物理化学B-Z震荡实验
BZ振荡实验报告夏胜军材52
B-Z振荡反应姓名：夏胜军学号：20150011944 班级：材52 同组实验者：韦尧洁实验日期：2016年11月3日提交报告日期：2016年11月6日助教：代巧玲1引言1.1实验目的1．了解Belousov-Zhabotinski反应（简称B-Z反应）的机理。
2．通过测定电位——时间曲线求得振荡反应的表观活化能。
1.2实验原理化学振荡的定义：反应系统中某些物理量如组分的浓度随时间作周期性的变化。
B-Z振荡的定义：在金属铈离子、铁离子和锰离子等的催化下，柠檬酸等有机酸（如丙二酸、苹果酸、丁酮二酸等）的溴酸氧化反应系统能出现化学振荡现象。
人们笼统地称这类反应为B-Z反应。
由实验测得的B-Z体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线如图1所示：图1：B-Z体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线B－Z反应的机理：目前为人们普遍接受的是关于在硫酸介质中以金属铈离子作催化剂的条件下，丙二酸被溴酸氧化的机理，简称为FKN机理。
其主要的反应步骤及各步骤的速率或速率系数归纳如下：注：k i 代表第i 个反应步骤的速率，MA 和BrMA 分别为CH 2(COOH)2和BrCH(COOH)2的缩写。
按照FKN 机理，对化学振荡现象解释如下：当[Br －]较大时，反应主要按表中的（1）、（2）、（3）进行，总反应为：O H Br H Br BrO 2233365+→+++--（11）生成的Br 2按步骤（7）消耗掉。
步骤（1）、（2）、（3）、（7）组成了一条反应链，称为过程A ，其总反应为：O H COOH BrCH H COOH CH Br BrO 222233)(33)(32+→++++--（12）当[Br －]较小时，反应按步骤（5）和（6）进行，总反应为：O H HBrO Ce H HBrO BrO Ce 2242332232++→+++++-+ （13）步骤（5）为该反应的速度控制步骤（（5）的逆反应速率可忽略），这样有]][][[][2352+-=H HBrO BrO k dtHBrO d （14）上式表明HBrO 2的生成具有自催化的特点，但HBrO 2的增长要受到步骤（4）的限制。
南京大学物化实验系列BZ振荡反应
南京大学化学化工学院
物理化学实验教案
邱金恒
曲线斜率分别得到表观活化能 Eu 和 Ez，同时也可得到经验常数 Au 和 Az。 三．仪器与药品 反应器 100mL1 只，超级恒温槽 1 台，磁力搅拌器 1 台，数字电压表 1 台。 丙二酸 （A.R） 溴酸钾（G.R）硝酸铈铵（A.R） 浓硫酸（A.R） 。 四．实验步骤 1. 按图 3 联好仪器，打开超级恒温槽，将温度调节至 25.0。 2. 配 置 0.45mol/L 丙 二 酸 100mL ， 0.25mol/L 溴 酸 钾 100mL （ 需 水 浴 加 热 溶 解 ） ， 硫酸 3.00mol/L100mL，4×10-3mol/L 硝酸铈铵 100mL（在 0.20mol/L 硫酸介质中配制） 。 3. 在反应器中加入已配好的丙二酸溶液，溴酸钾溶液，硫酸溶液各 15mL，恒温 5min 后加 入硝酸铈铵溶液 15mL，观察溶液颜色的变化，由显示的电势曲线到达第一个峰值时记下相 应的诱导时间 t 诱。 4. 用上述方法改变温度为 30℃，35℃，40℃，45℃，50℃重复试验（后三个温度需做两次 取均值） 。 五．注意事项 1．实验中溴酸钾纯度要求高。 2．217 型甘汞电极用 1mol/L 硫酸作液接。 3．配制 0.004mol/L 硫酸铈铵溶液时，一定要在 0.20mol/L 硫酸介质中配制，防止发生水解 呈混浊。溴酸钾溶解度小，需用热水浴加热溶解。 4．反应容器一定要冲洗干净；电极要插入液面下；转子位置和速度要加以控制，不能碰到 电极。 5．反应溶液（包括硫酸铈铵溶液）需预热。
1
南京大学化学化工学院
物理化学实验教案
邱金恒
图 1 [X]和[Y]随时间的周期性变化
图 2 反应轨迹曲线
中间产物 X、Y（它们同时也是反应物）的浓度的周期性变化可解释为：反应开始时其 速率可能并不快，但由于反应（1）生成了 X，而 X 又能自催化反应（1） ，所以 X 骤增，随 着 X 的生成，使反应（2）发生。开始 Y 的量可能是很少的，故反应（2）较慢，但反应（2） 生成的 Y 又能自催化反应（2） ，使 Y 的量骤增。但是增加 Y 的同时是要消耗 X 的，则反应 （1）的速率下降，生成 X 的量下降，而 X 量的下降又导致反应（2）速率变慢。随着 Y 量 变少，消耗 X 的量也减少，从而使 X 的量再次增加，如此反复进行，表现为 X、Y 浓度的 周期变化。浓度最高值、最低值所在的点对应着两个准定态。 3．非平衡非线性理论和耗散结构 非平衡非线性问题是自然科学领域中普遍存在的问题。化学的基本规律是非平衡的， 这容易理解， 因为处于平衡态的化学反应系统不会发生宏观的化学变化。 化学的基本规律又 是非线性的。 非线性是相对于线性而言的， 而线性是指因变量与自变量满足线性关系的函数 特性。 化学中涉及的许多函数关系都是非线性的： 例如化学反应速率通常是参加反应的各种 组分的浓度的非线性函数，等等。 传统化学热力学理论（平衡理论）和动力学理论（线性理论）不能解释一些现象，如 某些反应系统中自发产生时间上或空间上高度有序状态的现象（自组织现象） ，而这可以用 非平衡非线性理论加以解释。 自上世纪 60 年代以来， 非平衡非线性理论引起了人们的重视。 非平衡非线性理论研究的主要问题就是耗散结构。 