物理化学实验报告-BZ振荡反应
bz振荡反应实验报告
bz振荡反应实验报告bz振荡反应实验报告引言:振荡反应是化学中一种非常有趣且复杂的现象,它常常表现出周期性的变化。
本实验旨在通过观察和研究bz振荡反应,深入了解其机理和特性。
实验目的:1. 观察bz振荡反应的现象和规律;2. 探究影响bz振荡反应的因素;3. 分析振荡反应的动力学特性。
实验材料和方法:材料:甲醛、硫酸、硫酸铁、碘化钾、硫酸铜、稀硫酸、蒸馏水等;方法:按照实验步骤进行操作。
实验步骤:1. 准备工作:清洗实验器材,准备所需试剂;2. 液体A的制备:将甲醛、硫酸和硫酸铁按一定比例混合,得到液体A;3. 液体B的制备:将碘化钾、硫酸铜和稀硫酸按一定比例混合,得到液体B;4. 实验装置的搭建:将液体A和液体B分别倒入两个烧瓶中,通过U型管将两个烧瓶连接起来;5. 观察实验现象:观察烧瓶中液体颜色的变化,记录变化的时间和规律。
实验结果与分析:在实验过程中,我们观察到了bz振荡反应的明显现象。
起初,液体A和液体B 分别呈现深蓝色和黄色。
当两者混合后,液体的颜色会发生周期性的变化,从深蓝色到无色,再到深蓝色,如此往复。
通过记录实验过程中颜色变化的时间和规律,我们发现了一些有趣的现象。
首先,颜色变化的周期并不固定,有时短暂,有时较长。
其次,液体颜色变化的速度也存在差异,有时快速,有时缓慢。
这些现象表明,bz振荡反应受到多种因素的影响。
为了更好地理解bz振荡反应的机理,我们进一步探究了影响反应速率的因素。
实验中我们改变了液体A和液体B的浓度、温度和pH值等条件。
结果显示,液体A和液体B的浓度越高,反应速率越快;温度升高也会加快反应速率;而pH值的变化则对反应速率影响较小。
此外,我们还对bz振荡反应的动力学特性进行了分析。
通过实验数据的处理和计算,我们得到了反应速率与浓度的关系曲线,发现其呈现非线性的特点。
这表明bz振荡反应可能涉及到多个中间物质的生成和消耗,反应过程较为复杂。
结论:通过本次实验,我们深入了解了bz振荡反应的特性和机理。
BZ震荡实验报告
BZ 震荡反应1120132978 杨旭一、 实验目的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。
二、 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。
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++−→−++-+ 体系中存在着下面的反应过程。
过程A :HOBr HBrO 2H Br BrO 2K 32+−→−+++--2HOBr H Br HBrO 3K 2−→−+++-过程B :O H 2BrO H HBrO BrO 22K 234+−→−+++-42K 32Ce HBrO H Ce BrO 5++++−→−+++++−→−H HOBr BrO 2HBrO -3K 26Br - 的再生过程:()++-++++−→−+++6H 3CO 4Ce 2Br HOBrO H COOH BrCH 4Ce 23K 2247当[Br -]足够高时,主要发生过程A ,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。
,达到准定态时,有[][][]+-≈H BrO 2K K HBrO 3642。
研究表明,Br -的临界浓度为:[][][]---⨯==36334crit -BrO 105BrO K K Br若已知实验的初始浓度[BrO -3],可由上式估算[Br - ]crit 。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∝RT E A k t 表诱exp 1,并得到 RT E A t 表诱=-ln 1ln ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ 作图⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛诱t 1ln ~T 1,根据斜率求出表观活化能表E 。
物理化学-实验二十六:BZ化学振荡反应
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)。
B-Z振荡反应实验报告
