楊珊侯玉龍胡道道＊＊

(1陜西師范大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 陜西西安710062;2渭南師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 陜西渭南714099)

化學(xué)振蕩是指在某些化學(xué)反應(yīng)體系中，某些參數(shù)(如物質(zhì)濃度、溫度、顏色、電極電位等)隨時(shí)間、空間的變化而發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象［1］。化學(xué)振蕩反應(yīng)以其非平衡、非線性變化的特點(diǎn)，成為物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一［2-3］。該實(shí)驗(yàn)可對(duì)激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣發(fā)揮積極作用。在以往的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，皆以B-Z振蕩反應(yīng)(-CH2(COOH)2-Ce4+)為模型，測(cè)試其電位或顏色振蕩行為，且振蕩發(fā)生在封閉體系中。這類實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生了解化學(xué)振蕩反應(yīng)現(xiàn)象、初步理解自然界中普遍存在的非平衡非線性問題等具有積極意義。盡管該實(shí)驗(yàn)具有裝置簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯等特點(diǎn)，但以電位變化反映振蕩行為，不易以此為基礎(chǔ)進(jìn)行拓展性實(shí)驗(yàn)。pH刺激響應(yīng)現(xiàn)象的普遍性使得pH振蕩反應(yīng)更具拓展性。所謂pH振蕩，是指H+驅(qū)動(dòng)的化學(xué)振蕩反應(yīng)［4］。由于pH變化在自然界的普遍性，使得pH振蕩轉(zhuǎn)化為其他振蕩的可能性更為廣泛。目前已見報(bào)道的pH振蕩體系有20多個(gè)，其中溴酸鹽-亞硫酸鹽-亞鐵氰化物(BrO-3-，簡(jiǎn)稱BSF)體系是最典型的一個(gè)大幅pH振蕩體系［5］。這類振蕩反應(yīng)與絡(luò)合平衡、沉淀平衡偶合，可將pH振蕩轉(zhuǎn)化為Ca2+、F-、Al3+等振蕩［6］。將pH敏感性大分子材料與pH振蕩體系偶合，可將pH振蕩轉(zhuǎn)化為機(jī)械或光學(xué)行為振蕩［7-10］，如利用BSF體系pH振蕩實(shí)現(xiàn)DNA構(gòu)象振蕩［7］或光子晶體的顏色振蕩［10］。因此，pH振蕩具有重要的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用價(jià)值?；谝陨峡紤]，我們嘗試性地將BSF體系pH振蕩引入到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，得到了學(xué)生的廣泛認(rèn)可。該實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，pH振幅較大、振蕩穩(wěn)定、重現(xiàn)性好，很適合本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)。與傳統(tǒng)的電位振蕩實(shí)驗(yàn)相比，該實(shí)驗(yàn)具有更強(qiáng)的拓展性。將其作為綜合性或研究型實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生的關(guān)聯(lián)性學(xué)習(xí)具有積極的意義。期望通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的介紹為開設(shè)新的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)提供借鑒。

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

(1)了解基于BSF反應(yīng)的pH振蕩原理。

(2)了解連續(xù)流動(dòng)式化學(xué)振蕩反應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

(3)熟悉pH振蕩反應(yīng)裝置及作用原理。

(4)掌握測(cè)試表觀活化能的實(shí)驗(yàn)方法。

(5)了解影響pH振蕩反應(yīng)的因素及機(jī)制。

(6)掌握計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。

2 實(shí)驗(yàn)原理

在一定條件下，BSF體系可以產(chǎn)生周期性的pH變化，即pH振蕩。1989年，Edblom等人提出了BSF體系的反應(yīng)機(jī)理［11］。Rábai，Kaminaga和Hanazaki于1996年提出了更為合理的反應(yīng)機(jī)理，被稱為RKH模型(表1)［12］。

表1 RKH模型的反應(yīng)機(jī)理和速率常數(shù)［12］

在RKH模型中，BSF體系的pH振蕩可簡(jiǎn)要解釋如下［12］:在SO23-存在時(shí)，反應(yīng)R1和R3構(gòu)成一個(gè)主要的反應(yīng)途徑(S)(由3R1+R3得到):

