B-Z振荡反应曲线1
实验14 B-Z振荡反应 操作步骤
实验14 B-Z 振荡反应注意事项：1. 为了防止参比电极中离子对实验的干扰，以及溶液对参比电极的干扰，所用的饱和甘汞电极与溶液之间必须用1 mol/L H 2SO 4盐桥隔离。
2. 所使用的电解池、电极和一切与溶液相接触的器皿是否干净是本实验成败的关键，故每次实验完毕后必须将所有用具冲洗干净。
3. 大多数反应在所研究的一定温度范围内是符合阿累尼乌斯公式的，包括基元反应和一些复杂反应。
只是复杂反应的活化能是组成该反应各基元步骤的活化能的代数和。
通常，称复杂反应的活化能为表观活化能。
实验步骤：1. 配制溶液分别用蒸馏水配制0.004 mol/L 硫酸高铈(必须在0.2 mol/L 硫酸介质中配制)、0.4 mol/L 丙二酸、0.2 mol/L 溴酸钾、3 mol/L 硫酸各100 mL 。
2. 准备工作（1）测量线路如图14-1所示。
（Pt 电极连接绿色接线，参比电极连接白色接线）【注意：所用的饱和甘汞电极与溶液之间必须用1 mol/L H 2SO 4盐桥隔离。
】 （2）打开电化学工作站电源预热十分钟；同时开启超级恒温水槽的“循环”开关和“加热”开关。
（3）调节超级恒温水槽的温度为30 0C （或比当时的室温高3~5 0C ）完后再按，完成温度设置。
【注意：带有循环水夹层的小烧杯放置在磁力加热搅拌器上，但只用其搅拌功能，不使用其加热功能！烧杯内溶液温度，靠循环水控制。
】 （4）将配好的硫酸铈铵、丙二酸和硫酸溶液各10 mL 放入已洗干净的电解池中，同时也将10 mL 溴酸钾溶液在恒温槽中恒温。
开启电磁搅拌的电源使溶液在设定的温度下恒温至少10分钟。
在以下系列实验过程中尽量使搅拌子的位置和转速保持一致。
（5）通过计算机使电化学分析仪进入Windows 工作界面，在工具栏里通过鼠标点击“T”（实验技术），此时屏幕上显示一系列实验技术的菜单；点击“Open Circuit Potential-Time”（即应用“开路电位-时间”技术），点击“OK”；再点击工具栏里的参数设置键，在对话框中填入适当的“数值”：*Run Time (sec) = “800” (在实验过程中根据需要可随时终图14-1 振荡反应测量线路图图14-2 化学振荡反应的电位-时间曲线止实验。
B-Z振荡反应
B-Z振荡反应姓名：*** 学号：2015012*** 班级：化学**班实验日期：2018年3月21日提交报告日期：2018年3月23日带课老师/助教：***1 引言（简明的实验目的/原理）2 实验操作2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图计算机及接口1套，THGD-0506高精度低温恒温槽（宁波天恒仪器厂）1台，电磁搅拌器1台，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-1硝酸铈铵，0.5mol∙L-1丙二酸和0.2mol∙L-1溴酸钾（均由0.8mol∙L-1硫酸溶液配制）；0.8mol∙L-1硫酸。
2.2 实验条件恒温槽初始温度设定在25.00℃。
2.3 实验操作步骤及方法要点1. 检查仪器药品。
2. 按装置图（如上）接好线路。
3. 接通电源。
打开计算机，运行“数据采集”程序，准备采集数据。
4. 调节恒温槽温度为25℃。
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。
点击“开始”，待基线走稳后，用移液管加入2mL硝酸铈铵溶液。
出现振荡后，待振荡周期完整重复8~10次后，点击“完成”，停止记录，命名存盘。
记录恒温槽温度。
实验中注意观察溶液的颜色变化。
5. 升高温度3~5℃，重复步骤4，直到35℃左右。
注意事项：1. 实验开始前，要检查甘汞电极是否满足使用条件（溶液接触汞的部分，有固体KCl颗粒，没有气泡，甘汞电极与外部盐桥接通）。
