2H+濃度對蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率影響的測定

1、旋光法測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)、實驗?zāi)康?. 了解蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度與旋光度之間的關(guān)系2. 測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù) ；3. 掌握旋光儀的基本原理及其使用方法；4. 了解H對速率常數(shù)的影響。、實驗原理蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)為：V=KC i2HkOi H 2OC12H2O1 （蔗糖）+H2O - CeHhQ （葡萄糖）+ CeHhQ （果糖）a d20=66.60a /=52.5° a /=-91.9°該反應(yīng)為二級反應(yīng)。H是催化劑，其濃為使水解反應(yīng)加速，常以酸為催化劑，故反應(yīng)在酸性介質(zhì)中進行。由于反應(yīng)中水是大量的，可以認為整個反應(yīng)中水的濃度基本是恒定的。而 度也是固定的。

2、所以，此反應(yīng)可視為準一級反應(yīng)。其動力學(xué)方程為=kC式中，k為反應(yīng)速率常數(shù);C為時間t時的反應(yīng)物濃度。積分得In C 二竝+血（式中，C0為反應(yīng)物的初始濃度。以時間對濃度（t C），Inct作圖，斜率即為k。蔗糖及水解產(chǎn)物均為旋光性物質(zhì)。但它們的旋光能力不同，故可以利用體系在反應(yīng)過程中 旋光度的變化來衡量反應(yīng)的進程。溶液的旋光度與溶液中所含旋光物質(zhì)的種類、濃度、溶劑 的性質(zhì)、液層厚度、光源波長及溫度等因素有關(guān)。為了比較各種物質(zhì)的旋光能力，弓I入比旋光度的概念。比旋光度可用下式表示：式中，t為實驗溫度C）; D為光源波長；a為旋光度;l為液層厚度（m）; C為濃度（kg m-3） 可知，當其它條件

3、不變時，旋光度a與濃度C成正比。即：式中的K是一個與物質(zhì)旋光能力、液層厚度、溶劑性質(zhì)、光源波長、溫度等因素有關(guān)的常數(shù)。 在蔗糖的水解反應(yīng)中，反應(yīng)物蔗糖是右旋性物質(zhì)，其比旋光度a d 2°=66.6。產(chǎn)物中葡萄糖也是右旋性物質(zhì)，其比旋光度a d20=52.5 °而產(chǎn)物中的果糖則是左旋性物質(zhì)，其比旋 光度a d20=-91.9。因此，隨著水解反應(yīng)的進行，右旋角不斷減小，最后經(jīng)過零點變成 左旋。（實驗過程中，大約從 14°2°之間，約需 45分鐘。）旋光度與濃度成正比，并且溶液的旋光度為各組成的旋光度之和。若反應(yīng)時間為0, t ,時溶液的旋光度分別用a o,a

4、 t,a 表示。貝U :a o=K蔗糖C0(2)(表示蔗糖未轉(zhuǎn)化)(1)as = (K蔗糖+K葡萄糖)Co ( 表示蔗糖已完全轉(zhuǎn)化) K反和K生分別為對應(yīng)反應(yīng)物與產(chǎn)物之比例常數(shù)。務(wù)二心升心陪Y)(3)三式聯(lián)立可以解得：(1) - (2)得%)(3) - (2)得-三、儀器與藥品1.儀器：WZZ-2B自動旋光儀1臺;超級恒溫槽1套； 燒杯(100mL)2個；兩式代入上式即得可見，以ln( a t-as)對t作圖，由該直線的斜率即可求得反應(yīng)速率常數(shù)k,半衰期ti/2.旋光管1只；臺稱1臺；秒表一只；移液管(25mL)2只；移液管或量筒(50mL)1只錐形瓶：1個2. 藥品：HCI 溶液（4mol/