該反應(yīng)是一個(gè)需H+催化的反應(yīng)，但并非自催化。反應(yīng)(S)只有在存在時(shí)才能進(jìn)行，在此過(guò)程中，快速的R1平衡使［H+］保持非常低的狀態(tài)。當(dāng)被消耗時(shí)，大量的H+被釋放，并通過(guò)R2反應(yīng)產(chǎn)生H2SO3。由此引發(fā)一個(gè)自動(dòng)催化產(chǎn)生H+的反應(yīng)(D)(由3R2+R4得到)，使pH快速下降。反應(yīng)(D)為正反饋(positive feedback)，稱為BSH反應(yīng)()，它使體系pH降低至一定值。

另一方面，反應(yīng)R5為負(fù)反饋(negative feedback)，稱為BFH反應(yīng)它發(fā)生作用持續(xù)消耗H+，從而使體系回到高pH狀態(tài)。當(dāng)pH升高到一定值時(shí)，反應(yīng)(S)啟動(dòng)，使體系進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

振蕩反應(yīng)是一個(gè)充滿相互競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜反應(yīng)體系，振蕩是體系在特殊條件下所發(fā)生的現(xiàn)象。通常，產(chǎn)生化學(xué)振蕩需滿足3個(gè)條件［13］:

(1)反應(yīng)必須遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡態(tài)。只有遠(yuǎn)離平衡態(tài)，系統(tǒng)才具有足夠的反應(yīng)推動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)從無(wú)序自發(fā)地轉(zhuǎn)化為有序，從而產(chǎn)生化學(xué)振蕩［14］。封閉體系(closed system)中產(chǎn)生的振蕩會(huì)隨時(shí)間衰減直至消失，體系最終達(dá)到熱力學(xué)平衡態(tài)。要產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的振蕩，必須在不斷補(bǔ)充反應(yīng)物的開放體系的條件下進(jìn)行。本實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)典型的開放體系，可以獲得持續(xù)穩(wěn)定的化學(xué)振蕩。

(2)體系中存在自催化反應(yīng)。以BSF體系為例，反應(yīng)(D)具有產(chǎn)生H+的自催化反應(yīng)特征［15］。

(3)體系必須存在雙穩(wěn)態(tài)。以BSF體系為例，其pH振蕩發(fā)生在高pH和低pH兩個(gè)穩(wěn)定態(tài)之間，這主要是由于產(chǎn)生H+的正反饋反應(yīng)能夠在pH=2和pH=6～7這兩種狀態(tài)穩(wěn)定存在［11］。

BSF體系在間歇(batch)反應(yīng)器中(即封閉條件)難以產(chǎn)生連續(xù)振蕩，其pH隨時(shí)間變化行為如圖1(a)所示。在連續(xù)進(jìn)樣反應(yīng)器中能夠產(chǎn)生如圖1(b)所示的持續(xù)、周期性的大幅pH振蕩。

圖1 BSF體系典型的pH-t曲線

通過(guò)BSF體系pH振蕩曲線，可以了解振蕩行為及影響反應(yīng)的各種因素。由于體系pH隨時(shí)間周期性變化，在實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)pH電極跟蹤反應(yīng)。振蕩曲線可通過(guò)兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行描述(圖1(b)):周期(τ)為完成一次振蕩循環(huán)所需時(shí)間;振幅(ΔpH)為振蕩的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的pH差值。由于BSF體系的pH振蕩行為具有對(duì)許多因素微擾的敏感性［11］，因此，該實(shí)驗(yàn)為拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提供了更多的可能性。不難理解，振蕩現(xiàn)象是在一定條件下體系中各反應(yīng)物種濃度在空間某處發(fā)生的特定行為。除體系的物質(zhì)組成外，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、體系中各物種的濃度、反應(yīng)溫度、進(jìn)樣速率、攪拌速率、pH電極檢測(cè)位置等因素均對(duì)pH振蕩曲線產(chǎn)生影響。