B-Z 振荡反应姓名:刘若晴 学号:2007011980 班级:材72同组实验者:穆浩远、曾燕群 带实验的老师:王老师1 引言(简明的实验目的/原理)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:FKN 机理序号 机理步骤 速率或速率常数 (1) 22HOBr Br H Br H O -++++ 1116291110108----=⋅⋅⨯=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 +−→−+++--2332 19331.2--⋅⋅=s dm mol k(4) +-++−→−H HOBr BrO HBrO k 324213174104--⋅⋅⨯=s dm mol k (5) O H BrO k k H HBrO BrO 2255232+++-+- 1317516245102100.1-----⋅⋅⨯=⋅⋅⨯=sdm mol k s dm mol k (6)++++−→←++42326Ce HBrO H Ce BrO k 快速 (7) +-++−→−+H Br BrMA MA Br k 72]][[103.127MA H k +-⨯= (8) 8423262626k Ce MA H O Ce HCOOH CO H +++++−−→+++ ][53.0]][[108.8428MA MA Ce k +⨯=+- (9) +-++++++−→−++HCO HCOOH Br Ce O H BrMA Ce k 5242423249 ][20.0]][[107.1429BrMA BrMA Ce k +⨯=+- (10) +-++−→−+H CO Br HCOOH Br k 222210 ][]][[105.72310+-⨯=H HCOOH Br 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。
bz振荡实验报告
bz振荡实验报告
《bz振荡实验报告》
实验目的:通过对bz振荡实验的观察和分析,探究化学反应中的振荡现象,并深入了解反应动力学和化学动力学的相关知识。
实验材料和方法:实验中所需材料包括苯乙烯、溴化钾、硫酸、硫酸铁、甲酸和氢氧化钠等化学试剂,以及玻璃容器、计时器和温度计等实验仪器。
实验步骤包括将苯乙烯、溴化钾和硫酸铁依次加入玻璃容器中,然后加入甲酸和氢氧化钠,观察反应过程中的颜色变化和振荡现象,并记录实验数据。
实验结果:在实验过程中,观察到了反应溶液由无色到黄色再到蓝色的变化,同时伴随着溶液的振荡现象,呈现出周期性的颜色变化。
通过记录实验数据,得出了反应物浓度、温度和反应速率等因素对振荡现象的影响规律,从而深入探讨了化学反应动力学的相关知识。
实验结论:通过对bz振荡实验的观察和分析,我们深入了解了化学反应中的振荡现象及其规律,加深了对反应动力学和化学动力学的理解。
这对于进一步研究化学反应机理和应用化学反应于工业生产等方面具有重要意义。
总结:bz振荡实验是一项具有重要意义的化学实验,通过实验我们不仅可以观察到化学反应中的振荡现象,还可以深入了解反应动力学和化学动力学的相关知识。
希望通过本次实验报告的分享,能够对化学爱好者和学习者有所帮助,激发大家对化学科学的兴趣和热爱。
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+
物理化学实验报告BZ振荡反应
物理化学实验报告B Z振荡反应Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】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+−→−+++-- 22HOBr H Br HBrO 3K 2−→−+++-3 过程B :O H 2BrO H HBrO BrO 22K 234+−→−+++- 442K 32Ce HBrO H Ce BrO 5++++−→−++ 5+++−→−H HOBr BrO 2HBrO -3K 266 Br - 的再生过程: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。
反应将自催化产生HBrO 2,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。
实验八BZ振荡反应实验报告
实验八 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。
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。
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。