若不满足，应事先调整；2. 全部溶液都用稀硫酸配制。
防止反应液滴到皮肤、衣物、仪器、家具上。
反应液流到电磁搅拌器上，应及时擦拭干净，更换滤纸，以免腐蚀仪器甚至发生漏电。
若反应液滴到其他地方，应根据情况，及时冲洗或擦拭干净；3. 橡皮塞及电极应保持竖直状态，避免平放或倒置，避免甘汞电极出现气泡；4. 注意控制转子位置，避免损坏电极。
反应前清洗反应器和电极，反应时控制转子转速保持稳定，可保证数据准确以及振荡反应出现。
BZ振荡反应
B-Z振荡反应姓名：李上学号：2012011849 班级：分2同组人姓名:刘昊雨实验日期：2014年12月4日提交报告日期：2014年12月10日指导教师：王振华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。
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表：-+Br BrMA i 222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：OH 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：OH 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：OH 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 dt HBrO 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。
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振荡反应操作步骤
BZ化学振荡反应操作步骤参数矫正温度校正:1. 把温度传感器和水银温度计插入超级恒温槽中; 开启电源和循环水泵, 不加热;2. 待传感器的信号稳定后, 输入水银温度计指示的当前温度, 按下“低点”部位的“确定”键。
3. 打开恒温槽的加热开关，使水温上升10度以上。
4. 待传感器的信号稳定后，输入水银温度计指示的当前温度，按下“高点”部位的“确定”键5. 再按最下方的“确定”键.至此, 定标工作完成. 退出. 电压参数一般情况下不需要矫正.参数设置1.横坐标最大值：300秒（即反应时间）2. 纵坐标最大值：1200 mV；3. 纵坐标0 点：700 mV；3.起波阈值：默认值6 mV；4.画图起点：yes : 实验一开始就画图。
要求按“yes”。
5.目标温度即反应试验温度，第一个实验温度为从30 ℃左右（以后每次升高5 ℃左右，至少要做三个温度）。
开始实验电压输出铂电极接“+ ”，参比电极接“—”在反应器中加入:0.25 mol / L溴酸钾溶液0.45 mol / L丙二酸溶液各15 mL待温度到达设定值后(左上角出现图标后, 点击图标)_，再按“开始实验”，当出现对话框“是否保存波形”？，按“是”，取文件名(文件名的后缀为dat, 不能改变, 文件名中，不能带“. ”、“/ ”等非文字符号。
)，注意此时不要按回车键加入15 mL浓度为0.004 mol / L的硫酸铈铵溶液，马上按回车键，反应开始，电脑开始记时。
做完一个温度后，打印图纸, 如果不能打印, 请记下实验温度和起波时间。
然后在目录中点击“修改目标温度”，即下一个实验的温度。
重复第一个温度的操作步骤。
注意，每改变一个温度，都要取一个不同的文件名。
至少做三个温度，能做五个温度最好。
做完三个或五个温度后，按“退出”，退出时也要取一个文件名，（此时文件名的后缀为txt）。
该文件名为整个实验的文件名。
数据处理:按“从数据文件中读取数据”，调出实验中“txt”文件名，在按“使用当前数据进行数据处理”，计算机自动计算，在按“打印”即可。
