8實驗八蔗糖水解反應速率常數(shù)的測定

1、寧波工程學院物理化學實驗報告專業(yè)班級 化工112 姓名 季森策 序號同組姓名土任、土春莉 指導老師付志強、姚利輝實驗日期2013.5.6實驗名稱實驗八 蔗糖水解反應速率常數(shù)的測定一、實驗目的1. 了解蔗糖水解反應體系中各物質(zhì)濃度與旋光度z間的關系。2. 測定蔗糖水解反應的速率常數(shù)和半衰期。3. 了解旋光儀的基本原理，掌握其止確的操作技術。二、實驗原理反 應-二 速率只與某反應物濃度的一次方成正比的反應稱為一級反應，速率 dt方程可由下式表示：dt式中c為吋間t吋的反應物濃度，k為反應速率常數(shù)。積分可得：lnc=kt + lnc0co為反應開始時反應物濃度。當c= c（/2時，對應i可用s2表示

2、，稱為反應的半衰期，即反應物濃度反應掉一半所用時間，得一級反應的半衰期為：t1/2=k k蔗糖在水中轉(zhuǎn)化成葡萄糖與杲糖，其反應為：c12h22o11 + h2oc6hi2o6 + c6h12o6（蔗糖）（匍萄耕） （果糖）它屬于二級反應，在純水中此反應的速率極慢，通常需要在 才離子催化作用下進行。由于 反應時水人量存在，盡管有部分水分子參與反應，仍可近似地認為整個反應過程屮水的濃度 是恒定的，而且ft是催化劑,其濃度也保持不變。因此蔗糖轉(zhuǎn)化反應可看作為一級反應。蔗糖及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，都具有旋光性，而且它們的旋光能力不同，故口j以利用體系在反應 進程中旋光度的變化來度量反應進程。測量物質(zhì)旋光度所川的

3、儀器稱為旋光儀。溶液的旋光度與溶液屮所含旋光物質(zhì)的旋光 能力，溶劑性質(zhì)，溶液濃度，樣品管長度及溫度等均有關系。當其它條件均固定時，旋光度 a為反應物濃度c呈線性關系，即a=kc式中比例常數(shù)k與物質(zhì)旋光能力，溶劑性質(zhì)，樣品管長度，溫度等有關。物質(zhì)的旋光能力用比旋光度來度量，比旋光度用下式表示:_ ct 100d l'ca式中“20”表示實驗時溫度為20c, d是指用納燈光源d線的波長（即589毫微米）,a為測得的旋光度，1為樣品管長度（dm）, ca為濃度（g/100ml）。作為反應物的蔗糖是右旋性物質(zhì)，其比旋光度a=66.6° ；牛成物中葡萄糖也是右旋 性物質(zhì)，其比旋光度qj

4、=52.5° ,但果糖是左旋性物質(zhì)，其比旋光度91.9。由 于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈左旋性質(zhì)。因此隨著反應的進行, 體系的右旋角不斷減小，反應至某一瞬間，體系的旋光度可恰好等于零，而后就變成左旋,直至蔗糖完全轉(zhuǎn)化，這時左旋和達到最人值w設最初系統(tǒng)的旋光度為ao=k反ca.o（t=0,蔗糖尚未水解）(1)ct<*>=k 生 ca,o當時間為t時，蔗糖濃度為ca，此時旋光度為5最終系統(tǒng)的旋光度為（匸8,蔗糖已完全水解）(2)(3)at= k 反 ca+ k 生（ca,（）ca） 聯(lián)立（1）、（2）、（3）式可得：ca= = k (ata»