耗散结构论认为：一个远离平衡态的开放体系，通过与外界交换物质和能量，在一定 条件下，可能从原来的无序状态转变为一种在时间、空间或功能上有序的状态。形成的新 的有序结构是靠不断耗散物质和能量来维持的，称为“耗散结构” 。 耗散结构是在开放和远离平衡的条件下，在与外界环境交换物质和能量的过程中通过 内部的非线性动力学机制来耗散环境传来的能量与物质从而形成和维持宏观时空有序的结 构。 4．BZ 振荡反应 BZ 体系是指在酸性介质中，有机物在有（或无）金属离子催化的条件下，被溴酸盐氧 化构成的体系。这个体系在反应过程中某些中间组分的浓度发生周期性变化，外观表现为 反应溶液呈黄色和无色的交替变化，即发生化学振荡现象。BZ 化学振荡反应具有耗散结构 的特征，是最典型的耗散结构，它是在 1958 年由苏联科学家别诺索夫（Belousov）和柴伯 廷斯基（Zhabotinski）发现而得名。
碘钟实验,BZ震荡试验,蓝瓶子实验
碘钟实验药品：29%过氧化氢溶液、丙二酸、硫酸锰、可溶性淀粉、碘酸钾、1mol/L硫酸步骤：1.配置甲溶液：量取97mL29%的过氧化氢溶液，转移入250mL容量瓶里，用蒸馏水稀释到刻度，得3.6mol/L过氧化氢溶液。
2.配置乙溶液：分别称取3.9g丙二酸和0.76g硫酸锰，分别溶于适量水中。
另称取0.075g 可溶性淀粉，溶于50mL左右沸水中。
把三者转移入250mL容量瓶里，稀释到刻度，得到含0.15mol/L丙二酸、0.02mol/L硫酸锰、和0.03%淀粉的混合溶液。
3.配置丙溶液：称取10.75g碘酸钾溶于适量热水中，再加入20mL1mol/L硫酸溶液酸化。
转移入250mL容量瓶里，稀释到刻度，得到0.2mol/L碘酸钾和0.08mol/L硫酸的混合溶液。
4.将甲、乙、丙三组溶液以等体积混合在锥形瓶中，这混合溶液分别含过氧化氢1.2mol/L、丙二酸0.05mol/L、硫酸锰0.0067mol/L、碘酸钾0.067mol/L、淀粉0.01%。
注意：1.碘钟反应速率与温度有关2.丙溶液会随室温降低，碘酸钾以晶体析出，微热又溶解。
甲溶液不宜放置太久，否则过氧化氢分解失效而导致实验失败。
B-Z震荡试验试剂：A溶液：3g丙二酸+6mL 1：1硫酸+0.2g硝酸铵+44mL水B溶液：2.5g溴酸钾+50mL水邻菲啰啉：0.7g硫酸亚铁+0.5g邻菲啰啉注：步骤：1.烧杯中加入8mLA液和8mLB液混合并观察（无-黄-无）记录周期。
2.再加入1mL邻菲啰啉观察（无-黄-无）记录周期蓝瓶子实验试剂：0.1%亚甲基蓝溶液、30%NaOH溶液、葡萄糖、蒸馏水。
锥形瓶、试管、滴管、橡胶塞、烧杯、酒精灯、量筒、托盘天平、温度计、计时器。
步骤：1 锥形瓶中加50mL水，1.5克葡萄糖，逐滴滴入8～10滴0.1％亚甲基蓝，振荡至溶液呈蓝色2 加入2mL30％NaOH溶液，振荡试管，静置锥形瓶，观察并记录现象。
B-Z化学振荡反应
B-Z化学振荡反应B-Z 化学振荡反应⼀、实验⽬的:1、了解Belousov-Zhabotinsky 反应（简称BZ 反应）的基本原理及研究化学震荡反应的⽅法；2、掌握在硫酸介质中以⾦属铈离⼦作催化剂时，丙⼆酸别溴酸氧化体系的基本原理；3、了解化学震荡反应的表观活化能计算⽅法。
⼆、实验原理:BZ 振荡反应是⽤⾸先发现这类反应的前苏联科学家Belousov 及Zhabotinsky 的名字⽽命名。
该反应由三个主过程组成：322322234223243222A 1)22)2B3)24)5)2C6)4()2436Br BrO H HBrO HBrO Br HBrO H HBrO HBrO BrO H BrO H O BrO Ce H HBrO Ce HBrO BrO H HBrO Ce BrCH COOH H O HBrO Br Ce CO H --+-+-++++-++-++++→+++→++→+++→+→+++++→+++过程过程过程总反应为322222223()2()3+4CeH Br CH COOH BrCH COOH CO H O ++-++→+根据公式ln1/t 诱=-E 诱/RT+C 可计算出表观活化能E 诱三、实验试剂与仪器BZOAS-IIS 型BZ 反应数据采集接⼝系统、微型计算机、HK-2A 型恒温槽、反应器、磁⼒搅拌器；丙⼆酸0.45mol ·dm-3、溴酸钾0.25 mol ·dm-3、硫酸3.00 mol ·dm-3、硫酸铈铵4×10-3 mol ·dm-3。
四、实验步骤1、连接好仪器，打开超级恒温⽔浴，将温度调节⾄35±0.1℃；2、打开电脑，双击打开bzl ﹒exe 系统软件，选择“设置参数”选项进⾏参数设置：横坐标极值：1000s 纵坐标极值：1200mv纵坐标零点：700mv 起始阀值：6 “画图起始点”选择“从测量开始即画”；3、在反应器中加⼊已配好的丙⼆酸溶液、溴酸钾溶液、硫酸溶液各10ml ，恒温搅拌10min后，加⼊硫酸铈铵溶液10ml，迅速插⼊电极，点击“开始实验”。
B-Z化学震荡反应
B-Z 化学振荡反应一、实验目的1.了解BZ 振荡反应的基本原理；体会自催化过程是产生振荡反应的必要条件。
2.初步理解耗散结构系统远离平衡的非线性动力学机制。
3.了解化学振荡反应的表观活化能计算方法二、实验原理BZ 振荡反应是用首先发现这类反应的前苏联科学家Belousov 及Zhabotinsky 的名字而命名。
