BZ振荡反应实验报告BZ振荡反应实验报告.doc

B-Z振荡反应 华天瑞2013030020/生34 同组：于泽铭 实验日期2014/10/18 ，提交报告日期2014/10/24 指导教师：袁斌 1 引言 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 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 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，铂电极*1，饱和甘汞电极*1，滴瓶*3，量筒*3，2mL移液管*1，洗瓶*1，镊子*1 0.02mol?L-1硝酸铈铵，0.5mol?L-1丙二酸，0.2mol?L-1溴酸钾，0.8mol?L-1硫酸 测试装置示意如右图。 2.2 实验条件（实验温度、湿度、压力等） 恒温浴槽分别取20℃，24℃，28℃，32℃，35℃ 2.3 实验操作步骤及方法要点 1. 检查仪器药品（注意是否需要补加饱和甘汞电极及盐桥中的溶液） 2. 按装置图接好线路，接通相应设备电源，准备数据采集 3. 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（注意磁子位置，水波位置，不可打到电极）。打开数据记录设备，开始数据采集，待基线走平稳后用移液管加入2mL硝酸铈铵溶液 4. 观察溶液颜色变化，观察反映曲线，出现振荡后待振荡周期完整重复8次后停止数据记录，保存数据文件，记录恒温槽温度，读出相应诱导期t诱，振荡周期t振。 5. 升高温度（24℃，28℃，32℃，35℃），重复3、4步 3 结果与讨论 3.1 原始实验数据 3.1.1原始数据 加入硝酸铈铵溶液后，反应器中溶液马上呈浅黄色，约600s后出现第一组振动曲线，每组完成时间随温度升高逐渐缩短。实验记录原始数据如下 表1：原始数据 T/℃ t诱/s t振/s 20.00 716.125 115.010 24.00 540.625 82.125 28.00 397.063 56.766 32.00 322.063 42.250 35.00 269.156 33.758 3.1.2振荡曲线 如图2-图6，曲线左侧波动显示加入硝酸铈铵的时间，之后长而平缓的曲线为诱导期，至第一次明显下降开始诱导期结束，振动周期开始。 3.1.3 实验室软件拟合结果 诱导期 振荡期 E（kJ/mol) R^2 E（kJ/mol) R^2 49.06 0.997 61.72 0.999 3.2计算的数据、结果 在BZ振荡数据处理软件中分别取诱导期起点、终点，以及8次振荡周期最高点作为周期点，计算得出诱导期t诱，振荡周期t振。 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： 表2：计算过程 1/T ln(1/t诱) ln(1/t振) 0.05000 -6.57385 -4.74502 0.04167 -6.29273 -4.40824 0.03571 -5.98409 -4.03893 0.03125 -5.77474 -3.74360 0.02857 -5.59529 -3.51921 用Origin8.0描点，多项式拟合作曲线，如下图3、4所示： 图3：ln(1/t诱)-1/T拟合 图4：ln(1/t振)-1/T拟合 由“BZ振荡反应”软件，Origin 8.0分别计算得到诱导期表观活化能，振荡期表观活化能，数据如下表： 表3：表观活化能计算结果 诱导期 振荡期 E诱（kJ/mol) R^2 E振（kJ/mol) R^2 实验室软件 49.06 0.997 61.72 0.999 Origin 48.42 0.984 61.33 0.978