化学振荡体系的实验研究和理论分析
本文通过控制变量法探讨了反应物初始浓度对振荡反应的影响及硫酸浓度对振荡过程中pH的影响，得到振荡反应的振幅和周期与反应物的初始浓度之间存在较为密切的关系，而硫酸浓度对振荡过程pH的影响很小；并运用Matlab软件拟合结果表明当控制参数α=0.55 β=0.03 δ=0.2882时，微分方程有周期解且随时间在逐步衰减。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
1 实验部分 2
1.1 仪器与试剂 2
1.1.1 仪器 2
1.1.2 试剂 2
1.2 溶液的配制 2
1.2.1 反应体系溶液的配制 2
1.2.2 工作曲线的制作 3
1.3 实验方法 4
1.3.1 浓度因素对振荡体系的影响 4
1.3.2 硫酸浓度对振荡过程pH的影响 4
2 浓度因素对振荡体系的影响 4
2.1 H2O2初始浓度对振荡体系的影响 4
2.2 KIO3初始浓度对振荡体系的影响 5
2.3 MnSO4初始浓度对振荡体系的影响 6
2.4 H2SO4初始浓度对振荡体系的影响 7
2.5 BL化学振荡的最适反应条件 9
3 振荡反应机理的推导 10
4 结论 12
致谢 13
参考文献 13
化学振荡体系的实验研究和理论分析
引言
在某些化学反应体系中，一种或若干种组分的浓度在特定的状态参数范围
内，随着反应的进行呈现周期性变化，这种现象被称为化学振荡或化学钟，它是
体系在远离平衡态时出现的一种时空有序的自组织现象。化学振荡现象普遍存在于各学科领域中，如化学、物理学、生物学、临床医学、食品检测、环境保护等，因此化学振荡反应的研究是一个多学课交叉点的课题。对化学振荡体系的进行实验和理论研究十分必要，因其为化学振荡反应发展与应用研究提供了基础。
BrayLiebhafsky(BL)振荡 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
反应是在酸性条件下，碘酸盐被过氧化氢还原的化学反应，反应过程如下：
2H2O2 →2H2O + O2 (1)
5H2O2 + 2IO3－+ 2H＋ → I2 + 6H2O+ 5O2 (2)
5H2O2 + I2 → 2IO3－+ 2H＋+ 4H2O (3)
其中，反应过程（2）和（3）交替占主导地位，体系中碘的浓度和氧气的浓度呈周期性变化。
本文在BL化学振荡实验中，通过控制变量法探讨了反应物初始浓度对振荡 现象的影响及硫酸浓度对振荡过程中pH值的影响得到振荡反应的振幅和周期与反应物的初始浓度之间存在较为密切的关系，而硫酸浓度对振荡过程pH的影响很小；并运用Matlab软件拟合结果表明当控制参数α=0.55 β=0.03 δ=0.2882时，微分方程有周期解且随时间在逐步衰减。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
1.1.1 仪器
友声电子天平BS600+2012款，SZCLA数显智能控温磁力搅拌器，Alpha1506型紫外可见分光光度计，METTLER TOLEDO实验室pH计，容量瓶，移液枪，移液管，烧杯，玻璃棒，量筒。
1.1.2 试剂
30%过氧化氢溶液、浓硫酸、碘酸钾、丙二酸、一水合硫酸锰、可溶性淀粉。
1.2 溶液的配制
1.2.1 反应体系溶液的配制
①4.1mol/L过氧化氢溶液：用移液管移取41mL30%过氧化氢至100mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到4.1mol/L过氧化氢溶液。
②0.2mol/L碘酸钾和0.08mol/L硫酸的混合溶液：用电子天平称4.28g碘酸钾放入烧杯中，再加入4mL 2mol/L硫酸，加水溶解后，转移至100mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到含0.2mol/L碘酸钾和0.08mol/L硫酸的混合溶液。
③0.15mol/L丙二酸和0.022mol/L硫酸锰的混合溶液：用电子天平称1.56g丙二酸和0.372 g一水合硫酸锰放入烧杯中，加水溶解后转移至100mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到含0.15mol/L丙二酸和0.022mol/L硫酸锰的混合溶液。
