化学振荡反应实验条件的研究
BZ振荡反应实验报告
验九 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。
振荡反应
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。 3.在反应器中加入上述浓度的丙二酸、硫酸、溴酸钾溶液各 10ml。将磁子放入反应器，调节转速使之匀速转动。 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。
实际应用
化学振荡反应在分析化学中的应用较多。当体系中存在浓 度振荡时，其振荡频率与催化剂浓度间存在依赖关系，据此 可测定作为催化剂的某些金属离子的浓度。 此外，应用化学振荡还可测定阻抑剂。当向体系中加入 能有效地结合振荡反应中的一种或几种关键物质的化合物时， 可以观察到振荡体系的各种异常行为，如振荡停止，在一定 时间内抑制振荡的出现，改变振荡特征（频率、振幅、形式） 等。而其中某些参数与阻抑剂浓度间存在线性关系，据此可 测定各种阻抑剂。另外，生物体系中也存在着各种振荡现象， 如糖酵解是一个在多种酶作用下的生物化学振荡反应。通过 葡萄糖对化学振荡反应影响的研究，可以检测糖尿病患者的 尿液，就是其中的一个应用实例。
bz振荡反应实验报告
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震荡反应及机理研究
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。
化学振荡反应实验条件的研究
过程 Ｃ （ ）Ｃ ４ ＋Ｂ Ｃ （ Ｏ ２ ２ ：６ ４ ｅ ｒ Ｈ Ｏ Ｈ） ＋Ｈ Ｏ＋Ｈ ｒ — ２ ｒ Ｃ ＋３ Ｏ ＋６ Ｂ（ — Ｂ ＋４ ｅ ） Ｃ２ Ｈ
其 中过程 Ａ是 消耗 Ｂ 一， 生 能进 一 步 反应 的 Ｈ ｒ２ Ｈ ｒ ｒ 产 ＢＯ ， ＢＯ为 中 间产 物 ． 程 Ｂ是 一 个 自催 化 过 程 ， 过
０ ４ ｏ Ｌ 酸浓 度 范 围为 １ ０ ． ｏ Ｌ ．０ｍ ｌ ， ／ ． ～３ ０ｍ ｌ ． ／ 关 键 词 ： 学 振 荡 ； 酸 钾 ； 酸 铈 铵 ； 酸 锰 化 溴 硝 硫 中 图分 类 号 ： ６ ３ １ ０４ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ８ ９ Ｘ ２ １ ） ８ ０ １ ２ １０ —２ ３ （ ０ ０ ０ —０ ３ —０
１ 实验 部 分
实验 在（ ５士 ０ １ ℃恒 温水 浴 中进行 ， 液均 匀搅 拌 ， ３ ．） 溶 以铂 电极 和 ２ ９型 双盐 桥饱 和 甘 汞 电极 作 为 指 １
示 电极 与参 比电极 ， 直 流 数字 电 压表测 定 体系 电位并 用 记 录 仪 记 录反 应 过 程 中 电位 随 时 问变 化 振 荡 曲 用
作 者简 介 ： 英 （９ ６ ， 东 龙 口市 人 ， 授 ， 要 从 事 物 理 化 学 教 学 研 究 ． 田 １５ 一） 山 教 主
３ ２
绍 兴 文理 学 院 学 报 （ 自然 科 学 ）
第 ３ Ｏ卷
酸 浓度为 ３ ０ ｏ Ｌ时 ， 变 溴酸钾 浓度 ， ． ｌ ｍ ／ 改 测试其 振荡 曲线 ． （） ２ 在丙 二酸浓 度为 １０ｍ １Ｌ 硝酸 铈铵浓 度 为 ００ ｏ Ｌ 溴酸 钾浓 度为 ０ ２ｍ ｌＬ 改变 硫酸 浓度 ， ． ｏ ， ／ ．４ｍ ｌ ， ／ ． ｏ ， ／
化学振荡实验报告
实验现象
铁丝表面附着较少气泡，不成周期性
在本次探究中，铁丝的较好形状为 7 匝，d=1cm
问题与讨论： （1）本实验中观察到的振荡现象并非单个气泡周期性的冒出，而是细小的气泡群周期性的冒出。
（2）每次实验前应注意出去铁丝表面的铁锈，并用餐巾纸等将铁丝擦干。 （3）实验中，可以在同一探究中平行实验，以节省实验时间和便于对比实验现象。 （4）实验中的探究较为粗糙，尤其是对于铁丝形状的探究，故本实验结果仅可作为同类实验的一种粗略的参考。
实验记录
开始有大量气 泡冒出，中间
4 20+40（水） 12 结论 5
有极少细小气
长 20cm，7 匝，d=1cm
泡冒出，周期 约为 61 秒 气泡一阵一阵 的冒出，周期 约为 4-5s
在本次探究中，H2O2 的最佳体积是 12ml
结论
在本次探究中，H3P4 与水的最佳配比为 1:2
（3）探究铁丝的形状对实验现象的影响 1.5mol/lH3P4（ml） 20+40（水） 结论 30%H2O2（ml） 12 时间（min） 5 铁丝形状
长 20cm， 7 匝 ， d=20cm
（2）探究 H2O2 的最佳浓度 实验记录
浑浊一片白，大 量气泡连续冒出 气泡呈周期性冒 出，周期约为 17s， 往后周期缩 短 开始铁丝表面附 着较多小气泡， 然后每约 20s 则 有无数细小气泡 往上冒
1.5mol/lH3P4（ml） 30%H2O（ 2 ml） 时间（min） 铁丝形状
参考文献： 《化学教育》2008 年 10 期
《化学教育》2008 年 12 期
指导老师：________________
响。
BZ振荡反应实验报告
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：序号 机理步骤 速率或速率常数 （1）22HOBr Br HBr H O -++++1116291110108----=⋅⋅⨯=sk s dm mol k（2）HOBr H Br HBrO k 222−→−+++- 16292102--⋅⋅⨯=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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
化学振荡反应实验条件的研究
研究振荡反应实验条件
振荡反应是典型的化学反应，研究它的实验条件是现代化学研究的重要内容之一。
实现可靠的振荡反应，除了要选择正确的试剂量外，还需要恰当控制实验条件以保证反应的正确性。
首先，温度是影响振荡反应实验条件的重要因素。
一般来说，选择合适的反应温度可以有效地调节反应过程，增加反应物的转化率和反应物总量。
因此，当实验条件的温度超过反应的产物稳定温度时，其反应物可能发生反应错误，从而影响振荡反应的可靠性。
其次，pH值是另一个需要考虑的实验条件。
振荡反应的水溶液的pH值在一定的范围内，以改变反应动力学参数、优化反应条件、改善反应物的反应速率以及提高反应物转化率。
正确控制振荡反应实验的pH值也有助于有效地调节反应条件，有利于提高振荡反应的可控性。
最后，需要考虑振荡反应系统的催化剂、反应催化剂的选择和添加的量、底物和竞争性抑制剂的加入量以及搅拌温度和速度等因素，对反应的控制有着重要的作用。
综上所述，正确控制振荡反应实验条件，如温度、pH和催化剂等，是必不可少的，只有当振荡反应实验参数被严格控制，反应才能高效稳定地进行，才能确保正确而可靠地研究振荡反应。