BZ振荡反应
BZ振荡反应
一、实验目的1、了解BZ 反应的基本原理。
2、初步理解自然界中普遍存在的非平衡非线形的问题。
二、实验原理非平衡非线性问题是自然界普遍存在的问题,大量研究工作正在进行。
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，称为耗散结构。
最典型的耗散结构是BZ 体系的时空有序结构，所谓BZ 体系是指由溴酸盐，有机物在酸性介质中，在有（或无）金属离子催化剂催化下构成的体系，它是由苏联科学家Belousov 发现，后经Zhabotingskii 发现而得名。
其主要思想是：系统中存在着两个受溴离子浓度控制过程A 和B ，当[Br -]高于临界浓度[Br -]crit时发生A 过程，当[Br -]低于[Br -]crit 发生B 过程。
在A 过程，由化学反应[Br -]降低，当[Br -]低于[Br -]crit时，B 过程发生。
在B 过程中，Br -再生，[Br -]增加，当[Br -]达到[Br -]crit 时，A 过程发生，这样系统就在A 过程，B 过程间往复振荡。
下面用BrO 3～Ce 4+～MA ～H 2SO 4系统为例加以说明。
过程A ：当[Br —]足够大时，体系按这个过程进行：（1） BrO 3－＋Br —＋2H ＋−→−1K HBrO 2＋HBrO （慢） （2） HBrO 2＋Br —＋H ＋−→−2K 2HBrO （快） 过程B ：当只剩少量[Br —]时，Ce 3＋按下式被氧化：(3) BrO 3－＋HBrO 2＋H ＋−→−3K 2BrO 2*＋H 2O (慢) (4) BrO 2＋Ce 3＋＋H ＋−→−4K HBrO 2＋Ce 4＋ (快) (注：BrO 2*是自由基，反应(4)是瞬间完成的)(5) 2HBrO 2−→−5K BrO 3－＋HBrO ＋H ＋ 在A 过程中，慢反应(1)是决定速度的步骤，反应(2)是快反应，k 1/k 2=10-9，当k 2[HBrO 2]A [Br —] ＋[H ＋]= k 1[BrO 3－] [Br —] [H ＋]2,即[HBrO 2]A =( k 1/k 2) [BrO 3－] [H ＋]= 10-9[BrO 3－] [H ＋]时，反应达准定态。
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”。
实验三十七BZ振荡反应
根据t诱与温度数据作lnl/t诱～1／T图，求出表现活化能。
实验讨论
1、实验中溴酸钾试剂纯度要求高。 2、217 型甘汞电极用lmol·L -1H2SO4作液接。 3、配 0.004 mol·L -1的硫酸铈铵溶液时，一定要在 0.20 mol·L -1硫酸介质中配制。防止发 生水解呈混浊。 4、所使用的反应容器一定要冲洗干净，转子位置及速度都必须加以控制。
kf
kf + knr
（38-10）
Φ=
k f [ A* ]
=
kf
k f ⋅[ A* ] + knr ⋅[ A* ] + kq ⋅[Q] ⋅[ A* ] k f + knr + kq ⋅[Q]
（38-11）
Φ0、Φ分别表示不加和加猝灭剂时的光量子产率。而
I0 = Φ0 =
k f /(k f + knr )
度后，再稳定 5 分钟，加入 10mL硫酸铈铵(4X10-3mol/L)后，点击“开始实验”，输入文件名，
保存实验波形及数据。注意观察溶液颜色的变化及信号电压值的变化。观察反应曲线，待反
应完成后，按“查看峰谷值”键可观察各波的峰、谷值。
7．如果需要打印此次实验波形，按下“打印”键，选择打印比例，程序根据操作者选择的
BrO3- + HBrO2 + H+ KK3 4
2BrO2 + H2O
（37-3）
BrO2 + Ce+3 + H+
HBrO2 + Ce+4
（37-4）
2HBrO2 KK5 5
BrO3- + HOBr + H+
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。
BZ振荡反应
（2）Br HBrO2 H 2HBrO
过程B：（3）HBrO 2 BrO 3 H BrO2 H 2O （4）BrO2 Ce3 H HBrO 2 Ce4 （5）2HBrO 2 BrO3 H HBrO
