1. 如图所示,密闭的玻璃罩内放有三个小实验装置:一个充气的气球,一个挂着重物的弹簧测力计,另一个是装满
(1)当不断抽去罩内空气时,罩内压强减小,气球内压强大于外部压强,内气球会膨胀变大;
(2)当不断容抽去罩内空气时,罩内压强减小,物体受浮力减小,而弹簧测力计的示数F示=G-F浮,重力不变,所以弹簧测力计的示数要增大;
(3)塑料板受到水向下的压力与向上的大气压力保持平衡,当不断抽去罩内空气时,罩内压强减小,大气压力减小,塑料板会落下来,水会流出来.
故答案为:(1)膨胀;(2)增大;(3)塑料片掉下;水流出;当用抽气机不断抽去罩内空气的过程中,罩内气压减小.
2. 震荡反应中丙二酸可否用草酸代替
不可以,丙二酸用来发生溴代或碘代从而储存溴或者碘,发生溴代的是亚甲基碳上的氢,草酸没有这个氢,显然不行。还是建议用丙二酸,文献上都是用的丙二酸。
我有一点资料,可以上网搜Belousov-Zhabotinsky反应,以及
实验二十五 BZ化学振荡反应
【目的要求】
1 了解Belousov-Zhabotinsky反应(简称BZ反应)的基本原理及研究化学振荡反应的方法。
2. 掌握在硫酸介质中以金属铈离子作催化剂时,丙二酸被溴酸氧化体系的基本原理。
3. 了解化学振荡反应的电势测定方法。
【实验原理】
有些自催化反应有可能使反应体系中某些物质的浓度随时间(或空间)发生周期性的变化,这类反应称为化学振荡反应。
最著名的化学振荡反应是1959年首先由别诺索夫(Belousov)观察发现,随后柴波廷斯基(Zhabotinsky)继续了该反应的研究。他们报道了以金属铈离子作催化剂时,柠檬酸被HBrO3氧化可发生化学振荡现象,后来又发现了一批溴酸盐的类似反应,人们把这类反应称为B-Z振荡反应。例如丙二酸在溶有硫酸铈的酸性溶液中被溴酸钾氧化的反应就是一个典型的B-Z振荡反应。
1972年,Fiel,Koros,Noyes等人通过实验对上述振荡反应进行了深入研究,提出了FKN机理,反应由三个主过程组成:
过程A (1) Br-+BrO3-+2H+ → HBrO2+HBrO
(2) Br-+HBrO2+H+ → 2HBrO
过程B (3) HBrO2+BrO3-+H+ → 2BrO2. +H2O
(4) BrO2.+Ce3++H+ → HBrO2+Ce4+
(5) 2HBrO2 → BrO3-+H++HBrO
过程C (6) 4Ce4++BrCH(COOH)2+H2O+HBrO 2Br-+4Ce3++3CO2+6H+
过程A是消耗Br-,产生能进一步反应的HBrO2,HBrO为中间产物。
过程B是一个自催化过程,在Br-消耗到一定程度后,HBrO2才按式(3)、(4)进行反应,并使反应不断加速,与此同时,Ce3+被氧化为Ce4+。HBrO2的累积还受到式(5)的制约。
过程C为丙二酸被溴化为BrCH(COOH)2,与Ce4+反应生成Br-使Ce4+还原为Ce3+。
过程C对化学振荡非常重要,如果只有A 和B,就是一般的自催化反应,进行一次就完成了,正是C的存在,以丙二酸的消耗为代价,重新得到Br-和Ce3+,反应得以再启动,形成周期性的振荡。
该体系的总反应为:
2H++2BrO- 3+3CH2(COOH)2 2BrCH(COOH)2+3CO2+4H2O
振荡的控制离子是Br-。
由上述可见,产生化学振荡需满足三个条件:
1. 反应必须远离平衡态。化学振荡只有在远离平衡态,具有很大的不可逆程度时才能发生。在封闭体系中振荡是衰减的,在敞开体系中,可以长期持续振荡。
2. 反应历程中应包含有自催化的步骤。产物之所以能加速反应,因为是自催化反应,如过程A中的产物HBrO2同时又是反应物。
3. 体系必须有两个稳态存在,即具有双稳定性。
化学振荡体系的振荡现象可以通过多种方法观察到,如观察溶液颜色的变化,测定吸光度随时间的变化,测定电势随时间的变化等。
本实验通过测定离子选择性电极上的电势(U)随时间(t)变化的U-t曲线来观察B-Z反应的振荡现象(见图2-25-1),同时测定不同温度对振荡反应的影响。根据U-t曲线,得到诱导期(t诱)和振荡周期(t1振,t2振,…)。
