物理化学实验报告bz振荡反应
实验十二BZ振荡反应
实验十二 B-Z振荡反应1.目的要求1）了解、熟悉化学振荡反应的机理；2）通过测定电位一时问曲线求得化学振荡反应的表观活化能。
2.基本原理人们通常所研究的化学反应，其反应物和产物的浓度呈单调变化，最终达到不随时间变化的平衡状态。
而某些化学反应体系中，会出现非平衡非线性现象，即有些组分的浓度会呈现周期性变化，该现象称为化学振荡。
为了纪念最先发现、研究这类反应的两位科学家(BelouS0v和Zhabotinskii)，人们将可呈现化学振荡现象的含溴酸盐的反应系统笼统地称为BZ振荡反应(Bz Oscillating Reaction)。
大量的实验研究表明，化学振荡现象的发生必须满足3个条件：(1)必须是远离平衡的敞开体系；(2)反应历程中应含有自催化步骤；(3)体系必须具有双稳态性(bistability)，即可在两个稳态间来回振荡。
有关BZ振荡反应的机理，目前为人们所普遍接受的是FKN机理，即由Field、Kоrоs和Noyes三位学者提出的机理。
对于下列著名的化学振荡反应（A）FKN机理认为，在硫酸介质中以铈离子作催化剂的条件下，丙二酸被漠酸盐氧化的过程至少涉及9个反应。
1.当上述反应中[Br-]较大时，BrO3-是通过下面系列反应被还原为Br2的，（1）（2）（3）其中反应(10.A)是控制步骤。
上述反应产生的Br2使丙二酸溴化（4）因此，导致丙二酸溴化的总反应(10.1)为上述四个反应之和而形成一条反应链，（α）2.当[Br-]较小时，溶液中的下列反应导致了铈离子的氧化（5）（6）（7）上面三个反应的总和组成了下列反应链，（β）该反应链是振荡反应发生所必需的自催化反应，其中反应式(Ⅱ一15—6)是速度控制步骤。
最后，Br-可通过下列两步反应而得到再生，（8）上述两式偶合给出的净反应为：（γ）如将反应式(α)、(β)和(γ)，)相加就组成了反应系统中的一个振荡周期，即得到总反应式(A)。
必须指出，在总反应中铈离子和溴离子已对消，起到了真正的催化作用。
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-实验二十六：BZ化学振荡反应
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）。
bz振荡实验报告
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。
实验三十七BZ振荡反应
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
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振荡反应设计实验报告[论文设计]
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BZ振荡反应设计实验报告[论文设计] 设计性实验报告实验名称酸对B-Z振荡反应的影响实验报告人学号班级同组人实验日期 2013 年月日室温 9.9? 大气压 102.78KPa指导老师评分1、前言1.1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称为B-Z振荡反应。
[1]1.2实验原理随着研究的深入，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不完全清楚。
对于B-Z振荡反应，人们比较认可的FKN机理，是由Field、Koros、Noyes等完成的对[2]含溴酸盐体系的B,Z振荡反应进行设计性的探讨。
4+3+CeCe将溴酸钾、硫酸、丙二酸与硝酸铈溶液混合，由于呈黄色而无色，反应中可以观察到体系在黄色和无色之间作周期性的振荡。
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。
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物理化学实验报告bz振荡反应
物理化学实验报告振荡反应BZ 实验报告1. 反应的基本原理。
（1）了解BZ ）
观察化学振荡现象。
（2 ）练习用微机处理实验数据和作图。
（3 实验原理2.
化学振荡：反应系统中某些物理量随时间作周期性的变化。
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BZ 发现
而得名。
的体系。
有苏联科学家Belousov发现，后经Zhabotinski? 作为反映
体系。
该体系的总反应为：~ HSO本实验以BrO ~ Ce ~
CH(COOH)3O2BrCH?COOH4H2H2BrO?2CH3COCOOH 1223222 体系中存在着下面
的反应过程。
过程A：KHOBrHBrOBrO?Br?2H 223K2HOBr?HBrO?BrH 3 2 过程B：
KOHH2BrOBrO?HBrO 42322K43?Ce?CeBrOHHBrO 5 22K?-HBrO?HOBr?2HBrO 632
Br 的再生过程：4?HOBr4Ce?H?BrCHOCOOH?22 K3?6H?3CO 2Br4Ce2反应是速率控制步骤。
研究表明，当达到准定态，2当[Br]足够高时，
主要发生过程AK2HBrOHBrO? 。
时，有32K3 当[Br]低时，发生过程B，Ce被氧
化。