• 恒温5min后按下开始实验按钮，根据提示 输入BZ振荡反应即时数据存储文件名。加 入浓度为0.04mol/L硝酸铈铵溶液3ml后， 按OK键进行实验。
• 观察反应曲线，待画完4个波形反应完成 后，按停止实验，记录起波时间。按察看 峰谷值键可以察看各波的峰、谷值。
• 按修改目标温度键修改反应温度。用上述 方法改变温度为30℃、35℃、40℃、45℃、 50℃时重复上述4-6步。
• 通常把化学 反应体系的各种时空有序结构称为非 线性化学现象 ，简称为非线性化学．非线性化学 作为一门新的交叉 学科正在形成之中，它已经成 为化学发展中的一个新的生长点。
BZ化学振荡体系
• 有些 自催化反应有可能使反应体系中某些物质的浓 度随时间(或空间)发生周期性的变化，这类反应称为 化学振荡反应。
• 过程 C为丙二酸被溴化为 BrCH(OOH)2，与 Ce4+ 反应生成 Br-，使 Ce4+还原为 Ce3+ 。
• 过程 C对化学振荡非常重要 ，如果只有．，正是 C 的存在，以丙二酸的消 耗为代价 ，重新得到 Br-和 Ce3+，反应得以 再启动，形成周期性的振荡。
BZ 振荡反应
.实验目的
• 了解B-Z振荡反应的基本原理。
• 掌握在硫酸介质中以金属铈离子作催化剂 时，丙二酸被溴酸氧化的基本原理。
• 初步了解自然界中普遍存在的非平衡非线 形问题。
实验原理
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
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。
物理化学-实验二十六：BZ化学振荡反应
实验二十六BZ化学振荡反应一、实验目的及要求1. 了解BZ振荡(Belousov－Zhabotinski) 反应的基本原理及研究化学振荡反应的方法。
2. 掌握在硫酸介质中以金属铈离子作催化剂时，丙二酸被溴酸钾氧化过程的基本原理。
3. 测定上述系统在不同温度下的诱导时间及振荡周期，计算在实验温度范围内反应的诱导活化能和振荡活化能。
二、实验原理化学振荡是一种周期性的化学现象，即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。
早在17世纪，波义耳就观察到磷放置在留有少量缝隙的带塞烧瓶中时，会发生周期性的闪亮现象。
这是由于磷与氧的反应是一支链反应，自由基累积到一定程度就发生自燃，瓶中的氧气被迅速耗尽，反应停止。
随后氧气由瓶塞缝隙扩散进入，一定时间后又发生自燃。
1921年，勃雷（Bray W C）在一次偶然的机会发现H2O2与KIO3在稀硫酸溶液中反应时，释放出O2的速率以及I2 的浓度会随时间呈现周期性的变化。
从此，这类化学现象开始被人们所注意，特别是1959年，由贝洛索夫（Belousov B P）首先观察到并随后被扎波廷斯基（Zhabotinsky A M）深入研究的反应，即丙二酸在溶有硫酸铈的酸性溶液中被溴酸钾氧化的反应：3H++3BrO- 3+5CH2(COOH)2−−→−+3Ce3BrCH(COOH)2+4CO2+5H2O+2HCOOH这使人们对化学振荡发生了广泛的兴趣，并发现了一批可呈现化学振荡现象的含溴酸盐的反应系统，这类反应称为B-Z振荡反应。
而水溶液中KBrO3氧化丙二酸CH2(COOH)2的反应是化学振荡反应中最为著名，且研究的最为详细的一例，其催化剂为Ce4+/Ce3+或Mn3+/ Mn2+。
人们曾经对BZ反应做过多方面的探讨，并提出了不少历程来解释BZ振荡反应，其中说服力较强的是KFN历程（即Fidld.Koros及Noyes三姓的简称）。
按此历程，反应是由三个主过程组成：过程A (1) Br-＋BrO3-＋2H+→ HBrO2＋HBrO(2) Br-＋HBrO2＋H+→ 2HBrO过程B (3) HBrO2＋BrO3-＋H+→ BrO2·＋H2O(4) BrO2·＋Ce3+＋H+→ HBrO2＋Ce4+(5) 2HBrO2→ BrO3-＋H+＋HBrO过程C (6) 4Ce4+＋BrCH(COOH)2＋H2O＋HBrO 2Br-＋4Ce3+＋3CO2＋6H+过程A是消耗Br-，产生能进一步反应的HBrO2，HBrO为中间产物。
