复旦大学：《物理化学实验》课程教学资源（PPT实验课件讲稿）化学振荡反应

化学振荡反应 The oscillating reaction 9 化学系基础实验中心

化学系基础实验中心

且的要求 实验原理 实验方法 实验步骤 数据处理 思考题

目的要求 了解、熟悉化学振荡反应的机理 通过测定电位一时间曲线求得化学振荡反应的表观 活化能

实验原理 某些化学反应体系中,会出现非平衡非线 现象,即有些组分的浓度会呈现周期性变化, 该现象称为化学振荡 化学振荡现象的发生必须满足三个条件: (1)必须是远离平衡的敞开体系 (2)反应历程中应含有自催化步骤 (3)体系必须具有双稳态性( bistability), 即可在两个稳态间来回振荡

本实验研究的振荡反应为2BrO-+3CH2(COOH2 2H→2BrCH(COOH2+3CO2+4H2O,该反应可采 用包含9步反应的FKN机理进行解释。为了方便理解, 可进一步简化为如下3步 (1) BrO3-+ 2Br+ 3CH2(COOH)2+ 3H+-3BrCH(COOH)2+ 3H2O (2) BrO3-+4Ce3++ 5H+- HOBr+ 4Ce4++ 2H,O (3) BrCH(COOH)+4Ce4++ HOBr +H,- 2Br+3C0,+ 4Ce3++ 6H+ 将上面3个反应式相加就组成了反应系统中的一个振 荡周期。溴离子不仅是催化剂,而且反应体系中存在 两个受溴离子浓度控制的过程,即[Br起着转向开关 的作用

实验方法 本实验在CH821型电化学分析仪上采用电化学方法测 定研究BZ化学振荡反应,即在不同的温度下通过测定因 ICe4和Ce3之比产生的电势随时间变化曲线,从曲线 中得到诱导时间(t)和振荡周期(t2) CHI电化学 分析仪 盐桥 EW 铂丝 参比电极 恒温水 搅拌子 计算机 搅拌器 寸间/秒

实验步骤 1.配制溶液 2.清洗反应容器 3.开启水浴,设定温度 4.预热电化学分析仪 5.加反应溶液,连接电路 6.设置电化学分析仪参数 7.恒温后,倒入KBO3溶液,记录振荡曲线 8.保存数据

数据处理 今分别从各条曲线中找出诱导时间(t1)和振 荡周期(t2),并列表 令根据计算结果分别作ln(1/1)~1/7和n(1) ~1/T图 今根据图中直线的斜率分别求出诱导表观活 化能(En)和振荡表观活化能(E) e92

思考题 1.影响诱导期、周期及振荡寿命的主要因素 有哪些? 2.为什么在实验过程中应尽量使搅拌子的位 置和转速保持一致? 3.实验中可观察到怎样的颜色变化? 4.实验中所研究的BZ振荡反应会否一直振荡 下去而不停止? 5.FKN机理是否是严格意义上的反应机理?

思考题