蔗糖转化反应动力学.doc

实验报告：蔗糖转化反应动力学1 实验目的1. 测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数和半衰期。2. 了解旋光度的概念，学习旋光度测量方法及在化学反应动力学中的应用。2 实验原理 蔗糖在水溶液中的转化反应为 此反应是一个二级反应，在纯水中反应速率极慢，通常需要在H+ 的催化作用下进行。当蔗糖含量不大时，反应过程中水是大量存在的，尽管有部分水分子参加了反应，仍可认为整个反应过程中水的浓度是恒定的。H+是催化剂，其浓度也保持不变。则此蔗糖转化反应可以看作是准一级反应，反应速率为式中：k 为蔗糖转化反应速率常数，c蔗 为时间t时蔗糖的浓度。当t0时， 当 时，相应的时间t即为半衰期，且 本实验通过测量旋光度来代替反应物或生成物浓度的测量。旋光性物质的旋光角式中：m为旋光性物质的质量旋光本领，与温度、溶剂、偏振光波长等有关；m为旋光性物质在截面积为A的线性偏振光束途径中的质量。 蔗糖、葡萄糖和果糖都具有旋光性，但旋光能力不同，因此，随着反应的进行，蔗糖、葡萄糖、果糖的浓度发生变化，总旋光角也发生变化。蔗糖、葡萄糖为右旋，果糖为左旋。所以反应过程中右旋角不断减小，反应完毕时溶液呈左旋。 蔗糖水解反应过程中，不同时间t时，反应物、生成物浓度为 可得以对t作图，则图为一直线，由直线斜率可求得蔗糖转化反应速率常数k。3 仪器与试剂旋光仪、恒温槽、磨口塞锥形瓶（250ml）、烧杯（100ml、1000ml）、移液管（50ml）、蔗糖（A.R.）、HCl溶液容量瓶（50ml）、秒表。4 实验步骤1.打开恒温水浴锅，将设定温度调至55；将恒温槽温度设定为25。2.配制溶液：10.0g蔗糖用少量水溶解，注入50ml容量瓶，稀至刻度。3.配制盐酸溶液50ml HCl溶液（3.0moldm-3）于干燥、洁净的250ml磨口塞锥形瓶中。4.将蔗糖溶液倒入另一干燥、洁净的250ml磨口塞锥形瓶中，将50mlHCl溶液迅速倒入蔗糖溶液中，同时开动秒表计时。两瓶应来回倒几次，使溶液倒尽，并加塞混匀。5.迅速取少量混合液洗涤旋光测试管两次，在测试管内装满混合液，用镜头纸将测试管两端玻璃片擦干，迅速放入旋光仪内，测量第一个数据1 ，同时记录时间，测定1尽量在3min内完成。以后每隔3min测一次。至少测量至旋光度为负值（左旋）。6.将剩余混合液置于55水浴内保温30min ，然后冷却至实验温度测。7.充分洗净测试管，擦净后放回仪器盒，以防酸蚀。洗净锥形瓶并晾干。5 实验数据记录与处理1. 室温：26.7 恒温槽温度：25 蔗糖质量：10.0g2. 实验数据：t/st/rad(t-)/radln(t-)9112.115 16.025 2.774 31210.620 14.530 2.676 4849.770 13.680 2.616 6748.800 12.710 2.542 8927.695 11.605 2.451 10676.460 10.370 2.339 12375.650 9.560 2.258 14644.940 8.850 2.180 16494.375 8.285 2.114 18793.720 7.630 2.032 21223.040 6.950 1.939 23352.425 6.335 1.846 26421.730 5.640 1.730 28601.240 5.150 1.639 30690.700 4.610 1.528 32390.340 4.250 1.447 3457-0.035 3.875 1.355 -3.910 3. tt图：4. ln(t-)图：反应速率常数为k=4.16E-4T1/2=ln2/k=0.6931/4.16E-4 s=1666.11 s=27.7min6 结果讨论与误差分析1.在实验过程中，样品管恒温时间不够长，与理论25有偏差。2.数值变动太快，读数不够精准。3.计时及读数的时间不够精准。4.刚开始时旋光测试管没有加塞，导致HCl挥发。7 思考题1.根据蔗糖、葡萄糖、果糖的质量旋光本领数据，计算本实验中的0和。答：m（蔗糖）=1.16*10-2radm2kg-1 M（蔗糖）=0.342kgmol-1 m（葡萄糖）=0.92*10-2radm2kg-1 M（葡萄糖）=0.180 kgmol-1 m（果糖）=-1.60*10-2radm2kg-1 M（果糖）=0.180 kgmol-1Co(蔗糖)=0.585molL-1 L=200mm=0.2m A(蔗糖)= m（蔗糖）* M(蔗糖)*L=0.793radLmol-1A(葡萄糖)= m（葡萄糖）* M(葡萄糖)*L=0.331radLmol-1A(果糖)= m（果糖）* M(果糖)*L=-0.576radLmol-1得， o= A(蔗糖)* Co(蔗糖)=0.464rad =A（葡萄糖）*Co(蔗糖)+A（果糖）*Co（蔗糖）=-0.143rad2.配置蔗糖溶液时，使用0.1g精度的天平，而无需使用0.1mg精度的天平，为什么？答：因为要求配10.0g的蔗糖溶液，只要称准到小数点后第一位,即0.1g就可以了,因此只需用精度为0.1g的天平而不需用精度为0.0001g的分析天平(它能准确到小数点后第四位)。实际就是称量的精确度确定需要用的设备。3.将盐酸溶液与蔗糖溶液混合时，是将盐酸溶液加入到蔗糖溶液中，反之是否可以？为什么？答：由于反应中水是大量的，消耗的水可忽略不计，