為了解pH振蕩的上述特性，本文主要介紹以下幾方面實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:

(1)熟悉連續(xù)流動(dòng)的振蕩反應(yīng)裝置的基本組成及作用原理。

實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)如圖2所示。由于反應(yīng)物混合程度直接影響反應(yīng)，因而反應(yīng)器的形狀、進(jìn)/出液口位置、進(jìn)樣速率、攪拌速率等皆影響pH振蕩。特制反應(yīng)器下部有4個(gè)進(jìn)液口，上部有一出液口。將反應(yīng)器置于恒溫磁力攪拌器的液槽中，以保證反應(yīng)在一定溫度和攪拌下進(jìn)行。用蠕動(dòng)泵連續(xù)進(jìn)樣并控制進(jìn)樣速率，反應(yīng)廢液用恒流泵導(dǎo)出。反應(yīng)液的pH變化用pH計(jì)連續(xù)檢測(cè)，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。由于反應(yīng)器中反應(yīng)液混合程度的位置差異性，pH電極置于不同位置所測(cè)得的pH會(huì)有所差異。

(2)在間歇反應(yīng)器中，測(cè)試正反饋和負(fù)反饋反應(yīng)表觀活化能，了解反應(yīng)的熱力學(xué)差異性。

圖2 pH振蕩實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)示意圖

升高溫度可以縮短反應(yīng)時(shí)間，加速振蕩，縮短振蕩周期。通過(guò)分別測(cè)定不同溫度下正、負(fù)反饋反應(yīng)相關(guān)物料從混合到pH恒定的相應(yīng)時(shí)間tpos和tneg，用時(shí)間的倒數(shù)(1/t)表示反應(yīng)速率常數(shù)k，以不同溫度下的ln(1/tpos)和ln(1/tneg)分別對(duì)溫度的倒數(shù)1/T作圖，利用Arrhenius公式lnk=-Ea/RT+lnA中l(wèi)nk與1/T間的線性關(guān)系，由直線斜率可分別求得正、負(fù)反饋反應(yīng)的活化能，并獲得溫度對(duì)這兩個(gè)反應(yīng)的影響程度，有助于pH振蕩曲線特征的解析。

(3)在間歇反應(yīng)器和連續(xù)流動(dòng)攪拌反應(yīng)器中，分別測(cè)試體系pH隨時(shí)間的變化，了解兩種條件下振蕩反應(yīng)的差異性。

在間歇反應(yīng)器中，由于沒有新的反應(yīng)物注入，隨著反應(yīng)物的不斷消耗，體系最終達(dá)到化學(xué)平衡態(tài)，振蕩隨之消失。要獲得較為持久的振蕩行為，就必須使體系遠(yuǎn)離平衡態(tài)。連續(xù)流動(dòng)攪拌反應(yīng)器(continuous flow stirred tank reactor，CSTR)是解決該問題的最常用工具。在CSTR中，由于體系不斷從外界補(bǔ)充反應(yīng)物，從而始終保持遠(yuǎn)離平衡態(tài)，于是振蕩可持續(xù)進(jìn)行下去。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)考察給定條件下間歇反應(yīng)器中以及CSTR中的pH振蕩行為，了解這兩種條件下振蕩行為的差異，以理解遠(yuǎn)離平衡對(duì)產(chǎn)生振蕩行為的積極意義，這也是研究pH振蕩影響因素和拓展性應(yīng)用的基礎(chǔ)。

(4)在CSTR條件下，測(cè)試中性鹽(如KCl或NaCl)對(duì)體系pH振蕩周期和振幅的影響，分析電解質(zhì)對(duì)pH振蕩的影響機(jī)制。

BSF體系pH振蕩是一個(gè)多反應(yīng)偶合的復(fù)雜過(guò)程，主要涉及多種離子參與的氧化還原反應(yīng)。這些反應(yīng)是通過(guò)溶液中離子發(fā)生相互碰撞而實(shí)現(xiàn)的。介質(zhì)中離子間的相互作用將減小離子間的有效碰撞，從而影響pH振蕩反應(yīng)。這種影響可以用電解質(zhì)的原鹽效應(yīng)(primary salt effect)給予解釋。對(duì)氧化還原反應(yīng)而言，該效應(yīng)可由下述方程［16］描述:

式中ZA和ZB代表反應(yīng)物A、B所帶電荷數(shù)，Ⅰ代表離子強(qiáng)度，k0代表外推至Ⅰ為0時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)。該方程反映了反應(yīng)速率對(duì)離子強(qiáng)度的依賴性。對(duì)于BSF體系而言，參與正反饋和負(fù)反饋反應(yīng)的離子均帶負(fù)電荷，因而離子強(qiáng)度的增大對(duì)正、負(fù)反饋反應(yīng)均為正原鹽效應(yīng)，結(jié)果導(dǎo)致反應(yīng)速率均加快，反應(yīng)周期縮短。當(dāng)電解質(zhì)濃度過(guò)大時(shí)，振蕩將會(huì)消失。

(5)掌握計(jì)算機(jī)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理的方法。

目前大多數(shù)pH計(jì)均有RS232接口，通過(guò)RS232接口與計(jì)算機(jī)連接，可實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。除了商家提供的數(shù)據(jù)采集軟件之外，也可以利用“串口調(diào)試助手”軟件采集數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)RS232接口將pH計(jì)與計(jì)算機(jī)連接，使用“串口調(diào)試助手”軟件實(shí)時(shí)采集BSF體系的pH變化數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel或Origin中，繪制pH隨時(shí)間變化曲線，即pH振蕩曲線。

3 儀器和試劑

儀器:PP-50型專業(yè)pH計(jì)，BT100-1L型高精度4通道蠕動(dòng)泵，HL-2B型數(shù)顯恒流泵，DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器。pH振蕩反應(yīng)的發(fā)生及檢測(cè)裝置如圖2所示。其中CSTR為特制反應(yīng)器(以標(biāo)稱體積為50 mL的燒杯制成，內(nèi)徑43 mm，下端4個(gè)進(jìn)口，進(jìn)口距杯底高度10 mm，相鄰進(jìn)口之間夾角90°;上端有一個(gè)出口，距離杯底高度41.5 mm)，液體在燒杯中的保留體積為60 mL。

試劑:KBrO3、無(wú)水Na2SO3、K4［Fe(CN)6］·3H2O、濃H2SO4、KCl，均為分析純。用二次蒸餾水分別配制:c(KBrO3)=0.26 mol·L-1，c(Na2SO3)=0.30 mol·L-1，c(K4［Fe(CN)6］)=0.080 mol·L-1，c(H2SO4)=0.040 mol·L-1的儲(chǔ)備液。儲(chǔ)備液進(jìn)入反應(yīng)器的初始濃度為儲(chǔ)備液濃度的1/4，即分別為:c(KBrO3)=0.065 mol·L-1，c(Na2SO3)=0.075 mol·L-1，c(K4［Fe(CN)6］)=0.020 mol·L-1，c(H2SO4)=0.010 mol·L-1。

4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

4.1 正、負(fù)反饋反應(yīng)表觀活化能測(cè)試

在間歇反應(yīng)器中，測(cè)試正反饋和負(fù)反饋反應(yīng)的表觀活化能。實(shí)驗(yàn)前開啟pH計(jì)預(yù)熱30 min，并標(biāo)定pH電極，使pH檢測(cè)系統(tǒng)處于待測(cè)狀態(tài)。以50 mL燒杯為反應(yīng)器，向其中先加入二次水、Na2SO3和H2SO4儲(chǔ)備液各10 mL，攪拌并恒溫至20℃后，再加入已20℃恒溫的KBrO3儲(chǔ)備液10 mL，同時(shí)記錄pH，用計(jì)算機(jī)每隔15 s(或30 s)采集pH隨時(shí)間(t)變化數(shù)據(jù)，繪制pH-t曲線，從中求出正反饋反應(yīng)的平衡時(shí)間(tpos)。用同樣方法分別獲得25℃、30℃、35℃、40℃和45℃條件下對(duì)應(yīng)的平衡時(shí)間。以不同溫度下ln(1/tpos)對(duì)相應(yīng)的溫度倒數(shù)1/T作圖，求得正反饋反應(yīng)的表觀活化能。用等體積的K4［Fe(CN)6］代替Na2SO3，用同樣的實(shí)驗(yàn)方法可得到負(fù)反饋反應(yīng)的表觀活化能。