5、)k反一 ©將（4）、（5）兩式代入速率方程即得:ln(a(a-)=kt+1 n (aoa-)我們以ln（a-a：.）對t作圖可得一直線，從直線的斜率可求得反應速率常數(shù)k,進一步也可求 算出匕/2。三、實驗儀器、試劑儀器：旋光儀，停表，恒溫水浴一套，移液管（50ml）,磨口錐形瓶（looml）,燒杯 （100ml）,臺秤，洗耳球試劑：蔗糖（ar）,鹽 酸（3mol/l, ar）四、實驗步驟（一）旋光儀的校正1. 了解旋光儀的構(gòu)造、原理，掌握其使川方法（見附錄）。2. 開啟水浴恒溫水槽的電源開關，并將水浴恒溫槽的溫度控制在60°c。3蒸館水為非旋光性物質(zhì)，可川來校正儀器的零點

6、（即a=（）時，儀器對應的刻度）。洗 凈樣品管，將樣品管一端蓋子打開，轉(zhuǎn)入去離子水，然后蓋上玻璃片，此時管內(nèi)不應有空氣 泡存在，再旋上套蓋，使玻璃片緊貼旋光管，勿使漏水。但必須注意旋緊套蓋時，不能用力 過猛，以免壓碎玻璃片，用濾紙擦干樣品管，再川擦鏡紙將樣品管兩端的玻璃片擦干凈。放 入旋光儀，打開電源，預熱5-lomin,鈉燈發(fā)光正常。調(diào)目鏡聚焦，使視野清晰；調(diào)檢偏鏡 至三分視野喑度相等為止，記錄游標（右邊）刻度為檢偏鏡旋角，記錄儀器零點。讀數(shù)注意 0度以下的實際旋光度（讀數(shù)-180）。讀數(shù)三次取平均值，即為零點，用來校正儀器的系統(tǒng) 誤差。（二）測定1、配制蔗糖溶液：用天平稱取10克蔗糖放入燒

7、杯中，加蒸懾水溶解后轉(zhuǎn)移到50ml 容量瓶中，稀釋至刻度。2、m 50ml移液管移取50mlhcl溶液放入蔗糖水溶液，邊放邊振蕩，當hcl溶液放 出一半時按下秒表開始計時（注意：秒表一經(jīng)啟動，勿停直至實驗完畢）。迅速用反應混合 液將樣品管洗滌三次后，將反應混合液裝滿樣品管，擦凈后放入旋光儀，測定規(guī)定時間的旋 光度。測得第一個數(shù)據(jù)時間應該為反應開始的前三分鐘內(nèi)。測量時先將三分視場調(diào)節(jié)到全賠, 再記錄時間（注意時間要記錄準確，以實際反應時間為準），后讀數(shù)。分別記錄5min、lomin. 15min 20min> 25min> 30min、40min> 50min> 60mi

8、n 的旋光度。3、-的測量：測定過程中，對將剩余的反應混合物放入60°c恒溫槽中加熱60min,使 反應充分后，冷卻至室溫后測定體系的旋光度。由于反應液的酸度很人，因此樣品管一定要擦干凈后才能放入旋光儀內(nèi)，以免酸液腐 蝕旋光儀，實驗結(jié)束后必須洗凈樣吊管。五、數(shù)據(jù)記錄與處理實驗溫度：23.（）°c ； hc1 濃度：3mol/l ；零點：0x）0a :3.（）5反應時間t/minatat-a-ln(ata-)k,159.1512.202.5010.02719mi j207.4510.502.351256.409.452.246305.208.252.110354.357.40

9、2.001403.306.351.848501.955.001.609600.954.001.38670-0.552.500.916以in （ a a «,）對t作圖，并由直線斜率求速率常數(shù)k|。1v = a + b * xparameterualueerrora2.927580.04664b-0.027190.00111斜率二-0.02719,所以 ki =0.02719 min =4.532x io'4s'1tl/2= ln2/kj =0.693/k| = 0.693 /4.532x 1 o'4 =1529.24 s六、結(jié)果與討論實驗結(jié)論：本實驗是測定蔗糖水解反應速率常數(shù)，誤差分析：1、實驗過程中，由于對旋光儀的使用不太熟悉，導致