BZ振荡反应
(1) 必须是远离平衡态的敞开体系；
(2) 反应历程中含有自催化步骤； (3) 体系必须具有双稳态性，即可以在两个稳态间来回振荡。
二、基本原理
BZ振荡反应的机理：
2BrO3- +3CH2(COOH)2 + 2H+
Ce3+、Br-
2BrCH(COOH)2 +3CO2 +4H2O
体系中存在着两个受溴离子浓度控制的过程： 当Br-足够大时：
3 4
通过测定 (Ce3+/Ce4+)的变化周期，即可得反应的周期。
电势E/V
tu
tz 时间t/min
tz
从曲线中可以得到诱导时间(tu)和振荡周期(tz)，根据阿 仑尼乌斯公式
ln E 1 u ln Au tu RT
1 Ez ln ln Az tz RT
通过上式可以分别计算诱导反应和振荡反应的表观活化能。
(1 / tu ) 2 Eu (T2 T1 ) ln (1 / tu )1 RT1T2
(1 / t z ) 2 Ez (T2 T1 ) ln (1 / t z )1 RT1T2
资料：
1958年贝罗索夫（Belousov)：金属铈离子作催化剂时，柠 檬酸被HBrO3氧化时呈现化学振荡现象。 柴波廷斯基（Zhabotinskii)：有些反应可呈现空间有序。 之后发现了一类振荡反应，称为B-Z 振荡反应。 1969年普利高津（I.Prigogine)：在一次理论物理与生物学 的国际会议上，提出了“耗散结构理论”。 普利高津领导的布鲁塞尔学派，是国际上著名的菲平衡态 统计物理学派之一。普利高津曾获1977年诺贝尔奖金。 1978年以来， “耗散结构理论” 在我国得到广泛传播。
bz电化学振荡反应
bz电化学振荡反应
电化学振荡反应是一种在电化学反应中观察到的特殊现象，即反应物浓度周期性地在两个或多个不同的值之间振荡变化。
其中，BZ反应是指归属于贝尔佐夫斯基（Belousov-Zhabotinsky）振荡反应家族的一类电化学振荡反应。
BZ反应的典型特点是，当存在特定的反应物浓度和条件下，反应体系会自发地发生周期性变化，如颜色变化或产生规律的波动等。
这种振荡现象主要是由于反应体系中产生了可逆的氧化还原反应，同时存在反馈机制，使得反应物的浓度发生周期性波动。
BZ反应的机理较为复杂，主要涉及氧化还原反应、反应中间体的生成与消耗以及反应条件的调控等。
研究BZ反应有助于深入了解反应动力学、非平衡系统的行为以及自组织系统等领域的基本原理。
BZ反应在化学、物理以及生物学等多个领域都有应用，例如用于模拟生命系统中的节律性振荡现象、开发化学时钟以及研究非线性动力学等。
-BZ振荡反应
实验十三 BZ 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.掌握测定反应系统中电势变化的方法；了解溶液配制要求及反应物投放顺序。
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 的名字而命名的，其化学反应方程式为：-+3222222BrO +3C H (C O O H )+2H 2BrC H (C O O H )+3C O +4H O = （1）真实反应过程是比较复杂的，该反应系统中HBrO 2中间物是至关重要的，它导致反应系统自催化过程发生，从而引起反应振荡。
为简洁的解释反应中有关现象，对反应过程适当简化如下：当Br －浓度不高时，产生的HBrO 2中间物能自催化下列过程：-+3222BrO +H BrO +H 2BrO +H O = （2） 3++422BrO +C e +H H BrO +C e = （3） 在反应（3）中快速积累的Ce 4+又加速了下列氧化反应：4+-3+2224C e +B r C H (C O O H )+H O +H O B r 2B r +4C e +3C O+6H= （4） 通过反应（4），当达到临界浓度值-Br ,c C 后，反应系统中下列反应成为主导反应：--+32BrO +Br +2H H BrO +H O Br = （5） -+2H BrO +Br +H 2H O Br = （6）反应（6）与反应（2）对HBrO 2竞争，使得反应（2）、（3）几乎不发生。
