蔗糖水解速率常数的测定-2

1、蔗糖水解速率常数的测定(旋光法 ).实验目的学习反应动力学的基本研究方法及方法原理。2、学会利用旋光法测定蔗糖水解的速率常数。3、掌握旋光仪的使用和校正方法 ,以及实验数据的作 图处理方法。.实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖的反 应为：C12H 22O11+H2OC6H12O6(葡萄糖 )+C6H 12O6（果糖）为使水解反 应加速，反应常以 H3O+为催化剂，故在酸性介质中进行水解反 应中。在水大量存在的条件下，反应达终点时，虽有部分水分子参加反 应，但与溶质浓度相比认为它的浓度没有改 变，故此反应可视为一级反应，其动力学方程式 为：lnC=-k t+lnC 0式中：C 为反应开始时蔗糖的浓度

2、；C0 为 t 时间时的蔗糖的 浓度。当 C=0.5C0 时，t 可用 t1/2表示，即为反应的半衰期。 t 1/2=ln2/k上式说明一级反应的半衰期只决定于反 应速率常数 k，而与起始无关，这是一级反应的一个特点。蔗糖及其水解 产物均为旋光物质,都具有旋光性 .旋光能力的不同可以用体系反 应过程中旋光度的 变化来量度反 应的进程(测量旋光度所用的一起 为旋光仪).溶液的旋光度与溶液中所含旋光物 质的种类,浓度,液层厚度 ,光源波长及反应浓度等因素有关 .当其他条件固定 时,旋光度与反 应物质浓度 C 呈线形关系 .为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度 这一概念，并表示为： D= *10

3、0/(L*C)式中：t 为实验时 温度；D 为实验温度为 20，所用钠灯光源 D 线，波长 589nm，为旋光度；L 为液层厚度（dm）；C为浓度（g/100mL），当其他条件不 变时，即：A=KC在一定条件下是一常数。蔗糖 =66.5 ,葡萄糖 =52.0 果糖 =-91.9 ，由于生成物中果糖左旋比葡萄糖的右旋性大 ,所以反应过程中的旋光度由右旋向左旋变化(旋光度有加和性 ).随着反应的进行,体系右旋角不断减小 ,反应至某一瞬间,体系的旋光度可恰好 为零,而后变成左旋 ,直至水解完全 ,这时左旋角达到最大 值 a ,设体系的最初旋光度 为 a0.则：t=0 时C0(蔗糖尚未水解)0=反t=

4、t 时 t=反 C+生（C0-C） (水解一部分 )t= 时=生 C0(水解完全 )式中 、为反应时间为 0、t、 时的溶液的旋光度。0t联立以上三式： ln( t-)=-kt+ln( 0-)由上式可以看出，以 ln(t-) 对 t 作图可得一直 线，由直线斜率即可求得反 应速度常数 k ，由截距可得到 值。0三.仪器与试剂自动旋转仪 (WZZ-2), HSS-1B 数字式超 级恒温水浴槽 ,移液管 (50ml 二支 ),锥形瓶 (200ml,1 个),温度计 1 支。蔗糖 (AR) ，二次水，盐酸溶液 (3mol/dm 3)。四.实验步骤(一)准备工作1、用台称粗称蔗糖 10g,放入锥形瓶中

5、 ,准确移入水 50ml,并量取水温 (记录 ).2、旋光仪零点调节：在旋光管中注入纯水(不要有气泡 )放入旋光仪暗箱中，开启旋光仪电源预热 5 分钟(使钠光的强度比较大时),再开启直流 电源开关 ,待钠光灯稳定后 ,开启测量开关 .光屏应显示00.000.否则,可按零键使其归零.(二)测量1、t的测量：在上述配制的蔗糖溶液中准确加入 50ml 的盐酸溶液 (3mol.dm -3), 迅速混合均匀并注入旋光管中 (注意：不要有气泡),在旋光仪中测量其 t 值，测量中每三分 钟读取一次 Xt 值,共读取 12 组数据。注意：测量中不可 动清零键。2、的测定：将步骤.1 中所余的反 应液在 50

6、下水浴中恒温加 热 30min 之后降至室温 (准备工作中所量取的水温 )，测其旋光度即 为 X(注意：反应液的加热可与 .1 步骤同时进行)。连续测 定三次。五.数据记录1、实验温度 (水温 )：16 。t/m039121518inat12.12.11.11.10.10.975357870305855380t/m212427303336inat9.99.59.08.68.17.8151580708585a-0.600-0.605-0.610六、实验数据处理a=-（0.600+0.605+0.610）/3=-0.605t/m039121518inat12.12.11.11.10.10.9753

7、57870305855380at13.12.12.11.11.10.a580981475910460985ln(a2.62.52.52.42.42.3ta)086634237774389965t/m212427303336inat9.99.59.08.68.17.8151580708585at10.10.9.69.28.78.4a52012085759090ln(a2.32.32.22.22.12.1ta)533145706273736389以 ln(t-)对 t 作图：以 ln( t-)对 t 作图可得一近似直 线，方程为：y=-0.0142x+2.6085由截距可得到 =2.6085。斜率

8、 为-0.0142,则反应速率常数0k=0.0142,t1/2 =48.8132。七、注意事项1、装样品时，旋光管管盖旋至不漏液体即可，不要用力 过猛，以免压碎玻璃片。2、在测定时，通过加热使反应速度加快 转化完全。但加热温度不要超过 60。3、由于酸对仪器有腐蚀，操作时应特别注意，避免酸液滴漏到 仪器上。实验结束后必须将旋光管洗 净。4、旋光仪中的钠光灯不宜 长时间开启，测量间隔较长时应 熄灭，以免损坏。八、思考题1、实验中，为什么用蒸 馏水来校正旋光 仪的零点 ?在蔗糖转化反应过程中，所测的旋光度 t是否需要零点校正 ?为什么 ?答：蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂，故用纯蒸馏水作零点校正。蔗糖转化反应过程中，无须再作零点校正，因都以蒸 馏水作校正，只需校正一次。2、配置溶液时不够准确，对测量结果是否有影响？答：有，当HCl 溶液浓度过大时，蔗糖水解速率测量结果会偏大。3、在混合蔗糖溶液和 盐酸溶液时，我们将盐酸加到蔗糖溶液中，可否将蔗糖溶液加到 盐酸溶液中去？ 为什么？答：如将蔗糖溶液加到 HCl 溶液中，由于，HCl 溶液浓度过大，会加快蔗糖水解，影响 测量结果。九.结果与讨论1、作出的图近似是一条直 线,说明实验结 果验证了蔗糖水解 为一级反应。2.由图形的变化趋势可知 ,随着时间的延长 Xt 越来越小直到 .(浓度随时间的延长也是越来越小 ),所以