一級反應速率常數(shù)測量

一級反應速率常數(shù)測量、實驗原理蔗糖水解反應是典型的一級，是一個準一級反應而已。C12H22OV1+H2O（酸催化）=C6H12O6（葡萄糖）+C6Hi2O6（果糖）122211261266126本是二級反應，由于水是大量的，成為準一級反應。—比/日*積分：Inc二彳+B 或lnco/c二kJ旋光度a與濃度的關系。20°C時，蔗糖的比旋光度〔a）—66.6°；匍萄糖比旋光度〔a〕=52.5°；果糖的比旋光度〔a〕一一91.9°蔗糖水解反應，開始體系是右旋的角度大，隨反應進行，旋光角度減少，變成左旋。旋光角度a與濃度關系式：a—〔a〕LcL是旋光管長度，〔a〕僅與溫度有關，當溫度，旋光管長度—Kc定，a與濃度c成正比。可寫成—Kc3.用a表示的一級反應動力學方程:A- > B+Dt=0C0t=tCAC—C—C；A- > B+Dt=0C0t=tCAC—C—C；C—C—CB0Aa0—KAC0D0t—aA+aB+aD—KC+(AAC；C00—a—(K—K—K)C0 8 ABD0C0—(a—a)/(K—K—K0 8 ABDa—a—(K—K—K)C0 t ABC—(a—a)/A 0t代入一級反應動力學方程：t=8(1)—(3)：(2)—(3)：kt=1cln-=

cAAKB+KD)(CB+CD)BDBDa—(K+K)C8 BD0DAK—K—K)ABDex—axln-0 x—xtxInc=—kt+B或1二、儀器藥品（略）(1)(2)3)ln(ci—d)=—kt+B'得到 tx 1三、實驗操作步驟：（一）儀器操作：1、 開啟電源，預熱2?3分鐘2、 旋光管裝液體a、旋下旋光管上端，取下蓋子和玻片； b、清洗旋光管；c、裝滿液體，滿、平； d、上玻片，旋上蓋子，松緊適度；e、將氣泡趕至管粗處，正確放入旋光管中。3、讀數(shù)a、調(diào)焦； b、調(diào)三分視野界面消失全暗，正確使用粗調(diào)、細調(diào)；c、正確讀出旋光度（正、負，及小數(shù)后一位的讀法）。二）溶液配制1、稱取蔗糖a、臺秤，加濾紙，調(diào)零；b、取出蔗糖，放至左盤； c、加砝碼，調(diào)游碼，讀數(shù)。2、 溶解蔗糖a、 洗燒杯，玻棒，容量瓶，滴管；b、 加蔗糖，加水（注意量）攪拌，或加熱再冷卻。3、 配溶液a、將溶液沿玻棒倒入容量瓶； b、清洗玻棒、燒杯二次倒入容量瓶；c、加水至刻度，最后用滴管加入。 d、蓋緊，搖勻（倒置）。（三）測量1、 開啟恒溫槽，調(diào)控溫至60°C；2、 用蒸餾水校正零點；a、 洗旋光管，旋下管蓋和玻片，加液，上玻片，旋緊管蓋；b、 趕氣泡，放旋光管，蓋上蓋子；c、 測出旋光度。3、 測溶液旋光度a、 取25ml蔗糖液于錐形瓶中，正確使用移液管；b、 取25mlHC1液于以上錐形瓶中，加入一半時開始計時，搖勻；c、 取少量混合液洗旋光管；d、 裝混合液于旋光管總，5分鐘內(nèi)測出第一組數(shù)據(jù)。4、 將所剩混合液蓋緊放入恒溫槽內(nèi)，1小時后取出；5、 按給定時間讀出旋光度值，直至100分鐘；6、 測定aco取出在恒溫槽中恒溫1小時的混合液，裝入旋光管中，測量a，（大約一3.9°）o四、數(shù)據(jù)處理1、計算at—a及l(fā)n(at—a)；,(要列表計算)t co t co2、 從ln(at—a)對t作圖,to3、 從直線斜率求出室溫下的反應速率常數(shù)匕。并計算出半衰期。4、 該反應的活化能為103KJ/mol,〔H+〕=1.0mol/dm3,k1=0.0125min—1用Arrhenius方程計算出298.2K反應速率常數(shù)。5、 最好使用計算機處理數(shù)據(jù),用Excel軟件。五、問題1、 為什么可以用蒸餾水校正儀器零點？