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B-Z振荡反应
实验日期：2016/11/24 完成报告日期：2016/11/25
1
引言
1.1
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。
1.2 实验原理
对于以B-Z反应为代表的化学振荡现象，目前被普遍认同的是
Field，kooros和Noyes在1972年提出的FKN机理，，他们提出了该
反应由萨那个主过程组成：
BrOBr2HHBrO
2
HOBr
3
过程A ①
HBrOBrH2HOBr
2
②
式中
HBrO
2
为中间体，过程特点是大量消耗
Br
。反应中产生的
HOBr
能
进一步反应，使有机物MA如丙二酸按下式被溴化为BrMA,
(A1)
HOBrBrHBr
2
H
2
O
BrMABrMABrH
2
(A2)
BrOHBrOH僩2BrO
2
H
2
O
32
过程B ③
34
2BrOg2Ce2H2HBrO2Ce
22
④
这是一个自催化过程，在
Br
消耗到一定程度后，
HBrO
2
才转化到
按以上③、④两式进行反应，并使反应不断加速，与此同时，催化剂
Ce
3
氧化为
Ce
4
。在过程B的③和④中，③的正反应是速率控制步骤。
此外，
HBrO
2
的累积还受到下面歧化反应的制约。
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⑤
2HBrO
2
BrO
3
HOBrH
过程C MA和
BrMA
使
Ce
离子还原为
Ce
，并产生
Br
（由
BrMA
）
和其他产物。这一过程目前了解得还不够，反应可大致表达为：
⑥2
Ce
+
MA
+
BrMA
f
Br
+2
Ce
+其他产物
式中f为系数，它是每两个
Ce
离子反应所产生的
Br
数，随着
BrMA
与MA参加反应的不同比例而异。过程C对化学振荡非常重要。
4
43
43
如果只有A和B，那就是一般的自催化反应或时钟反应，进行一次就
完成。正是由于过程C，以有机物MA的消耗为代价，重新得到
Br
和
Ce
3
，反应得以重新启动，形成周期性的振荡。
丙二酸的B-Z反应，MA为
CH
2
(COOH)
2
，
BrMA
即为
BrCH(COOH)
2
，
总反应为：
3H3BrO
3
5CH
2
(COOH)
2
3BrCH(COOH)
2
2HCOOH4CO
2
5H
2
O
Ce
3
它是由①+②+4×③+4×④+2×⑤+5×（A1）+5×（A2），再加上
⑥的特征，
8Ce
4
2BrCH(COOH)
2
4H
2
O8Ce
3
2Br
2HCOOH4CO
2
10H
组合而成。但这个反应式只是一种计量方程，并不反应实际的历程。
按在FKN机理的基础上建立的俄勒冈模型，可以导得，振荡周期
t
振
与过程C即反应步骤⑥的速率系数
k
c
以及有机物的浓度
c
B
呈反比
关系，比例常数还与其他反应步骤的速率系数有关。当测定不同温度
下的振荡周期t
振
，如近视地忽略比例常数随温度的变化，可以估算
过程C即反应步骤⑥的表观活化能。另一方面，随着反应的进行，
c
B
逐渐减小，振荡周期将逐渐增大。
2 实验操作
2.1 实验用品
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