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
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振荡反应
图1 仪器装置
四、实验步骤
1.观察体系的颜色变化，记录相应的电势曲线。 按图1连接好仪器装置。接通计算机，打开超级恒温 槽，设定温度在25.0±0.1℃。在100mL干净的反应 器中加入浓度为0.5mol·dm-3 的丙二酸10.5mL、浓度 为 0.2mol·dm-3的KBrO3 22.5mL、浓度为 0.8mol·dm-3 的硫酸27mL，开启搅拌。打开数据采集软件，设置 好 参 数 ， 待 溶 液 恒 温 5min 后 ， 加 入 6mL 浓 度 为 0.02mol·dm-3硫酸铈铵溶液，单击开始实验，观察溶 液颜色变化及相应的电势变化曲线。
七、思考题 思考题
• 1. 本实验记录的电势主要代表了什么意思？ 它于Nernst方程求得的电势有何不同？为什 么？ • 2. 为什么B-Z反应有诱导期？反应何时进入 振荡期？ • 3．影响诱导期的主要因素有哪些？ • 4.体系中什么样的反应步骤行为最为关键？
时间振荡反应
溶液a： 丙二酸 溶液 ：3 g丙二酸 ＋ 3 ml浓硫酸 浓硫酸 蒸馏水＋ ＋ 47 ml蒸馏水＋ 0.2 g Ce(SO4)2 蒸馏水 溶液b： 溶液 ：2.7 g KBrO3 ＋ 50 ml蒸馏水 蒸馏水 ＋ 2 ml 试亚铁灵
二、实验原理
• 上式表明HBrO2 的生成具有自催化的特点， HBrO2的增长要受到2HBrO2 →BrO3- +HOBr +H+ 的限制，因此B过程的总反应为 • [BrO3-]+ 4Ce3+ +5H+ → HOBr + 4Ce4++2H2O ， • Br-的再生可通过下列过程实现： • 4Ce4+ + BrCH(COOH)2 + H2O + HOBr → 2Br+4Ce3+ +3CO2+6H+ k6(6) 体系的总反应为：2H+ + 2BrO3- +2CH2(COOH)2 → 2BrCH(COOH)2 + 3CO2 + 4H2O
《B-Z振荡反应》课件
通过观赏实验视频，深入解析B-Z 振荡反应的反应机理，帮助学生 理解反应原理。
动力学研究
介绍B-Z振荡反应动力学研究的背 景和最新进展，拓宽学生的知识 面。
实验步骤
1
准备实验器材
列出进行B-Z振荡反应实验所必需的器材
制备反应液
2
清单，并指导学生正确使用实验器材。
详细说明配制B-Z振荡反应所需的反应液
《B-Z振荡反应》PPT课件
介绍B-Z振荡反应的背景和意义，引起学生对该话题的兴趣。提出振荡反应的 非平衡态特点和在化学动力学中的重要性。
反应机理
化学反应机理
通过化学方程式和图示解释B-Z振 荡反应中所涉及的反应机理和关 键步骤。
演示实验
视频解析
展示一些B-Z振荡反应的示范实验， 在观察实验过程中理解反应机理。
Education, 1992, 69(6): 445. 3. Epstein I R, Pojman J A. An Introduction to Nonlinear Chemical Dynamics: Oscillations,
Waves, Patterns, and Chaos[M]. Oxford University Press, 1998.
展示B-Z振荡反应过程的示意图， 帮助学生理解反应结果的变化 规律。
应用
教学演示
科研应用
介绍如何利用B-Z振荡反应设计教 学演示，吸引学生对化学的兴趣。
探讨B-Z振荡反应在科学研究领域 的应用，如生物医学和材料科学 等。
艺术创作
展示将B-Z振荡反应与艺术结合的 创作成果，展现化学之美和艺术 的动人魅力。
结论
优点
总结B-Z振荡反应的优点，如具有奇特的反应动力学特性和引人入胜的视觉效果。
B-Z震荡反应