④0.15mol/L丙二酸、0.022mol/L硫酸锰和0.03%淀粉的混合溶液：用电子天平称 0.03g 可溶性淀粉放入烧杯中，加少量水调成薄糊，再加40mL 水煮沸片刻制成淀粉溶液。静置冷却后，加入1.56g丙二酸和0.372 g一水合硫酸锰，溶解后转移至100mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到含0.15mol/L丙二酸、0.022mol/L硫酸锰和0.03%淀粉的混合溶液。
⑤0.4mol/L碘酸钾溶液：用电子天平称4.28g 碘酸钾放入烧杯中，加水溶解后，转移至50mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到0.4mol/L碘酸钾溶液。
⑥0.16mol/L硫酸溶液：移液管移取4mL 2mol/L硫酸至50mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到0.16mol/L硫酸溶液。
⑦0.3mol/L丙二酸溶液：用电子天平称1.56g丙二酸放入烧杯中，加水溶解后转移至50mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到0.3mol/L丙二酸溶液。
⑧0.044mol/L硫酸锰溶液：用电子天平称0.372 g一水合硫酸锰放入烧杯中，加水溶解后转移至50mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到0.044mol/L硫酸锰溶液。
⑨0.3mol/L丙二酸和0.06%淀粉的混合溶液：用电子天平称 0.03g 可溶性淀粉放入烧杯中，加少量水调成薄糊，再加40mL 水煮沸片刻制成淀粉溶液。静置冷却后，加入1.56g丙二酸溶解后转移至50mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到含0.3mol/L丙二酸和0.06%淀粉的混合溶液。
⑩0.044mol/L硫酸锰和0.06%淀粉的混合溶液：用电子天平称 0.03g 可溶性淀粉放入烧杯中，加少量水调成薄糊，再加40mL 水煮沸片刻制成淀粉溶液。静置冷却后，加入0.372 g一水合硫酸锰，溶解后转移至50mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到含0.044mol/L硫酸锰和0.06%淀粉的混合溶液。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
1 实验部分 2
1.1 仪器与试剂 2
1.1.1 仪器 2
1.1.2 试剂 2
1.2 溶液的配制 2
1.2.1 反应体系溶液的配制 2
1.2.2 工作曲线的制作 3
1.3 实验方法 4
1.3.1 浓度因素对振荡体系的影响 4
1.3.2 硫酸浓度对振荡过程pH的影响 4
2 浓度因素对振荡体系的影响 4
2.1 H2O2初始浓度对振荡体系的影响 4
2.2 KIO3初始浓度对振荡体系的影响 5
2.3 MnSO4初始浓度对振荡体系的影响 6
2.4 H2SO4初始浓度对振荡体系的影响 7
2.5 BL化学振荡的最适反应条件 9
3 振荡反应机理的推导 10
4 结论 12
致谢 13
参考文献 13
化学振荡体系的实验研究和理论分析
引言
在某些化学反应体系中，一种或若干种组分的浓度在特定的状态参数范围
内，随着反应的进行呈现周期性变化，这种现象被称为化学振荡或化学钟，它是
体系在远离平衡态时出现的一种时空有序的自组织现象。化学振荡现象普遍存在于各学科领域中，如化学、物理学、生物学、临床医学、食品检测、环境保护等，因此化学振荡反应的研究是一个多学课交叉点的课题。对化学振荡体系的进行实验和理论研究十分必要，因其为化学振荡反应发展与应用研究提供了基础。
BrayLiebhafsky(BL)振荡 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
反应是在酸性条件下，碘酸盐被过氧化氢还原的化学反应，反应过程如下：
2H2O2 →2H2O + O2 (1)
5H2O2 + 2IO3－+ 2H＋ → I2 + 6H2O+ 5O2 (2)
5H2O2 + I2 → 2IO3－+ 2H＋+ 4H2O (3)
其中，反应过程（2）和（3）交替占主导地位，体系中碘的浓度和氧气的浓度呈周期性变化。
