南京大学物化实验系列BZ振荡反应

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bz化学振荡反应实验报告

bz化学振荡反应实验报告实验目的：1.了解化学振荡反应的基本原理；2.熟悉化学实验室的基本操作；3.观察化学振荡反应过程，探究其变化规律。

实验原理：化学振荡反应是指反应物不断出现和消失的循环过程。

其中，自催化反应是实现化学振荡反应的典型反应。

在自催化反应中，反应产物可以促进反应进行，因此反应可以在产物的作用下不断进行和停止，从而形成化学振荡反应。

实验仪器：量筒、滴定管、烧杯、试管、热水槽、移液管、计时器等。

实验步骤：1.将首先将60ml水倒入一个烧杯中，加入0.6g淀粉，在淀粉溶解的同时加入2ml硫酸稀溶液和2ml钾碘溶液。

2.将50ml的1.0mol/L的NaOH 溶液分别倒入两个不同的烧杯中。

3.在第一烧杯中加入少量硫酸混合溶液，用探棒轻轻搅拌，使其颜色变为深褐色大约30秒，然后加入几滴这种混合溶液，使其颜色变为深蓝色并开始异变。

4.将第二烧杯中的NaOH 溶液用移液管慢慢加到第一烧杯中，观察反应过程。

5.记录反应过程中出现和消失的颜色和时间。

实验结果：1.在加入混合溶液之前，淀粉水是无色透明的；2.加入混合溶液后，淀粉水变为深褐色，在加入几滴混合溶液后，变为深蓝色，并开始异变；3.当加入NaOH 溶液时，深蓝色的溶液会发生颜色变化，有时会变为黄色或橙色；4.出现这种变化的时间间隔不固定，而是在不同的实验中有所不同。

实验结论：通过本次实验，我们了解了化学振荡反应基本原理，以及如何通过实验观察，探究化学振荡反应的变化规律。

实验结果证明，化学振荡反应是反应物出现和消失的循环过程，其中自催化反应常常是实现化学振荡反应的典型反应。

在自催化反应中，反应产物可以促进反应进行，因此反应可以在产物的作用下不断进行和停止，从而形成化学振荡反应。

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。

物化实验报告-BZ振荡实验

B-Z振荡反应2011011743 分1 黄浩同组人姓名：李奕实验日期：2013-11-2 提交报告日期：2013-11-8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：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。

BZ震荡反应及机理研究

3．通过计算机使电化学分析仪进入 Windows 工作界面。 4．设定好保存路径，将峰值显示设为为“保留时间”。
5
B-Z 震荡反应及其机理探究
张明铉
2.4.2 测量
被测溶液在指定温度下恒温足够长时间后（至少 10min），加入最后一种反应试剂，加入的同时点击工具栏里的运行键，实验即刻开始，屏幕上会显示电位一时间曲线（同时也分别显示电位和时间的数值）。注意曲线变化，同时注意溶液颜色的变化。经过一段时间的“诱导”，开始振荡反应，此后的曲线呈现有规律的周期变化。实验结束后保存数据，并通过离线工作站将数据存储为 txt 文本格式。
2.2.4 测定方法
B-Z 反应的振荡现象可以按照如下方法观察：在烧杯中加入适当浓度的丙二酸，硫酸铈铵，溴
酸钾和硫酸，以亚铁试剂作指示剂，可以看到溶液颜色在洋红色和蓝色之间交替变化。由于该反应
是一个氧化还原反应，反应过程中体系的电位会随物质浓度变化，浓度的周期变化也将导致电位的
周期性变化，由电位计可以测量出这种变化，作电位-时间图可以读出诱导时间，振荡周期，振幅等
综上所述，B-Z 震荡反应体系中存在两个受溴离子浓度控制的过程，即[Br-]起着转向开关的作用，
3
B-Z 震荡反应及其机理探究
张明铉
当 [Br-]>临界浓度[Br-]临界时发生 ① 过程；而当 [Br-]<[Br-]临界时发生 ② 和 ③ 过程。
2.2.3 化学振荡条件由上述可见,产生化学振荡需满足三个条件：（1）反应必须远离平衡态。化学振荡只有在远离平衡态，具有很大的不可逆程度时才能发生。在封闭体系中振荡是衰减的, 在敞开体系中，可以长期持续振荡。（2）反应历程中应包含有自催化的步骤。产物之所以能加速反应，因为是自催化反应，如过程 ① 中的产物 HBrO2 同时又是反应物。（3）体系必须有两个稳态存在，即具有双稳定性。化学振荡体系的振荡现象可以通过多种方法观察到，如观察溶液颜色的变化，测定吸光度随时间的变化，测定电势随时间的变化等。

