B-Z振荡反应操作步骤

癣　Ｊ　目　一　第弘卷２ＯＯ２年第１期　Ｖ。Ｊ　３８　２ＯＯ２　Ｎｏ．１　西北师范大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｍａｌ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅ　ｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　５１　二苯胺磺酸钠对Ｂ．ｚ振荡反应的影响　李奇志，刘秀辉，任杰，杨　华，杨　武，高锦章，邓华陵　（西北师范大学化学化工学院　甘肃兰州７３０ｆｆ＇／０）　摘要：研究了Ｂ－Ｚ振荡体系在各种组分不同难度下周期和振幅的改变值与加凡二苯胺磺酸钠琳度的关系　结果表明　第一十周期改变值与加入浓度有良好线性关系．相关系数均犬于Ｏ．９９１　６．改变组分浓瘦，可适当提高检酒－ｌ浓瘦范围　同对对反应机理进行了较为深入的探讨　关键词：二苯胺磺酸钠；Ｂ－Ｚ振荔反应；组分浓度　中图分类号：Ｏ６４３．１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—９８８Ｘ【２ｏｏ２）ｏ１￣ｏ５１－０４　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｏｄｉｕｍ　ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ　ｓｕｌｆｏｎａｔｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｂ—Ｚ　ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　Ｉ，Ｉ　Ｑｉ—ｚｈｉ，ＬＩＵ　Ｘｉｕ—ｈｕｉ，ＲＥＮ　Ｊｉｅ，ＹＭ＇￣Ｇ　Ｈｕａ，ＹＡＮＧ　Ｗｕ，ＧＡＯ　Ｊｉｎ—ｚｈａｎｇ，ＤＥＮＧ　Ｈｕａ　ｌｉｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｂｅｍ／ｃａｌ　Ｅｎｇｉｌ￣ｅｒｌｎｇ．Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ｎｏｍａａｌ　Ｕｒｄｖｅｒｓｉｔｙ．ｈｎ　ｕ　７３００７０，Ｇａｎｓｕ，Ｃｈｉｔｉｎ）　Ａｂｓｔｎ￣ｃｔ：Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｏｄｉｕｍ　ｄｉｏｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ　ｓｕｌｆｏｎａｔｅ　Ｏｎ　ｔｈｅ　１３．Ｚ　ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｆｅ　ｓｔｕｄｉｃｄ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃ　ｃｍｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒｅａｃｔａｎｔｓ’ｃｏｎｅｅｎ￣ｔｉｏｆｔ，ｔｈｅ　ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｅｒｉｏｄ　ｉｎｅｒｅｏｓｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ＯＩ１　ｔｈｅ　ｉｎｊｅｃｔｅｄ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｗｅＦｅ　ｒｅｐｏｒｔｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ　ｐｅｒｉｏｄ　ｉｓ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｄｉｕｍ　ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｎｉｎｅ　ｓｕｌｆｏｎａｔｅ．ａｎｄ　ａｌｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｃｏｅｆＩｉｅｉｅｎｔｓ　ａｒｅ　ｇｒｅａｔｅｒ　ｔｈａｎ　０．９９１６．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｉＭｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔａｎｔｓ　ｈａｄ　ａｌｌ　ｅｆｆｅｃｔ　Ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｌｃｃｕｒａｅｙ　ｈ山ｅ　ｄｅｔｅｍｆｉｎａｔｉｏｎ．ｅｓｏｅｃｉａｌｂ＂ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｏｎｃｅｎｔｘａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｌｐｈｕｒｉｅ　ａｃｉｄ　１ｋ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｍｅ，ｒ，ｈａｎｉｓｍ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｓｔｕｄｉｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｏｄｌｔｔｍ　ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ　ｓｕｌｆｏｎａｔｅ：Ｂ—Ｚ　ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｒｅａｃｔｉｏｎ；ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　Ｂ．ｚ振荡反应是化学反应中非线性现象的一个　典型例子…，因此也是人们研究最多的振荡反应　＿¨ｋｈｏｎ　在１９７８年首次使用该体系测定了钌离　子，开辟了振荡反应在分析检测方面的新用途一　般地说，振荡反应的电位随时间变化的曲线　（ＯＣＰ一　曲线）随着某些干扰物质的加入会产生一　些特征变化，如振幅、周期、诱导期等．如果该物　质的加入量与振荡曲线的某一参数变化存在某种线　性关系，则可据此进行该物质的定性、定量分析．　迄今已发表的ｌ０余篇利用振荡反应进行分析检测　的论文，大多是利用Ｂ．ｚ振荡反应的ＯＣＰ一　曲线中　振幅、周期或诱导期的改变值与加入物质浓度呈现　良好的线性关系而进行的　．本文较为详细地考　察了二苯胺磺酸钠的加入量与Ｂ－Ｚ振荡体系的第　、第二和第三周期改变值的定量关系，研究了体　系组分浓度改变对相关系数、检测灵敏度以及二苯　胺磺酸钠检测浓度范围的影响．胺类物质广泛存在　于自然界，它与生命活动密切相关，某些胺的衍生　物如氨基酸、激素、抗生素以及生物碱等具有多种　生理活性功能，因此本文的研究对于进一步探索寻　求利用振荡反应进行氨基酸、抗生索、兴奋剂等物　质的快速、方便、准确的检测方法具有一定的参考　价值．　１实验　１．１仪器与试剂　５０１型超级恒温器（上海试验仪器厂）；ＣＨＩ　８３２电化学分析仪（上海辰华仪器公司）；磁力搅　拌器（上海浦Ｅ１）；联想逐日２０００微机；２１３型铂　电极（上海康宁电光），硫酸亚汞参比电极，溴离　收稿Ｅｔ期：２００１—０７－０２；修改稿收到日期：２００［一１１－２２　基金项目：教育部高校骨干教师基金资助项目（３０７６）；西北师范大学科技创新工程资助项目（ＫＪＣＸＧＣ－Ｏ！）　作者简介：李奇志（１９６４－），男，宁夏灵武人，吴忠师范学校高级讲师，在职硕士研究生　主要研究方向为化学振荡　维普资讯 西北师范大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＮｏｚｔｈｗｅｓｔ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｒｄｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔＩ】　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　第３８卷　ｖ０１．勰　子选择性电极（上海雷磁）．Ｃｅ（Ｓ０４）　・４Ｈ　０，ｃ　（ＣＯＯＨ）：，ＫＳｖ０３，　ＳＯ，均为分析纯．试剂溶液　用含有不同浓度的硫酸溶液按实验要求配制，二苯　胺磺酸钠配制成不同浓度的水溶液，实验用水均为　二次水．　１．２实验方法　在５０　ｍＬ的恒温夹套玻璃反应器中，将６．７　ｌ　ｎＩ＿、６　２　ｈａｌ、６　１　ｍＬ一定浓度的ＣＨ２（ＣＯＯＨ）２，　ＫＢｒ０　，　ＳＯ４馄合均匀达到恒温后，加入１　ｍＬ已　恒温的ｃｅ（ｓ。Ｊ）　溶液，插入工作电极，并对电极　和工作电极测定电位．时间曲线反应总体积为２０　０　６５　０∞　０．５５　０　５０　＞０　４５　≥０．柏　０　３５　０．３０　０．２５　０∞　ｍＬ，温度控制在３Ｏ　±０．２　，　搅拌速率为６ＯＯ　ｒ／ｒａｉｎ．当振荡体系稳定后．在铂电极指示电位的晟　低点分别加入不同浓度的二苯胺磺酸钠溶液，观察　二苯胺磺酸钠浓度对振荡行为的影响．　２结果与讨论　２．１　二苯胺磺酸钠溶液对Ｂ－ｚ振荡反应的影响　在振荡反应稳定后铂电极指示电位的最低点分　别加入不同浓度的二苯胺磺酸钠溶液，Ｂ－Ｚ振荡反　应（ｘ二Ｐ＿　曲线的电位、周期发生变化．加入二苯胺磺　酸钠的浓度越大，振荡周期越长（图】）．　

