BZ振荡反应
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。
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。
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。
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。
物理化学B-Z震荡实验
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+44mlH2OB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：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。
BZ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：序号 机理步骤 速率或速率常数 （1）22HOBr Br HBr H O -++++1116291110108----=⋅⋅⨯=sk s dm mol k（2）HOBr H Br HBrO k 222−→−+++- 16292102--⋅⋅⨯=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。
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。
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
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℃。
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振荡反应实验对原理的理解及数据补充
bz振荡反应实验对原理的理解及数据补充以bz振荡反应实验对原理的理解及数据补充为标题的文章引言：化学实验是学习化学知识的重要方式之一，它能够帮助我们更好地理解化学原理。
本文将以bz振荡反应实验为例，探讨其原理以及通过补充数据进一步加深对该实验的理解。
一、bz振荡反应实验的原理bz振荡反应也被称为贝尔神奇反应，是一种自发发生的非平衡反应，其反应物主要包括苹果酸、次硫酸钠、溴化钾和硫酸等。
反应过程中出现的颜色变化是这一实验的显著特点。
实验步骤如下：1. 在试管中加入适量的苹果酸溶液；2. 加入适量的次硫酸钠溶液，使溶液呈现酸性；3. 加入适量的溴化钾溶液，使溶液呈现黄色；4. 缓慢加入硫酸，促使反应发生。
反应过程中液体的颜色会发生变化，从黄色逐渐变为蓝色，然后再变为无色，不断重复这一过程，形成振荡。
二、对bz振荡反应实验的理解bz振荡反应实验的原理与反应速率的变化密切相关。
在反应初始阶段，溴化钾与次硫酸钠反应生成溴离子，此时反应物浓度较高，反应速率较快，溶液呈现黄色。
随着反应的进行，溴离子逐渐被氧化，溶液中的溴浓度减小。
当溴浓度低于某个临界值时，反应速率降低，溶液呈现蓝色。
当溴离子完全被氧化完毕时，反应速率再次增加，溶液变为无色。
这种速率的变化导致了溶液颜色的振荡变化。
通过实验数据的补充，我们可以更深入地理解bz振荡反应实验。
例如，可以通过改变反应物浓度、温度等条件来观察振荡的频率和颜色变化。
实验数据的补充可以帮助我们建立更准确的数学模型，以解释bz振荡反应的机理。
此外，还可以通过添加不同的催化剂来观察其对反应速率和振荡行为的影响，进一步揭示反应的动力学过程。
三、实验数据的补充以下是一组实验数据，通过改变反应物浓度来观察振荡的行为。
实验条件：- 反应物A：苹果酸溶液浓度为0.1mol/L；- 反应物B：次硫酸钠溶液浓度为0.2mol/L；- 反应物C：溴化钾溶液浓度为0.05mol/L；- 反应物D：硫酸溶液浓度为0.5mol/L。
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-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。
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
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。
《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。
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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。
（4）、（5）、（6）组成了另一个反应链，称为过程B 。
其总反应为：OH Ce HOBr H Ce BrO 24332454++→+++++- （15）最后Br －可通过步骤（9）和（10）而获得再生，这一过程叫做C 。
总反应为：++-++++→+++H CO Ce Br O H COOH BrCH Ce HOBr 6342)(423224 （16）过程A 、B 、C 合起来组成了反应系统中的一个振荡周期。
当[Br －]足够大时，HBrO 2按A 中的步骤（2）消耗。
随着[Br －]的降低，B 中的步骤（5）对HBrO 2的竞争愈来愈重要。
当[Br －]达到某个临界值[－r B ~]时，自催化步骤（5）引起的HBrO 2的生成速率正好等于过程A 中由步骤（2）引起的HBrO 2的消耗速率，即0]][][r B ~[]][][[][222352=-=++-H HBrO k H HBrO BrO k dt HBrO d － （17）由（17）式易得：][]r B ~[325-=BrO k k －若已知实验的初始浓度][3-BrO ，由（18）式可估算[－r B ~]。
当]r B ~[][Br －－<时，[HBrO 2]通过自催化反应（13）很快增加，导致[Br －]通过反应步骤（2）而迅速下降。
