ce+3被氧化。4反應是速率控制步驟。4.5反應

3、將自催化產k4生hbro2，達到準定態時，有hbro2- bro 3 h 。2k 6可以看出：br-和bro 3是競爭hbro 2的。當k3 br - k 4bro 3 時，自催化過程不可能發生。自催化是 bz振蕩反應中必不可少的步驟，否則該振蕩不能發生。研究表明，br-的臨界濃度為：- k 46 .br crit bro 35 10 bro 3k3若已知實驗的初始濃度bro 3 ,可由上式估算br- crit。體系中存在著兩個受澳離子濃度控制的過程a和過程b,當br-高于臨界濃度br-crit時發生過程a,當br-低于br-crit時發生過程b。br-起著開關的作用，他控制著a,b之間的變化

4、。這樣體系就在過程a、過程b間往復振蕩。在反應進行時，系統中br-、hbro 2、ce+3、ce+4都隨時間作周期性的變化，實驗中，可以用澳離子選擇電極測定br-,用鉗絲電極測定ce+4、ce+3隨時間變化的曲線。溶液的顏色在黃色和無色之間振蕩，若再加入適量的feso4鄰菲咯咻溶液，溶液的顏色將在藍色和紅色之間振蕩。從加入硫酸鈾錢到開始振蕩的時間為t誘，誘導期與反應速率成反比。aexprt-可編輯修改-并得到lnie表lnart11作圖ln 一，根據斜率求出表觀活化能e表。t誘t本實驗使用的 bz 反應數據采集接口系統，并與微型計算機相連。通過接口系統測定電極的電勢信號，經通訊口傳送到pc。自

5、動采集處理數據。3.實驗儀器與試劑bz 反應數據采集接口系統恒溫槽磁力攪拌器丙二酸 0.45mol dm -3澳酸鉀 0.25 mol dm -3硫酸 3.00 mol dm -3硫酸鈾鏤 4x10-3 mol dm -3反應器微型計算機4 . 實驗步驟（ 1 ）連接電極，將鉑電極接入電壓輸出正端，參比電極接入電壓輸出負端。（ 2 ）接通恒溫槽，調節設定溫度至30 。啟動微機，進入主菜單，打開bz 振蕩反應數據采集接口裝置。（ 3 ）參數設置菜單中的參數直接使用實驗預設的，不必變動。（ 4 ）等待恒溫槽達到設定的溫度，軟件窗口出現提示。（ 5 ）在反應器內加入丙二酸溶液，硫酸溶液，溴酸鉀溶液的

6、混合溶液，每種溶液8ml 。取硫酸鈰銨溶液8ml 于錐形瓶中，放入恒溫槽內。（ 6 ） 5min 后，開始實驗，將之前準備好的硫酸鈰銨溶液倒入反應器中，同時單擊記錄數據，系統開始采集電位信號。（ 7 ） 注意觀察反應器中顏色變化， 同時觀察波形， 當畫完 10 完整波形后， 點擊停止采集。（ 8 ）倒掉反應器中的溶液，用去離子水沖洗反應器和所用電極。（ 9 ）同時調節恒溫槽的溫度使其升高3 度，并電極軟件上的“下一次實驗” ，調整預設溫度至 33 ，確定。（ 10 ）重復以上的步驟，每次測量都需要調節溫度，并洗刷反應器和電極。（ 11 ）實驗完畢后，將原始數據拷貝，關閉儀器電源，沖洗電極和反應

7、器。5 . 實驗數據及處理本實驗采用a處理方法。(1)各溫度下的電位-時間圖像原始數據中存在一些干擾數據，將干擾數據剔除后作出如下圖像。ouj- bxa y33 c電位-時間圖0u- y36 c電位-時間圖115039 c電位-時間圖x axis titleckxa y計算所繪制的曲線的十個波峰值的平均值,確定此電位差值所對應的時間， 這就是起波時間。-可編輯修改-序號實際實驗溫度/k起波時間/s1303.25227.92306.45193.63309.55166.04312.90153.311 -(2)作出ln(1?)-彳的圖像-5.0linear fit of b-5.1equationy

8、 = a +adj. r-squ0.98348valuestandard erbintercep8.0420.98901bslope-4080.607304.52467-5.2-5.3-5.4-5.50.003200.003220.003240.003260.003280.00330斜率值為-4080.607，-1- e表根據 ln - =lna可求得？乙=-8.314*(-4080.607 ) =33929.16j/molt誘rt表對于振蕩曲線就是由于-濃br的高低會有兩種反應過程，-濃度的高低會決定具體反應的過程，而鉗電極是用來4,ce 3濃度的變化，恰好是反應過程b中有ce4,ce 3的

9、參與，所以曲線的這種振蕩表示的是+4,c&3濃度的周期性變化，也就間接的表示了-濃度的br周期性變化。6 .數據分析擬合相關度為0.98348 ,說明擬合較好。但是前兩組從擬合直線上還是能明顯看出前兩組數據偏差較大。本次試驗的誤差來源有如下幾項：(1)實驗過程中溫度有變化，從原始數據上可以很明顯的看到反應初始溫度和反應結束的溫度是不同的，而且均偏離預設溫度，這說明反應的控溫是不到位的。(2)加入硫酸鈾錢溶液和開始記錄實驗數據沒有同步，這樣可能會使起波時間受到一定影響，但是這個在時間上的影響對實驗結果的影響并不大。(3)由于實驗要求需要恒溫硫酸鈾錢溶液一段時間，但是在實驗時可能溶液的溫度還沒有達到預定的溫度就開始實驗了。(4)儀器本身也是存在一定誤差的，從微機上做出的圖像可以看出儀器本身對結果有一定的干擾。7 .思考題(1)什么是化學振蕩現象？產生化學振蕩需要什么條件？化學振蕩就是反應系統中某些物理量隨時間做周期性的變化。發生化學振蕩現象必須滿足如下幾個條件：1 .反應必須是敞開體系且遠離平衡態；2 .反應歷程中應包含自催化的步驟；3 .