该反应由三个主过程组成：322322234223243222A 1)22)2B3)24)5)2C6)4()2436Br BrO H HBrO HBrOBr HBrO H HBrOHBrO BrO H BrO H OBrO Ce H HBrO Ce HBrO BrO H HBrOCe BrCH COOH H O HBrO Br Ce CO H --+-+-++++-++-++++→+++→++→+++→+→+++++→+++过程过程过程 总反应为322222223()2()3+4Ce H Br CH COOH BrCH COOH CO H O ++-++−−−→+根据公式ln1/t 诱=-E 诱/RT+C 可计算出表观活化能E 诱 三、实验试剂与仪器BZOAS-IIS 型BZ 反应数据采集接口系统 微型计算机 HK-2A 型恒温槽 反应器 磁力搅拌器 丙二酸0.45mol ·dm-3 溴酸钾0.25 mol ·dm-3 硫酸3.00 mol ·dm-3 硫酸铈铵4×10-3 mol ·dm-3四、实验步骤1.连接好仪器，打开超级恒温水浴，将温度调节至35±0.1℃；2.在反应器中加入已配好的丙二酸溶液、溴酸钾溶液、硫酸溶液各10ml ；3.打开磁力搅拌器，调节合适速度；4.恒温10min 后，加入硫酸铈铵溶液15ml ，观察溶液颜色的变化，同时开始计时并记录相应的变化电势；8.电势变化首次到最低时，记下时间t 诱；9.用上述方法将温度设置为40℃、45℃、50℃、55℃重复实验，并记下t 诱；10.根据t 诱与温度数据诱作图。
B-Z化学振荡反应
化学振荡——ＢＺ振荡反应一、背景材料在化学反应中，反应产物本身可作为反应催化剂的化学反应称为催化反应。
一般的化学反应最终都能达到平衡状态（组分浓度不随时间而改变），而在自催化反应中，有一类是发生在远离平衡态的体系中，在反应过程中的一些参数（如压力、温度、热效应等）或某些组分的浓度会随时间或空间位置作周期的变化，人们称之为“化学振荡”。
由于化学振荡反应的特点，如体系中某组分浓度的规律变化在适当条件下能显示出来时，可形成色彩丰富的时空有序现象（如空间结构、振荡、化学波……等）。
这种在开放体系中出现的有序耗散结构也证明负熵流的存在，因为在开放体系中，只有足够的负熵流才能使体系维持有序的结构。
化学振荡属于时间上的有序耗散结构。
别洛索夫（Belousov）在1958年首先报道以金属锌离子作催化剂在柠檬酸介质中被溴酸盐氧化时某中间产物浓度随时间周期性变化的化学振荡现象，扎勃丁斯基（Zhabotinski）进一步深入研究在1964年证明化学振荡体系还能呈现空间有序周期性变化现象。
为纪念他们最早期的研究成果，，将后来发现大量的可呈现化学振荡的含溴酸盐的反应体系为B-Z振荡反应。
随着研究的深入，人们发现所有的振荡反应都含有自催化反馈步骤，同时也发现了许多能发生振荡反应的体系（振荡器Dscillator）尽管如此，但化学振荡的动力学机理，特别是产生时一些有序现象的机理仍步完全清楚。
对于B-Z振荡反应，人们比较认可的FKN机理，是由Field、Koros、Noyes 等完成的。
近年来研究表明还存在着其他类型的振荡（如连续振荡、双周期振荡、多周期振荡等）化学振荡直观地展现了自然科学中普遍存在的非平衡非线性问题，故自发现以来一直得到人们的重视。
目前，随着对化学振荡研究的深入，许多化学振荡器陆续被设计出来，与此同时，对化学振荡的应用研究也已经开始。
本实验仅对含溴酸盐体系的B－Z 振荡反应进行设计性的探讨。
先通过典型的例子来了解B－Z 振荡反应的原理。
物理化学实验报告 BZ振荡反应
物理化学实验报告BZ 振荡反应1.实验报告（1）了解BZ 反应的基本原理。
（2）观察化学振荡现象。
（3）练习用微机处理实验数据和作图。
2. 实验原理化学振荡：反应系统中某些物理量随时间作周期性的变化。
BZ 体系是指由溴酸盐，有机物在酸性介质中，在有（或无）金属离子催化剂作用下构成的体系。
有苏联科学家Belousov 发现，后经Zhabotinski 发现而得名。
本实验以BrO -3 ~ Ce +4~ CH 2(COOH)2 ~ H 2SO 4作为反映体系。
该体系的总反应为：()()O 4H 3CO COOH 2BrCH COOH 2CH 2BrO 2H 222223++−→−++-+ 1体系中存在着下面的反应过程。
过程A ：HOBr HBrO 2H Br BrO 2K 32+−→−+++--2 2HOBr H Br HBrO 3K 2−→−+++-3过程B ：O H 2BrO H HBrO BrO 22K 234+−→−+++-4 42K 32Ce HBrO H Ce BrO 5++++−→−++5 +++−→−H HOBr BrO 2HBrO -3K 266Br -的再生过程：()++-++++−→−+++6H3CO 4Ce2Br HOBr O H COOH BrCH 4Ce 23K 2247当[Br -]足够高时，主要发生过程A ，2反应是速率控制步骤。
研究表明，当达到准定态时，有[][][]+-=H BrO K K HBrO 3322。
当[Br -]低时，发生过程B ，Ce +3被氧化。
4反应是速率控制步骤。
4.5反应将自催化产生达到准定态时，有[][][]+-≈H BrO 2K K HBrO 3642。
可以看出：Br -和BrO -3是竞争HbrO 2的。
当K 3 [Br -]>K 4[BrO -3]时，自催化过程不可能发生。
自催化是BZ 振荡反应中必不可少的步骤，否则该振荡不能发生。
物理化学实验报告-BZ振荡反应
物理化学实验报告-BZ振荡反应
BZ振荡反应是一种经典的化学振荡反应，其特点在于反应体系呈现周期性的颜色变化。
本实验通过观察和分析BZ振荡反应的颜色变化规律，探究了振荡反应机制以及影响反应速率的因素。
实验步骤：
1. 准备工作：准备好测量药品、试管、电子秤等实验装置。
2. 实验操作：将准备好的药品按比例加入试管中，同时加入适量的稀盐酸，用玻璃