按照文献的方法,依据 及 公式,计算出表观活化能E诱,E振。
图2-25-1 U-t图
【仪器试剂】
超级恒温槽1台;磁力搅拌器1台;记录仪1台;或计算机采集系统一套;恒温反应器(50mL,1只)。
丙二酸(A.R.);溴酸钾(G.R.);硫酸铈铵(A.R.);浓硫酸(A.R.)。
【实验步骤】
1. 配制溶液
配制0.45 mol•dm-3丙二酸溶液100mL,0.25 mol•dm-3溴酸钾溶液100mL,3.00 mol•dm-3硫酸溶液100mL,4×10-3 mol•dm-3的硫酸铈铵溶液100mL。
2. 按图2-25-2连接好仪器,打开超级恒温槽,将温度调节到(25.0℃±0.1)℃。
3. 在恒温反应器中加入已配好的丙二酸溶液10mL,溴酸钾溶液10mL,硫酸溶液10mL,恒温10min后加入硫酸铈铵溶液
图2-25-2 实验装置
10mL,观察溶液的颜色变化,同时记录相应的电势-时间曲线。
4. 用上述方法改变温度为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃,重复上述实验。
【注意事项】
实验所用试剂均需用不含Cl-的去离子水配制,而且参比电极不能直接使用甘汞电极。若用217型甘汞电极时要用1 mol•dm-3H2SO4作液接,可用硫酸亚汞参比电极,也可使用双盐桥甘汞电极,外面夹套中充饱和KNO3溶液,这是因为其中所含Cl-会抑制振荡的发生和持续。
配制4×10-3 mol•dm-3的硫酸铈铵溶液时,一定要在0.20 mol•dm-3硫酸介质中配制,防止发生水解呈混浊。
实验中溴酸钾试剂纯度要求高,所使用的反应容器一定要冲洗干净,磁力搅拌器中转子位置及速度都必须加以控制。
【数据处理】
1. 从U-t曲线中得到诱导期和第一、二振荡周期。
2. 根据t诱、t1振、t2振与T的数据,作ln(1/t诱) -1/T和ln(1/t1振) -1/T图,由直线的斜率求出表观活化能E诱、E振。
思 考 题
影响诱导期和振荡周期的主要因素有哪些。
【讨论】
1. 本实验是在一个封闭体系中进行的,所以振荡波逐渐衰减。若把实验放在敞开体系中进行,则振荡波可以持续不断的进行,并且周期和振幅保持不变。
本实验也可以通过替换体系中的成分来实现,如将丙二酸换成焦性没食子酸,各种氨基酸等有机酸,如将用碘酸盐,氯酸盐等替换溴酸盐,又如用锰离子,亚铁菲绕啉离子或铬离子代换铈离子等来进行实验都可以发生振荡现象,但振荡波形,诱导期,振荡周期,振幅等都会发生变化。
2. 振荡体系有许多类型,除化学振荡还有液膜振荡、生物振荡、萃取振荡等。表面活性剂在穿越油水界面自发扩散时,经常伴随有液膜(界面)物理性质的周期变化,这种周期变化称为液膜振荡。另外在溶剂萃取体系中也发现了振荡现象。生物振荡现象在生物中很常见,如在新陈代谢过程中占重要地位的酶降解反应中,许多中间化合物和酶的浓度是随时间周期性变化的。生物振荡也包括微生物振荡。
3. 光的反射定律实验是怎么样的
光的反射定律实验如下:
实验器材:平面镜,纸板,激光笔,直尺,量角器,笔。
实验步骤:
实验中研究光的反射,其中选择对光反射能力强的平面镜做反射面,用白色硬纸板和白纸显示光束传播的路径。
一、按图1所示,先使E、F成为同一平面,使入射光线沿纸板射向镜面上的O点,观察从镜面反射的光线的方向。
二、改变入射光线的方向,观察反射光线的方向怎样改变。
三、按图2那样,把纸片F向前折或向后折。
反射角和入射角的关系做实验研究,可采取如图3所示的实验装置。
1、一张16 K的白纸用图钉或透明胶条固定在水平桌面上,在白纸中间画出直线ON作为法线;在ON的一侧画几条角度不同的直线OA、OA1、OA2。
2、让从手电筒前面纸缝中射出的光分别沿OA、OA1、OA2射向镜面,观察反射光线。
3、分别在每条反射光线的位置上用大头针扎一个孔B、B1、B2。用刻度尺画出直线分别将OB、OB1、OB2连接起来。
4、再用量角器量出反射角(r)和入射角(i)的大小,并记录大小进行比较。