2、 測量旋光儀為什么要進行零點校對？3、 本實驗可否不進行零點校正？為什么？4、 為什么配制溶液可用上皿天平稱量？5、 本實驗可否從測第一個旋光度數(shù)據(jù)時開始計時？為什么？若為二級反應怎樣？6、 旋光儀有哪些部件構成？7、 為什么旋光儀讀數(shù)選用三分視野界線消失且是全暗的視野時讀數(shù)？8、 為什么用ln(at—a)對t作圖就可得到&?t o 19、 蔗糖反應是真一級還是假一級反應？10、 蔗糖溶液中加入HCl的作用是什么？11、 在測量過程中,為什么旋光度逐漸減?。?2、 為什么a為負值？o13、 若實驗測出18°C時匕，如何算出25°C時k1?還需要哪些數(shù)據(jù)？六、一級反應思考題解答1．在測量蔗糖轉化速率常數(shù)的,選用長的旋光管好？還是短的旋光管好？答：選用較長的旋光管好。根據(jù)公式〔a〕=aXIOOO/Lc,在其它條件不變情況下,L越長，a越大，貝臨的相對測量誤差越小。2?如何根據(jù)蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度計算a和a?08答：a=(a 〕tcL［蔗糖］/100TOC\o"1-5"\h\z0 蔗糖D 0a=(a 〕tvL［葡萄糖］/100+〔a 〕tvL［果糖］/100o 葡萄糖D o 果糖D oL［蔗糖］( )100 葡萄糖D 果糖D式中：［a］tc，［a葡萄糖］此，［a糖］tc分別表示用鈉黃光作光源在t°C時蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度葡萄L(用dm表示)為旋光管的長度，［蔗糖］為反應液中蔗糖的0初始濃度，［葡萄糖］和［果糖］表示葡萄糖和果糖在反應完成時的濃度。oo設七=20CL=2dm ［蔗糖］=10g/100mL貝卩：0a=66.6X2X10/100=13.32°0a=X2X10/100X(52.2-91.9)=—3.94°o3．在旋光度的測量中，為什么要對零點進行校正?可否用蒸餾水來進行校正?在本實驗中若不進行校正，對結果是否有影響?答：若需要精確測量a的絕對值，則需要對儀器零點進行校正，因為儀器本身有一系統(tǒng)誤差；水本身沒有旋光性，故可用來校正儀器零點。本實驗測定k不需要對a進行零點校正，因為at,ag是在同一臺儀器上測量，而結果是以ln(a-a)對tt 8作圖求得的。 tg4．記錄反應開始的時間晚了一些，是否影響k值的測定?為什么?答：不會影響；因為蔗糖轉化反應對蔗糖為一級反應，本實驗是以ln(a-a)對七作圖求k,不需要a的數(shù)值。t 8 05．如何判斷某一旋光物質(zhì)是左旋還是右旋?答：根據(jù)公式[a]t°CD=aXIOO/Lc,在其它條件不變的情況下，a與濃度成正比。配制若干不同濃度的溶液，測定其旋光度。即可判斷。6．配制蔗糖溶液時稱量不夠準確或實驗所用蔗糖不純對實驗有什么影響?答：此反應對蔗糖為一級反應，利用實驗數(shù)據(jù)求k時不需要知道蔗糖的初始濃度。所以配溶液時可用粗天平稱量。若蔗糖中的不純物對反應本身無影影響，則對實驗結果也無影響。7.在數(shù)據(jù)處理中，由at—t曲線上讀取等時間間隔t時的at值這稱為數(shù)據(jù)的勻整,此法有何意義?什么情況下采用此法?答：此法便于用Guggenheim法或Kezdy—Swinboure法對實驗數(shù)據(jù)進行處理，當a8無法求出時可采用此法。使用旋光儀時以三分視野消失且較暗的位置讀數(shù)，能否以三分視野消失且較亮的位置讀數(shù)?哪種方法更好？答：不能以三分視野消失且較亮的位置讀數(shù)，因為人的視覺在暗視野下對明暗均勻與不均勻比較敏感，調(diào)節(jié)亮度相等的位置