实验三十七BZ振荡反应

实验数据及结果处理
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+

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。

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。

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）。

BZ震荡反应实验讲义解读

BZ振荡反应1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。

2实验原理所谓化学振荡，就是反应系统中某些物理量（如某组分的浓度）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。

它是由苏联科学家Belousov发现，后经Zhabotinski发现而得名。

R.J.Fiela、E.Koros、R.Noyes等人通过实验对BZ振荡反应作出了解释，称为FKN机理。

下面以BrO ~ Ce+4 ~ CH2(COOH)2 ~H2SO4体系为例加以说明。

该体系的总反应为（C21.A）体系中存在着下面的反应过程。

过程A：（C21.B）（C21.C）过程B：（C21.D）（C21.E）（C21.F）Br-的再生过程：（C2 1.G）当[Br-]足够高时，主要发生过程A，其中反应C21.B是速率控制步骤，研究表明，当达到准定态时，有。

当[Br-]低时，发生过程B，Ce+3被氧化。

反应C21.D是速度控制步骤，反应经C21.D、C21.E将自催化产生HbrO2，达到准定态时，有。

由反应C21.C和C21.D可以看出：Br-和BrO是竞争HbrO2的。

当K3 [Br- ]>K4[BrO]时，自催化过程C21.D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：（C21.1）若已知实验的初始浓度[BrO ]，可由式C21.1估算[Br- ]crit。

通过反应C21.G实现Br-的再生。

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。

也就是说[Br- ]起着开关作用，它控制着从过程A到过程B，再由过程B到过程A的转变。

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振荡实验报告

bz振荡实验报告一、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．仪器与试剂：仪器 NDM－1电压测量仪；数据采集接口装置；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；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.用1.00硫酸作217型甘汞电极液接；2.按图连接好仪器，打开超级恒温水浴，将温度调节至30.0±0.1℃；3.配制0.45丙二酸250ml、0.25溴化钾250ml、3.00硫酸250ml；在0.20硫酸介质中配制的硫酸铈铵250ml。

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15ml；5.打开磁力搅拌器，调节合适速度；6.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；7.恒温5min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；9.用上述方法将温度设置为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃重复实验，并记下；10.根据与温度数据作图。

四、原始数据记录及处理五、问题及讨论1.试述影响诱导期的主要因素。

答：中间体的生成速率。

2.初步说明BZ振荡反应的特征及本质。

答：BZ振荡反应的特征如下：（1）反应必须是敞开系统，且远离平衡态；（2）反应历程中应包含自催化的步骤；（3）系统具有双稳定性。

BZ振荡反应的本质是必然是耗散结构，化学振荡的动力学具有非线形的微分速率公式。

3.说明实验中测得的电势的含义。

答：说明离子的浓度随时间的周期性变化情况从而导致电势周期性的发生变化。

18BZ振荡-物理化学实验教学大纲

实验十八 B－Z振荡反应【实验目的】1. 了解Belousov－Zhabotinski反应(简称BZ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。