棒搅拌均匀。
观察试管液体的颜色变化，当液体呈现蓝色时加入适量的碘离子，不断观察
颜色变化。
3. 观察结果：当反应发生时，液体的颜色会出现周期性变化，从蓝色开始逐渐变为
无色、黄色、橙色、红色等颜色，然后再逐渐回到蓝色。
4. 分析结果：在反应过程中，反应物和产物的浓度随时间而变化，从而导致反应速
率的变化。
此外，碘离子的加入可促进反应的发生，同时稀盐酸的存在也可能影响反应速率。
5. 实验探究：改变反应物的浓度、温度等因素，可以对BZ振荡反应进行更深入的探究，以了解其反应机制和影响因素。
结论：
BZ振荡反应是一种周期性的化学振荡反应，其反应速率随着反应物和产物的浓度变化而变化。
碘离子的加入可促进反应的发生，而稀盐酸的存在也可能影响反应速率。
通过改
变反应物的浓度、温度等因素，可以进一步探究BZ振荡反应的反应机制及影响因素。
实验11_BZ振荡
实验十一B-Z振荡反应姓名：坂井优学号2013080091班级：化32 同组实验者：郑少东实验日期：2015-10-15提交报告日期：2011-10-21带实验老师：闰敏1 引言实验目的1．了解Belousov-Zhabotinski反应（简称B-Z反应）的机理。
2．通过测定电位——时间曲线求得振荡反应的表观活化能。
实验原理所谓化学振荡就是反应系统中某些物理量如组分的浓度随时间作周期性的变化。
1958年，Belousov首次报道在以金属铈离子作催化剂的条件下，柠檬酸被溴酸氧化的均相系统可呈现这种化学振荡现象。
随后，Zhabotinsky继续了该反应的研究。
到目前为止，人们发现了一大批可呈现化学振荡现象的含溴酸盐的反应系统。
例如，除了柠檬酸外，还有许多有机酸（如丙二酸、苹果酸、丁酮二酸等）的溴酸氧化反应系统能出现振荡现象，而且所用的催化剂也不限于金属铈离子，铁和锰等金属离子可起同样的作用。
后来，人们笼统地称这类反应为B-Z反应。
目前，B-Z反应是最引人注目的实验研究和理论分析的对象之一。
该系统相对来说比较简单，其振荡现象易从实验中观察到。
由实验测得的B-Z体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线如图2-11-1所示。
图2-11-1：B-Z体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线关于B－Z反应的机理，目前为人们普遍接受的是关于在硫酸介质中以金属铈离子作催化剂的条件下，丙二酸被溴酸氧化的机理，简称为FKN机理。
其主要的反应步骤及各步骤的速率或速率系数归纳如下表：表2-11-1 FKN 机理注：k i 代表第i 个反应步骤的速率，MA 和BrMA 分别为CH 2(COOH)2和BrCH(COOH)2的缩写。
按照FKN 机理，可对化学振荡现象解释如下：当[Br －]较大时，反应主要按表中的（1）、（2）、（3）进行，总反应为：O H Br H Br BrO 2233365+→+++--（11）生成的Br 2按步骤（7）消耗掉。
B-Z振荡反应实验报告
B-Z振荡反应姓名：何一白学号：2012011908 班级：化22实验日期：2014年11月6日提交报告日期：2014年11月22日带实验的老师姓名：王振华1引言（简明的实验目的/原理）1.1 实验目的了解Belousov-Zhabotinski反应的机理通过测定电位-时间曲线球的振荡反应的表观活化能1.2实验原理化学震荡：反映系统中某些物理量（如组分浓度）随时间做周期性变化B-Z反应机理：在硫酸介质中以金属铈离子做催化剂的条件下，丙二酸被溴酸氧化——FKN机理（共十步）系统中[Br-]、[HBrO2]，[Ce4+]/[Ce3+]都随时间做周期性的变化。
测量及数据：我们用溴离子选择电极和铂丝电极分别测定[Br-]和[Ce4+]/[Ce3+]随时间变化的曲线，处理数据得到诱导期时间及震荡周期。
由1/t诱，1/t振分别衡量诱导期和振荡周期反应速率的快慢，综合不同温度下的t诱和t振，估算表观活化能E诱，E振。
2 实验操作2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图2.1.1 实验仪器计算机及接口一套；HS-4 型精密恒温浴槽；电磁搅拌器；反应器1 个；铂电极1 个；饱和甘汞电极1 个；滴瓶3 个；量筒3 个；2ml 移液管1 支；洗瓶1 个；镊子1 把；2.1.2 实验药品0.02 mol/L 硝酸铈铵；0.5 mol/L 丙二酸；0.2 mol/L 溴酸钾； 0.8 mol/L 硫酸。
2.2 实验条件（实验温度、湿度、压力等）实验室温度16.3℃，大气压102.19kPa2.3 实验操作步骤及方法要点1.检查仪器药品。
2.按装置图（如图1 所示）接好线路。
图1 . B－Z振荡反应实验装置图3.接通相应设备电源，准备数据采集。
4.调节恒温槽温度为20℃。
分别取7ml丙二酸、15ml溴酸钾、18ml硫酸溶液于干净的反应器中，开动搅拌。
打开数据记录设备，开始数据采集，待基线走稳后，用移液管加入2ml硝酸铈铵溶液。
B-Z振荡反应
B-Z 振荡反应实验目的1．了解Belousov-Zhabotinski 反应（简称B-Z 反应）的机理。
2．通过测定电位——时间曲线求得振荡反应的表观活化能。
实验原理所谓化学振荡就是反应系统中某些物理量如组分的浓度随时间作周期性的变化。
1958年，Belousov 首次报道在以金属铈离子作催化剂的条件下，柠檬酸被溴酸氧化的均相系统可呈现这种化学振荡现象。
随后，Zhabotinsky 继续了该反应的研究。
到目前为止，人们发现了一大批可呈现化学振荡现象的含溴酸盐的反应系统。