4.2 間歇反應(yīng)器中pH-t曲線測(cè)試

在給定溫度(如30℃)和攪拌速度(360 r/min)下，向50 mL燒杯中先加入Na2SO3、H2SO4、K4［Fe(CN)6］儲(chǔ)備液各10 mL，待恒溫后，再加入已恒溫的KBrO3儲(chǔ)備液10 mL，并同時(shí)記錄體系pH變化，數(shù)據(jù)采集間隔為15 s或30 s，繪制pH-t曲線。

4.3 CSTR中pH振蕩曲線測(cè)試

按照?qǐng)D2連接實(shí)驗(yàn)儀器。在給定溫度(如30℃)和攪拌速度(360 r/min)下，向特制反應(yīng)器中依次加入已恒溫的Na2SO3、H2SO4、K4［Fe(CN)6］及KBrO3儲(chǔ)備液各10 mL，然后用蠕動(dòng)泵將4種儲(chǔ)備液分別以給定速率(如1.21 mL·min-1)注入反應(yīng)器中，溢出反應(yīng)液由恒流泵從反應(yīng)器上端支管導(dǎo)出。在蠕動(dòng)泵進(jìn)樣的同時(shí)，開啟pH檢測(cè)系統(tǒng)記錄體系pH變化，數(shù)據(jù)采集間隔為15 s或30 s。繪制pH-t曲線，并從振蕩曲線中求出ΔpH和τ，指派振蕩曲線中對(duì)應(yīng)的正反饋和負(fù)反饋反應(yīng)，分析這兩個(gè)反應(yīng)特點(diǎn)。

4.4 KCl對(duì)pH振蕩的影響

以H2SO4儲(chǔ)備液配制一定濃度的KCl溶液(如2 mol·L-1)代替原H2SO4儲(chǔ)備液，其他反應(yīng)條件及實(shí)驗(yàn)方法與4.3相同。測(cè)試體系相應(yīng)的pH-t曲線，從振蕩曲線中求出ΔpH和τ，并與4.3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析。

5 注意事項(xiàng)

(1)振蕩反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)體系，在實(shí)驗(yàn)中必須要注意反應(yīng)物加入順序。同時(shí)，在每次實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先調(diào)好pH檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，以便及時(shí)采集數(shù)據(jù)。

(2)Na2SO3溶液不穩(wěn)定，最好現(xiàn)配現(xiàn)用，若放置3 h后則不應(yīng)再使用［1］，否則會(huì)影響振蕩行為，甚至導(dǎo)致振蕩無(wú)法產(chǎn)生;K4［Fe(CN)6］溶液最好提前一天配好，并保存于棕色瓶中，防止見光分解及氧化［17］。

(3)在CSTR中，必須嚴(yán)格控制溫度、流速及攪拌速率等參數(shù)［18］。

(4)由于反應(yīng)在空間上存在差異，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)固定pH電極位置。

6 思考題

(1)在活化能測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，溶液加入順序?qū)y(cè)試結(jié)果有無(wú)影響?為什么?

(2)哪些因素會(huì)影響pH振蕩行為?為什么?

(3)若向體系中加入有機(jī)弱酸鹽，會(huì)對(duì)pH振蕩產(chǎn)生怎樣的影響?