5、使光线分别沿OB、OB1、OB2射向镜面,观察每条反射光线的方向。
分析和论证:
(1)、上述步骤1和2可看到E和F在一个平面内时有反射光线,且反射光线随着入射光线的改变而改变。
(2)、按步骤3把纸片F向前折或向后折,将观察不到反射光线。
(3)、从步骤4的1-4可看出反射角等于入射角。
(4)、从步骤4的5可看出反射时光路是可逆的。
4. 在线等:某化学兴趣小组设计了如图所示的三套实验装置,用于“测定空气中氧气的含量”
1.4P+5O2=2P2O5(条件:点燃)
2.容器密封性不好,漏气
3.使用药品量少,测量精确;15(试管50毫升专,消耗氧气10毫升,因此注属射器向试管输送10毫升气体
4.(题目有问题,是不是然后松开手,活塞仍返回至25ml刻度处?)密封性良好;10(系统贯通,因此总气体量为50+25=75毫升,消耗氧气75/5=15毫升,因此刻度为25-15=10)
5. 用如图所示的实验装置研究运动和力的关系.(1)每次都让小车从同一个斜面的同一位置由静止开始下滑,是
(1)根据控制变量法的思想;让小车从同一个斜面的同一高度位置专由静止开始滑下,是属为了使小车滑到斜面底端时具有相同速度;
(2)观察图中三次实验,小车在水平面上受到的摩擦力大小不同,这说明小车受到摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
(3)对比三幅图,不难看出:水平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,速度减小的越慢,小车运动的距离越远;
(4)在此实验的基础上进行合理的推理,可以得出:运动物体不受外力时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,这就是著名的牛顿第一定律;
故答案为:(1)速度;(2)粗糙程度;(3)小;远;(4)匀速直线运动;牛顿第一定律.
6. 硫燃烧产生的二氧化硫气体会造成空气污染.为避免二氧化硫污染空气,某教师对教材中“硫在空气和氧气中燃
(1)硫在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰,生成二氧化硫,二氧化硫与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水,反应的化学方程式为:2NaOH+S02=Na2S03+H20;
(2)D装置的阀门打开,水流出后,水位下降,造成压强减小,形成内外压强差,故气流能从左向右作定向流动;
(3)未反应的一氧化碳和反应生成的二氧化碳进入C装置,二氧化碳被氢氧化钙吸收,一氧化碳与氢氧化钙不反应,然后进入D装置,故装置还有储存气体的作用;
(4)因为B中玻璃管内有空气,如果在加热的条件下进入一氧化碳,可能会引起爆炸,故先打开止水夹和阀门,通一会儿一氧化碳把玻璃管内的空气排净,然后点燃酒精灯,目的是排尽装置中的空气,防止爆炸.
故答案为:(1)微弱的淡蓝色;2NaOH+S02=Na2S03+H20;
(2)水位下降,压强减小,形成内外压强差;
(3)储存气体(或收集气体);
(4)排尽装置中的空气,防止爆炸;
7. 如图是课本中的三幅实验装置图,请你根据要求填空.(1)通过a图的实验探究的物理问题是______.(2)图b
(1)图a中的实验是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运专动,此时导体中会产生感属应电流,这是电磁感应现象;
(2)图b是研究的是用力向下压缩活塞时,活塞对空气做功,使空气的内能增大,温度升高,达到棉花的燃点,使棉花燃烧起来,在此过程中将机械能转化为内能;
(3)图c中的钢丝钳的动力臂大于阻力臂,所以它是省力杠杆;
在手柄的橡胶套上制作了很多花纹目的是增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力.
故答案为:(1)电磁感应现象;
(2)机械能转化为内能;
(3)省力;增大摩擦.