BZ震荡反应

B Z 震荡反应一、 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、?-32BrO 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 =（2-50） ?3++4+22BrO +Ce +H HBrO +Ce =（2-51）在反应（2-51）中快速积累的Ce 4+又加速了下列氧化反应：4+-3++2224Ce +BrCH(COOH)+H O+HOBr 2Br +4Ce +3CO +6H =（2-52） 通过反应（2-52），当达到临界浓度值后，-Br ,c C 反应系统中下列反应成为主导反应：--+32BrO +Br +2H HBrO +HOBr =（2-53）-+2HBrO +Br +H 2HOBr =（2-54）反应（2-54）与反应（2-50）对HBrO 2竞争，使得反应（2-54）、（2-51）几乎不发生。

Br --应（）不断使应（过程中c Br-,C 所以 三、 仪器DNM-1电压测量仪；SYC-15B 超级恒温水浴；磁力搅拌器；反应器（100ml ）;217型甘汞电极；213型铂电极；数据采集接口装置；计算机。

1. 药品溴酸钾（GR ）;硝酸铈铵（AR ）;丙二酸（AR ）；浓硫酸（AR ）。

四、仪器装置连接图本实验仪器装置连接图如图2-37所示。

图3-27仪器装置连接图四实验步骤（1）用1.003⋅硫酸作217型甘汞电极液接。

mol dm-（2）按图2-37连接好仪器，打开超级恒温水浴，将温度调节至（25.0±0.1）℃。

3-硫。

t诱与温度数据作图。

1.实验中溴酸钾试剂要求纯度高，为GR级；其余为AR级。

2.配制硫酸铈铵溶液时，一定要在0.23mol dm -⋅硫酸介质中配制，防止发生水解呈浑浊。

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”。

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
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。

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℃。

BZ 振荡反应一、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 -3 ~ Ce +4 ~ CH 2(COOH)2 ~ H 2SO 4体系为例加以说明。

该体系的总反应为()()O 4H 3CO COOH 2BrCH COOH 2CH 2BrO 2H 222223++−→−++-+（C21.A ）体系中存在着下面的反应过程。

过程A ：HOBr HBrO 2H Br BrO 2K 32+−→−+++--（C21.B ） 2HOBr H Br HBrO 3K 2−→−+++- （C21.C ）过程B ： O H 2BrO H HBrO BrO 22K 234+−→−+++- （C21.D ）42K 32Ce HBrO H Ce BrO 5++++−→−++ （C21.E ）+++−→−H HOBr BrO 2HBrO -3K 26（C21.F ） Br - 的再生过程：()++-++++−→−+++6H 3CO 4Ce 2Br HOBrO H COOH BrCH 4Ce 23K 2247 （C21.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[][][]+-=H BrO K K HBrO 3322。

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HbrO 2，达到准定态时，有[][][]+-≈H BrO 2K K HBrO 3642。

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。

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振荡反应一、实验目的1、了解B-Z振荡反应的基本原理2、掌握在硫酸介质中以金属铈离子作催化剂时，丙二酸被溴酸氧化的基本原理。

3、初步了解自然界中普遍存在的非平衡非线形问题。

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。

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。

体系中存在着两个受溴离子浓度控制的过程A和B，当[Br-]高于临界浓度时发生A过程，当低于临界浓度时发生B过程。

即[Br-]起着开关作用，它控制着从A到B的过程，再由B到A过程的改变。

在A过程中，由化学反应[Br-]下降时，当[Br-]达到临界浓度时，B过程发生，在B过程中Br-再生，[Br-]升高。

当达到临界浓度时，A过程发生。

这样体系就在A过程、B过程往复振荡，下面用BrO3---Ce4---MA—H2SO4体系说明：Br-的再生可通过下列过程实现：4Ce4++BrCH(COOH)2+H2O+HOBr→2Br-+4Ce3++3CO2+6H+当[Br-]足够高时，发生下列A过程：BrO3-+Br-+2H+→HBrO2+HOBr k1 (1)HBrO2+Br-+H+→2HOBr k2 (2)第一步为控速步，当达到准定态时有[HBrO2]=k1/k2[BrO3-][H+]。

当[Br-]足够低时，发生下列B过程，Ce3+被氧化：BrO3-+HBrO2+H+→2BrO2+H2O k3 (3)BrO2+Ce3++H+→HBrO2+Ce4+ k4 (4)2HBrO2→BrO3-+HOBr+ H+ k5 (5)反应（3）是控速步，反应（3）、（4）将自催化产生HBrO2，达到准定态时：[HBrO2]=k3/2k5[BrO3-][H+]从（2）、（3）步得，Br-和BrO3-是竞争HBrO2的。

实验十三 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 +3C H (C O O H )+2H 2BrC H (C O O H )+3C O +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 +H BrO +H 2BrO +H O = （2） 3++422BrO +C e +H H BrO +C e = （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 H BrO +H O Br = （5） -+2H BrO +Br +H 2H O Br = （6）反应（6）与反应（2）对HBrO 2竞争，使得反应（2）、（3）几乎不发生。

Br －不断消耗，当Br －消耗到临界值以下，则反应（2）、（3）为主导作用，而反应（5）、（6）几乎不发生。

由此可见，反应系统中Br －浓度的变化相当于一个“启动”开关，当--Br Br ,c C C 时，反应（2）、（3）起主导作用，通过反应（4）不断使Br－积累；当--Br Br ,c C C 时，反应（5）、（6）起主导作用，Br －又被消耗。