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.仪器与试剂:仪器NDM -1电压测量仪;数据采集接口装置;采集接口装置; 计算机;反应器100ml ;SYC -15B 超级恒温水浴;磁力搅拌器;217型甘汞电极; 213型铂电极;型铂电极;药品溴酸钾(GR );硝酸铈铵(AR );丙二酸(AR ); 浓硫酸(AR )三、实验步骤:1.1.用用1.003mol dm -×硫酸作217型甘汞电极液接;型甘汞电极液接;2.2.按图连接好仪器,打开超级恒温水浴,将温度调节至按图连接好仪器,打开超级恒温水浴,将温度调节至30.030.0±±0.10.1℃;℃;℃;3.3.配制配制0.453mol dm -×丙二酸250ml 250ml、、0.253mol dm -×溴化钾250ml 250ml、、3.003mol dm -×硫酸250ml 250ml;在;在0.203mol dm -×硫酸介质中配制33410mol dm --´×的硫酸铈铵250ml 250ml。
4.4.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 15ml;;5.5.打开磁力搅拌器,调节合适速度;打开磁力搅拌器,调节合适速度;打开磁力搅拌器,调节合适速度;6.6.将精密数字电压测量仪置于分辨率为将精密数字电压测量仪置于分辨率为0.1mV 档(即电压测量仪的2V 档),且为“手动”状态,甘汞电极接负极,铂电极接正极;态,甘汞电极接负极,铂电极接正极;7.7.恒温恒温5min 后,加入硫酸铈铵溶液15ml 15ml,观察溶液颜色的变化,同时开始计时并记录相应,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;的变化电势;8.8.电势变化首次到最低时,记下时间电势变化首次到最低时,记下时间t 诱;9.9.用上述方法将温度设置为用上述方法将温度设置为3030℃、℃、℃、353535℃、℃、℃、404040℃、℃、℃、454545℃、℃、℃、505050℃重复实验,并记下℃重复实验,并记下t 诱;10.10.根据根据t 诱与温度数据ln(1/ln(1/)1/t T 诱作图。
BZ振荡反应设计实验报告[论文设计]
BZ振荡反应设计实验报告[论文设计] 设计性实验报告实验名称酸对B-Z振荡反应的影响实验报告人学号班级同组人实验日期 2013 年月日室温 9.9? 大气压 102.78KPa指导老师评分1、前言1.1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称为B-Z振荡反应。
[1]1.2实验原理随着研究的深入,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不完全清楚。
对于B-Z振荡反应,人们比较认可的FKN机理,是由Field、Koros、Noyes等完成的对[2]含溴酸盐体系的B,Z振荡反应进行设计性的探讨。
4+3+CeCe将溴酸钾、硫酸、丙二酸与硝酸铈溶液混合,由于呈黄色而无色,反应中可以观察到体系在黄色和无色之间作周期性的振荡。
BZ振荡反应实验报告
B-Z振荡反应华天瑞2013030020/生34 同组:于泽铭实验日期2014/10/18 ,提交报告日期2014/10/24指导教师:袁斌1 引言实验目的•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,铂电极*1,饱和甘汞电极*1,滴瓶*3,量筒*3,2mL移液管*1,洗瓶*1,镊子*10.02mol•L-1硝酸铈铵,0.5mol•L-1丙二酸,0.2mol•L-1溴酸钾,0.8mol•L-1硫酸测试装置示意如右图。
2.2 实验条件(实验温度、湿度、压力等)恒温浴槽分别取20℃,24℃,28℃,32℃,35℃2.3 实验操作步骤及方法要点1. 检查仪器药品(注意是否需要补加饱和甘汞电极及盐桥中的溶液)2. 按装置图接好线路,接通相应设备电源,准备数据采集3. 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(注意磁子位置,水波位置,不可打到电极)。
打开数据记录设备,开始数据采集,待基线走平稳后用移液管加入2mL硝酸铈铵溶液4. 观察溶液颜色变化,观察反映曲线,出现振荡后待振荡周期完整重复8次后停止数据记录,保存数据文件,记录恒温槽温度,读出相应诱导期t诱,振荡周期t振。
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。
bz振荡实验报告
bz振荡实验报告bz振荡实验报告引言:振荡是物理学中重要的现象之一,它在许多领域都有广泛的应用。
