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BZ振荡实验

一、实验目的及要求

1.了解BZ(Belousov-Zhobotinski)振荡反应的基本原理，观察BZ化学振荡

实验。

2.了解化学振荡反应中的电势测定方法，通过测定电位-时间曲线求得化学振

荡反应的表观活化能。

二、实验原理

1.BZ振荡反应

化学振荡是指反应系统中的某些量(如某组分的浓度)随时间做周期性的变

化。BZ振荡实验是由贝诺索夫(Belousov)和柴波廷斯基(Zhobotinski)发现和发

展起来的，是指在酸性介质中，有机物在有金属离子催化的条件下被溴酸盐氧化，

某些组分的浓度发生周期性的变化。

大量实验研究表明，化学振荡反应的发生必须满足三个条件：(1)必须是远离

平衡态体系；(2)反应历程中含有自催化步骤；(3)体系必须具有双稳态性，即可

在稳态间来回振荡。

2.FKN机理

菲尔德(Field)、科罗什(Koros)、诺伊斯(Noyes)三位科学家对BZ振荡反应

4+

实验进行了解释，称为FKN机理。下面以BrO~Ce~CH(COOH)~HSO体系为例说

32224

明。在该体系中发生的总反应为：

该反应的的核心内容是系统中存在受Br－浓度控制的A和B两个过程。具体的说，

当Br－的浓度高于某个浓度(这个浓度被称为临界浓度C)时，BrO－被还原成Br，

临32

即发生A过程。

过程A：

(注：HOBr产生后立即被丙二酸消耗，反应过程如下：

--3＋4

当Br的浓度低于临界浓度时，或者说Br的浓度较低时，Ce被氧化为Ce

＋，发生B过程。

过程B：

1/4

(自由基反应瞬间完成)

-

Br再生过程：

过程A是消耗Br－并产生能进一步发生反应的HBrO，HOBr是中间产物，产

2

生之后立即被丙二酸消耗。

过程B是一个自催化的过程(HBrO充当催化剂)，在Br－消耗到一定程度后，

2

3＋4+

HBrO才按③和④进行，并使反应不断加速，与此同时，Ce被氧化为Ce。

2

HBrO的累积还受⑤的制约。

2

4+－4+

⑥反应为丙二酸被溴化为BrCH(COOH)，与Ce反应生成Br使Ce转化为

2

3+－3+

Ce。这个反应使得Br和Ce再生，形成周期振荡，并且控制A过程和B过程发

生