BZ震荡实验报告

1120132978 杨旭

一、实验目的

1） 了解BZ反应的基本原理。 2） 观察化学振荡现象。

3） 练习用微机处理实验数据和作图。 二、实验原理

化学振荡：反应系统中某些物理量随时间作周期性的变化。

BZ体系是指由溴酸盐，有机物在酸性介质中，在有（或无）金属离子催化剂作用下构成的体系。

本实验以BrO~Ce+4~ CH2(COOH)2~H2SO4作为反映体系。该体系的总反应为：

2H2BrO32CH2COOH22BrCHCOOH23CO24H2O

3体系中存在着下面的反应过程。 过程A：

K2BrO3Br2HHBrO2HOBr

K3HBrO2BrH2HOBr

过程B：

K4BrO3HBrO2H2BrO2H2O

K5BrO2Ce3HHBrO2Ce4 K6-2HBrO2BrO3HOBrH

Br-的再生过程：

4Ce4BrCHCOOH2H2OHOBrK7 2Br4Ce33CO26H

当[Br-]足够高时，主要发生过程A，研究表明，当达到准定态时，有

HHBrO2K2BrO3K3。

当[Br-]低时，发生过程B，Ce+3被氧化。，达到准定态时，有

HBrO2K4BrO3H2K6。

研究表明，Br-的临界浓度为：

Br-critK4BrO35106BrO3K3



若已知实验的初始浓度[BrO]，可由上式估算[Br-]crit。

3E表1kAexpt诱RT1lnt诱E＝lnA-表RT

，并得到

11lntE作图诱～T，根据斜率求出表观活化能表。

三、仪器与试剂

BZOAS-IIS型BZ反应数据采集接口系统、微型计算机、HK-2A型恒温槽、反应器、磁力搅拌器、丙二酸0.45mol·dm-3、溴酸钾0.25mol·dm-3、硫酸3.00mol·dm-3、硫酸铈铵4×10-3mol·dm-3 四、实验步骤

1) 连接仪器。铂电极接接口装置电压输入正端，参比电极接接口装置电压输入负端。将接口装置的温度传感器探头插入恒温槽的水浴中，并固定好。 2) 接通恒温槽电源，将恒温水通入反应器，将恒温槽温度设定至30.00℃。 3) l加入反应器，打开磁力搅拌器，并调节好搅拌速度，取硫酸铈铵溶液8ml，放入一锥形瓶中，置于恒温槽水浴中。 4) 等软件显示温度为30.00℃时，点击开始试验记录实验数据，等起波之后出现10个周期停止记录。

5) 在反应器中加入已配好的丙二酸溶液、溴酸钾溶液、硫酸溶液各15ml。取硫酸铈铵溶液15ml，放入一锥形瓶中，置于恒温槽水浴中。

6) 等待恒温槽温度达到设定值30.0℃，并在软件窗口出现提示，确认。 7) 恒温5min后，单击“开始实验”键，根据提示输入BZ振荡反应即时数据存储文件名，注意改变文件名中的序号。将恒温后的硫酸铈铵溶液15ml加入到反应器中，立即单击“OK”键，系统开始采集记录显示电位信号。 8) 观察反应器中溶液颜色变化和记录的电位曲线，待画完10个振荡周期或曲线运行到横坐标最右端后，单击“停止实验”键，停止信号采集。此时可单击“查看峰谷值”，观察各波的峰、谷值。

9) 用去离子水淋洗电极，倒掉反应器中的溶液，注意酸性溶液有腐蚀性！用自来水清洗反应器，用去离子水涮洗反应器。 10) 重复10～15步骤，改变温度为35℃、40℃、45℃、50℃，重复实验。 五、 数据处理

方案二 序号 1 2 3 4 设定温度起波时间T/K t/s 303.15 310.3 306.15 252.5 309.15 212.8 312.15 186.1 ln(1/t) 1/T -5.728 0.00330 -5.531 0.00327 -5.360 0.00323 -5.226 0.00320

1lnt作图诱1～T，根据斜率求出表观活化能E表,图像如下：

拟合曲线斜率 -4917

1lnt诱

E＝lnA-表RT

所以E活= -k×R=4917×8.314=40879.938J/mol=40.9 KJ/mol 六、 误差分析

1）控温不到位，反应体系有能量的变化，在反应过程中温度变化比较大； 2）在加入硫酸铈铵溶液之后没有迅速点击开始记录实验数据，是的起波时间偏短；

3）硫酸铈铵溶液还没有到达预设反应温度就开始了反应，恒温时间短。 七、思考题

1、什么是化学振荡现象？产生化学振荡需要什么条件？

答：化学振荡是反应体统中某些物理量（如某组分的浓度）随时间做周期性的变化。这种周期性的变化是发生在非平衡态时的现象。发生化学振荡需要几个条件：a，反应必须是敞开体系且远离平衡态；b，反应过程应包含自催化反应；c，体系必须存在两个或者两个以上的稳定状态。

2、本实验中直接测定的是什么量？目的是什么？ 答：本实验直接测定的是试验温度和电位差。从电位差的变化可以求得起波时间，目的是根据公式求出表观活化能。