本实验旨在研究Belousov-Zhabotinsky反应(简称BZ反应)中的振荡现象,并探究其背后的化学动力学机制。
通过实验观察和数据分析,我们希望能够深入了解BZ 反应的振荡特性以及相关的变化规律。
实验材料和方法:实验所需材料包括BZ反应试剂、试管、显微镜、计时器等。
首先,我们准备了一定浓度的BZ反应试剂,并将其倒入试管中。
然后,通过加入适量的催化剂,观察试管中的颜色变化并记录时间。
实验过程中,我们使用显微镜对试管内的反应进行观察,并记录下振荡的频率和振幅。
实验结果和讨论:在实验过程中,我们观察到了明显的振荡现象。
BZ反应开始时,试管内的液体呈现淡黄色,随着时间的推移,液体的颜色逐渐变为深蓝色,然后又逐渐恢复为淡黄色。
这种周期性的颜色变化正是BZ反应振荡的表现。
通过对实验数据的分析,我们发现BZ反应的振荡频率与催化剂的浓度密切相关。
当催化剂的浓度较低时,振荡频率较低;而当催化剂的浓度较高时,振荡频率较高。
这一结果与化学动力学理论相吻合,催化剂的浓度越高,反应速率越快,振荡频率也就越高。
此外,我们还发现BZ反应的振荡振幅也受到催化剂浓度的影响。
当催化剂浓度较低时,振荡振幅较小;而当催化剂浓度较高时,振荡振幅较大。
这表明催化剂的浓度对BZ反应的稳定性有着重要的影响。
通过进一步实验和数据分析,我们发现BZ反应的振荡特性还受到其他因素的影响,如温度、pH值等。
在一定的温度范围内,振荡频率随温度的升高而增加;而在过高或过低的温度下,振荡频率则会下降。
此外,pH值的变化也会对BZ反应的振荡特性产生影响,具体的变化规律需要进一步的研究。
结论:通过本次实验,我们深入了解了BZ反应的振荡特性以及相关的化学动力学机制。
实验结果表明,BZ反应的振荡频率和振幅受到催化剂浓度、温度和pH值等因素的影响。
这些发现对于进一步研究BZ反应的振荡现象以及应用于其他领域具有重要的意义。
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。
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。
bz振荡反应实验报告
bz振荡反应实验报告
实验目的,通过实验观察bz振荡反应的过程及其特点,了解振荡反应的基本
原理。
实验仪器与试剂:
1. 反应器,玻璃容器。
2. 试剂,溴化钾、溴化铵、硫酸亚铁、硫酸、水。
实验步骤:
1. 在玻璃容器中加入一定量的溴化钾和溴化铵溶液。
2. 向容器中加入适量的硫酸亚铁和硫酸,使反应混合物均匀。
3. 观察反应过程中的颜色变化和气泡产生情况。
实验结果:
在实验过程中,我们观察到了bz振荡反应的特点,首先是反应混合物由无色
逐渐变为黄色,然后变为蓝色,接着又变为无色,如此往复循环。
在颜色变化的同时,反应混合物中也产生了气泡,整个过程呈现出周期性的振荡变化。
实验分析:
bz振荡反应是一种典型的化学振荡反应,其发生的原理是由于反应物浓度的周期性变化所导致的。
在反应过程中,溴化钾和溴化铵的浓度会随着反应进行而周期性地变化,从而引起反应混合物颜色和气泡产生的周期性变化。
这种振荡反应在化学动力学中具有重要的意义,也为我们理解化学反应动力学提供了一个生动的实例。
实验总结:
通过本次实验,我们深入了解了bz振荡反应的特点和原理,也对化学振荡反应的周期性变化有了更深入的认识。
振荡反应的研究不仅有助于我们理解化学反应动力学的基本原理,也在化工生产和生物医学领域具有重要的应用价值。
希望通过今后的实验和学习,能够进一步深化对化学振荡反应的理解,为化学领域的发展做出更大的贡献。
以上就是本次bz振荡反应实验的报告内容,希望能对大家有所帮助。
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。
振荡反应实验报告范文(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解Belousov-Zhabotinski(B-Z)振荡反应的基本原理及其化学振荡现象。
2. 通过实验,掌握B-Z振荡反应的条件控制,观察并记录反应过程中的颜色变化和电位变化。
3. 分析B-Z振荡反应的周期性规律,探究影响反应周期的因素。
4. 理解自催化过程在振荡反应中的作用,加深对非线性动力学机制的认识。
二、实验原理B-Z振荡反应是一种典型的化学振荡现象,它是由有机物在酸性介质中被催化溴氧化的一类反应。
该反应体系主要由以下几种物质组成:丙二酸(MA)、溴酸钾(KBrO3)、硫酸(H2SO4)和催化剂(Ce4+)。
反应过程中,丙二酸被溴酸钾氧化生成溴代丙二酸,同时生成Ce4+离子。