例如，除了柠檬酸外，还有许多有机酸（如丙二酸、苹果酸、丁酮二酸等）的溴酸氧化反应系统能出现振荡现象，而且所用的催化剂也不限于金属铈离子，铁和锰等金属离子可起同样的作用。
后来，人们笼统地称这类反应为B-Z 反应。
目前，B-Z 反应是最引人注目的实验研究和理论分析的对象之一。
该系统相对来说比较简单，其振荡现象易从实验中观察到。
由实验测得的B-Z 体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线如图1所示。
图1：B-Z 体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线关于B －Z 反应的机理，目前为人们普遍接受的是关于在硫酸介质中以金属铈离子作催化剂的条件下，丙二酸被溴酸氧化的机理，简称为FKN 机理。
其主要的反应步骤及各步骤的速率或速率系数归纳如下：序号 机理步骤 速率或速率常数 （1） 22HOBr Br H Br H O -++++ƒ1116291110108----=⋅⋅⨯=s k s dm mol k （2） HOBr H Br HBrO k 222−→−+++-16292102--⋅⋅⨯=s dm mol k （3）HOBr HBrO H Br BrO k +−→−+++--233219331.2--⋅⋅=s dm mol k注：k i 代表第i 个反应步骤的速率，MA 和BrMA 分别为CH 2(COOH)2和BrCH(COOH)2的缩写。
按照FKN 机理，可对化学振荡现象解释如下：当[Br －]较大时，反应主要按表中的（1）、（2）、（3）进行，总反应为：O H Br H Br BrO 2233365+→+++-- （11）生成的Br 2按步骤（7）消耗掉。
BZ震荡清华大学物理化学实验报告
计算机及接口一套；HS-4 型精密恒温浴槽；电磁搅拌器；反应器1个；铂电极1个； 饱和甘汞电极1个；滴瓶3个；量筒3个；2ml 移液管1 支；洗瓶1个；镊子1 把； 0.02mol/L硝酸铈铵；0.5mol/L丙二酸；0.2mol/L溴酸钾； 0.8mol/L硫酸。
3.2 计算的数据、结果
实验中我们从开始加入溶液后开始计时，因而诱导期时间是从计时开始到电位曲线出现明显下降结束。
对于化学振荡的取峰值进行分析，则可以得到振荡周期，所得实验结果如下表所示：
温度/℃
诱导期/S
振荡周期/S
20
671.2
113.9
25
523.1
69.6
31
297.1
46.5
37
207.0
同时发生的反应为（5）+（6）
2������������3+ + ������������������������2 + ������������������3− + 3������+ → 2������������4+ + 2������������������������2 + ������2������
k3 2.1mol 3 dm9 s 1 k4 4 107 mol 1 dm3 s 1 k5 1.0 104 mol 2 dm6 s 1 k5 2 107 mol 1 dm3 s 1
快速
k7 1.3102[H ][MA]
这两个反应的特点是整体上来说维持铈离子在+4 价，转化了一部分 BrO3-为 HBrO2，同时由于反应（4） 的存在，随着 HBrO2 的增加，一部分 HBrO2 也会转化为 HOBr：
BZ振荡反应-实验报告
B-Z 振荡反应实验日期：2016/11/24 完成报告日期：2016/11/25 1 引言1.1 实验目的1. 了解Belousov-Zhabotinski 反应（简称B-Z 反应）的机理。
2. 通过测定电位——时间曲线求得振荡反应的表观活化能。
1.2 实验原理对于以B-Z 反应为代表的化学振荡现象，目前被普遍认同的是Field ，kooros 和Noyes 在1972年提出的FKN 机理，，他们提出了该反应由萨那个主过程组成：过程A ①322BrO Br H HBrO HOBr --+++→+ ②22HBrO Br H HOBr -+++→ 式中2HBrO 为中间体，过程特点是大量消耗Br -。
反应中产生的HOBr 能进一步反应，使有机物MA 如丙二酸按下式被溴化为BrMA,(A1)22HOBr Br H Br H O -+++→+(A2)2Br MA BrMA Br H -++→++过程B ③32222BrO HBrO H BrO H O -++++僩 ④342222222BrO Ce H HBrO Ce ++++→+g这是一个自催化过程，在Br -消耗到一定程度后，2HBrO 才转化到按以上③、④两式进行反应，并使反应不断加速，与此同时，催化剂3Ce +氧化为4Ce +。
在过程B 的③和④中，③的正反应是速率控制步骤。
此外，2HBrO 的累积还受到下面歧化反应的制约。
⑤232HBrO BrO HOBr H -+→++过程C MA 和BrMA 使4Ce +离子还原为3Ce +，并产生Br -（由BrMA ）和其他产物。
这一过程目前了解得还不够，反应可大致表达为：⑥24Ce ++MA +BrMA →f Br -+23Ce ++其他产物式中f 为系数，它是每两个4Ce +离子反应所产生的Br -数，随着BrMA 与MA 参加反应的不同比例而异。
过程C 对化学振荡非常重要。
如果只有A 和B ，那就是一般的自催化反应或时钟反应，进行一次就完成。
B-Z震荡反应实验报告
B-Z 振荡反应条件与机理探究Research of B-Z oscillationreaction conditions and mechanism摘要：本实验对CH2(COOH)2－KBrO3化学振荡体系进行研究，通过对实验条件的控制和反应物质的选取，探讨化学振荡反应的起振条件和机理，加深对振荡反应的理解和对体系远离平衡状态下的复杂行为的认识。
