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1、化学振荡反应Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望目的要求目的要求实验原理实验原理实验方法实验方法 实验步骤实验步骤数据处理数据处理思考题思考题 了解、熟悉化学振荡反应的机理了解、熟悉化学振荡反应的机理了解、熟悉化学振荡反应的机理了解、熟悉化学振荡反应的机理 通过测定电位通过测定电位通过测定电位通过测定电位- - - -时间曲线求得化学振荡反应的表观时间曲线求得化学振荡反应的表观时间曲线求得化学振荡反应的表观时间曲线求得化学振荡反应的表观活化能活化能活化能活化能目的要求目的
2、要求实验原理实验原理某些化学反应体系中，会出现非平衡非线性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，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：化学振荡现象的发生必须满足三个条件：（1 1）必须是远离平衡的敞开体系）必须是远离平衡的敞开体系（2 2）反应历程中应含有自催化步骤）反应历程中应含有自催化步骤（3 3）体系必须具有双稳态性（）体系必须具有双稳态性（bistabilitybistability），），即可在两个稳态间来回振荡即可在两个稳态间来回振荡 本实验研究的振荡反应为本实验研究的
3、振荡反应为2BrO2BrO3-3- + 3CH + 3CH2 2(COOH)(COOH)2 2 + 2H + 2H+ + 2BrCH(COOH)2BrCH(COOH)2 2 + 3CO + 3CO2 2 + 4H + 4H2 2O O，该反应可采用包，该反应可采用包含含9 9步反应的步反应的FKNFKN机理进行解释。为了方便理解，可机理进行解释。为了方便理解，可进一步简化为如下进一步简化为如下3 3步步（1 1）BrOBrO3-3- + 2Br + 2Br- - + 3CH + 3CH2 2(COOH)(COOH)2 2 + 3H + 3H+ + 3BrCH(COOH) 3BrCH(COOH)
4、2 2 + 3H + 3H2 2O O（2 2）BrOBrO3-3- + 4Ce + 4Ce3+3+ + 5H + 5H+ + HOBr + 4Ce HOBr + 4Ce4+4+ + 2H + 2H2 2O O（3 3）BrCH(COOH)BrCH(COOH)2 2 + 4Ce + 4Ce4+4+ + HOBr + H + HOBr + H2 2O 2BrO 2Br- - + 3CO + 3CO2 2 + 4Ce + 4Ce3+3+ + + 6H6H+ +将上面将上面3 3个反应式相加就组成了反应系统中的一个振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
5、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，即两个受溴离子浓度控制的过程，即BrBr- - 起着转向开起着转向开关的作用关的作用实验方法实验方法本本本本实实实实验验验验在在在在CHI821CHI821型型型型电电电电化化化化学学学学分分分分析析析析仪仪仪仪上上上上采采采采用用用用电电电电化化化化学学学学方方方方法法法法测测测测定定定定研研研研究究究究BZBZ化化化化学学学学振振振振荡荡荡荡反反反反应应应应，即即即即在在在在不不不不同同同同的的的的温温温温度度度度下下下下通通通通过过过过测测测测定定定定因因因因CeCe4+4+ 和和和和CeCe3+3+ 之之之之比比
6、比比产产产产生生生生的的的的电电电电势势势势随随随随时时时时间间间间变变变变化化化化曲曲曲曲线线线线，从从从从曲曲曲曲线线线线中得到诱导时间（中得到诱导时间（中得到诱导时间（中得到诱导时间（t tu u）和振荡周期（）和振荡周期（）和振荡周期（）和振荡周期（t tz z）实验步骤实验步骤1. 1.配制溶液配制溶液2. 2.清洗反应容器清洗反应容器3. 3.开启水浴，设定温度开启水浴，设定温度4. 4.预热电化学分析仪预热电化学分析仪5. 5.加反应溶液，连接电路加反应溶液，连接电路6. 6.设置电化学分析仪参数设置电化学分析仪参数7. 7.恒温后，倒入恒温后，倒入KBOKBO3 3溶液，记录振
7、荡曲线溶液，记录振荡曲线8. 8.保存数据保存数据数据处理数据处理v分别从各条曲线中找出诱导时间（分别从各条曲线中找出诱导时间（分别从各条曲线中找出诱导时间（分别从各条曲线中找出诱导时间（t tu u）和振）和振）和振）和振荡周期（荡周期（荡周期（荡周期（t tz z），并列表），并列表），并列表），并列表v根据计算结果分别作根据计算结果分别作根据计算结果分别作根据计算结果分别作ln(1/ln(1/t tu u) 1/) 1/T T和和和和ln(1/ln(1/t tz z) ) 1/1/T T图图图图v根据图中直线的斜率分别求出诱导表观活根据图中直线的斜率分别求出诱导表观活根据图中直线的斜率分
8、别求出诱导表观活根据图中直线的斜率分别求出诱导表观活化能（化能（化能（化能（E Eu u）和振荡表观活化能（）和振荡表观活化能（）和振荡表观活化能（）和振荡表观活化能（E Ez z） 思考题思考题1.影影影影响响响响诱诱诱诱导导导导期期期期、周周周周期期期期及及及及振振振振荡荡荡荡寿寿寿寿命命命命的的的的主主主主要要要要因因因因素素素素有有有有哪些？哪些？哪些？哪些？ 2.为为为为什什什什么么么么在在在在实实实实验验验验过过过过程程程程中中中中应应应应尽尽尽尽量量量量使使使使搅搅搅搅拌拌拌拌子子子子的的的的位位位位置置置置和转速保持一致？和转速保持一致？和转速保持一致？和转速保持一致？3.实验中可观察到怎样的颜色变化？实验中可观察到怎样的颜色变化？实验中可观察到怎样的颜色变化？实验中可观察到怎样的颜色变化？4.实实实实验验验验中中中中所所所所研研研研究究究究的的的的BZBZ振振振振荡荡荡荡反反反反应应应应会会会会否否否否一一一一直直直直振振振振荡荡荡荡下去而不停止？下去而不停止？下去而不停止？下去而不停止？ 5.FKNFKN机理是否是严格意义上的反应机理？机理是否是严格意义上的反应机理？机理是否是严格意义上的反应机理？机理是否是严格意义上的反应机理？
