B-Z振荡反应.docx

物理化学实验 B-Z 振荡化工系苏剑晓 2012011892 1 B-Z 振荡反应姓名:苏剑晓学号: 2012011892 班级:化 22 实验日期: 2014年10月17日提交报告日期: 2014年10月22日指导教师: 王振华 . 实验目的(1 )了解 Belousov-Zhabotinski 反应(简称 B-Z 反应)的机理。(2 )通过测定电位——时间曲线求得振荡反应的表观活化能。 . 实验原理所谓化学振荡就是反应系统中某些物理量如组分的浓度随时间作周期性的变化。 195 8 年, Belousov 首次报道在以金属铈离子作催化剂的条件下, 柠檬酸被溴酸氧化的均相系统可呈现这种化学振荡现象。随后, Zhabotinsky 继续了该反应的研究。到目前为止,人们发现了一大批可呈现化学振荡现象的含溴酸盐的反应系统。例如, 除了柠檬酸外, 还有许多有机酸( 如丙二酸、苹果酸、丁酮二酸等) 的溴酸氧化反应系统能出现振荡现象, 而且所用的催化剂也不限于金属铈离子, 铁和锰等金属离子可起同样的作用。后来, 人们笼统地称这类反应为 B-Z 反应。目前, B-Z 反应是最引人注目的实验研究和理论分析的对象之一。该系统相对来说比较简单,其振荡现象易从实验中观察到。由实验测得的 B-Z 体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线如图 2-11-1 所示。图1. B-Z 体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线关于 B-Z 反应的机理,目前为人们普遍接受的是关于在硫酸介质中以金属铈离子作催化剂的条件下,丙二酸被溴酸氧化的机理,简称为 FKN 机理。其主要的反应步骤及各步骤的速率或速率系数归纳如下表: 表 1. FKN 机理序号机理步骤- 速率或速率常数(1)OH Br k kH Br HOBr 221 1??????11 16291 110 10 8 ?????????sk sdm mol k (2 ) HOBr H Br HBrO k2 2???????1629210 2 ??????sdm mol k (3 ) HOBr HBrO H Br BrO k?????????2 32 ?????s dm mol k (4 )???????H HOBr BrO HBrO k322 1317410 4 ??????sdm mol k 物理化学实验 B-Z 振荡化工系苏剑晓 2012011892 2 (5 )5 3 2 2 2 52 k BrO HBrO H BrO H O k ? ??? ? ??????? 13175 16245 10 2 10 ?????????????s dm mol k s dm mol k (6)????????? 42 32 Ce HBrO H Ce BrO k 快速(7)????????H Br BrMA MA Br k2] ][[ 10 27 MA Hk ????(8 ) 84232 6 2 6 2 6 k Ce MA H O Ce HCOOH CO H ?? ?? ????? ??][ 53 .0 ] ]