(4)以本實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，提出一個(gè)金屬離子振蕩實(shí)驗(yàn)的基本思路。

7 典型實(shí)驗(yàn)結(jié)果及相關(guān)說(shuō)明

7.1 表觀活化能測(cè)試的典型結(jié)果

BSH和BFH反應(yīng)的典型pH-t曲線如圖3所示，同樣方法求得不同溫度下兩個(gè)反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間tpos和tneg，并以ln(1/tpos)和ln(1/tneg)分別對(duì)1/T作圖，根據(jù)曲線線性方程的斜率，求得兩個(gè)反應(yīng)的活化能分別為Epos=57.21 kJ·mol-1和Eneg=78.63 kJ·mol-1?；罨茉叫。磻?yīng)速率越快，因而BSH反應(yīng)比BFH反應(yīng)更快。兩個(gè)反應(yīng)皆隨溫度的升高而加快，且溫度對(duì)BSH反應(yīng)的影響更大。

7.2 間歇反應(yīng)器中體系的pH-t曲線

在間歇反應(yīng)器中，BSF體系的pH-t曲線如圖1(a)所示，即體系pH在經(jīng)歷了快速降低和緩慢升高后漸趨穩(wěn)定，達(dá)到平衡態(tài)。圖1(a)中pH變化曲線相當(dāng)于圖3(a)和圖3(b)曲線的疊加，這顯示出BSF體系是BSH和BFH反應(yīng)的復(fù)合。由于BSH反應(yīng)釋放H+將減緩BFH消耗H+的速度，或BFH消耗H+減緩BSH產(chǎn)生H+的速度，因此，BSF體系pH達(dá)到平衡所需時(shí)間比同一溫度下孤立的BSH和BFH反應(yīng)時(shí)間的加和要長(zhǎng)。

7.3 CSTR中的典型pH振蕩曲線

在CSTR中，以本實(shí)驗(yàn)所列反應(yīng)物濃度、溫度(30℃)、流速(1.21 mL·min-1)、攪拌速度(360 r/min)，獲得如圖1(b)所示的典型pH振蕩曲線。在pH 3.3～6.6之間，BSF體系呈現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定的大幅pH振蕩，其ΔpH=3.3，τ=17.5 min。

由于反應(yīng)物濃度、溫度、進(jìn)樣流速、攪拌速率、磁子的大小和形狀、反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和尺寸、pH電極測(cè)試的位置等皆會(huì)影響測(cè)得的pH振蕩行為，即影響振幅和周期，甚至振蕩與否［18］，因此，在實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格控制反應(yīng)條件極其重要。固定其他條件，升高溫度可使振幅和周期減小，增大流速將使振幅和周期增大，加快攪拌速率將使振幅和周期增大，但這3個(gè)參數(shù)過(guò)高或過(guò)低都可能使振蕩消失。適當(dāng)降低溫度、增大流速、加快攪拌有利于產(chǎn)生長(zhǎng)周期、大振幅的pH振蕩。在本實(shí)驗(yàn)給定反應(yīng)器及濃度下，產(chǎn)生pH振蕩的條件為:溫度25～36℃、流速1.2～2.0 mL·min-1、攪拌速率170～450 r/min。此外，醫(yī)用輸液器可代替蠕動(dòng)泵進(jìn)樣，但由于其控制流速不夠精準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)性較差。

7.4 KCl對(duì)pH振蕩的影響

當(dāng)體系注入濃度為2 mol·L-1的KCl儲(chǔ)備液時(shí)，pH振蕩τ=10.25 min，ΔpH=3.2;當(dāng)注入KCl儲(chǔ)備液濃度為3 mol·L-1時(shí)，τ=9.58 min，ΔpH=3.0。與7.3部分結(jié)果相比，注入KCl可顯著縮短振蕩周期，且其濃度越大，pH振蕩周期縮短越顯著。NaCl具有與KCl相似的影響效應(yīng)。

8 小結(jié)

本實(shí)驗(yàn)試劑易得，儀器簡(jiǎn)單，操作容易，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，重現(xiàn)性好，學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣濃厚。實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)為10～12學(xué)時(shí)。本實(shí)驗(yàn)將物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)原理、分析化學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法以及計(jì)算機(jī)采集和處理數(shù)據(jù)相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富、綜合性及拓展性強(qiáng)，有利于激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和創(chuàng)新能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合科研能力有很大幫助。

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