本文在BL化学振荡实验中，通过控制变量法探讨了反应物初始浓度对振荡 现象的影响及硫酸浓度对振荡过程中pH值的影响得到振荡反应的振幅和周期与反应物的初始浓度之间存在较为密切的关系，而硫酸浓度对振荡过程pH的影响很小；并运用Matlab软件拟合结果表明当控制参数α=0.55 β=0.03 δ=0.2882时，微分方程有周期解且随时间在逐步衰减。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
1.1.1 仪器
友声电子天平BS600+2012款，SZCLA数显智能控温磁力搅拌器，Alpha1506型紫外可见分光光度计，METTLER TOLEDO实验室pH计，容量瓶，移液枪，移液管，烧杯，玻璃棒，量筒。
1.1.2 试剂
30%过氧化氢溶液、浓硫酸、碘酸钾、丙二酸、一水合硫酸锰、可溶性淀粉。
1.2 溶液的配制
1.2.1 反应体系溶液的配制
①4.1mol/L过氧化氢溶液：用移液管移取41mL30%过氧化氢至100mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到4.1mol/L过氧化氢溶液。
②0.2mol/L碘酸钾和0.08mol/L硫酸的混合溶液：用电子天平称4.28g碘酸钾放入烧杯中，再加入4mL 2mol/L硫酸，加水溶解后，转移至100mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到含0.2mol/L碘酸钾和0.08mol/L硫酸的混合溶液。
③0.15mol/L丙二酸和0.022mol/L硫酸锰的混合溶液：用电子天平称1.56g丙二酸和0.372 g一水合硫酸锰放入烧杯中，加水溶解后转移至100mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到含0.15mol/L丙二酸和0.022mol/L硫酸锰的混合溶液。
④0.15mol/L丙二酸、0.022mol/L硫酸锰和0.03%淀粉的混合溶液：用电子天平称 0.03g 可溶性淀粉放入烧杯中，加少量水调成薄糊，再加40mL 水煮沸片刻制成淀粉溶液。静置冷却后，加入1.56g丙二酸和0.372 g一水合硫酸锰，溶解后转移至100mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到含0.15mol/L丙二酸、0.022mol/L硫酸锰和0.03%淀粉的混合溶液。
⑤0.4mol/L碘酸钾溶液：用电子天平称4.28g 碘酸钾放入烧杯中，加水溶解后，转移至50mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到0.4mol/L碘酸钾溶液。
⑥0.16mol/L硫酸溶液：移液管移取4mL 2mol/L硫酸至50mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到0.16mol/L硫酸溶液。
⑦0.3mol/L丙二酸溶液：用电子天平称1.56g丙二酸放入烧杯中，加水溶解后转移至50mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到0.3mol/L丙二酸溶液。
⑧0.044mol/L硫酸锰溶液：用电子天平称0.372 g一水合硫酸锰放入烧杯中，加水溶解后转移至50mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到0.044mol/L硫酸锰溶液。
⑨0.3mol/L丙二酸和0.06%淀粉的混合溶液：用电子天平称 0.03g 可溶性淀粉放入烧杯中，加少量水调成薄糊，再加40mL 水煮沸片刻制成淀粉溶液。静置冷却后，加入1.56g丙二酸溶解后转移至50mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到含0.3mol/L丙二酸和0.06%淀粉的混合溶液。
⑩0.044mol/L硫酸锰和0.06%淀粉的混合溶液：用电子天平称 0.03g 可溶性淀粉放入烧杯中，加少量水调成薄糊，再加40mL 水煮沸片刻制成淀粉溶液。静置冷却后，加入0.372 g一水合硫酸锰，溶解后转移至50mL容量瓶中，蒸馏水定容，得到含0.044mol/L硫酸锰和0.06%淀粉的混合溶液。
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