B-Z 震荡反应1、引言[1]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：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：在金属铈离子（或铁离子、锰离子等）作催化剂的条件下，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：序号 机理步骤 速率或速率常数 （1）22HOBr Br H Br H O -++++ƒ1116291110108----=⋅⋅⨯=sk s dm mol k（2）HOBr H Br HBrO k 222−→−+++- 16292102--⋅⋅⨯=s dm mol k （3）HOBrHBrO H Br BrO k +−→−+++--233219331.2--⋅⋅=s dm mol k（4）+-++−→−H HOBr BrO HBrO k 324213174104--⋅⋅⨯=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，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。
B-Z振荡反应
B-Z振荡反应姓名：张冶学号：班级：化21同组人姓名:努尔艾力·麦麦提实验日期：2014年11月20日提交报告日期：2014年12月4日指导教师：王振华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。
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表：8k O −−→i 222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。
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。
氨基乙酸—溴酸钾—硫酸锰—硫酸—丙酮的B—Z振荡反应
围 １ 典 型 的振 荡波 形
振荡 反应开 始前 ， 液为无 色 ， 入 Ｋ ｒ ， 溶 加 Ｂ Ｏ 后 溶液变为 浅红 色 ， 同时电势 升高 ． 经过诱 导
期 体 系 电 势 呈 周 期 性 变 化 ， 液 颜 色 无 明 显 变 化 ．从 图 中 可 见 ， 荡 周 期 逐 渐 增 大 ， 阻 尼 振 溶 振 为 荡 ． 个 振 荡 寿 命 为 ４ ａｉ 右 ． 生 ３ 整 ０ｒ ｎ左 产 ２个 完 整 振 荡 波形 ， 大 振 幅 △ Ｖ＝１ ０ｍｖ 然 后 逐 渐 最 ０ ，
１０ ０
０
１ ０
３ ０
４０
【 ｒｊ ＫＢ Ｏ ｌ＝０ ０ ｏ． ｍ一， ｃ ｙ ． ８ ｍ ［ｄ 【 ｌ】＝０ ０１ 咖 １ｄ ６ ． ｍ～． Ａ ｌ ＝０ ０ ４ ｍ ［ｄ 【 ｃ ｊ ５ ｏ－ ｍ～ ・ 【 Ｓ ． ＝０ ０ ｌｄ －ｔＨ２Ｏ・ Ｍｎ Ｏ 】 ８ｍｏ ｍ ３［ ￥ 】＝０ ４ ｍ ［ｄ ’ Ｖ＝５ ｍ ． ｒ＝３ ８Ｋ． ｏ ｍ一， ０ｃ ０
映 Ｉ （ Ｏ 】 Ｒ ｄ ） 并 记 录 在 Ｘ Ｄ－ ２ ４台 式 自动平 衡 记 录仪 上 ．以 Ｋ ｒ ￣ 入 为记 录 起 ｎ ［ ｘ ／［ ｅ 】 ， ＷＴ － ６ ＢＯ 加
点
２
结 果 与 讨 论
在 表 １所 示 的 浓 度 范 围 内 可 观 察 到 氨 基 乙 酸 一ＫＢＯ 一Ｍｎ Ｏ 一Ｉ Ｓ ｒ， Ｓ － Ｏ 一Ａｃ 体 系 的振 荡 ｈ ｔ
摘 要 ： 据 Ｆ Ｎ 振 荡 机 理 ． 道 了 氨 基 乙 酸 一滇 酸 钾 一硫 酸 锰 一硫 酸 一两 酮 体 系 的 化 学 振 荡 反 应 ． 根 Ｋ 报
对振 荡 的影 响 因素 进行 了研 究 和讨 论
BZ振荡反应-实验报告(特选资料)
