物化实验报告-BZ振荡实验

B-Z振荡反应的研究【摘要】本实验通过丙二酸-溴酸钾-硫酸-硫酸铈铵体系，对B-Z振荡的发生条件如温度、浓度、添加顺序和改变某种物质，影响因素和机理，进行了一些研究，并发现了另外几种能发生振荡的体系。

【关键词】非线性振荡诱导时间起振条件自催化振荡周期Research of the B-Z Chemical VibrationAbstract:This experiment explores the chemical vibration in the system of KBrO3 reacting with CH2(COOH)2. We changed some of the reagent, the temperature of the reaction, the concentration of the solution and the order of adding the reagents then compared the vibration cycle and the inducement time in different conditions, that we can analyze the reacting mechanism of the chemical vibration.Keyword:Non-linear Chemistry, Vibration, Abduction Time, Conditions for Vibration, Self-catalysis, Vibration Period1. 前言非平衡非线性问题是自然界普遍存在的问题,大量研究工作正在进行。

研究的主要问题是：体系在远离平衡态下，由于本身的非线性动力学机制而产生宏观时空有序结构，称为耗散结构。

最典型的耗散结构是BZ 体系的时空有序结构，所谓BZ 体系是指由溴酸盐，有机物在酸性介质中，在有（或无）金属离子催化剂催化下构成的体系，它是由苏联科学家Belousov 发现，后经Zhabotingski 发现而得名。

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.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、实验原理自然界存在大量远离平衡的敞开系统，它们的变化规律不同于通常研究的平衡或近平衡的封闭系统，与之相反，它们是趋于更加有秩序、更加有组织。

由于这类系统在其变化过程中与外部环境进行了物质和能量的交换，并且采用了适当的有序结构来耗散环境传来的物质和能量，这样的过程称为耗散过程。

受非线性动力学控制，系统变化显示了时间、空间的周期性规律。

目前研究的较多、较清楚的典型耗散结构系统为BZ 振荡反应系统，即有机物在酸性介质中被催化溴氧化的一类反应，如丙二酸在Ce 4+的催化作用下，自酸性介质中溴氧化的反应。

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 的名字而命名的，其化学反应方程式为：-+3222222BrO +3CH (COOH)+2H 2BrCH(COOH)+3CO +4H O = （1）真实反应过程是比较复杂的，该反应系统中HBrO 2中间物是至关重要的，它导致反应系统自催化过程发生，从而引起反应振荡。

为简洁的解释反应中有关现象，对反应过程适当简化如下：当Br －浓度不高时，产生的HBrO 2中间物能自催化下列过程：-+3222BrO +HBrO +H 2BrO +H O = （2）3++4+22BrO +Ce +H HBrO +Ce = （3）在反应（3）中快速积累的Ce 4+又加速了下列氧化反应：4+-3++2224C e +B r C H (C O O H )+H O +H O B r 2B r +4C e +3C O +6H = （4） 通过反应（4），当达到临界浓度值-Br ,c C 后，反应系统中下列反应成为主导反应：--+32BrO +Br +2H HBrO +HOBr = （5）-+2HBrO +Br +H 2HOBr = （6）反应（6）与反应（2）对HBrO 2竞争，使得反应（2）、（3）几乎不发生。

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。

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。

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
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。

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。

学院：理学院专业：应用化学指导教师：实验时间：姓名：学号：BZ振荡反应实验摘要：本文用铂电极及217型甘汞电极做参比电极测定了B-Z振荡反应的电位变化曲线，通过改变温度、酸度及KBrO3浓度观察对反应诱导期、振荡周期的影响，获得了表观活化能等参数。

关键词：B-Z振荡反应、温度、酸度、浓度、变化1、前言1.1 B Z振荡反应历史化学振荡反应是具有非线性动力学微分速率方程，是在开放体系中进行的远离平衡的一类反应。

体系与外界环境交换物质和能量的同时，通过采用适当的有序结构状态耗散环境传来的物质和能量。

这类反应与通常的化学反应不同，它并非总是趋向于平衡态的。

1921年，伯克利加州大学的布雷(Bray，William)在用碘作催化剂使过氧化氢分解为水和氧气时，第一次发现了振荡式的化学反应。

但依据经典热力学第二定律，认为任何化学反应只能走向退化的平衡态，因而当时的化学家否定了这个发现。

1952年，英国数学家图灵通过数学计算的方法，在理论上预见了化学振荡这类现象的可能性。

1958年，俄国化学家别洛索夫(Belousov) 和扎鲍廷斯基(Zhabotinskii)首次报道了以金属铈作催化剂，柠檬酸在酸性条件下被溴酸钾氧化时可呈现化学振荡现象：溶液在无色和淡黄色两种状态间进行着规则的周期振荡。

