大学化学 >> 2020, Vol. 35 >> Issue (4): 137-144.doi: 10.3866/PKU.DXHX201912010

所属专题: 全国大学生化学实验创新设计竞赛

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物理化学实验Belousov-Zhabotinsky(B-Z)反应的新设计

胡芯, 陈泽, 闫涛, 胡锴, 赵发琼, 黄驰, 刘欲文()   

  • 收稿日期:2019-12-02 录用日期:2019-12-23 发布日期:2019-12-30
  • 通讯作者: 刘欲文 E-mail:ywliu@whu.edu.cn
  • 基金资助:
    武汉大学实验教学中心开放实验项目(WHU-2019-XYKF-07);武汉大学2019大学生学科竞赛立项项目(201921)

Redesign of Belousov-Zhabotinsky (B-Z) Reaction, an Experiment in Physical Chemistry

Xin Hu, Ze Chen, Tao Yan, Kai Hu, Faqiong Zhao, Chi Huang, Yuwen Liu()   

  • Received:2019-12-02 Accepted:2019-12-23 Published:2019-12-30
  • Contact: Yuwen Liu E-mail:ywliu@whu.edu.cn

摘要:

针对现有物理化学实验教材中的“B-Z振荡反应实验”进行了重新设计,加入了基于反应机理的复杂反应动力学数学处理及B-Z反应在分析检测中的应用。新的实验设计使用的仪器、试剂等与原方案相同,在保留原实验趣味性、前沿性的基础上增加了更多的理论知识点,提高了实验的自主性、设计性,加大了实验的难度。在教学模式上新的实验设计更易于课上、课下相结合:课下完成理论模拟探究振荡周期的影响因素,初步确定实验方案(反应条件),课上实施、验证、优化实验设计,并拓展B-Z振荡反应的应用。新实验设计更能加深学生对非线性非平衡态动力学与耗散结构的认识,理解B-Z振荡反应分析检测应用与反应机理间的联系。关于非线性动力学的数学处理方法可以应用于科学研究与生产实践中。

关键词: B-Z反应, 振荡, 非线性动力学, FKN机理, Ag+检测

Abstract:

The classical kinetic experiment in physical chemistry, Belousov-Zhabotinsky (B-Z) oscillating reaction, was redesigned. The mathematical treatment of nonlinear complex reaction kinetics based on the reaction mechanism and the application of B-Z reaction in the detection of silver ions are introduced in the new experimental scheme. The new scheme can deepen students' understanding of nonlinear non-equilibrium kinetics and dissipative structure. Moreover, the numerical method dealing with the complex kinetics can be used in future scientific research and practice.

Key words: B-Z reaction, Oscillation, Nonlinear kinetics, FKN mechanism, Detection of silver ion

MSC2000: 

  • G64