Ce4+离子作为催化剂,参与反应的氧化还原过程,使得反应系统产生周期性的振荡。
B-Z振荡反应的机理可以概括为以下三个过程:1. 过程A:丙二酸与溴酸钾反应生成溴代丙二酸和Ce4+离子。
\[ 2MA + 2BrO3^- + 2H^+ \rightarrow 2BrMA + Ce4^+ + 2H2O \]2. 过程B:溴代丙二酸在Ce4+离子的催化下,再次被溴酸钾氧化,生成Br2和Ce4+离子。
\[ BrMA + BrO3^- + H^+ \rightarrow Br2 + Ce4^+ + 2H2O \]3. 过程C:Ce4+离子在反应过程中被还原为Ce3+离子,Ce3+离子与溴酸钾反应生成Ce4+离子,从而维持反应的持续进行。
\[ Ce4^+ + e^- \rightarrow Ce3^+ \]\[ Ce3^+ + BrO3^- + 2H^+ \rightarrow Ce4^+ + Br2 + H2O \]三、实验材料与仪器材料:- 丙二酸(MA)- 溴酸钾(KBrO3)- 硫酸(H2SO4)- 硫酸铜(CuSO4)- 硫氰酸钾(KSCN)- 0.1mol/L pH缓冲溶液- 蒸馏水- 铂电极- 217型甘汞电极- 饱和甘汞电极- 电位计- 秒表- 容量瓶- 烧杯- 玻璃棒- 滴定管仪器:- 酸度计- 离子色谱仪- 恒温水浴- 镜子四、实验步骤1. 溶液配制:- 配制0.1mol/L的MA溶液。
《物理化学实验报告》b—z振荡反应
B-Z振荡反应2011年10月17日实验,2011年10月20日提交报告助教:曹中林1 引言所谓振荡反应是指体系中某些物理量(如浓度)随时间发生周期性变化的反应。
1958年,Belousov首次报道在以Ce n+为催化剂的条件下,柠檬酸被溴酸氧化的均相系统可呈现此种化学振荡现象。
随后Zhabotinsky继续了该反应的研究。
到目前,该反应已经拓展到一类金属离子催化的溴酸(盐)氧化有机酸的反应体系,被统称为B-Z振荡反应。
1972年, Field等人经过大量的研究, 提出了著名的FKN机理[1]。
该机理认为引起体系振荡行为的关键组分是中间产物HBrO2,、Br—和Ce4+及Ce3+。
其中Br—起到控制过程的作用,通过(5)、(6)两步耦合形成自催化过程的HBrO2起到切换开关的作用, 而Ce4+起到再生Br—的作用。
该机理包括两个主要过程:过程A和过程B, 而过程C起到连接过程A和B的作用(见表1)。
表1 FKN机理*过程反应速率常数AHOBr + Br- + H+Br2 + H2Ok1 = 8×109 mol-2∙L2∙s-1k-1 = 110 s HBrO2 + Br- + H+→2HOBr k2 = 2×109 mol-2∙L2∙s-1 BrO3- + Br- +2H+→HBrO2 + HOBr k3 = 2.1 mol-3∙L3∙s-1B2HBrO2→BrO3- + HOBr + H+ k4 = 4×107 mol-1∙L∙s-1 BrO3- + HBrO2 + H+2BrO2 + H2Ok5 = 1.0×104 mol-2∙L2∙s-1k-5 = 2×107 mol-1∙L∙s-1 BrO2 + Ce3+ + H+→HBrO2 + Ce4+快速CBr2 + MA →BrMA + Br- + H+k7 = 1.3×10-2[H+][MA] 6Ce4+ + MA + 2H2O →6Ce3+ + HCOOH + 2CO2 + 6H+4Ce4+ + BrMA + 2H2O →4Ce3+ + Br- + HCOOH + 2CO2 + 5H+Br2 + HCOOH →2Br- + CO2 + 2H+* 表中MA和BrMA分别为CH2(COOH)2和BrCH(COOH)2的缩写。
- 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)。
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
+4
~ CH 2(COOH)2 ~ H 2SO 4作为反映体系。
该体系的总反应为:
体系中存在着下面的反应过程。
过程A :
2
3
过程B :
4
5 6
Br -
的再生过程:
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
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HBrO 2
可以看出:Br -
和
HbrO 2的。
当K 3 [Br -
]>K
4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。
研究表明,Br -