5、L、3mol/L、2mol/L/、1mol/L ）蔗糖（分析純）。四、實驗步驟1. 將恒溫槽調(diào)節(jié)到（50.0 ±0.1廠C恒溫，旋光儀先預(yù)熱20分鐘。2. 旋光儀零點的校正：旋光管注入蒸餾水，無氣泡，旋緊，擦凈，調(diào)節(jié)（圓盤旋光儀）目鏡使視野清晰，旋轉(zhuǎn)檢偏鏡至觀察到的三分視野暗度相等為止，記下檢偏鏡之旋轉(zhuǎn)角a，即為旋光儀的零點。WZZ-2B自動旋光儀“清零”（本實驗中可以不校正零點）3. 蔗糖水解過程中a t的測定：稱取10g蔗糖,加入50mL蒸餾水配成溶液（若溶液渾濁，應(yīng)先過濾）。用移液管取25mL 蔗糖溶液置于100mL燒杯。移取25mL4nol dm3HCI溶液于另一 100mL

6、燒杯中。將HCI迅速 倒入蔗糖中，充分混合，在加入HCI時開始記時。（若用移液管移取25mL 4mol/LHCI溶液 直接加入到盛蔗糖溶液的燒杯中，則加入一半時開始計時）將混合液裝滿旋光管，測量不 同時間t時溶液的旋光度a t。測定時要迅速準確，當將三分視野暗度調(diào)節(jié)相同后，先記下 時間，再讀取旋光度。每隔一定時間, 讀取一次旋光度，開始時，可每1min讀一次，15min 后（讀取15個數(shù)值），每2min讀一次，再讀取15個數(shù)值（30min）。共測定45min, 30個 數(shù)值。4. 廠的測定：將混合液（25mL4moI/LHCI溶液+25mL蔗糖溶液）置于近50C的水浴中，恒溫30min以 加速

7、反應(yīng)，然后冷卻至實驗溫度，按上述操作，測定其旋光度，持續(xù)約 5 min，旋光度不 發(fā)生變化，可以認為反應(yīng)完全，此值即可認為是a 5若旋光度一直在變化，則還沒有反應(yīng) 完全。5. 重復(fù)上述實驗，但將HCI濃度分別改成2mol/L、1moI/L/，分別測其at、a®五、注意事項1. 裝樣品時，速度要快，才能保證初始旋光度在約140 （ 12.90左右）。旋光管管蓋旋至不漏液體即可，不要用力過猛，以免壓碎玻璃片。2. 在測定a a時，通過加熱使反應(yīng)速度加快轉(zhuǎn)化完全，但加熱溫度不要超過60C，減少副反應(yīng)。3. 酸對儀器有腐蝕，應(yīng)特別注意，避免酸液滴漏到儀器上。實驗結(jié)束后必須將旋光管洗凈。4.

8、旋光儀中的鈉光燈（波長589.3nm）不宜長時間開啟，測量間隔較長時應(yīng)熄滅，以免損壞。 不宜超過4小時，若時間較長，可停用1015 min，使鈉光燈冷卻后，再重新開啟使用。六、數(shù)據(jù)記錄與處理1. 將實驗數(shù)據(jù)記錄于下表：溫度：11.75 C鹽酸濃度：4 mol/La®: -4.448 ;反應(yīng)時間t （s）ata®at-a ®In (at-a®)13711.944-4.44816.3922.79679321011.834-4.448 :16.2822.79006 127711.734-4.44816.1822.783928711.732-4.448 116.

9、182.783776:33311.63-4.44816.0782.77745238611.528-4.44815.9762.77108843811.426-4.448 :15.8742.764683:44411.424-4.44815.8722.76455748411.322-4.44815.772.75810953611.218-4.448 :15.6662.751493:53811.216-4.44815.6642.75136558211.104-4.44815.5522.74418964210.992-4.44815.442.73696267710.872-4.44815.32:2.72

10、9159：730：10.77 :-4.44815.2182.72247975710.652-4.44815.12.714695807：10.54 ：-4.44814.988:2.70725：847：10.416：-4.44814.8642.698942 186110.41-4.44814.8582.69853890910.264-4.44814.7122.688663921：10.262:-4.44814.712.688528 :94410.16-4.44814.6082.68156995810.134-4.44814.582:2.679788 1993：10.018：-4.44814.466

