實(shí)驗(yàn)29 化學(xué)振蕩反應(yīng)課件

實(shí)驗(yàn)29化學(xué)振蕩反應(yīng)什么是化學(xué)振蕩反應(yīng)？

在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)產(chǎn)物本身可作為反應(yīng)催化劑的化學(xué)反應(yīng)稱為自催化反應(yīng)。一般的化學(xué)反應(yīng)最終都能達(dá)到平衡狀態(tài)（組分濃度不隨時(shí)間而改變），而在自催化反應(yīng)中，有一類是發(fā)生在遠(yuǎn)離平衡態(tài)的體系中，在反應(yīng)過(guò)程中的一些參數(shù)（如壓力、溫度、熱效應(yīng)等）或某些組分的濃度會(huì)隨時(shí)間或空間位置作周期的變化，人們稱之為“化學(xué)振蕩”?；瘜W(xué)振蕩反應(yīng)的特點(diǎn)及現(xiàn)象？由于化學(xué)振蕩反應(yīng)的特點(diǎn)，如體系中某組分濃度的規(guī)律變化在適當(dāng)條件下能顯示出來(lái)時(shí)，可形成色彩豐富的時(shí)空有序現(xiàn)象（如空間結(jié)構(gòu)、振蕩、化學(xué)波……等）。這種在開(kāi)放體系中出現(xiàn)的有序耗散結(jié)構(gòu)也證明負(fù)熵流的存在，因?yàn)樵陂_(kāi)放體系中，只有足夠的負(fù)熵流才能使體系維持有序的結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)振蕩屬于時(shí)間上的有序耗散結(jié)構(gòu)。BZ振蕩反應(yīng)的機(jī)理-FKN機(jī)理

將含有溴酸鉀、丙二酸的溶液與溶于硫酸的硝酸鈰（銨）溶液混合，用儀器可以記錄到反應(yīng)中溴離子濃度和鈰離子濃度比隨時(shí)間作周期性的變化曲線。由于呈黃色而無(wú)色，反應(yīng)中還可以觀察到體系在黃色和無(wú)色之間作周期性的振蕩。FKN機(jī)理認(rèn)為丙二酸在硫酸介質(zhì)中及金屬鈰離子的催化作用下被溴酸氧化，在過(guò)量丙二酸存在時(shí)，凈反應(yīng)過(guò)程為：

根據(jù)FKN機(jī)理，B-Z振蕩可以簡(jiǎn)化為用6個(gè)元反應(yīng)來(lái)描述。1思考：試根據(jù)FKN機(jī)理，分析過(guò)程A、B、C如何組成反應(yīng)系統(tǒng)中一個(gè)振蕩周期？BZ反應(yīng)有那些特點(diǎn)？圖為B－Z反應(yīng)中：隨時(shí)間變化曲線。圖中振蕩誘導(dǎo)期tin：從反應(yīng)開(kāi)始到出現(xiàn)振蕩的時(shí)間。振蕩周期tp：完成一次振蕩循環(huán)所需的時(shí)間。

振蕩壽命tl：從開(kāi)始振蕩到體系振蕩結(jié)束所需時(shí)間振幅ΔE：每次振蕩循環(huán)的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的電勢(shì)差。

通過(guò)B-Z振蕩曲線，可以了解并研究其反應(yīng)。由于反應(yīng)中和隨時(shí)間作周期性變化，實(shí)驗(yàn)中，用溴離子選擇電極、鉑電極分別測(cè)定和隨時(shí)間的變化曲線。這些曲線稱為BZ振蕩曲線，可用四個(gè)參數(shù)描述。BZ振蕩曲線影響B(tài)Z振蕩反應(yīng)的因素？（1）溫度對(duì)B－Z振蕩反應(yīng)的影響及反應(yīng)活化能（2）反應(yīng)物濃度的影響：（3）其它因素的影響請(qǐng)思考：1.溫度如何影響B(tài)Z振蕩反應(yīng)?2.為什么將BZ振蕩反應(yīng)的活化能稱為表觀活化能?如何測(cè)定BZ振蕩反應(yīng)的表觀活化能?3.BZ振蕩體系中那些物質(zhì)的濃度會(huì)影響振蕩反應(yīng)?重新起振的條件是什么?4.影響B(tài)Z振蕩反應(yīng)的其他因素有那些?為什么?反應(yīng)物濃度對(duì)BZ振蕩的影響實(shí)驗(yàn)要求1.查閱有關(guān)B－Z振蕩反應(yīng)資料1～3篇。2.選定B－Z振蕩的化學(xué)反應(yīng)體系(化學(xué)振蕩器)。3.結(jié)合選定的反應(yīng)體系，確定振蕩參數(shù)測(cè)量方法（電化學(xué)方法或分光光度法等）。4.尋找影響上述參數(shù)的因素，嘗試進(jìn)行定性或定量的分析討論。討論溫度對(duì)反應(yīng)速率及反應(yīng)活化能的影響；討論化學(xué)振蕩的調(diào)控（如何能再現(xiàn)、加快、抑制振蕩）包括反應(yīng)物濃度或用量比對(duì)反應(yīng)的影響；討論其他因素影響等等。5.按論文形式，寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一份。操作注意事項(xiàng)①各組分混合順序?qū)w系振蕩行為有影響，建議先將丙二酸、溴酸鉀、硫酸溶液置于反應(yīng)燒杯中，開(kāi)始攪拌器及記錄儀，待基線穩(wěn)定后，才加硝酸鈰銨溶液。②測(cè)表觀活化能時(shí)，溫度間隔取2攝氏度。③平衡記錄儀是記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果振蕩曲線的，此處若采用溴離子選擇電極和離子活度計(jì)測(cè)量電勢(shì)（E）隨時(shí)間（t）的變化，也能反映的變化，最好事先用標(biāo)準(zhǔn)溶液校正電極對(duì)的響應(yīng)關(guān)系。參考文獻(xiàn)[1]清華大學(xué)化學(xué)系物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)編寫(xiě)組《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》清華大學(xué)出版社1991.5[2]董小梅等《B－Z振蕩反應(yīng)》化學(xué)教育[3]賀占博《化學(xué)振蕩的研究方法》化學(xué)通報(bào)1992.2[4]許海涵《化學(xué)振蕩》化學(xué)通報(bào)1984.1[5]李和興等《木糖－BZ體系化學(xué)振蕩反應(yīng)的研究》上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）1996.9[6]李和興等《葡萄糖—BrO3—－Mn2+－H2SO4－丙酮體系的振蕩反應(yīng)》物理化學(xué)學(xué)報(bào)1990.10[7]徐元昌等《化學(xué)振蕩反應(yīng)用于檢測(cè)糖尿病》化學(xué)世界1992.3[8]趙學(xué)莊等《維生素C對(duì)B