关键词：B-Z振荡起振条件振荡周期Abstract:In this study, B-Z chemical oscillating reaction Of CH2(COOH)2-KBrO3system was exploited to study the Chemical Oscillating Reaction. By controlling the experimental conditions and the selection of reaction materials, studying the mechanism of oscillating chemical reaction,to deepen the cognition of oscillating reactions and the understanding of the complex behavior of the system far from equilibrium state.Keywords:B-Z oscillating; Oscillation condition; Oscillation period;前言化学振荡即化学反应系统中的某些物理量随时间周期变化，是一个十分复杂的反应，包含了大量的化学反应物质，如反应物、生成物、中间体和催化剂，属于非线性动力学范畴。
B-Z 化学振荡是一类机理非常复杂的化学过程，Field、Koros、Noyes三位科学家经过四年的共同努力，于1972年提出著名的FKN机理用来解释B-Z振荡反应的具体反应历程，随后又简化出Oregonator模型。
B-Z振荡反应
继发现化学振荡之后，Zhabotinsky和 Zaikin又发现在反应过程中出现的在溶液中 的不同部位溶液浓度不均匀的空间有序结构， 展现出同心圆形或旋转螺旋状的卷曲花纹波， 称为化学螺构： 当一个开放体系处于远离平衡态的非线性
区域时，一旦体系的某一个参量达到一定的 阈值后,在某些条件下,通过涨落的放大使体系 发生突变,从无序走向有序,产生某种时空有序 的现象(自组织现象)。--------- 耗散结构
形成耗散结构的条件：
（1）开放体系 形成与维持有序结构均需能量耗散。只有在开放
图灵斑图（A.M.Tuting1952)
1952年,被后人称为计算机 科学之父的著名英国数学家图 灵把他的目光转向生物学领域. 他用一个反应扩散模型成功地 说明了某些生物体表面所显示 的图纹(如斑马身上的斑图)是 怎样产生的.
图灵还发现，各种颜色的物 体具有不同的扩散率，在液体 里相互起反应，就会变化其浓 度而形成空间不随时间变化的 稳态图案，也可以产生彩色波 浪的振荡式图案。图灵的这种 思想，在将近20年的时间里 没有受到化学家和生物学家的 注意。
6.用上述方法将温度设置为30℃、35℃、40℃、 45℃、50℃重复实验。
7. 按上述配方，将丙二酸、硫酸、溴酸钾溶液混合 均匀后停止搅拌，小心加入10ml硫酸铈铵溶液，观 察并纪录现象。
五、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
化学振荡B-Z振荡报告
B－Z振荡反应一．目的要求1.了解Belousov-Zhabotinskii反应的基本原理，掌握研究化学振荡反应的一般方法,初步认识体系远离平衡态下的复杂行为；2. 设计丙二酸－硫酸－溴酸钾－硫酸铈铵化学振荡体系的实验方案，并对其诱导期及振荡特征进行研究。
二．实验原理非平衡非线性问题是自然科学领域中普遍存在的问题，该研究领域研究的主要问题是，体系在远离平衡态下，由于本身的非线性动力学机制而产生宏观时空有序结构。
Prigogine等人称其为Dissipative Structure。
最经典的耗散结构是B－Z体系的时空有序结构。
所谓B－Z体系，是指由溴酸盐、有机物在酸性介质中，在有（或无）金属离子催化剂下构成的体系，它是由前苏联科学家Belousov发现，后经Zhabotinskii发展而得名。
1972年，R.J.Filed,E.Koros,R.M.Noyes等人通过实验对B－Z振荡反应作出了解释。
其主要思想是：体系中存在着两个受溴离子浓度控制的过程A和B，当Br－离子浓度高于临界浓度[ Br－]crit时发生A过程，当溴离子浓度低于[ Br －]crit时发生B过程。
也就是说：Br－离子浓度起开关作用，它控制着A到B的过程，和由B过程到A过程的转变。
在A过程中，由于化学反应，Br－浓度降低，当浓度低到[ Br－]crit时，B过程发生；在B过程中，Br－离子再生，Br －离子浓度增加，当B浓度达到[ Br－]crit时，A过程发生。
这样体系就在A过程、B过程间往复振荡。
下面以BrO3-－Ce4+－M A－H2SO4体系为例说明。
当Br－浓度足够高时，发生下列A过程(1)(2)其中反应（1）是速率控制步，当达到准定态时，有当Br－浓度低时，发生下列B过程，Ce3+被氧化(3)(4)(5)反应(3)是速率控制步，反应经(3)、(4)将自催化产生HBrO2，当达到定准态时，由反应(2)和(3)可以看出，Br －和BrO 3-是竞争HBrO 2的，当k 2[Br －]和>k 3[BrO 3-]时，自催化过程步(3)不可能发生。
实验13B-Z振荡反应