B-Z 振荡反应实验日期：2016/11/24 完成报告日期：2016/11/251 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。
实验1 B-Z振荡反应.pdf
实验一 B-Z 振荡反应一、实验目的1. 了解B-Z 振荡反应的原理。
2. 观察化学振荡反应现象。
3. 学习测定振荡周期和调控化学振荡反应。
二、实验原理一般化学反应中，反应物与产物的浓度均单方向（降低或增高）变化，最终达到平衡，各物质浓度不随时间变化。
而在某些化学反应系统中，有些组分的浓度忽高忽低，呈现周期性变化，这种现象叫化学振荡，这类反应称为振荡反应。
20世纪50年代，别洛索夫(Belousov)首次报道了在铈离子催化下，柠檬酸被溴酸氧化时，可呈现化学振荡现象。
此后，扎勃丁斯基(Zhabotinsky)对化学振荡进行了更深入的研究，证明化学振荡体系还能呈现空间有序周期性变化。
目前已发现，除柠檬酸外，丙二酸、丁酮二酸等有机酸分别被溴酸氧化时，也都会出现振荡现象。
而且除铈离子外，铁离子等也有催化作用，这类含溴酸盐的反应统称为B-Z 振荡反应。
由于化学振荡现象直观地展现了科学领域中普遍存在的非平衡非线性问题，因此成为化学中的新领域。
在振荡反应系统中，当组分的浓度呈现周期性的变化时，在适当条件下能形成漂亮的图案，如同在平静的水面上投入了一块石子后所呈现的涟漪传播，通常把这种运动的图案称为空间化学波。
关于B-Z 振荡反应的机理可简单表述如下。
假设含溴酸盐溶液反应系统中存在A 、B 、C 3个过程：过程A ：()()O 3H COOH 3BrCH 3H COOH 3CH 2Br BrO 22223+=++++--过程B ：O 2H 4Ce HOBr 5H 4Ce BrO 2433++=+++++-过程C ：()++++++=+++6H 3CO 4Ce 2Br O H COOH BrCH 4Ce HOBr 23-224这3个过程合起来就构成一个反应的振荡周期。
当()-Br c 足够大时，反应按过程A 进行，随着()-Br c 降低，反应从按过程A 切换到按过程B 进行，最后通过过程C 使-Br 离子再生，因此，-Br 离子在此振荡反应中相当于一个“选择开关”，而铈离子在反应中起催化作用，催化过程B 和过程C 。
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。
BZ振荡实验
BZ振荡实验一、实验目的及要求1.了解BZ(Belousov-Zhobotinski)振荡反应的基本原理，观察BZ化学振荡实验。
2.了解化学振荡反应中的电势测定方法，通过测定电位-时间曲线求得化学振荡反应的表观活化能。
二、实验原理1.BZ振荡反应化学振荡是指反应系统中的某些量(如某组分的浓度)随时间做周期性的变化。
BZ振荡实验是由贝诺索夫(Belousov)和柴波廷斯基(Zhobotinski)发现和发展起来的，是指在酸性介质中，有机物在有金属离子催化的条件下被溴酸盐氧化，某些组分的浓度发生周期性的变化。
大量实验研究表明，化学振荡反应的发生必须满足三个条件：(1)必须是远离平衡态体系；(2)反应历程中含有自催化步骤；(3)体系必须具有双稳态性，即可在稳态间来回振荡。
2.FKN机理菲尔德(Field)、科罗什(Koros)、诺伊斯(Noyes)三位科学家对BZ振荡反应实验进行了解释，称为FKN机理。
下面以BrO3~Ce4+~CH2(COOH)2~H2SO4体系为例说明。
在该体系中发生的总反应为：该反应的的核心内容是系统中存在受Br－浓度控制的A和B两个过程。
具体的说，当Br－的浓度高于某个浓度(这个浓度被称为临界浓度C临)时，BrO3－被还原成Br2，即发生A过程。
过程A：(注：HOBr产生后立即被丙二酸消耗，反应过程如下：当Br-的浓度低于临界浓度时，或者说Br-的浓度较低时，Ce3＋被氧化为Ce4＋，发生B过程。