4反应是速率控制步骤。
反应将自催化产生K4H?BrOHBrO 达到准定态时，有。
322K6
时，自催化过程不可能发]>K K的。
当是竞争BrO 可以看出：Br和
HbrO[Br[BrO]33．
的临界BrBZ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，
生。
自催化是浓度为：K6-?4BrO10BrO?Br5 crit33K3?。
，可由上式估算[Br]]若已知实验的初始浓度[BrO3
]高于临界浓度[Br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]
A,B]起着开关的作用，他控制着B。
[Br时发生过程A，当[Br]低于[Br]时
发生过程间往复振荡。
A、过程B之间的变化。
这样体系就在过程
都随时间作周期性的变化，实验[Ce在反应进行时，系统中[Br]、[HbrO]、]、
[Ce]
随时间变化的曲线。
[Ce][Br]，用铂丝电极测定[Ce]、中，可以用溴离子
选择电极测定邻菲咯啉溶液，溶液的颜色将在FeSO溶液的颜色在黄色和无色之
间振荡，若再加入适量的蓝色和红色之间振荡。
从加入硫酸铈铵到开始振荡的时间为t，诱导期与反应速率成反比。
即?E1表exp?A?k tRT诱并得到
E1表-Aln＝ln RTt诱11Eln。
～作图，根据斜率求出表观活化能表Tt诱本实验使用的BZ反应数据采
集接口系统，并与微型计算机相连。
通过接口系统测定电极的电势信号，经通讯
口传送到PC。
自动采集处理数据。
3.实验仪器与试剂
BZ反应数据采集接口系统
dm溴酸钾mol·恒温槽
·dm 磁力搅拌器硫酸 mol dm10 丙二酸·dm硫酸铈铵4× mol· 微型计算机
反应器
实验步骤4. ）连接电极，将铂电极接入电压输出正端，参比电极接入电压
输出负端。
1（振荡反应数据采BZ。
启动微机，进入主菜单，打开30）接通恒温
槽，调节设定温度至2（．
集接口装置。
（3）参数设置菜单中的参数直接使用实验预设的，不必变动。
（4）等待恒温槽达到设定的温度，软件窗口出现提示。
（5）在反应器内加入丙二酸溶液，硫酸溶液，溴酸钾溶液的混合溶液，每
种溶液8ml。
取硫酸铈铵溶液8ml于锥形瓶中，放入恒温槽内。
（6）5min后，开始实验，将之前准备好的硫酸铈铵溶液倒入反应器中，同
时单击记录数据，系统开始采集电位信号。
（7）注意观察反应器中颜色变化，同时观察波形，当画完10完整波形后，
点击停止采集。
（8）倒掉反应器中的溶液，用去离子水冲洗反应器和所用电极。
（9）同时调节恒温槽的温度使其升高3度，并电极软件上的“下一次实验”，
调整预设温度至33，确定。
（10）重复以上的步骤，每次测量都需要调节温度，并洗刷反应器和电极。
（11）实验完毕后，将原始数据拷贝，关闭仪器电源，冲洗电极和反应器。
5.实验数据及处理
本实验采用A处理方法。
（1）各温度下的电位-时间图像
原始数据中存在一些干扰数据，将干扰数据剔除后作出如下图像。
30℃电位-时间图
时间图-℃电位33．
eliT six
X Axis Title
36℃电位-时间图
BeltiT
sixA YX Axis Title
39℃电位-时间图
BeltiT sixA
YX Axis Title
这就是起波时间。
确定此电位差值所对应的时间，计算所绘制的曲线的十个波峰值的平均值，
/K 起波时间/s 序号实际实验温度
1
2
3 4
）作出-的图像2（ B Linear Fit of B-5.0y = a +
EquationAdj. R-Squ0.98348-5.1Standard ErValue0.98901BIntercep8.042304.52467BSlope-4080.607-5.2B-5.3-5.4-5.5 0.003200.003220.003240.003260.003280.00330A
斜率值为
E1 表-lnlnA＝ =*（）=mol可求得根据RTt诱浓度的高低会决定具体反对于振荡曲线就是由于浓度的高低会有两种反应过程，浓度的变化，恰好是反应过程B中有的应的过程，而铂电极是用来浓度的周期性变化，也就间接的表
示了参与，所以曲线的这种振荡表示的是浓度的周期性变化。
数据分析6.
但是前两组从拟合直线上还是能明显看出前两组数据偏差较拟合相关度为，说明拟合较好。
大。
本次试验的误差来源有如下几项：）实验过程中温度有变化，从原始数据上可以很明显的看到反应初始温度和反应结束的（1 温度是不同的，而且均偏离预设温度，这说明反应的控温是不到位的。
）加入硫酸铈铵溶液和开始记录实验数据没有同步，这样可能会使起波时间受到一定影2（响，但是这个在时间上的影响对实验结果的影响并不大。
）由于实验要求需要恒温硫酸铈铵溶液一段时间，但是在实验时可能溶液的温度还没有3（达到预定的温度就开始实验了。
）仪器本身也是存在一定误差的，从微机上做出的图像可以看出仪器本身对结果有一定4（的干扰。
7.思考题 1）什么是化学振荡现象？产生化学振荡需要什么条件？（化学振荡就是反应系统中某些物理量随时间做周期性的变化。
发生化学振荡现象必须满足如下几个条件：反应必须是敞开体系且远离平衡态；1.2.反应历程中应包含自催化的步骤；
3.体系必须存在两个或两个以上的稳定状态。
（2）本实验中直接测定的是什么量？目的是什么？
本实验直接测定的是电位差，通过波形和电位差可以求出起波时间，根据起波时间和反应的温度求表观活化能。