一、实验目地及要求.了解－反应(简称反应)地基本原理及研究化学振荡反应地方法.文档收集自网络，仅用于个人学习.初步理解自然界中普遍存在地非平衡非线性地问题.二、实验原理有些自催化反应有可能使反应体系中某些物质地浓度随时间（或空间）发生周期性地变化，这类反应称为化学振荡反应.文档收集自网络，仅用于个人学习最著名地化学振荡反应是年首先由别诺索夫（）观察发现，随后柴波廷斯基（）继续了该反应地研究.他们报道了以金属铈离子作催化剂时，柠檬酸被氧化可发生化学振荡现象，后来又发现了一批溴酸盐地类似反应，人们把这类反应称为振荡反应.例如丙二酸在溶有硫酸铈地酸性溶液中被溴酸钾氧化地反应就是一个典型地振荡反应.文档收集自网络，仅用于个人学习年，，，等人通过实验对上述振荡反应进行了深入研究，提出了机理，反应有三个主过程组成：文档收集自网络，仅用于个人学习过程() ＋＋→ ＋() ＋＋→过程() ＋＋→ . ＋() .＋＋→ ＋() → ＋＋过程() ＋()＋＋＋＋＋文档收集自网络，仅用于个人学习过程是消耗，产生能进一步反应地，为中间产物.过程是一个自催化过程，在消耗到一定程度后，才按式（）、（）进行反应，并使反应不断加速，与此同时，被氧化为.地累积还受到式()地制约.文档收集自网络，仅用于个人学习过程为丙二酸被溴化为()，与反应生成使还原为.过程对化学振荡非常重要，如果只有和，就是一般地自催化反应，进行一次就完成了，正是地存在，以丙二酸地消耗为代价，重新得到和，反应得以再启动，形成周期性地振荡.文档收集自网络，仅用于个人学习该体系地总反应为：()()文档收集自网络，仅用于个人学习振荡地控制离子是.由上述可见，产生化学振荡需满足三个条件：. 反应必须远离平衡态.化学振荡只有在远离平衡态，具有很大地不可逆程度时才能发生.在封闭体系中振荡是衰减地，在敞开体系中，可以长期持续振荡.文档收集自网络，仅用于个人学习. 反应历程中应包含有自催化地步骤.产物之所以能加速反应，因为是自催化反应，如过程中地产物同时又是反应物.文档收集自网络，仅用于个人学习. 体系必须有两个稳态存在，即具有双稳定性.化学振荡体系地振荡现象可以通过多种方法观察到，如观察溶液颜色地变化，测定电势随时间地变化.三、试剂丙二酸（）；溴酸钾（）；硫酸铈铵()；浓硫酸（）..浓度振荡现象地观察在烧杯中，先倒入去离子水，再依次溶入丙二酸（）、()、邻菲啰啉亚铁指示剂（邻菲啰，·() 溶于去离子水而成），（）()()，再在搅拌条件下加（浓），静置片刻后即可发现溶液颜色先由红变蓝，又由蓝变红，开始出现周期振荡现象（如不加邻菲啰啉亚铁指示剂，则颜色在无色和黄色之间振荡）.文档收集自网络，仅用于个人学习试亚铁灵指示剂:称取邻菲啰啉硫酸亚铁()溶于水中,稀释至,贮于棕色瓶中.我们以前也遇到这种情况,后来发现是试剂太差了.换了试剂然后加热溶解就可以了.文档收集自网络，仅用于个人学习.空间化学波现象地观察先配制种溶液：将（浓）和()溶解在去离子水中制得溶液；将()溶解在去离子水中制得溶液Ⅱ；文档收集自网络，仅用于个人学习将丙二酸()溶在去离子水中制得溶液Ⅲ.接着在一小烧杯中先加入溶液，再加入溶液Ⅱ和溶液Ⅲ，待溶液澄清后，再加入邻菲啰啉亚铁指示剂（配制方法同上），充分混合后，倒入一直径为地培养皿中，将培养皿水平放在桌面上盖上盖子，下面放一张白纸以利观察.培养皿中地溶液先呈均匀地红色，片刻后溶液中出现蓝点，并成环状向外扩展，形成各种同心圆式图案.如果倾斜培养皿使一些同心圆破坏，则可观察到螺旋式图案地形成，这些图案同样能向四周扩展.文档收集自网络，仅用于个人学习（）配制三种溶液、、..取浓硫酸稀释在水中，加入溴酸钠溶解..取溴化钠溶在水中..取丙二酸溶解在水中.（）在一个小烧杯中，先加入溶液，再加入．溶液，再加溶液，几分钟后，溶液成无色，再加／地试亚铁灵溶液充分混合.（）把溶液注入一个直径力地培养皿中（清洁，干净），加上盖.此时溶液呈均匀红色.几分钟后，熔液出现兰色，并成环状向外扩展，形成各种同心圆状花纹.文档收集自网络，仅用于个人学习。
【清华】BZ振荡
B-Z 振荡反应姓名：宋光学号：20060119311 班级：化63同组者姓名：茅羽佳实验日期：2008年10月23日提交报告日期：2008年11月6日1 引言1.1 实验目的1．了解Belousov-Zhabotinski 反应（简称B-Z 反应）的机理。
2．通过测定电位——时间曲线求得振荡反应的表观活化能。
1.2 实验原理所谓化学振荡就是反应系统中某些物理量如组分的浓度随时间作周期性的变化。
1958 年，Belousov 首次报道在以金属铈离子作催化剂的条件下，柠檬酸被溴酸氧化的均相系统可呈现这种化学振荡现象。
随后，Zhabotinsky 继续了该反应的研究。
到目前为止，人们发现了一大批可呈现化学振荡现象的含溴酸盐的反应系统。
例如，除了柠檬酸外，还有许多有机酸（如丙二酸、苹果酸、丁酮二酸等）的溴酸氧化反应系统能出现振荡现象，而且所用的催化剂也不限于金属铈离子，铁和锰等金属离子可起同样的作用。
后来，人们笼统地称这类反应为B-Z 反应。
目前，B-Z 反应是最引人注目的实验研究和理论分析的对象之一。
该系统相对来说比较简单，其振荡现象易从实验中观察到。
由实验测得的B-Z 体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线如图2-11-1 所示。
关于B－Z 反应的机理，目前为人们普遍接受的是关于在硫酸介质中以金属铈离子作催化剂的条件下，丙二酸被溴酸氧化的机理，简称为FKN 机理。