该反应即被称为Belousov- Zhabotinskii反应，简称B-Z反应。

1969年，现代动力学奠基人普里戈金提出耗散结构理论，人们才清楚的认识到振荡反应产生的原因：当体系远离平衡态时，即在非平衡非线性区，无序的均匀态并不总是稳定的。

在特定的动力学条件下，无序的均匀定态可以失去稳定性，产生时空有序的状态，这种状态称之为耗散结构。

例如浓度随时间有序的变化(化学振荡)，浓度随时间和空间有序的变化(化学波)等。

耗散结构理论的建立为振荡反应提供了理论基础，从此，振荡反应赢得了重视，它的研究得到了迅速发展。

化学振荡是一类机理非常复杂的化学过程，Field 、Koros 、Noyes 三位科学家经过四年的努力，于1972年提出俄勒冈（FKN ）模型，用来解释并描述B-Z 振荡反应的很多性质。

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。

物化实验报告_综合实验二B-Z振荡实验名称：综合实验二B-Z振荡实验时间：2021年X月XX日实验地点：XXX实验室一、实验目的1. 了解放大器、可变电容二极管、振荡电路等的基本知识和原理2. 掌握B-Z振荡器的工作原理和使用方法3. 学习使用示波器进行信号的测量和分析，以及信号的放大二、实验器材B-Z振荡器电路板、示波器、万用表、电源、电容二极管、晶体管、电阻、连接线等三、实验原理1. 放大器放大器是一种将电子信号放大并输出的电子设备。

在放大器中，放大管(如晶体管、真空管等)被用作信号放大器以提高电路的总增益。

当放大管被工作在其工作点时，输入信号放大并输出。

放大器将输入信号放大并输出比输入信号更大的信号。

2. 可变电容二极管可变电容二极管是一种可以通过改变电场来调整电容值的二极管。

在可变电容二极管中，通过改变两个电极之间的距离或上面的介电常数来改变电容值。

3. 振荡电路振荡电路是一种能够在没有外接信号源的情况下生成自己的频率的电路。

振荡电路可由反馈电路和放大器组成，使放大器对反馈电路的输出信号进行放大，从而产生自己的频率信号。

4. B-Z振荡器B-Z振荡器是一种基于电容二极管和电荷放电的振荡器。

B-Z振荡器将电容二极管的电荷放电输出到单个晶体管的基端，以产生振荡信号。

四、实验步骤1. 将实验仪器连接起来并打开电源。

2. 取得B-Z振荡器电路板，并根据提供的电路图连接电容二极管、晶体管、电阻、调节旋钮等。

3. 将示波器接入电路，并将其与电路板连接起来。

4. 打开示波器并调整示波器以测量电压和电流等信号。

5. 调整调节旋钮以达到振荡信号的趋势。

6. 测量输出信号的频率和幅度，以及各组件的电压、电流等参数。

五、实验结果与分析通过调整调节旋钮和测量振荡信号的频率和幅度来帮助掌握B-Z振荡器的工作原理和使用方法。

使用示波器来测量电压和电流等信号，以及信号的放大。

学习使用不同元件的效果来调整电路并改变信号的振荡特性。

B-Z 振荡反应2 实验操作2.1 仪器药品、仪器型号及测试装置示意图计算机及接口一套（或其他电势差数据记录设备）；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；2 mL 移液管1支；洗瓶1个；镊子1把；0.02 mol·dm -3硝酸铈铵，0.5 mol·dm -3丙二酸，0.2 mol·dm -3溴酸钾，0.8 mol·dm -3硫酸。

2.2 实验条件室温：23.6 ℃ 湿度：23%大气压：1014.5 hPa2.3 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7 mL 丙二酸、15 mL 溴酸钾、18 mL 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2 mL 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5 ℃，重复步骤4和5，直到35 ℃左右。

3 结果与讨论3.1 原始实验数据四个温度下的B-Z 振荡曲线如图2，横坐标是时间，纵坐标是电势差，阴极是铂电极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（Ce 4+/Ce 3+的反应），阳极是甘汞电极。

图2 不同温度下的B-Z 振荡曲线注：T=20 ℃的图中，振荡周期中有两个异常的尖峰，是导线接触不良导致的。

以基线第一次出现一个小峰的时刻为时间零点（视为混合均匀的时刻），至第一次观察到振荡的时刻为诱导期t 诱导。

振荡期t 振荡是8个震荡周期的同一个位置对应的7个时间间隔的平均值。

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。

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。