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化学振荡反应 ——The Oscillating Reaction 目的要求 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-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 实验步骤 配制溶液 清洗反应容器 开启水浴，设定温度 预热电化学分析仪 加反应溶液，连接电路 设置电化学分析仪参数 恒温后，倒入KBO3溶液，记录振荡曲线 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 影响诱导期、周期及振荡寿命的主要因素有哪些？ 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？ 实验中可观察到怎样的颜色变化？ 实验中所研究的BZ振荡反应会否一直振荡下去而不停止？ FKN机理是否是严格意义上的反应机理？ 化学系基础实验中心 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）