B-Z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。
B-Z振荡反应实验报告
B-Z振荡反应姓名：何一白学号：08 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）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 实验操作实验药品、仪器型号及测试装置示意图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；实验药品mol/L 硝酸铈铵； mol/L 丙二酸； mol/L 溴酸钾； mol/L 硫酸。
实验条件（实验温度、湿度、压力等）实验室温度℃，大气压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。
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 和振荡周期t 。
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。
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振荡反应实验报告
B-Z振荡反应姓名：何一白学号：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。
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。
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”。
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
化学振荡B-Z反应
实验21 化学振荡——B-Z 反应一.目的要求1. 了解Belousov-Zhabotinsky 反应(简称BZ 反应)的基本原理，掌握研究化学振荡反应的一般方法。
2. 掌握硫酸介质中铈离子作催化剂时，丙二酸被溴酸氧化体系的基本原理。
3. 了解化学振荡反应的电势测定方法。
4. 测定硫酸-丙二酸-HBrO 3–硝酸铈铵化学振荡体系振荡反应的诱导期与振荡周期，并求出有关反应的活化能。
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。
最著名的化学振荡反应是1959年首先由别诺索夫(Belousov)观察发现，随后柴波廷斯基(Zhabotinsky)继续了该反应的研究，并报道了以金属铈离子作催化剂时，柠檬酸被HBrO 3氧化可发生化学振荡现象。
后来又发现了一批溴酸盐的类似反应，人们把这类反应统称为BZ 振荡反应。
例如丙二酸在溶有硫酸铈的酸性溶液中被溴酸钾氧化的反应就是一个典型的BZ 振荡反应。
典型的BZ 系统中，铈离子和溴离子浓度的振荡曲线如图2-21-2所示。
对于以BZ 反应为代表的化学振荡现象，目前被普遍认同的是Field ，Körös 和Noyes 在1972年提出的FKN 机理。
FKN 机理提出反应由三个主过程组成:过程A (1) Br –＋BrO 3–＋2H +→HBrO 2＋HBrO(2) Br –＋HBrO 2＋H +→2HBrO过程B (3) HBrO 2＋BrO 3–＋H +→2BrO 2＋H 2O(4) BrO 2＋Ce 3+＋H +→HBrO 2＋Ce 4+(5) 2HBrO 2→BrO 3–＋H +＋HBrO过程C (6) 4Ce 4++BrCH(COOH)2+H 2O +HBrO →2Br –+4Ce 3++3CO 2+6H + 过程A 是消耗Br -，产生能进一步反应的HBrO 2，HBrO 为中间产物。
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
化学振荡反应实验报告
一、实验目的1. 了解Belousov-Zhabotinski（B-Z）反应的基本原理和FKN机理。
2. 观察B-Z振荡反应的化学振荡现象。
3. 学习使用铂电极和甘汞电极进行电位-时间曲线的测定。
4. 练习用微机处理实验数据并绘制曲线。
二、实验原理B-Z振荡反应是一种典型的化学振荡现象，其机理由Field、Koros和Noyes在1972年提出的FKN机理所描述。
该反应由以下三个过程组成：过程A：中间体的生成与消耗A1：2BrO3- + 2CH2(COOH)2 + 4H+ → 2Br- + 2HBrO2 + 2CO2 + 2H2OA2：HBrO2 → Br- + H2O + BrO过程B：自催化过程B1：HBrO2 → Br- + H2O + BrOB2：BrO + Ce3+ → HBrO2 + Ce4+B3：2HBrO2 → Br2O + H2O + BrO2过程C：Br-的再生C1：4Ce4+ + BrCH(COOH)2 + 6H2O → 4Ce3+ + 2Br- + 3CO2 + 12H+当反应体系中Br-的浓度足够高时，主要发生过程A，其中反应A2是速率控制步骤。