11、2.67180110329.894-4.44814.3422.6631921057：9.878-4.44814.3262.662076J1087：9.762 :-4.44814.212.653946111209.634-4.44814.0822.6448971140：9.606-4.44814.0542.642907 11180：9.498 :-4.44813.9462.635193112009.284-4.44813.7322.61972912789.182-4.44813.632.6122731304：9.054 :-4.44813.502P 2.602838 113458.934-4.4

12、4813.3822.59391113848.83-4.44813.2782.5861091427：8.722 :-4.44813.172.577942 :14498.608-4.44813.0562.56924814808.506-4.44812.9542.5614051525：8.386 :-4.44812.834P 2.552098 :15558.26-4.44812.7082.54223215868.23-4.44812.6782.5398681620：8.126 :-4.44812.574P 2.531631：16807.896-4.44812.3442.5131717707.522-

13、4.44811.972.48240418307.382-4.44811.832.47063918587.222-4.44811.672.45702119037.11-4.44811.5582.44737819277.002-4.44811.452.4379919686.852-4.44811.32.424803溫度：11.75 C 鹽酸濃度： 2mol/La-: -4.17;反應(yīng)時間t(s)atacoat-aIn (at-a )17111.804-4.1715.9742.770962335：11.7 1-4.1715.87P 2.764431：46411.6-4.1715.772.758109

14、57011.5-4.1715.672.751748673：11.392 ：-4.1715.562P 2.744832 :77011.284-4.1715.4542.73786887111.182-4.1715.3522.731246934：11.076 :-4.1715.246P 2.724317:1006：10.972-4.1715.1422.717472107610.862-4.1715.0322.7101811105：10.86-4.1715.03P 2.710048 :115410.756-4.1714.92612.703105121510.654-4.1714.8242.696247

15、1282：10.544 :-4.1714.714P 2.688799:134610.44 :-4.1714.612.681706142210.33-4.1714.52.6741491465：10.23-4.1714.4P 2.667228 1153010.112-4.1714.2822.659159810.01-4.1714.182.6518331660：9.908-4.1714.0782.64461317009.806-4.1713.9762.63734217509.704-4.1713.8742.6300171877：9.502-4.1713.6722.61535119209.4-4.17

16、13.572.607861溫度：11.75 C鹽酸濃度：1 mol/La-:-3.95 ;反應(yīng)時間t( s)ataat -a In (at -a )14811.898-3.9515.8482.763043475：11.796-3.9515.746P 2.756586169611.694-3.9515.6442.75008787411.592-3.9515.5422.7435461020：11.488-3.9515.438P 2.736832 1115411.384-3.9515.3342.730073126911.278-3.9515.2282.7231361395：11.17-3.9515.

17、12P 2.716018 11490：11.068-3.9515.0182.709249160410.964-3.9514.9142.7023169010.86-3.9514.812.6953031780：10.758-3.9514.7082.688392 1186910.652-3.9514.6022.681159187910.65-3.9514.62.6810221965：10.544-3.9514.4942.673735:205210.442-3.9514.3922.6666722做不同HCL濃度下的ln( a t- a-)對t作圖，由所得直線的斜率求出反應(yīng)速率常數(shù)k?？偨Y(jié)HCl對速率常

18、數(shù)的影響。由數(shù)據(jù)得到的圖。4mol/L鹽酸2mol/L鹽酸2.802.752.70 _2.652.602.802.75 .2.702.652.602.55 2.50 一2.45 一2.40 一|.|.| | . |.|100 200 300 400 500 600 700 800 9OO1OO011O012O013OO14O015O06O017OO18O019OC2OOO由圖可知：K=2.05392E-41mol/L鹽酸由圖可知：k=9.70428E-52.802.752.702.65由圖可知：K=5.36717E-5鹽酸的濃度c速率常數(shù)k(mol/L)4mol/L鹽酸k=2.05392E-42mol/L鹽酸k=9.70428E-51mol/L鹽酸k=5.36717E-5由此表作圖可得0.000220.000200.000180.000160.000140.000120.000100.000080.0000660.00004C(mol/L)K=5.10879E-5【思考問題】1. 實驗中，為什么用蒸餾水來校正旋光儀的零點 ？在蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中，所測的旋光度a