其主要的反应步骤及各步骤的速率或速率系数归纳如下表：表2-11-1 FKN 机理序号机理步骤-速率或速率常数k1k1 8 109mol2dm6s1（1）HOBr Br H 1 Br2 H2Ok 12 2k 1 110s 1（2）HBrO 2Br H k2 2HOBr k22 109 mol 2 dm6 s 1（3）BrO3 Br 2H k3 HBrO 2 HOBr k32.1mol 3 dm9 s 1图2-11-1：B-Z 体系典型铈离子和溴离子浓度的振荡曲线注： k i 代表第 i 个反应步骤的速率， MA 和BrMA 分别为 CH 2（COOH ） 2和BrCH （COOH ） 2的缩写按照 FKN 机理，可对化学振荡现象解释如下：当 [Br]较大时，反应主要按表中的（ 1）、（ 2）、（ 3）进行，总反应为：生成的 Br 2 按步骤（ 7）消耗掉。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
B-Z振荡反应
一、实验目的：
1、了解振荡反应的基本原理，体会产生振荡反应必备的条件。
2、初步理解耗散结构系统远离平衡的非线性动力学机制。
3、了解反应溶液的投放顺序以及观察颜色变化。
二、实验原理
：
有机物在酸性介质中被催化溴氧化的一类反应。经典热力学熵增
原理难以说明生命现象，普里高津提出了耗散结构理论，也提出了一
个开放体系在达到远离平衡态的的非线性区域时，一旦体系的某个参
量达到一定打得阀值后，通过涨落就可以使体系发生突变，从无序走
向有序，产生化学振荡一类的自组织现象
。
实验试剂
：
A溶液：3g丙二酸+6ml 1:1Ｈ2SO4+0.2硝酸铵+44mlH2O
B溶液：2.5g溴酸钾+50mlH2O
邻菲啰啉：0.7gFeSO4+0.5g邻菲啰啉
三、实验步骤：
1． 在小烧杯中加入8mlA溶液和8mlB溶液混匀观察颜色变化（无
→黄→无）记录变化周期，再加入1ml邻菲啰啉混匀，观察其颜
色变化，记录五个周期。
2． 空间化学波现象观察
在培养皿中加入6mlA和6mlB混匀后，再加入2ml邻菲啰啉混匀，
下衬白纸，水平放在桌上，静置一段时间，观察同心圆样图案。
四、实验数据处理：
实验一：
实验现象 无色→黄色 黄色→无色
实验时间 10秒 3分12秒
实验一中加入1ml邻菲啰啉混匀：
实验现象 红色→紫色 紫色→朱红色
1
50秒 20秒
2
49秒 21秒
3
45秒 18秒
4
50秒 16秒
5
40秒 20秒
五、实验二照片：
附：
实验名词解释：
（
1）开放系统
热力学第二定律告诉我们，一个孤立系统的熵一定会随时间增
大，熵达到极大值，系统达到最无序的平衡态，所以孤立系统绝不会
出现耗散结构。那么开放系统为什么会出现本质上不同于孤立系统的
行为呢？其实，在开放的条件下，系统的熵增量dS是由系统与外界
的熵交换deS和系统内的熵产生diS两部分组成的，即：dS=deS+diS
热力学第二定律只要求系统内的熵产生非负，即diS>=0，然而外界
给系统注入的熵deS可为正、零或负，这要根据系统与其外界的相
互作用而定，在deS<0的情况下，只要这个负熵流足够强，它就除
了抵消掉系统内部的熵产生diS外，还能使系统的总熵增量dS为负，
总熵S减小，从而使系统进入相对有序的状态。所以对于开放系统
来说，系统可以通过自发的对称破缺从无序进入有序的耗散结构状
态。
（2）远离平衡态
远离平衡态是指系统内可测的物理性质极不均匀的状态，这时其
热力学行为与用最小熵产生原理所预言的行为相比，可能颇为不同，
甚至实际上完全相反，正如耗散结构理论所指出的，系统走向一个高
熵产生的、宏观上有序的状态。原则上生命的产生，与远离平衡态的
各种力学系统是息息相关的，因为在这样的系统中才存在正负零物质
高水平、高密度的相互作用，才有持续不断的非线性、非平衡演化过
程，才能不断积累负熵，因此生命并不一定局限于我们常见的生命形
式，在中国传统文化中甚至石头都可以变成生命，现代非线性科学一
般结晶过程也可能蕴含生命规律都是同样的道理使然。在其他星球上
只要存在非平衡系统，就有可能存在该星球独有的生命形式。在特定
星球背景场下生存的生命是顽强而脆弱的，说其脆弱乃在于其受背景
场扰动的影响很大，几如飞烟，很容易被各种作用肢解，说其顽强，
乃是因为如果其基本结构跟背景场高度相容，则具有极强的稳定性和
自组织、自学习特性，能够实时跟随背景场的变化调整自身的状态，
显示出足够的灵动性和活力。所以对于一个生命而言，既不可自暴自
弃，也不可妄自尊大，贵在于顺从规律，与道合真，则在“牺牲”自
我的同时也获得了永恒的自由。
(3)非线性区域
系统产生耗散结构的内部动力学机制，正是子系统间的非线性相
互作用，在临界点处，非线性机制放大微涨落为巨涨落，使热力学分
支失稳，在控制参数越过临界点时，非线性机制对涨落产生抑制作用，
使系统稳定到新的耗散结构分支上。
（4）涨落
涨落是大量微观粒子的一种统计平均行为，是大量微观粒子如分
子、原子、电子等无规则热运动的结果。涨落的相对值通常很小，但
在有些现象中仍可观察到，并且可能有很重要的影响。大气中分子的
热运动使宏观小体积内的分子数时多时少，分子数密度的这种涨落引
起折射率的偏离 ，导致日光散射，是使天空呈蓝色的原因之一。布
朗运动也是一种涨落现象，在电流计或其他仪器中，用细丝悬挂的反
射镜受到周围气体分子的无规则碰撞，撞击的不均衡即力矩的涨落，
导致反射镜随机的运动，使仪器的灵敏度受到限制。在电路和电子元
件中，由于电子的无规则运动，产生微弱的方向与大小不断变化的涨
落电流，引起仪器的噪声，使测量精度受到限制。
（5）自组织现象
自组织现象是指自然界中自发形成的宏观有序现象。在自然界
中这种现象是大量存在的，理论研究较多的典型实例如：贝纳德
(Bé nard)流体的对流花纹，贝洛索夫－扎鲍廷斯基
(Belousov-Zhabotinsky)化学振荡花纹与化学波，激光器中的自激
振荡等。自组织理论除耗散结构理论外，还包括协同学、超循环
理论等，它们力图沟通物理学与生物学甚至社会科学，对时间本
质问题等的研究有突破性进展，在相当程度上说明了生物及社会
领域的有序现象。