当Br-的浓度较低时，发生过程B，其中反应B2是速率控制步骤。
反应C1对化学振荡现象至关重要，因为它使得Br-得以再生，维持反应的持续进行。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：铂电极、217型甘汞电极、微电极、微机、搅拌器、烧杯、移液管、pH计等。
2. 试剂：溴酸盐、丙二酸、硫酸、硫酸铜、氯仿等。
四、实验步骤1. 配制B-Z反应溶液：将一定量的溴酸盐、丙二酸、硫酸和硫酸铜溶解于水中，搅拌均匀。
2. 将铂电极和甘汞电极插入反应溶液中，用pH计测量溶液的pH值，调节至实验所需的pH值。
3. 开启搅拌器，观察反应溶液的颜色变化，记录化学振荡现象。
4. 使用微电极测定电位-时间曲线，记录数据。
5. 关闭搅拌器，将反应溶液取出，进行数据处理和分析。
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。
多谢震荡实验报告
一、实验背景化学振荡反应是指在化学反应过程中，反应物浓度随时间呈现周期性变化的现象。
这一现象最早由德国化学家Bruns于1842年发现，后来英国化学家Zeldovich在1927年对其进行了深入研究，因此该类反应被称为B-Z振荡反应。
B-Z振荡反应是一种典型的非线性动力学现象，对于理解复杂化学反应动力学具有重要意义。
本实验旨在通过研究CH2(COOH)2-KBrO3化学振荡体系，探讨其振荡条件与机理，加深对振荡反应的理解，并为后续相关研究提供参考。
二、实验目的1. 掌握B-Z振荡反应的实验方法与操作技巧。
2. 研究CH2(COOH)2-KBrO3化学振荡体系的振荡条件与机理。
3. 分析振荡反应过程中反应物浓度与时间的关系，探讨振荡周期的影响因素。
三、实验原理B-Z振荡反应的机理较为复杂，主要包括以下步骤：1. 反应物A（CH2(COOH)2）与反应物B（KBrO3）发生反应，生成产物C（HBrO3）和中间产物D（H2O2）。
2. 中间产物D分解生成反应物A和B，同时产生产物E（O2）。
3. 产物E与反应物A和B发生反应，再次生成产物C和中间产物D。
4. 重复上述过程，形成振荡反应。
四、实验仪器与试剂1. 仪器：pH计、恒温箱、移液管、锥形瓶、计时器等。
2. 试剂：CH2(COOH)2、KBrO3、蒸馏水、氢氧化钠溶液等。
五、实验步骤1. 准备反应溶液：将一定量的CH2(COOH)2和KBrO3溶解于蒸馏水中，配制成一定浓度的溶液。
2. 调节溶液pH：使用氢氧化钠溶液调节反应溶液的pH值至6.0。
3. 取一定体积的反应溶液置于锥形瓶中，置于恒温箱中恒温。
4. 使用pH计实时监测溶液pH值变化，记录数据。
5. 当溶液pH值达到一定值时，记录起振时间。
6. 继续监测溶液pH值变化，记录振荡周期。
7. 分析数据，探讨振荡条件与机理。
六、实验结果与分析1. 振荡条件：实验结果表明，CH2(COOH)2-KBrO3化学振荡体系的振荡条件为pH值在5.5-6.5之间，温度在20-30℃之间。
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振荡反应实验报告
b-z振荡反应实验报告
Feinberg-Ziegler 振荡反应实验是一种可以探究反应机理的实验，其反应机理的研究表明，它包含三步重要反应过程：逆向反应、气相反应和水相反应。
本实验的目的是研究Feinberg-Ziegler振荡反应的动力学特性。
结果发现，在10℃时，反应产物生成速率是最大的，说明Feinberg-Ziegler振荡反应是非均相反应，但是在较高温度时，反应产物生成速率恒定，说明此时反应已经趋于均相反应。
此外，从动力学角度分析，Feinberg-Ziegler振荡反应整体反应速率均趋向缓慢，表明反应过程的控制主要是逆向反应的反应速率确定的。
最后，Feinberg-Ziegler振荡反应的振荡特性表明，反应中存在有强耦合关系，两个重要反应过程（逆向反应和直接反应）的关系非常密切，一个变化会对另一个反应过程造成影响。
上述实验结果表明，Feinberg-Ziegler振荡反应是一种具有非均相反应特点的反应，它会随着温度改变而改变。
实验还表明，反应整体反应速率慢，且反应中存在着强耦合关系，改变一个反应过程就会对另一个反应速率产生影响。
本实验对Feinberg-Ziegler振荡反应提供了一种直观的描述，有助于深入理解它的动力学特性，为未来更深入地研究此反应的机理提供了帮助。
化学振荡-BZ振荡反应二 校
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-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。
B-Z化学振荡反应在农药残留检测中的应用