Br －不断消耗，当Br －消耗到临界值以下，则反应（2）、（3）为主导作用，而反应（5）、（6）几乎不发生。
由此可见，反应系统中Br －浓度的变化相当于一个“启动”开关，当--Br Br ,c C C 时，反应（2）、（3）起主导作用，通过反应（4）不断使Br－积累；当--Br Br ,c C C 时，反应（5）、（6）起主导作用，Br －又被消耗。
BZ振荡反应
化学振荡和自组织现象
1952年，苏联化学家Belousov用硫酸铈盐作催化剂，进
行柠檬酸的溴酸氧化反应。当他把反应物和生成物的浓度控
制在远离平衡浓度的时候，某些组分（如溴离子和铈离子）
的浓度会发生周期性的变化，造成溶液的颜色会在无色和黄
* 物理、化学中的时空有序现象
人们首次正式发现化学振荡反应是在1921年美国科学 家W·C·Bray 用H2O2、IO3-和丙二酸 (H2SO4为介 质,MnSO4为催化剂) 进行反应时,发现系统中碘的浓度 及的氧气生成速率均随时间产生周期性变化。
但之后很长时间内人们一直无法从热力学的角度来解 释化学振荡反应产生的原因。造成了化学振荡反应被人 们冷落了很长时间。
ln(1/t1振)-1/T图，由直线斜率求出表观活化能E诱、 E振。 3. 讨论实验步骤7观察到的现象，分析没有搅拌时 形成空间图案的原因，分析搅拌所起的作用。
实际应用
化学振荡反应在分析化学中的应用较多。当体系中存在浓 度振荡时，其振荡频率与催化剂浓度间存在依赖关系，据此 可测定作为催化剂的某些金属离子的浓度。
B-Z反应及其机理
目前人们已经发现的化学振荡反应的种类比较多,但最受
人们重视并且被广泛深入研究的是B-Z反应。 对B-Z反应机理的分析，最有代表性的工作是
Field, Koros和Noyes3位科学家完成的，合称 为FNK机理。
简
A BrO3-+2Br-+3CH2(COOH)2 → 3BrCH(COOH)2+3H2O
B-Z振荡反应
一、实验目的
1、了解贝洛索夫-恰鲍廷斯基（BelousovZhabotinsky）反应（简称B-Z反应）的基本 原理，掌握研究化学振荡反应的一般方法。
实验十二BZ振荡反应
实验十二 B-Z振荡反应1.目的要求1）了解、熟悉化学振荡反应的机理；2）通过测定电位一时问曲线求得化学振荡反应的表观活化能。
2.基本原理人们通常所研究的化学反应，其反应物和产物的浓度呈单调变化，最终达到不随时间变化的平衡状态。
而某些化学反应体系中，会出现非平衡非线性现象，即有些组分的浓度会呈现周期性变化，该现象称为化学振荡。
为了纪念最先发现、研究这类反应的两位科学家(BelouS0v和Zhabotinskii)，人们将可呈现化学振荡现象的含溴酸盐的反应系统笼统地称为BZ振荡反应(Bz Oscillating Reaction)。
大量的实验研究表明，化学振荡现象的发生必须满足3个条件：(1)必须是远离平衡的敞开体系；(2)反应历程中应含有自催化步骤；(3)体系必须具有双稳态性(bistability)，即可在两个稳态间来回振荡。
有关BZ振荡反应的机理，目前为人们所普遍接受的是FKN机理，即由Field、Kоrоs和Noyes三位学者提出的机理。
对于下列著名的化学振荡反应（A）FKN机理认为，在硫酸介质中以铈离子作催化剂的条件下，丙二酸被漠酸盐氧化的过程至少涉及9个反应。
1.当上述反应中[Br-]较大时，BrO3-是通过下面系列反应被还原为Br2的，（1）（2）（3）其中反应(10.A)是控制步骤。
上述反应产生的Br2使丙二酸溴化（4）因此，导致丙二酸溴化的总反应(10.1)为上述四个反应之和而形成一条反应链，（α）2.当[Br-]较小时，溶液中的下列反应导致了铈离子的氧化（5）（6）（7）上面三个反应的总和组成了下列反应链，（β）该反应链是振荡反应发生所必需的自催化反应，其中反应式(Ⅱ一15—6)是速度控制步骤。
最后，Br-可通过下列两步反应而得到再生，（8）上述两式偶合给出的净反应为：（γ）如将反应式(α)、(β)和(γ)，)相加就组成了反应系统中的一个振荡周期，即得到总反应式(A)。
必须指出，在总反应中铈离子和溴离子已对消，起到了真正的催化作用。
bz振荡反应现象
bz振荡反应现象
BZ振荡反应是一种特殊的化学反应，其中反应物会循环发生变化，产生连续的振荡现象。