过程B：(自由基反应瞬间完成)Br-再生过程：过程A是消耗Br－并产生能进一步发生反应的HBrO2，HOBr是中间产物，产生之后立即被丙二酸消耗。
过程B是一个自催化的过程(HBrO2充当催化剂)，在Br－消耗到一定程度后，HBrO2才按③和④进行，并使反应不断加速，与此同时，Ce3＋被氧化为Ce4+。
HBrO2的累积还受⑤的制约。
⑥反应为丙二酸被溴化为BrCH(COOH)2，与Ce4+反应生成Br－使Ce4+转化为Ce3+。
【doc】B—Z振荡反应
B—Z振荡反应B—z振荡反应董小梅刘剑茁/徐功骅(磊丽{辱晾10oo84)6年7/-32碜侈一?够通常的化学反应,反应物和产物的浓度单调地发生变化,最终达到不随时间变化的平衡状态.然而在某些化学反应体系中,有些组分的浓度会忽高忽低,呈现周期性变化,这种现象叫做化学振荡.由于化学振荡直观地展现了自然科学领域中普遍存在的非平衡非线性问题,近十多年来,其实验和理论研究,得到普遍承认和重视,成为化学上的新领域.现已发现一大批可呈现化学振荡的含溴酸盐反应系统,为了纪念最早对这类反应进行过研究的两位化学家,用他们的姓的第一个字母合称作B—z振荡反应(B～zOscillatingReaction).振荡反应系统中,不仅组分的浓度呈现周期性的变化,在适当条件下还能形成很漂亮的图案.这些图案在空间传播,就象水中投入石子以后所出现的涟漪.人们把这种运动的图案称为空间化学波.化学振荡不仅是一种很有趣的现象,也是一类机制非常复杂的化学过程.由于化学振荡体系的振幅:周期可以在一定范围内进行调控,在研究某些自然过程(如岩石中形成的环状或带状花纹,斑马和蝴蝶翅膀上的花纹,虎豹和猫的尾部花纹呈不连续的环状等)中可模拟过程的某些方面.它大大拓宽了人们对化学反应的认识,可以使工程技术人员对振荡体系的特征获得比较直观的感性认识.一,实验目的通过化学振荡反应的现象观察和周期测定,使学生熟悉化学振荡现象,了解B—z 反应的机理,理解化学振荡同其他物理振荡一样具有内在的规律,这种规律是通过化学反应的自我调节作用来实现的.二,实验原理关于B—z反应的机理,可简单地归纳如下;反应系统中存在三个过程:过程A:Br074-2Br一4-3CH2(COOH)￡+3H一3BrCH(COOH)2+3H2O过程B:BrO+4Ce"+5H=HOBr+4Ce"+2H2O过程C:HOBr+4Ce'++BrCH(CO0H)2+H2O=2Br一+4Ce抖+3CO2+6H过程A,B,c合起来构成一个反应的振荡周期.当[Br一]足够大时,反应按A过程进行,随着[Br一]下降,反应从A过程切换到B 过程,最后通过c过程使Br一再生,因此,Br一在振荡反应中相当于一个"选择开关".铈离子在反应中起催化作用,催化B过程和c过程由以上分析可知,反应中[Br一]和ECe"]/ECe"]随时间作周期性变化,由于ce'呈黄色,ce"无色,反应液就在黄色和无色之间振荡.如果在上述反应液中滴加适量的邻菲罗啉亚铁溶液,那么反应液的颜色会在蓝色和红色之间振荡,原因是铁离子和铈离子一样能起催化作用,使[Fe"]/EFe]随时间作周期性变化,Fe与邻菲罗啉能形成蓝色络合物,Fe与邻菲罗啉能形成红色络合物.35一三,仪器,试剂仪器:酸度计I台,217型甘汞电极(用Imol/LHsO做液接)1支,铂电极1支,溴离子选择电极1支.分光光度计I台,配盖的比色皿I套,直径9一l1cm培养皿1套(比色皿,培养皿要洁净,应事先用6mol/LH2SO润洗和浸泡).烧杯(50ml,3个),量简(10ml,2个),吸量管(2ml,2支),滴管1支,秒表2块.试剂:丙二酸,硝酸铈铵(或硫酸铈铵),浓硫酸,溴酸钾,硫酸亚铁,邻菲罗啉,0.Itool/L NaCl..四,实验内客,I.配制溶液A液:称取3g丙二酸置于1∞ml烧杯中,注入47ml去离子水,搅拌溶解后,小心加入3浓硫酸,然后再加0.2g硝酸铈铵,搅拌溶解.B液:称取2.5g溴酸钾置于100ml烧杯中,注入5O去离子水,搅拌溶解.