B-Z振荡反应实验报告.docx

PAGE \* MERGEFORMAT7 B-Z振荡反应 姓名：何一白 学号：2012011908 班级：化22 实验日期：2014年11月6日 提交报告日期：2014年11月22日 带实验的老师姓名：王振华 引言（简明的实验目的/原理） 1.1 实验目的 了解Belousov-Zhabotinski反应的机理 通过测定电位-时间曲线球的振荡反应的表观活化能 1.2实验原理 化学震荡：反映系统中某些物理量（如组分浓度）随时间做周期性变化 B-Z反应机理：在硫酸介质中以金属铈离子做催化剂的条件下，丙二酸被溴酸氧化——FKN机理（共十步）系统中[Br-]、[HBrO2]，[Ce4+]/[Ce3+]都随时间做周期性的变化。 测量及数据：我们用溴离子选择电极和铂丝电极分别测定[Br-]和[Ce4+]/[Ce3+]随时间变化的曲线，处理数据得到诱导期时间及震荡周期。由1/t诱，1/t振分别衡量诱导期和振荡周期反应速率的快慢，综合不同温度下的t诱和t振，估算表观活化能E诱，E振。 2 实验操作 2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图 2.1.1 实验仪器 计算机及接口一套；HS-4 型精密恒温浴槽；电磁搅拌器；反应器1 个；铂电极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；镊子1 把； 2.1.2 实验药品 0.02 mol/L 硝酸铈铵；0.5 mol/L 丙二酸；0.2 mol/L 溴酸钾； 0.8 mol/L 硫酸。 2.2 实验条件（实验温度、湿度、压力等） 实验室温度16.3℃，大气压102.19kPa 2.3 实验操作步骤及方法要点 1.检查仪器药品。 2.按装置图（如图1 所示）接好线路。 图1 . B－Z振荡反应实验装置图 3.接通相应设备电源，准备数据采集。 4.调节恒温槽温度为20℃。分别取7ml丙二酸、15ml溴酸钾、18ml硫酸溶液于干净的反应器中，开动搅拌。打开数据记录设备，开始数据采集，待基线走稳后，用移液管加入2ml硝酸铈铵溶液。 5.观察溶液的颜色变化，观察反应曲线，出现振荡后，待振荡周期完整重复8~10次后，停止数据记录，保存数据文件后记录恒温槽温度，从数据文件中读出相应的诱导期t诱和振荡周期t振。 6.升高温度4℃，重复步骤4和5，重复次数5次。 2.4 注意事项： 1. 各个组分的混合顺序对体系的振荡行为有影响。应在丙二酸、溴酸钾、硫酸混合均匀后，且当记录仪的基线走稳后，再加入硝酸铈铵溶液。 2. 反应温度可明显地改变诱导期和振荡周期，故应严格控制温度恒定。 3. 实验中溴酸钾试剂纯度要求高。 4. 配制硝酸铈铵溶液时候，一定要在硫酸介质中配制，防止发生水解呈浑浊。 5. 所使用的反应容器一定要冲洗干净，转子位置及速度都必须加以控制。 3 结果与讨论 3.1 原始实验数据 3.1.1 第一组：T=20℃ 根据实验测得的数据在Origin中作图结果如下： 图2 20摄氏度时电位-时间曲线 3.1.2 第二组：T=25℃ 根据实验测得的数据在Origin中拟合作图得到结果如下： 图3 25摄氏度时电位-时间曲线  3.1.3 第三组：T=30℃ 根据实验测得的数据在Origin中拟合作图得到结果如下： 图4 30摄氏度时电位-时间曲线 3.1.4 第四组：T=35℃ 根据实验测得的数据在Origin中拟合作图得到结果如下： 图5 35摄氏度时电位-时间曲线 3.1.5 实验现象： 刚刚加入硝酸铈铵时，溶液显黄色，随后溶液颜色逐渐变浅，在振荡过程中，当电位在最高点时黄色最深，然后逐渐变浅，在最低点时几乎无色。 3.1.6 文献值 查阅表观活化能文献值得：E诱 =35.45 kJ/mol，E振 =63.79 kJ/mol 3.1.7 其他实验条件 实验时实验室温度21.5度。 3.2计算的数据、结果 3.2.1 求t诱和t振 根据自己记录的诱导期起点时间，再根据BZ振荡曲线中取得的诱导期终点，计算得出诱导期t诱，，然后将8次振荡周期最高点作为周期点，取平均作为振荡周期t振。得到诱导时间和振荡时间如下： 温度（℃）20253035t诱(s)677.6487365263t振(s)12183.650.933.4 3.2.2 计算活化能 由： t诱 r诱 =常数 又由： lnk=lnA- 从而： ln1/t诱 =lnA- 分别作ln(1/t诱)-1/T，ln(1/t振)-1/T图，由直线斜率再乘-R即可求出表观活化能。 首先计算ln(1/t诱)，ln(1/t振)，1/T数据如下表： T（℃）