BZ振荡反应最早是由布利金(Belousov)在1951年发现的，因此也被称为布利金振荡反应。
BZ振荡反应通常涉及葡萄糖、过硫酸钠、二氧化锰等物质的反应。
这些物质在不同条件下发生复杂的氧化还原反应，形成氧化产物和还原产物。
具体反应机制中的每个步骤都需要适当的反应条件和浓度，才能导致振荡反应的发生。
在BZ振荡反应中，产物的浓度会随时间的推移发生周期性变化，产生明显的振荡现象。
这些振荡可以是颜色的变化、产物的生成和消失、产物的浓度的周期性变化等。
BZ振荡反应的振荡频率和特征与反应条件、反应物浓度等因素有关。
BZ振荡反应的研究不仅有助于理解化学反应动力学，还有助于模拟生物体内的节律性现象，如心跳和神经激活等。
这种反应的研究也具有理论和应用价值，对于深入探索非平衡态化学反应以及设计和开发新型化学材料具有重要意义。
BZ振荡反应
BZ振荡反应刘恺 1120123036一、实验目的（1）了解BZ（Belousov-Zhabotinski）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。
二、实验原理化学振荡：反应系统中，某些物理量（如某组分浓度）随时间做周期性变化。
BZ体系：溴酸盐、有机物在酸性条件以及在有（或无）金属离子催化剂作用下构成的体系。
BZ振荡反应机理（FKN机理）：总反应：（A）2H++2Br03-+2CH2(COOH)2→2BrCH(COOH)2+3CO2+4H2O过程(1):(B)BrO3-+Br-+H+→HBrO2+HOBr(C)HBrO2+Br-+H+→2HOBr过程(2):(D)BrO3-+HBrO2+H+→2BrO2+H2O(E)BrO2+Ce3++H+→HBrO2+Ce4+(F)2HBrO2→BrO3-+HOBr+H+Br-再生过程(G)4Ce4++BrCH(COOH)2+H2O+HOBr→2Br-+4Ce3++3CO2+6H+ 体系中存在着两个受溴负离子浓度控制的过程（1）与（2）。
当溴负离子含量足够高时，主要发生过程（1），其中步骤B是速率控制步骤。
当溴负离子含量低时，主要发生过程（2），其中D是速率控制步骤。
如此，体系在过程（1）与（2）之间往复振荡。
反应进行时，系统中Br-、HBrO2、Ce3+、Ce4+的浓度均随时间做周期性变化。
实验中，可选用溴离子选择电极测定Br-，用铂丝电极测定Ce4+、Ce3+随时间变化。
从加入硫酸铈铵到体系开始振荡的时间为t诱，诱导期与反应速率成反比，即1/t诱正比于k=Aexp（-E表/RT）,并且有，Ln（1/t诱）=LnA-E表/RT.作图Ln（1/t诱）-1/T,根据斜率可求出表观活化能E表。
三、仪器与试剂BZ反应数据采集接口系统、微型计算机、恒温槽、反应器、磁力搅拌器、丙二酸（0.45mol/L）、溴酸钾（0.25mol/L）、硫酸（3.00mol/L）、硫酸铈铵（4×10-3mol/L）.四、实验步骤(1)恒温槽水浴接通电源，设置温度为30℃。
BZ振荡反应
4.选择电压量程为2V（显示为“UL 2V”），将测试线两端短 接，按下“采零”键，清零后将红端接铂电极，黑端接双盐 桥电极。
实验步骤
5.恒温5分钟后加入硝酸铈铵溶液，观察溶液的颜色 变化，同时开始计时并记录相应的变化电势（点击 “数据通讯”— “开始绘图”）。
B-Z反应及其机理
目前人们已经发现的化学振荡反应的种类比较多,但最受
人们重视并且被广泛深入研究的是B-Z反应。 对B-Z反应机理的分析，最有代表性的工作是
Field, Koros和Noyes3位科学家完成的，合称 为FNK机理。
简
A BrO3-+2Br-+3CH2(COOH)2 → 3BrCH(COOH)2+3H2O
三、试剂与仪器
试剂：丙二酸；硫酸；溴酸钾；硝酸 铵。
仪器：ZD-BZ振荡实验装置 1台
联想电脑
1台
SYC-15超级恒温水浴 1台
213型铂电极
1只
双盐桥甘汞电极 1只
磁子
1个
四、实验步骤
1. 先打开实验仪器，再打开计算机，启动程序，设置串行口、 坐标系和采样时间。
2.将红、黑两测试线按“红”+、“黑”—接入被测线压输 入口。按图连接好仪器，按照超级恒温水浴的使用方法，将 温度控制在25℃±0.1 ℃，待温度稳定后接通循环水。