邻菲罗啉亚铁指示剂:称取0.7g硫酸亚铁,0.5g邻菲罗啉置于100ml烧杯中.加入100ml去离子水,搅拌溶解.2.观察化学振荡现象用量简分别量取8mlA液,8mlB液,倒入5Oml小烧杯中,混匀,待l一rain后,可以看到,溶液的颜色由无色变为黄色,又由黄色变为无色.在上述混合液中再滴加lo滴邻菲罗琳亚铁指示剂,可以看到振荡的颜色在红色和蓝色之间变化.通过肉眼观察,找出无色,黄色与红色,蓝色的对应关系.在上述混合液中,再加入2.5ml邻菲罗啉亚铁指示剂,充分混匀后,倒入培养皿中.将培养皿水平放在桌面上,下衬一张白纸以利观察.培养皿中的溶液先呈均匀的红色,片剡后溶液中出现蓝点,并成环状向外扩展,形成各种同心圆式图案;如果摇动培养皿,图案被破坏,静止片刻后,又重新形成新的图案.请实验并比较与化学波图案是否一样?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的形成,这些图案同样能向四周扩展.空间化学波现象能持续I小时左右,请认真观察,并画出一,二个简图.3.测定化学振荡周期'(1)Ee,一]振荡周期的测定把甘汞电极与酸度计"+"极相连,溴离子选择电极与.一"极相连.pH—mV开关指向.+mV"档,在放电极的小烧杯中,加15mlA液,15mlB液,混匀按下读数开头,待振荡反应开始后,酸度计指针开始偏转,用秒表测量EBr一]振荡周期.(测量方法由学生自行设计)测定1o个振荡周期,取其中周期比较稳定的连续6组,求出平均振荡周期.改变A液与B液比例,用2OmlA液和1OmlB液;10mlA液和2OmlB液混匀,重复测定EBr一]振荡周期.注:振荡周期的测定也可用酸度计的电位输出信号与电位放大器,记录仪(或计算机)相连接,根据记录仪的记录.测量振荡周期.(2)ECe"]/EC~"]振荡周期的测定用铂电极代替溴离子选择电极,与酸度计"一"极相连,把甘录电极与"+"极相连,"pH —mV"开关指向.+mV.按照测定EBr一]振荡周期的方法,改变A液与B液比例,测定EC~"]/EC~"]的振荡周期.36(3)溶液颜色振荡周期的测定用分光光度计,取500nm的分析波长,用去离子水作参比,在1个比色皿中加1.5mlA液,1.5mlB液,4滴邻菲罗啉亚铁指示剂,盖上盖摇匀后,迅速放入光路,待振荡反应开始后,用秒表记录仪记录指针偏转一个周期所需时间,同样测定1O个振荡周期,取其中比较稳定的连续6组,求出平均振荡周期..改变A液与B液比倒,用2mlA液和1lB液;1mlA液和2mlB液混匀,重复测定颜色振荡周期.攘蔼周期实验数据记录单位:秒类别A/B比[Br一3[ce'+]/[ce]颜色1ti:2I11I2结论4.调控化学振荡(1)当混合溶液慢慢失去变色作用,停止振荡后,在溶液中再加一些固体溴酸钾.混匀后,则又可重新看到振荡反应.(为什么?结合思考题1)(2)如何改变振荡体系的周期?如果向体系中再加入i滴管浓HSO,将出现什么现象?为什么?请实验.考虑哪些因素可影响振荡反应的周期.(3)当加入10滴cl一离子时,将出现什么现象?请实验.实验后要认真洗净cl一离子,用什么水洗?217型甘汞电极为什么要用1mol/LHSO做液接?五,思考题1.试从振荡的三个过程归纳出振荡的净反应方程式,并从中得出为什么振荡会趋于衰减,并最终停止的原因.2.试讨论A液与B液比倒变化对振荡周期的影响.3.[Br],[ce"]/[ce"]及颜色变化的周期是否应该相等?参考文献iWarJ.ScientificAmericaI1978I239(i):1522清华大学化学系编.物理化学实验.1991;2783SummlinLR4f.ChemicalDemonstrations.ASourcebookforTeachers.V ot1t2rided.Wssh lngtonDC:AmericanChemistrySociety.1988:11437。