于是系统的主要过程从A 转换到B 。
B 中产生的Ce 4+通过C 使Br －再生，[Br －]慢慢回升；当]r B ~[][Br －－>时，体系中HBrO 2的自催化生成受到抑制，系统又从B转换到A，从而完成一个循环。
从上述的分析可以看出，系统中[Br－]、[HBrO2]和[Ce4+]/[Ce3+]都随时间作周期性地变化。
在实验中我们可以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。
另外，如果用1/t诱和1/t振分别衡量诱导期和振荡周期反应速率的快慢，那么通过测定不同温度下的t诱和t振可估算表观活化能E诱和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；0.02 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）温度18.5℃，相对湿度36%，大气压102.17kPa2.3.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2所示）接好线路。
图2. B－Z振荡反应实验装置图1 计算机及其数据接口，2 恒温浴槽，3 电极搅拌器，4 饱和甘汞电极，5 铂电极。
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。
5. 观察溶液的颜色变化，观察反应曲线，出现振荡后，待振荡周期完整重复8~10次后，停止数据记录，保存数据文件后记录恒温槽温度，从数据文件中读出相应的诱导期t诱和振荡周期t振。
6. 升高温度3~5℃，重复步骤4和5，直到35 ℃左右。
注意事项：1. 各个组分的混合顺序对体系的振荡行为有影响。
应在丙二酸、溴酸钾、硫酸混合均匀后，且当记录仪的基线走稳后，再加入硝酸铈铵溶液。
2. 反应温度可明显地改变诱导期和振荡周期，故应严格控制温度恒定。
3. 实验中溴酸钾试剂纯度要求高。
4. 配制硝酸铈铵溶液时候，一定要在硫酸介质中配制，防止发生水解呈浑浊。
5. 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。
3.结果与讨论3.1.原始数据图3. 20℃时溶液电位差-时间变化趋势图4. 25℃时溶液电位差-时间变化趋势图5. 30℃时溶液电位差-时间变化趋势图6. 35℃时溶液电位差-时间变化趋势3.2数据处理首先从图上读出各温度下的诱导期、振荡周期。
表2各温度下诱导期、振荡周期数据C RT E t +-=1ln分别作ln (1/t )1/T诱—和ln (1/t )1/T振—图，由直线的斜率即可求出表观活化能E 诱和E 振。
R E RT Et ⨯-=⇒+-=斜率（C )/1ln图7.ln (1/t )1/T诱—关系图此图中拟合得斜率为-5439 故表观活化能54398.31445.22E =⨯=诱 kJ/mol图7.ln (1/t )1/T振—关系图此图中拟合得斜率为-7020.1，9859.02=R 。
故表观活化能7020.18.31458.36E =⨯=振 kJ/mol4. 结论综上所述：45.22E =诱kJ/mol ，58.36E =振kJ/mol5. 参考文献1. 贺德华，麻英，张连庆编. 基础物理化学实验. 北京：高等教育出版社，2008.5.6. 思考题1. 已知卤素离子（Cl －，Br －，I －）都很易和HBrO 2反应，如果在振荡反应的开始或是中间加入这些离子，将会出现什么现象？试用FKN 机理加以分析。
如果在开始时加入，则卤素离子会直接与HBrO 2反应。
根据FKN 机理，振荡的开始需要HBrO 2的浓度增加到一定值后才开始振荡。
但是起初加入卤素离子会与HBrO 2的积累竞争，从而延长诱导期。
如果加得多了，不会引发振荡反应。
如果在振荡过程中加入，与上面的机理其实相同。
振荡的过程即是HBrO 2的浓度恢复过程。
如果加入的量小，可能使周期变长，如果加入的量大，则会直接终止振荡。
2. 为什么B-Z 反应有诱导期？反应何时进入振荡期？ 系统的循环可以用HBrO 2的浓度振荡表示。
起初体系中加入的是溴酸，没有HBrO 2，只有当体系中它的浓度积累到一定程度才会引发振荡。
起初溶液中没有HBrO 2，因此需要前期反应生成它。
但是生成HBrO 2的反应很慢，就形成了诱导期。
当它的浓度到达一定量之后，就进入振荡期。
3. 影响诱导期的主要因素有哪些？（1）反应温度。
温度越高，反应速率越快，诱导期越短。
（2）HBrO 2起始浓度。
此浓度决定着自催化反应的速率，它的起始浓度越高，诱导期越短。
（3）催化剂浓度。
催化剂浓度越高，反应速率越大，则诱导期越短。
（4）能与HBrO 2快速反应的物质。
此类物质浓度越高，则HBrO 2浓度积累越慢，诱导期越长。
4. 体系中什么样的反应步骤对振荡行为最为关键？OH HBrO Ce H HBrO BrO Ce 2242332232++→+++++-+该反应是反应（5）和（6）的综合，是一个自催化反应。
HOBr H Br HBrO k 222−→−+++-也是其中的重要环节，该反应属于快速反应，在溴离子浓度比较大时与前面的自催化反应竞争，从而遏制其反应速率，从而有了振荡的可能。
++-++++→+++H CO Ce Br O H COOH BrCH Ce HOBr 6342)(423224该反应是（1）、（9）和（10）的综合。
该反应虽然说没有前面两个反应起的作用大，但如果没有它回复溴离子浓度的话，振荡反应还是没有办法进行。
其中最重要的是Ce4+反应生成Br －的方程。
综上所述，前面两个反应是振荡行为产生的可能性的体现，而后一个则是保证了振荡行为的延续性。
所以振荡行为的产生需要两个相互竞争的过程，以及一个能把这两个过程中某个过程产物变成另一个过程的反应物的过程。
当然，仅仅这样还是不够的，还要满足一系列速率系数的要求。
所谓振荡反应可以看作是一个多催化剂的反应，其中周期性的行为由催化剂来体现，而这个振荡所需的能量则由反应物来提供。
本实验的B —Z 振荡的反应物是丙二酸和溴酸根离子，当这两者消耗完时，振荡自然就停止了。