一級反應-蔗糖酸催化轉化反應

一級反應——蔗糖酸催化轉化反應實驗目的掌握準一級反應的特點掌握根據物質的光學特性測定蔗糖水解反應動力學參數的實驗原理和方法了解旋光儀的基本原理，掌握旋光儀的正確使用方法采用旋光法測定不同酸催化條件下這趟水解反應的速率常數和半衰期實驗原理蔗糖轉化反應為：C12H22O11(蔗糖)+H2OH+C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O蔗糖轉化反應可看作準一級反應。對反應速率方程積分可得lnC=lnC0-kobst。C0為反應物初始濃度，當C=12C0時，t可以用t12表示，即為反應的半衰期，t12=蔗糖及其水解產物均為旋光物質，而且它們的旋光能力不同，故可利用體系在反應進程中旋光度的變化來度量反應的進程。溶液的旋光度與溶液中所含的旋光物質的種類、濃度、溶劑的性質、液層厚度、光源波長級溫度等因素有關。在其它條件固定時，旋光度α與反應物質濃度呈線性關系，即α=βC。式中比例常數β與物質的旋光能力、溶劑性質、液層厚度及溫度等因素有關。在蔗糖的水解反應中，反應物蔗糖是右旋性物質，比旋度[α]D20=66.6°，產物中葡萄糖也是右旋性物質，[α]D20=52.5°，但產物中的果糖是左旋性物質，[α]D20=91.9°。因此隨著水解作用的進行，右旋角不斷減小，最后經過零點變成左旋，并且溶液的旋光度為各組成的旋光度之和。若反應時間為0，t，∞時溶液的旋光度分別用α0，αt，α∞，則C0=α0-α∞β反-β生=β（α0-α∞），C=αt-α∞β反儀器與藥品旋光儀、超級恒溫槽、旋光管、停表、移液管（250ml）2支、吸量管（10ml）2支、容量瓶、具塞錐形瓶（100ml）2個、錐形瓶（250ml）2個、試劑瓶（250ml）2個、量筒、燒杯蔗糖（分析純）、濃鹽酸、H2C2O4·H2O（基準物質）、NaOH（分析純）、酚酞（1%）、甲基橙（0.1%）實驗步驟HCl原始溶液的配置和濃度測定：在通風櫥中將濃鹽酸水按2:1（體積比）稀釋，配成100ml原始溶液（濃度約8mol·ml-1），轉入試劑瓶中加塞儲存。配置250ml0.1mol·ml-1NaOH標準溶液。準確稱取0.15gH2C2O4·2H2O固體于250ml錐形瓶中，加以ln(αt-α∞kobs=0.0049t1CHCl（2）=3mol/Lt(s)205260295350401457508565αt13.512.6512.0511.410.79.859.158.55t(s)6286948639461035112112431376αt7.957.055.254.353.953.052.051.15t(s)1474αt0.55以ln(αt-α∞kobs=0.0010t1CHCl（3）=2mol/Lt(s)1332284265386307729021035αt15.2513.7511.456.655.5t(s)12631398152416721747181218981955αt50.950.750.550.15-0.1以ln(αt-α∞kobs=0.0008t1CHCl（4）=1mol/Lt(s)93214319509800140319952656αt16.2515.915.5514.8513.8t(s)296932803600αt6.555.554.95以ln(αt-α∞kobs=0.0002t1CHCl（5）=0.8mol/Lt(s)0.1160.6970.9241.2331.792.1092.3932.7αt16.214.4514.1513.3511.9511.210.359.35t(s)1.5483.0353.283.6αt12.58.758.157.4以ln(αt-α∞kobs=0.00016t1α∞的測定序號旋光度（°）旋光儀零點平均值（°）1-4.95-4.972-4.953-4.954-5.055-4.95[H+](mol/L)kobs40.00493（舍棄）0.001020.000810.00020.80.00018作kobs~[H+]圖外推至[H+]=0求出k0=-0.0014作ln(kobs-k0)~ln([H+])圖直線斜率為0.8684，即H+的反應級數γ=1思考與討論為什么可用蒸餾水來校正旋光儀零點？試問在蔗糖轉化反應過程中所測得旋光度是否要進行零點校正？答：若需要精確測量α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誤差；蔗糖溶液以作蒸餾水溶劑，且蒸餾水沒有旋光性，旋光度為零，故用純蒸餾水作零點校正。蔗糖轉化反應過程中，無須再作零點校正，因都以蒸餾水作校正，只需校正一次。在測量蔗糖轉化速率常數時，選用長的旋光管好，還是短的好？答：選用較長的旋光管好。根據公式[α]＝α×100/Lc，在其它條件不變情況下，L越長，α越大，則α的相對測量誤差越小。如何判斷某一旋光物質是左旋還是右旋？答：用旋光儀測定物質的旋光度，若為負值，則為左旋；若為正值，則為右旋。在混合蔗糖溶液和鹽酸溶液時，我們將鹽酸加到蔗糖溶液里去，可否將蔗糖溶液加到鹽酸里？為什么？答：不能。由于反應中水是大量的，消耗的水可忽略不計，所以該反應可看作是一級反應。反應速率只與蔗糖的濃度有關。鹽酸只作催化劑。如果將蔗糖加入鹽酸中