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溶液
1. A溶液:5g的溴酸钠溶于含67mL的水及2mL的浓硫酸的混合溶液之中。
2. B溶液:1g的溴化钠溶于10mL的水中。
3. C溶液:1g的丙二酸溶于10mL的水中。
4. 0.25M的亚铁灵(ferroin):1.485g 的o-phenanthroline (=phen) 溶于10mL的水及0.695g 的硫酸亚铁混合溶液之中。
示范步骤
1. 预备:准备两个125mL锥形瓶,皆加入60mLA的溶液,一杯加入3mL的B溶液之后,则马上出现橙黄色,另一杯不加 B溶液,接着两杯都加入10mL的C溶液,等到黄色褪掉后再进行步骤2。
2. 将这两个锥形瓶放于桌上,皆加入2滴红色之亚铁灵溶液,两杯的溶液会开始在红蓝间变色呈振荡反应,但变化情形不是完全一样,如图一至图六所示。若放置很长一段时间,则最终两杯皆呈现淡黄色溶液。

图一

图二

图三

图四

图五

图六

原理和概念
1. 振荡反应之机构很复杂,到目前尚未十分清楚。通常振荡反应之反应物的浓度会逐渐降低,而生成物会逐渐增加,平衡时,反应即告中止。由本实验重复反应的再现性可知在反应过程之中具有回馈的作用,因此反应物与生成物之浓度不断地互相增减,没有平衡地呈振荡式之重复变化。
2. 本实验主要涉及下列反应式:
BrO3- + 5Br- + 6H+ → 3Br2 (橙黄色)+ 3H2O
HOOCCH2COOH + Br2(橙黄色) → HOOCCHBrCOOH + Br- + H+(无色)
3HOOCCH2COOH + 2BrO3 + 2H+ → 2HOOCCHBrCOOH + 3CO2 + 4H2O (气泡)
BrO3- + 6Fe(phen)3(红色) + 6H+ → Br- + 6Fe(phen)3(蓝色) + 3H2O
HOOCCHBrCOOH+4Fe(phen)3(蓝色)+2H2O→Br- + 4Fe(phen)3(红色)+5H+ +2CO2 +HCOOH
实验说明
1. 此振荡反应不需要摇动。
2. 没加Br-的反应较慢,需等待几分钟之后才有红色出现,且刚开始时不明显,有点偏紫色。
3. 在溶液内,丙二酸首先被BrO3- 氧化,溶液内的Fe(phen)3是当触媒用,反应时,造成〔Fe(phen)32+〕/〔Fe(phen)33+〕之往返增减。
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