的临界浓度为:
若已知实验的初始浓度,可由上式估算[Br -
]crit 。
体系中存在着两个受溴离子浓度控制的过程A 和过程B ,当[Br -
]高于临界浓度[Br -
]crit 时发生过程A ,当[Br -
]低于[Br -]crit 时发生过程B 。
[Br -
]起着开关的作用,他控制着A,B 之间的变化。
这样体系就在过程A 、过程B 间往复振荡。
在反应进行时,系统中[Br -
]、[HbrO 2]、[Ce +3
]、[Ce +4
]都随时间作周期性的变化,实验中,可以用溴离子选择电极测定[Br -
],用铂丝电极测定[Ce +4
]、[Ce +3
]随时间变化的曲线。
溶液的颜色在黄色和无色之间振荡,若再加入适量的FeSO 4邻菲咯啉溶液,溶液的颜色将在蓝色和红色之间振荡。
从加入硫酸铈铵到开始振荡的时间为t
诱 ,诱导期与反应速率成反比。
即
并得到
本实验使用的BZ 反应数据采集接口系统,并与微型计算机相连。
通过接口系统测定电极的电势信号,经通讯口传送到PC 。
自动采集处理数据。
3.实验仪器与试剂 BZ 反应数据采集接口系统
恒温槽 溴酸钾0.25 mol ·dm -3
磁力搅拌器 硫酸3.00 mol ·dm -3
丙二酸0.45mol ·dm -3
硫酸铈铵4×10-3
mol ·dm -3
微型计算机 反应器
4.实验步骤
(1)连接电极,将铂电极接入电压输出正端,参比电极接入电压输出负端。
(2)接通恒温槽,调节设定温度至30。
启动微机,进入主菜单,打开BZ振荡反应数据采集接口装置。
(3)参数设置菜单中的参数直接使用实验预设的,不必变动。
(4)等待恒温槽达到设定的温度,软件窗口出现提示。
(5)在反应器内加入丙二酸溶液,硫酸溶液,溴酸钾溶液的混合溶液,每种溶液8ml。
取硫酸铈铵溶液8ml于锥形瓶中,放入恒温槽内。
(6)5min后,开始实验,将之前准备好的硫酸铈铵溶液倒入反应器中,同时单击记录数据,系统开始采集电位信号。
(7)注意观察反应器中颜色变化,同时观察波形,当画完10完整波形后,点击停止采集。
(8)倒掉反应器中的溶液,用去离子水冲洗反应器和所用电极。
(9)同时调节恒温槽的温度使其升高3度,并电极软件上的“下一次实验”,调整预设温度至33,确定。
(10)重复以上的步骤,每次测量都需要调节温度,并洗刷反应器和电极。
(11)实验完毕后,将原始数据拷贝,关闭仪器电源,冲洗电极和反应器。
5.实验数据及处理
本实验采用A处理方法。
(1)各温度下的电位-时间图像
原始数据中存在一些干扰数据,将干扰数据剔除后作出如下图像。
30℃电位-时间图
33℃电位-时间图
36℃电位-时间图
39℃电位-时间图
计算所绘制的曲线的十个波峰值的平均值,确定此电位差值所对应的时间,这就是起波时间。
(2)作出ln(
1t 锈
)-1
T
的图像
斜率值为-4080.607
E 表 =-8.314*(-4080.607)=33929.16J/mol
对于振荡曲线就是由于Br −浓度的高低会有两种反应过程,Br −浓度的高低会决定具体反应的过程,而铂电极是用来Ce +4,Ce +3浓度的变化,恰好是反应过程B 中有Ce +4,Ce +3的参与,所以曲线的这种振荡表示的是Ce +4,Ce +3浓度的周期性变化,也就间接的表示了Br −浓度的周期性变化。
6.数据分析
拟合相关度为0.98348,说明拟合较好。
但是前两组从拟合直线上还是能明显看出前两组数据偏差较大。
本次试验的误差来源有如下几项:
(1)实验过程中温度有变化,从原始数据上可以很明显的看到反应初始温度和反应结束的温度是不同的,而且均偏离预设温度,这说明反应的控温是不到位的。
(2)加入硫酸铈铵溶液和开始记录实验数据没有同步,这样可能会使起波时间受到一定影响,但是这个在时间上的影响对实验结果的影响并不大。
(3)由于实验要求需要恒温硫酸铈铵溶液一段时间,但是在实验时可能溶液的温度还没有达到预定的温度就开始实验了。
(4)仪器本身也是存在一定误差的,从微机上做出的图像可以看出仪器本身对结果有一定的干扰。
7.思考题
(1)什么是化学振荡现象?产生化学振荡需要什么条件?
化学振荡就是反应系统中某些物理量随时间做周期性的变化。
发生化学振荡现象必须满足如下几个条件:
1.反应必须是敞开体系且远离平衡态;
2.反应历程中应包含自催化的步骤;
3.体系必须存在两个或两个以上的稳定状态。
(2)本实验中直接测定的是什么量?目的是什么?
本实验直接测定的是电位差,通过波形和电位差可以求出起波时间,根据起波时间和反应的温度求表观活化能。
(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)。