但之后很长时间内人们一直无法从热力学的角度来解 释化学振荡反应产生的原因。造成了化学振荡反应被人 们冷落了很长时间。
20世纪50年代末B-Z反应的发现之后，研究步伐大大 提高，至今余热不减。
化学振荡和自组织现象
B-Z振荡反应
B-Z振荡反应一、实验目的：了解非平衡态热力学，理解生命的产生。
二、实验原理:普力高津1969年提出耗散结构理论，其主要内容为：一个远离平衡态的非线性的开放系统（不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的）通过与外界交换能量和物质通过涨落，在系统内部某个参量的变化达到一定的数值时，系统可能发生突变。
由原来的混乱无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。
三、名词解释1.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。
2.非线性是指不按比例、不成直线的关系，代表不规则的运动和突变。
3.开放系统是指与外界环境有物质、能量和信息交换的系统。
与开放系统相对立的有封闭系统（一个不能和环境发生物质交流但能发生能量交流的系统）。
在客观世界中封闭系统的存在是相对的，而开放系统的存在是绝对的。
4.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。
5.突变从达尔文的自然选择学说可以看出，生物在繁衍后代的过程中，会产生各种各样的可遗传的变异，这些可遗传的变异为生物进化提供了原材料。
现代遗传学的研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。
其中，基因突变和染色体变异常称为突变。
四、试剂：A溶液：120g丙二酸+2000ml水+120ml浓硫酸+8g硝酸铁胺B溶液：100g溴酸钾+2000ml水C溶液：邻菲罗啉亚铁指示剂 0.7gFeso4+0.5g邻菲罗啉+100ml水五、实验步骤：1、首先用自来水和蒸馏水洗净烧杯和培养皿切记：用量筒加试剂。
2、浓度振荡现象的观察：在100ml烧杯中加入8mlA和8mlB混匀观察溶液颜色变化：无——黄——无。
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BZ振荡反应
刘恺 1120123036
一、实验目的
（1）了解BZ（Belousov-Zhabotinski）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。
二、实验原理
化学振荡：反应系统中，某些物理量（如某组分浓度）随时间做周期性变化。
BZ体系：溴酸盐、有机物在酸性条件以及在有（或无）金属离子催化剂作用下构成的体系。
BZ振荡反应机理（FKN机理）：
总反应：（A）2H++2Br0
3-+2CH
2
(COOH)
2
→2BrCH(COOH)
2
+3CO
2
+4H
2
O
过程(1):(B)BrO
3-+Br-+H+→HBrO
2
+HOBr
(C)HBrO
2
+Br-+H+→2HOBr
过程(2):(D)BrO
3-+HBrO
2
+H+→2BrO
2
+H
2
O
(E)BrO
2+Ce3++H+→HBrO
2
+Ce4+
(F)2HBrO
2→BrO
3
-+HOBr+H+
Br-再生过程(G)4Ce4++BrCH(COOH)
2+H
2
O+HOBr→2Br-+4Ce3++3CO
2
+6H+
体系中存在着两个受溴负离子浓度控制的过程（1）与（2）。
当溴负离子含量足够高时，主要发生过程（1），其中步骤B是速率控制步骤。
当溴负离子含量低时，主要发生过程（2），其中D是速率控制步骤。
如此，体系在过程（1）与（2）之间往复振荡。
反应进行时，系统中Br-、HBrO
2
、Ce3+、Ce4+的浓度均随时间做周期性变化。
实验中，可选用溴离子选择电极测定Br-，用铂丝电极测定Ce4+、Ce3+随时间变化。
从加入硫酸铈铵到体系开始振荡的时间为t
诱
，诱导期与反应速率成反比，
即1/t
诱正比于k=Aexp（-E
表
/RT）,并且有，
Ln（1/t
诱）=LnA-E
表
/RT.
