蔗糖水解反应速率常数的测定1

蔗糖水解反应速率常数的测定1 宁 波 工 程 学 院 物理化学实验 专业班级 姓名 序号 同组姓名 指导老师 实验日期 实验名称 实验八 蔗糖水解反应速率常数的测定 一、实验目的 1、 了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系; 2、 测定蔗糖水解反应的速率常数和办事半衰期; 3、了解旋光仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。 二、实验原理 dc-只与某反应物浓度c的一次成正比的反应，其速率方程的通式: 1、一级反应:反应速率dt dc -=kc (1) 1dt c0=kt将速率方程移项积分，可得到动力学方程:ln, (2) 1c 即lnc=lnc-kt,以lnc对作图应为一直线，可求得速率常数k。011 当c=c/2时，对应的t可用t表示，称为半衰期，即反应物浓度反应掉一半所用的时间。01/2 ln20.693=)式知t=， (3) 由(21/2kk11 由(3)知一级反应的半衰期与起始浓度无关。 蔗糖水解反应生成葡萄糖和果糖: CHO+ HO====CHO(葡萄糖)+ CHO(果糖)为使水解反应加速。常122211 261266126 以酸为催化剂，故反应在酸性介质中进行。此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以及 +催化剂H的浓度有关。但反应过程中，由于水是大量的，可认为水的浓度基本上是恒定的， +且H是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖的浓度有关，所以蔗糖水解反应可看作是一级反应。 蔗糖及水解产物均为旋光性物质，但他们的炫光能力不同，故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来衡量反应的进程，测量旋光度所用的仪器称为旋光仪。在其它条件均固定时，旋光度与反应物浓度有直线关系，即:a = Kc 当反应进行到某一时刻，体系的旋光度经过零点，然后左旋角不断增加。当蔗糖完全转 化时，左旋角达到最大值a。设蔗糖尚未转化时，体系最初的旋光度为 a= Kc(4) ?反0 0 体系最终的旋光度为 a = Kc (5) ?生0 当时间为t时:a = Kc + K(c-c) (6) 反反t0 由(4)、(5)、(6)式得 c = K(a-a) (7) ?00 c = K(a -a) (8) ?t ,,-,0将(7)、(8)两式代入(2)的 ， ln,kt1,,-,1 aak若用ln(-)对t作图应为一直线，由直线斜率可求速率常数。根据(8-3)式可t?1求反应的半衰期。 三、实验仪器、试剂 仪器:旋光仪、秒表、恒温水浴一套、移液管(50ml)，磨口锥形瓶(100ml)，烧杯(100ml)，电子天平，洗耳球。 试剂:蔗糖(AR)、盐酸(3mol/L,AR)。 四、实验步骤 一、旋光仪的校正 1、了解和熟悉旋光仪的构造和使用方法; 2、开启水浴恒温槽的电源开关，并将水浴恒温槽的温度控制在60?; 3、用蒸馏水校正旋光仪的零点，蒸馏水为非旋光性物质; 二、测定 、配制蔗糖溶液:用天平称取10g蔗糖放入烧杯内，加少量的蒸馏水溶解后转移到50ml1 容量瓶中，稀释至刻度; 2、旋光度的测定:将50ml配制好的蔗糖溶液，置于干净的锥形瓶中，再用50ml移液管吸取3mol/LHCl注入蔗糖溶液中。当盐酸溶液流出一半时，开始计时(作为反应开始的时间)。HCl全加入后混合均匀，迅速用少量的混合溶液洗旋光管两次，然后将反应液加入 a旋光管内，测定,5mil,10min,15min,20min,25min,30min,40min,50min,60min,依次各测一次旋t 光度。 a3、的测定:为了缩短时间，将剩余的混合液放入60?恒温水浴中，加热60min后? a取出在装入旋光管测定。 ? 五、数据与处理 a 实验温度:25.5? HCl的浓度:3mol/L 零点:0.13 :-3.28 ? a1、将不同浓度下所测得的旋光度和时间t列表,算出不同浓度下所对应的不同时间的lnt aa( -)的值: t? aaaaa反应时间/min - ln(-) k 1ttt?? -1 6‘50 9.12 12.40 2.5177 0.04179 min 10 7.47 10.75 2.3749 15 6.12 9.40 2.2407 20 4.52 7.80 2.0541 26 2.83 6.11 1.8099 30 1.97 5.25 1.6582 40 0,02 3.30 1.1939 50 -1.03 2.25 0.8109 60 -1.93 1.35 0.3001 aa2、以ln(-)对t作图，并由直线斜率求速率常数k。 1t? B Linear Fit of Data1_B ) ?2.5-at ln(a 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0102030405060 t/min ln,,, 图1、对t的线性图 t, 由图得-k=- 0.04179，所以k= 0.04179， 11 3、计算反应的半衰期。 0.693ln20.693t,, =min =16.581/2 0.04179kk11 六、结果与讨论 1、从数据图中得知某些数据与直线不符，可能原因有观察者使用旋光仪不当，读数错 误或者不准确。 2、思考题 (1)蔗糖的转化速度和哪些条件有关, 答:反应的温度、蔗糖的浓度、溶剂等因素有关。 (2)为什么配置蔗糖溶液可用粗天平称量, 答:因为该反应为一级反应，反应起始浓度不影响反应速率常数。 七、注意事项 1、在放置旋光管上的玻璃片时，将玻璃盖片沿管口轻轻推上盖好，再旋紧套盖，勿使其漏水或产生气泡。 2、旋光仪使用中，若两次测定中间间隔时间较长，则应切断电源，让灯管休息一会，在下次使用提前10分钟再开启。 、实验完毕后，用蒸馏水洗净旋光管，并擦干外壁，以防止金属部件被腐蚀。 3