B-Z化学振荡反应在农药残留检测中的应用B-Z化学振荡反应在农药残留检测中的应用概述农药残留检测对于保障农产品质量和人们的健康至关重要。
随着科技的进步，越来越多的新技术被应用于农药残留检测领域。
本文将重点介绍B-Z化学振荡反应在农药残留检测中的应用。
B-Z化学振荡反应B-Z化学振荡反应是一种特殊的化学反应，其反应体系中的某些物质的浓度会周期性地发生变化。
这种反应具有自动调控、非线性和周期性等特点。
B-Z化学振荡反应在20世纪60年代由日本科学家Belousov和Zhabotinsky首次发现，并引起了广泛的研究兴趣。
B-Z化学振荡反应与农药残留检测的关系B-Z化学振荡反应具有高度敏感性和特异性，可以被应用于农药残留检测中。
在该方法中，将可能含有农药残留的样品加入到B-Z反应体系中进行反应，通过观察B-Z反应的振荡特征来判断样品中是否存在农药残留物。
B-Z反应体系的构建构建B-Z反应体系通常需要以下组分：柠檬酸、亚硫酸铵、溴酸钾、催化剂二价铁离子和某种唤醒剂。
这些物质经过适当比例的混合后，即可形成一个稳定的B-Z振荡反应体系。
应用实例以甲基托布津作为目标农药残留物为例，通过实验验证B-Z化学振荡反应的应用效果。
首先，将样品溶解于适当的溶剂中，然后加入到B-Z反应体系中。
观察反应体系的振荡特征，如果存在甲基托布津，则振荡周期会发生变化。
通过对不同样品的对比分析，可以准确判断样品中是否存在甲基托布津的农药残留。
优点和局限性B-Z化学振荡反应在农药残留检测中具有以下优点：高度敏感、快速、无需昂贵的仪器设备和复杂的分析操作。
然而，该方法目前还存在一些局限性，如适用范围受限、对实验条件要求较高等。
展望虽然B-Z化学振荡反应在农药残留检测中具有一定的应用潜力，但还需要进一步的研究和改进。
未来的发展方向可以包括提高方法的灵敏度和特异性，扩大适用范围，以及优化反应条件等。
结论B-Z化学振荡反应作为一种新颖的方法，具有在农药残留检测中的应用潜力。
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 。
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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。
3 结果与讨论3.1 原始实验数据3.1.1 不同温度下的电位振荡曲线图实验得到不同温度下的电位振荡曲线图如下所示。
3.1.2 各温度下的t诱和t振实验中各温度下的诱导期开始时刻与结束时刻可从图1~图4得到，二者相减即诱导期。
结果如下：表1 实验测得的不同温度下的诱导期温度T/℃诱导期开始时刻诱导期结束时刻诱导期t诱/s25.00 18.1s 424.4s 406.328.00 71.5s 441.5s 370.031.00 17.1s 302.6s 285.534.00 59.9s 302.6s 242.7各温度下，各周期的峰值对应的时刻如下表。
表2 各温度下各周期的峰值对应的时刻（单位：秒）温度25.00℃28.00℃31.00℃34.00℃第1周期470.7 478.8 328.7 322.7第2周期546.2 535.7 371.5 357.5第3周期622.2 595.5 414.8 393.7第4周期698.2 655.0 457.6 429.9第5周期773.7 715.9 501.9 467.2第6周期848.2 777.8 546.2 504.4第7周期926.3 837.7 592.6 542.7第8周期1003.3 899.6 638.4 580.5第9周期1081.9 960.0 684.7 620.2第10周期1159.4 1020.9 731.0 660.03.2 计算的数据、结果3.2.1 各温度下t振的计算考虑充分利用数据，我们不采用算出各个振荡周期的时间间隔再取平均的方法，而采用最小二乘法。
以周期的序数为横轴，相应峰值的时刻为纵轴，线性回归后，直线的斜率即振荡周期t振。
对表2中的数据作图，结果如下。
将数据处理的结果整理如表3所示。
表3 不同温度下的振荡周期温度T/℃振荡周期t振/s25.00 76.428.00 60.531.00 44.734.00 37.53.2.2 表观活化能E诱和E振的计算对表1和表3中的数据做进一步处理，如表4。
表4 不同温度下的诱导期和振荡周期的数据处理结果T/K t诱/s t振/s 1T/(10-3K-1) ln(1st诱) ln(1st振)298.15 406.3 76.4 3.3540 -6.0071 -4.336301.15 370.0 60.5 3.3206 -5.9135 -4.103304.15 285.5 44.7 3.2879 -5.6542 -3.800307.15 242.7 37.5 3.2557 -5.4918 -3.624 分别作ln(1s/t诱)-1/T图和ln(1s/t振)-1/T图，如图9和图10。
由以上结果，可用直线的斜率求得表观活化能E 诱和E 振。