【基本要求】1.掌握用计算机软件进行振荡反应实验的基本操作。

2.测定不同温度下振荡反应的诱导期和振荡周期。

3.根据不同温度下的诱导期和振荡周期计算化学反应活化能和振荡周期活化能。

【基本原理】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（Zhabotinski）继续了该反应的研究。

他们报道了以金属铈离子作催化剂时，柠檬酸被HBrO3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，人们把这类反应称为B-Z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B-Z振荡反应。

1972年，R.J.Fiela，E.Koros，R.Noyes等人通过实验对上述振荡反应进行了深入研究，提出了FKN机理，反应有三个主过程组成：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。

过程B 是一个自催化过程，在Br -消耗到一定程度后，HBrO 2才按式（3）、（4）进行反应，并使反应不断加速，与此同时，Ce 3+被氧化为Ce 4+。

《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。

南京大学物化实验系列BZ振荡反应

3+
速了反应（6）的进行，Ce4+的量骤减，Ce3+的量骤增，φ（Ce4+/ Ce3+）急剧下降（对应于 bc 段），实验现象表现为溶液由黄色逐渐变为无色。随着 Ce4+的减少，反应（6）的速率减慢，生成 Br-量减少，而 A 过程消耗 Br-，使[Br-]下降。当[Br-]下降到[Br-]crit 时（对应于 c 点），发生 B 过程。这是一个自催化过程，Ce4+的量骤增，Ce3+的量骤减，φ（Ce4+/ Ce3+）急剧上升（对应于 cd 段），实验现象表现为溶液由无色逐渐变为黄色。Ce4+的增多使反应（6）提速，[Br-]上升，直到[Br-]crit（对应于 d 点）。整个体系处于化学振荡过程中，振荡的控制物种是 Br-，[Br-]、[Ce4+]、[Ce3+]都周期性变化。c 点[Ce4+]有极小值，[Ce3+]有极大值；d 点[Ce4+]有极大值，[Ce3+]有极小值。这两个点对应着体系的两个准定态。在不同的温度下测定电势～时间曲线，分别从曲线中得到诱导时间 tu 和 tz ，根据 Arrhenius 方程，ln1/tu(或 ln1/tz)=－E/RT+lnA，分别作 ln1/tu～1/T 和 ln1/tz～ 1/T 图，从图中
r1=－
E。对这一组微分方程求解得：其净反应是 A
k2[X]－k3ln[X]+ k2[Y]+ k1[A]ln[Y]=常数这一方程的具体解可用两种方法表示，一种是用[X]和[Y]对 t 作图，如图 1，其浓度随时间呈周期性变化；另一种是以[X]对[Y]，得反应轨迹曲线，如图 2，为一封闭椭圆曲线。反应轨迹曲线为封闭曲线，则 X 和 Y 的浓度就能沿曲线稳定地周期变化，反应变呈振荡现象。

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振荡反应实验的课程思政设计

BZ振荡反应实验的课程思政设计
淳远;杨立军;杨金月;高卫
【期刊名称】《大学化学》
【年(卷),期】2024(39)2
【摘要】传统BZ振荡反应实验着重于耗散结构知识的传授和诱导期反应活化能的测量。

本案例基于同心圆生长过程呈现的丰富多彩的现象和蕴含的人生哲理,以耗散结构理论为支撑,对实验内容进行了创新设计,引入同心圆实验内容和翻转学习模式,在提升学生科学素养和研究能力的同时,引导学生分析实验中存在的安全隐患和对环境可能造成的影响,在实验过程中融入对人生的思考,在课后利用耗散结构相关原理去认识世界和改造世界。

改进后实验将有助于树立学生正确的人生观和世界观。

【总页数】5页(P72-76)
【作者】淳远;杨立军;杨金月;高卫
【作者单位】南京大学化学化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】G64;O6
【相关文献】
1.BZ振荡反应实验的验证/探索两段式教学尝试
2.介绍一个研究性化学实验——KBrO3与CH2(COOH)2体系的BZ振荡反应
3.BZ振荡反应教学实验软件设计的研究
4.高校理工科课程思政的“思政元素”提炼与教学评估——以“抗震设计-课
程思政”教育实验为例5.物理化学实验改进:修饰的BZ化学振荡反应在食品检测中的应用
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BZ震荡反应自动测控系统