作图Ln（1/t
诱）-1/T,根据斜率可求出表观活化能E
表。
三、仪器与试剂
BZ反应数据采集接口系统、微型计算机、恒温槽、反应器、磁力搅拌器、丙二酸（0.45mol/L）、溴酸钾（0.25mol/L）、硫酸（3.00mol/L）、硫酸铈铵（4×10-3mol/L）.
四、实验步骤
(1)恒温槽水浴接通电源，设置温度为30℃。
用去离子水清洗反应器、铂电极、参比电极。
检查仪器连线（铂电极-BZ反应数据采集接口正极，参比电极-BZ反应数据采集接口负极，温度传感器探头-恒温水浴）。
(2)启动微机，接通BZ反应数据采集接口系统电源，进入BZ振荡软件主菜单。
（3）文件-新建；实验-设置参数（使用默认值）；实验-反应记录。
（4）取8ml 硫酸铈铵溶液于锥形瓶中，放于恒温槽中恒温。
（待恒温槽温度稳定在设置温度
并在软件窗口出现提示。
）分别取丙二酸溶液、溴酸钾溶液、硫酸溶液8ml混合，加入反应器中，固定好电极，用磁力搅拌器搅拌，并调好搅拌速度，实验中不得改变速度。
（5）将恒温5分钟后的硫酸铈铵溶液加入反应器中，立即单击“开始记录”键，系统开始采集记录，显示电位信号。
（6）系统画完10个振荡周期后，单击“停止实验”。
（7）重新设置恒温槽温度36℃，升温期间，去离子水清洗电极、反应器（原反应液倒入废液瓶中）。
（8）取8ml硫酸铈铵溶液于锥形瓶中，放于恒温槽中恒温。
（待恒温槽温度稳定在设置温度并在软件窗口出现提示。
）分别取丙二酸溶液、溴酸钾溶液、硫酸溶液8ml混合，加入反应器中，固定好电极，用磁力搅拌器搅拌，并调好搅拌速度，实验中不得改变速度。
（9）之后的反应依次进行，之后再分别设置39℃、42℃，同样方法进行实验。
（10）实验-查看波形；对于系统判断错误的起波时间进行修正。
（11）实验-处理数据；据软件提示，进行A、B处理，打印处理结果。
并拷贝实验数据。
（12）清洗化学仪器，关闭恒温槽、BZ反应数据采集接口系统、微机电源。
五、数据处理
在开始震荡后，溶液颜色逐渐由黄色变为无色。
之后在黄色和无色之间振荡。
用origin处理每次实验的数据，各个温度下（30、33、36、39）bz振荡曲线作图如下
30 度
33 度
36 度
39 度
拟合曲线得到：
直线斜率K=-E诱/R=-6631.3
得出E诱 = K•(-R)=55132.63J/mol
六、实验总结
随着温度的升高，导致反应速度提高，因而使振荡周期和振荡反应起波时间都减小。
实验中由于软件误差只能自己读取起波时间，采用的是第一个波波峰与波谷中间值，读数有一定误差。
实际观察中，黄色与无色之间的振荡颜色变化不很明显。
可能是由于反应振荡速度较快，不同颜色的停留时间比较短导致人眼不能准确区分。
七、思考题
1、什么是化学振荡现象？产生化学振荡需要哪些条件？
在自催化反应中，有一类反应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”。
化学振荡的条件有：（1）远离平衡态；（2）含有自催化反馈步骤；（3）具有双重稳定态；（4）在开放系统中进行
2、本实验中直接测定的量是什么？目的是什么？
本实验直接测出的是波形图，图中直接反应起波时间、电势差（波峰、波谷）、温度和震荡周期。
不同时间下的电势差可以反映体系的振荡；起波时间与温度一起可以用来计算表观化学能，温度影响反应速度体现在震荡周期和起波时间的减小上。