B-Z震荡反应机理的探究

PB11007211 周陈

中国科学技术大学地球化学与环境科学系，合肥 230026

E-mail:zhchouen@

摘要 本文通过测量不同条件下振荡反应的诱导时

间和振荡周期来探究了铈离子催化的Belousov

Zhabotinsky(B-Z)反应的反应机理。实验时，改变了反

应物的添加顺序、反应物浓度、实验温度以及反应

中间产物浓度。 关键词

B-Z反应

振荡化学

诱导时间

1前言 Belousov-Zhabotinsky(BZ)反应是一个典型的液相化学振荡反应, 其本质

是在较强的硫酸介质中, 以过渡金属离子(如Ce3+-Ce4+, Mn2+-Mn3+)或者金属离

子配合物(如Ru(bpy)32+-Ru(bpy)33+, Fe(phen)32+- Fe(phen)33+)为催化剂, 用

溴酸盐氧化有机物(通常为丙二酸)的反应. 以铈离子为催化剂的B-Z反应, 可在

反应过程中观察到溶液颜色由黄变淡的周期性振荡现象. 对于这一复杂化学反

应的机理, 目前被人们普遍接受的是Field等人提出的FKN机理. 该机理认为体系

中同时存在着Ce4+/Ce3+和Br−的振荡行为, 包含10个中间反应步骤, 可以简单

总结为以下三个过程:

过程A: 当Br−浓度较大时, BrO3− 被Br−还原成Br2, 反应式为 BrO3−+ 5Br−+6H+ → 3Br2+3H2O (1)

生成的Br2可与丙二酸反应生成BrCH(COOH)2,

CH2(COOH)2+Br2 → BrCH(COOH)2+Br−+H+ (2)

(1)和(2)组成了过程A, 总反应式为 BrO3−+2Br−+3CH2(COOH)2+3H+ → 3BrCH(COOH)2+3H2O (3)

过程B: 随着Br−的不断消耗, 当其浓度较小时, BrO3−可被Ce3+还原, 同时Ce3+被氧化为Ce4+, 该过程的总反应式为 BrO3−+4Ce3++5H+ → HOBr+4Ce4++2H2O (4)

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

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)2B

3)24)5)2C

6)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 BrCHCOOH 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、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 ，