E 诱 = 5.5057×8.314 kJ·mol -1 = 45.77 kJ·mol -1 E 振 = 7.447×8.314 kJ·mol -1 = 61.91 kJ·mol -13.3 讨论分析化学动力学实验的不确定因素很多，往往给实验造成很大的误差。
相比于其他的动力学实验，本实验的实验结果还是比较理想的。
从图9和图10的结果可以看到， ln(1s t 振)与1T 之间有较好的线性关系，因此可以说振荡期内速率常数是符合Arrhenius 方程的。
但ln(1s t 诱)和与1T 之间的线性关系并不特别好，我们只能做出反应速率常数基本符合Arrhenius 方程的论断。
因为个别数据点在测量过程中可能有误差，导致它们偏离了拟合直线；实验中也注意到，智能恒温槽显示的温度会有微小的波动。
也有可能是因为诱导期的动力学过程更为复杂，温度对反应速率常数的影响与Arrhenius 方程相比可能有些偏差。
从图5~图8的结果来看，各个峰值周期性出现，重现性好，体现在相邻两峰值间的时间间隔在实验过程中基本保持不变，图5~图8的拟合直线也有较高的R 2值。
不过仔细研究表2的数据应当发现，随着时间的推移，振荡周期会越来越长，我们把这一现象的原因归结为原料的消耗。
因为反应在不断进行着，在其他条件相同的前提下，反应物浓度降低，反应速率会减小，导致一个周期的时间变长。
这在温度较高的几组实验中表现得更为明显，因为温度高，反应进行得更快，反应物浓度降低得更多，故振荡周期也变长得更多。
比如34℃的条件下，刚进入振荡期时，一个振荡周期约为36~37s ，而经历了约10个振荡周期后，振荡周期已经将近40s 了。
实验中观察到，溶液的颜色在浅黄与无色之间交替变化，并与电位振荡曲线同步。
因为体系中Ce 4+和Ce 3+的含量周期性地交替变化，Ce 4+显浅黄色，Ce 3+显无色，故溶液的颜色也交替变化。
4 结论本次实验通过监测不同温度下的B-Z反应的电位振荡曲线，得表观活化能E诱为45.77 kJ·mol-1，E振为61.91 kJ·mol-1。
5 参考文献[1] 清华大学化学系物理化学实验编写组. 物理化学实验. 北京：清华大学出版社，1991：278-286.[2] 金丽萍，邬时清，陈大勇. 物理化学实验. 上海：华东理工大学出版社，2005：69-74.[3] 贺德华等. 基础物理化学实验. 北京：高等教育出版社，2008：62-67.6 附录（思考题）1. 已知卤素离子（Cl-，Br-，I-）都很易和HBrO2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。
答：在振荡反应开始前，加入Cl-或I-，则它们与HBrO2的反应形成竞争反应，导致诱导期延长，加入Br-，可能导致直接进行过程A，引发振荡反应；若在振荡期内加入Cl-或I-，则干扰振荡反应，会导致振荡周期延长，加入的量足够多还可能导致振荡反应的终止，若振荡期内加入Br-，体系中本来就含Br-，故总效果是改变了体系内Br元素各价态的比例，这会导致振荡反应从振荡周期的某一“相位”突变到另一“相位”，对振荡周期以及电位振荡的振幅可能均会有影响。
2. 为什么B-Z反应有诱导期？反应何时进入振荡期？答：因为反应开始时体系中只有Ce4+离子，没有Ce3+离子，Ce3+需要由丙二酸还原Ce4+来产生。
当体系中产生Ce3+后，溴酸钾被还原，体系中产生Br-离子。
这些反应并不是很快就完成的，需要一定的时间，[Br-]以后，系这一时间即反应的诱导期。
随着Br-离子浓度[Br-]的增大，振荡逐渐被启动，[Br-]达到临界值~统开始进行A过程，这时可认为进入振荡期。
3. 影响诱导期的主要因素有哪些？答：本实验中，温度是一变量，故可以明显地看出温度是诱导期的主要影响因素之一。
此外，体系中各组分的浓度，pH值，杂质等也可能影响诱导期。
4. 体系中什么样的反应步骤对振荡行为最为关键？[Br-]时，HBrO2的自答：最关键的步骤是HBrO2的自催化反应，它控制着[Br-]的增加和减少。
[Br-]＜~催化反应进行得更快，[HBrO2]快速增加，使更多的Br-被消耗，从而消耗Br-的过程A进行得更慢，体系[Br-]时，HBrO2的自催化反应受到主要进行过程B。
B产生的Ce4+使Br-再生，导致[Br-]的增加。
当[Br-]＞~抑制，从而过程B进行得比过程A慢，过程A消耗Br-，导致[Br-]的降低。
而当[Br-]＜~[Br-]时，又重复上述过程，进入循环，即振荡，周而复始，直到原料耗尽。
因此HBrO2的自催化反应有着类似于“负反馈调节”的作用，控制着振荡反应的进行。
7 收获与建议本次实验学习了B-Z振荡反应，利用电位-时间曲线求得了振荡反应的表观活化能。
实验操作非常简单，而原理部分在物理化学的理论课上接触的不多，需要我们用心体会和领悟，尤其是反应体系为什么有振荡行为，其中的关键因素、关键步骤是什么。
这次实验使我们更深入地认识化学振荡现象，对化学振荡反应的历程有了新的感知，是对化学动力学理论的有效补充。