BZ震荡反应自动测控系统
徐维清;高卫;孙尔康;潘红兵;刘先昆;徐健健
【期刊名称】《大学化学》
【年(卷),期】2002(017)004
【摘要】介绍了一种自动测量控制系统在物化实验BZ震荡反应中的应用。

与传统的BZ震荡反应实验相比，该系统具有使用方便、精度高、重复性好等优点。

【总页数】2页(P37-38)
【作者】徐维清;高卫;孙尔康;潘红兵;刘先昆;徐健健
【作者单位】南京大学化学化工学院南京 210093;南京大学化学化工学院南京210093;南京大学化学化工学院南京 210093;南京大学应用物理研究所南京210093;南京大学应用物理研究所南京 210093;南京大学应用物理研究所南京210093
【正文语种】中文
【中图分类】O643.1
【相关文献】
1.非平衡化学反应自动测控系统的设计与实现 [J], 张琴;纪圣谋;徐健健
2.反应物、催化剂以及温度对封闭体系BZ振荡反应的影响 [J], 高锦章;刘秀辉;杨武;杨华;任杰;李奇志
3.BZ反应的耦合温度振荡（Ⅰ）：BZ反应化学振荡的起振温度阈值 [J], 陈晓楠;罗久里
4.基于课堂演示的BZ振荡反应改进 [J], 伍星宇;陈军(指导教师);;
5.非线性化学反应与质量作用定律--BZ-CSTR反应体系的周期调制 [J], 魏庆莉;李艳妮;侯哲;宋浩;李勇军;陈兰;蔡遵生;赵学庄
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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:2016/11/251引言1.1实验目得1、了解Belousov-Zhabotinski反应（简称B・Z反应）得机理。

2、通过测定电位一-时间曲线求得振荡反应得表观活化能。

1、2实验原理对于以B-Z反应为代表得化学振荡现彖，目前被普遍认同得就是FieHkooros与Noyes在1972年提出得FKN机理，，她们提出了该反应由萨那个主过程组成：过程A ①②式中为中间体，过程特点就是大量消耗。

反应中产生得能进一步反应，使有机物MA如丙二酸按下式被猊化为BrMA.(A1)(A2)过程B ③这就是一个自催化过程,在消耗到一泄程度后，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，催化剂氧化为。

在过程B得③与④中，③得正反应就是速率控制步骤。

此外，得累积还受到下而歧化反应得制约。

过程C MA与使离子还原为,并产生（由）•与瓦她产物。

这一过程目前了解得还不够，反应可大致表达为：式中f为系数，它就是毎两个离子反应所产生得数，随着与MA参加反应得不同比例而异。

过程C对化学振荡非常重要。

如果只有A与B,那就就是一般得自催化反应或时钟反应，进行一次就完成。

正就是由于过程C,以有机物MA得消耗为代价，重新得到与，反应得以重新启动, 形成周期性得振荡。

丙二酸得B-Z反应AXA为，即为，总反应为:空13BrCH(COOH)2 + 2HCOOH +4CO, +5Hfi3H^+3BrO- +5CH,(COOH\它就是由(I>+<I)+4X③+4X④+2X⑤+5X(A1)+5X(A2),再加上⑥得待征，8C04 +2BrCH(COOHh +4H,O +2B 广 +2HCOOH +4CO, + 10H*组合而成。

但这个反应式只就是一种计量方程，并不反应实际得历程。

按在FKN机理得基础上建立得俄勒冈模型，可以导得，振荡周期t撮与过程C即反应步骤⑥得速率系数以及有机物得浓度呈反比关系,比例常数还与貝她反应步骤得速率系数有关。