实验二十五bz化学振荡反应

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1、实验二十五BZ化学振荡反应【目的要求】1了解Belousov-Zhabotinsky反应(简称BZ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钟离子作催化剂吋，内•二酸被滉酸氧化体系的基本原理。3.了解化学振荡反应的电势测定方法。【实验原理】有些口催化反应有可能使反应体系中某些物质的浓度随吋间(或空间)发牛周期性的变化，这类反应称为化学振荡反应。最著名的化学振荡反应是1959年首先由別诺索夫(Belousov)观察发现，随后柴波廷斯基(Zhabotinsky)继续了该反应的研究。他们

2、报道了以金属肺离子作催化剂时，柠檬酸被HBrO3氧化可发牛化学振荡现象，后來乂发现了一批溟酸盐的类似反应，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肺的酸性溶液中被浪酸钾氧化的反应就是一个典型的B-Z振荡反应。1972年，Fiel,Koros,Noyes等人通过实验对上述振荡反应进行了深入研究，提出了FKN机理，反应由三个主过程组成：过程A(1)Br+BrO3+2H+->HBrO2+HBrO(2)Br+HBrO2+H+-2HBrO过程B(3)HBrO2+BrO3+H+-2BiO2'+H20(4)

3、BrO2+Ce3++H+-HBrO2+Ce4+(5)2HBrO2fBrO3+H++HBrO过程C(6)4Ce4++BrCH(COOH)2+H2O+HBrO>2Br+4Ce3++3CO2+6H+过程A是消耗Br,产生能进一步反应的HB1O2，HBrO为屮间产物。过程B是一•个H催化过程，在Bi•消耗到一定程度后，HBrO?才按式(3)、(4)进行反应，并使反应不断加速，与此同时，C尹被氧化为Ce4+0HBO的累积还受到式⑸的制约。过程C为内二酸被澳化为BrCH(COOH)2,与Ce°坂应生成Br使C尹还原为C

4、e3+O过程C对化学振荡非常重耍，如果只有A和B,就是一般的口催化反应，进行一次就完成了，正是C的存在，以丙二酸的消耗为代价，重新得到Bi■和C「+,反应得以再启动，形成周期性的振荡。该体系的总反应为：2H++2BrO；+3CH2(COOH)22BrCH(COOH)2+3CO2+4H2O振荡的控制离子是Br由上述可见，产牛化学振荡需满足三个条件：1.反应必须远离平衡态。化学振荡只冇在远离平衡态，具冇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

5、自催化的步骤。产物之所以能加速反应，因为是自催化反应，如实验二十五BZ化学振荡反应【目的要求】1了解Belousov-Zhabotinsky反应(简称BZ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钟离子作催化剂吋，内•二酸被滉酸氧化体系的基本原理。3.了解化学振荡反应的电势测定方法。【实验原理】有些口催化反应有可能使反应体系中某些物质的浓度随吋间(或空间)发牛周期性的变化，这类反应称为化学振荡反应。最著名的化学振荡反应是1959年首先由別诺索夫(Belousov)观察发现，随后柴波

6、廷斯基(Zhabotinsky)继续了该反应的研究。他们报道了以金属肺离子作催化剂时，柠檬酸被HBrO3氧化可发牛化学振荡现象，后來乂发现了一批溟酸盐的类似反应，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肺的酸性溶液中被浪酸钾氧化的反应就是一个典型的B-Z振荡反应。1972年，Fiel,Koros,Noyes等人通过实验对上述振荡反应进行了深入研究，提出了FKN机理，反应由三个主过程组成：过程A(1)Br+BrO3+2H+->HBrO2+HBrO(2)Br+HBrO2+H+-2HBrO过程B(3

7、)HBrO2+BrO3+H+-2BiO2'+H20(4)BrO2+Ce3++H+-HBrO2+Ce4+(5)2HBrO2fBrO3+H++HBrO过程C(6)4Ce4++BrCH(COOH)2+H2O+HBrO>2Br+4Ce3++3CO2+6H+过程A是消耗Br,产生能进一步反应的HB1O2，HBrO为屮间产物。过程B是一•个H催化过程，在Bi•消耗到一定程度后，HBrO?才按式(3)、(4)进行反应，并使反应不断加速，与此同时，C尹被氧化为Ce4+0HBO的累积还受到式⑸的制约。过程C为内二酸被澳化为B

8、rCH(COOH)2,与Ce°坂应生成Br使C尹还原为Ce3+O过程C对化学振荡非常重耍，如果只有A和B,就是一般的口催化反应，进行一次就完成了，正是C的存在，以丙二酸的消耗为代价，重新得到Bi■和C「+,反应得以再启动，形成周期性的振荡。该体系的总反应为：2H++2BrO；+3CH2(COOH)22BrCH(COOH)2+3CO2+4H2O振荡的控制离子是Br由上述可见，产牛化学振荡需满足三个条件：1.反应必