一级反应速率常数测量

一级反应速率常数测量、实验原理蔗糖水解反应是典型的一级，是一个准一级反应而已。C12H22OV1+H2O（酸催化）=C6H12O6（葡萄糖）+C6Hi2O6（果糖）122211261266126本是二级反应，由于水是大量的，成为准一级反应。—比/日*积分：Inc二彳+B 或lnco/c二kJ旋光度a与浓度的关系。20°C时，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°蔗糖水解反应，开始体系是右旋的角度大，随反应进行，旋光角度减少，变成左旋。旋光角度a与浓度关系式：a—〔a〕LcL是旋光管长度，〔a〕仅与温度有关，当温度，旋光管长度—Kc定，a与浓度c成正比。可写成—Kc3.用a表示的一级反应动力学方程: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代入一级反应动力学方程：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、仪器药品（略）(1)(2)3)ln(ci—d)=—kt+B'得到 tx 1三、实验操作步骤：（一）仪器操作：1、 开启电源，预热2〜3分钟2、 旋光管装液体a、旋下旋光管上端，取下盖子和玻片； b、清洗旋光管；c、装满液体，满、平； d、上玻片，旋上盖子，松紧适度；e、将气泡赶至管粗处，正确放入旋光管中。3、读数a、调焦； b、调三分视野界面消失全暗，正确使用粗调、细调；c、正确读出旋光度（正、负，及小数后一位的读法）。二）溶液配制1、称取蔗糖a、台秤，加滤纸，调零；b、取出蔗糖，放至左盘； c、加砝码，调游码，读数。2、 溶解蔗糖a、 洗烧杯，玻棒，容量瓶，滴管；b、 加蔗糖，加水（注意量）搅拌，或加热再冷却。3、 配溶液a、将溶液沿玻棒倒入容量瓶； b、清洗玻棒、烧杯二次倒入容量瓶；c、加水至刻度，最后用滴管加入。 d、盖紧，摇匀（倒置）。（三）测量1、 开启恒温槽，调控温至60°C；2、 用蒸馏水校正零点；a、 洗旋光管，旋下管盖和玻片，加液，上玻片，旋紧管盖；b、 赶气泡，放旋光管，盖上盖子；c、 测出旋光度。3、 测溶液旋光度a、 取25ml蔗糖液于锥形瓶中，正确使用移液管；b、 取25mlHC1液于以上锥形瓶中，加入一半时开始计时，摇匀；c、 取少量混合液洗旋光管；d、 装混合液于旋光管总，5分钟内测出第一组数据。4、 将所剩混合液盖紧放入恒温槽内，1小时后取出；5、 按给定时间读出旋光度值，直至100分钟；6、 测定aco取出在恒温槽中恒温1小时的混合液，装入旋光管中，测量a，（大约一3.9°）o四、数据处理1、计算at—a及ln(at—a)；,(要列表计算)t co t co2、 从ln(at—a)对t作图,to3、 从直线斜率求出室温下的反应速率常数匕。并计算出半衰期。4、 该反应的活化能为103KJ/mol,〔H+〕=1.0mol/dm3,k1=0.0125min—1用Arrhenius方程计算出298.2K反应速率常数。5、 最好使用计算机处理数据,用Excel软件。五、问题1、 为什么可以用蒸馏水校正仪器零点？2、 测量旋光仪为什么要进行零点校对？3、 本实验可否不进行零点校正？为什么？4、 为什么配制溶液可用上皿天平称量？5、 本实验可否从测第一个旋光度数据时开始计时？为什么？若为二级反应怎样？6、 旋光仪有哪些部件构成？7、 为什么旋光仪读数选用三分视野界线消失且是全暗的视野时读数？8、 为什么用ln(at—a)对t作图就可得到&?t o 19、 蔗糖反应是真一级还是假一级反应？10、 蔗糖溶液中加入HCl的作用是什么？11、 在测量过程中,为什么旋光度逐渐减小？12、 为什么a为负值？o13、 若实验测出18°C时匕，如何算出25°C时k1?还需要哪些数据？六、一级反应思考题解答1．在测量蔗糖转化速率常数的,选用长的旋光管好？还是短的旋光管好？答：选用较长的旋光管好。根据公式〔a〕=aXIOOO/Lc,在其它条件不变情况下,L越长，a越大，贝临的相对测量误差越小。2•如何根据蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度计算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分别表示用钠黄光作光源在t°C时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度葡萄L(用dm表示)为旋光管的长度，［蔗糖］为反应液中蔗糖的0初始浓度，［葡萄糖］和［果糖］表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。oo设七=20CL=2dm ［蔗糖］=10g/100mL贝卩：0a=66.6X2X10/100=13.32°0a=X2X10/100X(52.2-91.9)=—3.94°o3．在旋光度的测量中，为什么要对零点进行校正?可否用蒸馏水来进行校正?在本实验中若不进行校正，对结果是否有影响?答：若需要精确测量a的绝对值，则需要对仪器零点进行校正，因为仪器本身有一系统误差；水本身没有旋光性，故可用来校正仪器零点。本实验测定k不需要对a进行零点校正，因为at,ag是在同一台仪器上测量，而结果是以ln(a-a)对tt 8作图求得的。 tg4．记录反应开始的时间晚了一些，是否影响k值的测定?为什么?答：不会影响；因为蔗糖转化反应对蔗糖为一级反应，本实验是以ln(a-a)对七作图求k,不需要a的数值。t 8 05．如何判断某一旋光物质是左旋还是右旋?答：根据公式[a]t°CD=aXIOO/Lc,在其它条件不变的情况下，a与浓度成正比。配制若干不同浓度的溶液，测定其旋光度。即可判断。6．配制蔗糖溶液时称量不够准确或实验所用蔗糖不纯对实验有什么影响?答：此反应对蔗糖为一级反应，利用实验数据求k时不需要知道蔗糖的初始浓度。所以配溶液时可用粗天平称量。若蔗糖中的不纯物对反应本身无影影响，则对实验结果也无影响。7.在数据处理中，由at—t曲线上读取等时间间隔t时的at值这称为数据的匀整,此法有何意义?什么情况下采用此法?答：此法便于用Guggenheim法或Kezdy—Swinboure法对实验数据进行处理，当a8无法求出时可采用此法。使用旋光仪时以三分视野消失且较暗的位置读数，能否以三分视野消失且较亮的位置读数?哪种方法更好？答：不能以三分视野消失且较亮的位置读数，因为人的视觉在暗视野下对明暗均匀与不均匀比较敏感，调节亮度相等的位置