复旦仪器分析与物理化学实验课件07化学振荡反应

化学系基础实验中心化学振荡反应——TheOscillatingReaction目的要求实验原理实验方法实验步骤数据处理思考题了解、熟悉化学振荡反应的机理通过测定电位-时间曲线求得化学振荡反应的表观活化能目的要求实验原理某些化学反应体系中，会出现非平衡非线性现象，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2BrO3-+3CH2(COOH)2+2H+2BrCH(COOH)2+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++2H2O（3）BrCH(COOH)2+4Ce4++HOBr+H2O→2Br-+3CO2+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CHI821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[Ce4+]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（tu）和振荡周期（tz）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分别从各条曲线中找出诱导时间（tu）和振荡周期（tz），并列表根据计算结果分别作ln(1/tu)~1/T和ln(1/tz)~1/T图根据图中直线的斜率分别求出诱导表观活化能（Eu）和振荡表观活化能（Ez）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？