《物化实验报告范本》振荡反应实验报告lzk

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1、振荡反应刘祯科2003012316生32同组实验者姓名程磊实验日期9.17提交报告日期10.221引言化学振荡是--种周期性的化学现象。早在波义尔（Boyle）就观察到磷放置在--瓶口松松塞住的烧瓶中时，会发生周期性的闪亮现彖。1921年，勃雷（W.C.Bray）在一次偶然的机会发现H.2O2与KI03在硫酸稀溶液中反应时，释放出02的速率以及【2的浓度会随时间周期变化。直到1959年，贝洛索夫首先观察到并随后为恰鲍廷斯基深入研究，丙二酸在溶有硫酸的酸性溶液中被澳酸钾氧化的反应，随后人们发现了一大批可呈现化学振荡现象的含澳酸盐的反应系统。人们统称这类反应为B・Z反应。由

2、实验测得的B-Z系统典型离子和漠离子浓度的振荡曲线如图5-20所示。4567----亍lup・_ouonim1503004506007509001050120013501500图5・20振荡曲线图一.振荡反应曲线对于以B-Z反应为代表的化学振荡现象，目前被普遍认同的是Field,kooros和Noyes在1972年提出的FKN机理，，他们提出了该反应由萨那个主过程组成：过稈人①BfO、+Br+2H十—》HBrO-,+HOBr②HBrO2+Br'+/TT2HOBr式中恥厂°2为中间体，过程特点是大量消耗Br~.反应中产生的HOB厂能进一步反应，使有机物MA如丙二酸按下式被

3、漠化为BrMA,（AHOBr+Br~+H*—>Er?+H20（A°）Bi;+MA.—>BrMA+Br+H*过程B③BrOq+HBrO*+H+n20④2BrO2^2Ce3++2Ht2HBrO2+2Ce4+这是一个自催化过程，在B广消耗到一定程度后，刘/。2才转化到按以上③、④两式进行反应，并使反应不断加速，与此同时，催化剂0"氧化为在过程B的③和④中,③的正反应是速率控制步骤。此外，旳厂°2的累积述受到下面歧化反应的制约。⑤2HBOTBrO~+HOBr+H+过程CMA和BrMA使Ce4+离子还原为Ce3+,并产生Br~(由BrMA)和其他产物。这一过程目前了解得还不够，

4、反应可大致表达为：@2Ce4++MA+BrMATfBF+2C£*+其他产物式中f为系数，它是每两个Cw"离子反应所产生的〃广数，随着BrMA与MA参加反应的不同比例而异。过程C对化学振荡非常重要。如果只有A和B,那就是一般的自催化反应或时钟反应，进行一次就完成。正是由于过程C,以有机物MA的消耗为代价，重新得到〃广和C?+,反应得以重新启动，形成周期性的振荡。丙二酸的B-Z反应，MA为CH2(COOH)2,BfMA即为BrCH(C00H)2,总反应为：3HJ3BrO「+5CH2(COOHhCc?，＞3BrCH(COOH)2+2HCOOH+4CO2+5比0它是由①+②+4

5、X③+4X④+2X⑤+5X(Al)+5X(A2),再亦上⑥的特征，SCe4++2BrCH(COOH)2+4/0t8Ce3+++2HC00H+4CO2+10/T组合而成。但这个反应式只是一种计量方程，并不反应实际的历程。按在FKN机理的基础上建立的俄勒冈模型，可以导得，振荡周期t振与过程C即反应步骤⑥的速率系数心以及有机物的浓度5呈反比关系，比例常数还与其他反应步骤的速率系数有关。当测定不同温度下的振荡周期t振，如近视地忽略比例常数随温度的变化，可以估算过程C即反应步骤⑥的表观活化能。另一方而，随着反应的进行，5逐渐减小，振荡周期将逐渐增人。B・Z反应的催化剂除了用外，还

6、常用Ph-Feu/Ph-Fe'+(Ph代表苯基)。B-Z反应除有图5・23所示的典型振荡曲线外，还有许多有趣的现象。如在培养皿屮加入一定量的漠酸钾、漠化钾、硫酸、丙二酸，待有Bh产生并消失后，加入一定量的邻菲罗咻试剂，半小时后红色溶液会呈现蓝色靶环的图样。2实验部分2.1仪器与药品计算机大学化学实验接口：清华化学系研制HS-4型精密恒温浴槽：-15~95°C,成都仪器厂生产HS-4电磁搅拌器；江苏金坛市荣华仪器制造有限公司反应器1个；电极1个；饱和甘汞电极1个；滴瓶3个；量筒3个；2ml移液管1支；洗瓶1个；铁子1把;0.02mol•dm3硝酸肺钱；0.5mol•dm3

7、丙二酸；0.2mol•dm3漠酸钾;0.8mol•dm3图二。实验装置图2.2实验条件：室温：21.5°C,湿度53%,压强101.20kPa2.3实验步骤1）检查仪器药品。2）按装置图接好线路。3）接通电源。打开计算机，进入数据釆集■振荡反应界面。4）调节恒温槽温度为20°Co分别取7ml丙二酸、15ml漠酸钾、18ml硫酸溶液于干净的反应器中，开动搅拌。点击亟，待基线走稳后，用移液管加入2ml硝酸钟鞍溶液。出现振荡后，待振荡周期完整重复8〜10次后，点击區國，停止记录，命名存盘，记录恒温槽温度。5）升高温度3~5°C,重复步骤4,直到