八、蔗糖水解反应速率常数的测定

吟二呀拓学晚物理化学实验报告实验名称：蔗糖水解反应速率常数的测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：姓名：学号：指导教师：日期：、实验目的1、了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系2、测定蔗糖水解反的速率常数和半衰期。3、了解旋光仪的基本原理，并掌握旋光仪正确的操作技术。二、实验原理1、反应速率－de1、反应速率－dedt只与某反应温度的一次方成正比的反应成为一级反应。其速率方程通式为：dedt=Kdedt=K1c1)积分式为：ln》O=K1t (2)式中C0为反应物的初始浓度，C为t时刻反应物的浓度，为反应的速率常数。当C=C0/2时，对应的可用表示1/2表示，成为反应的半衰期，即反应物浓度掉一半所用的时间。即：反应的半衰期t=-n~=0.693/k(3)1/2k由式子可以看出，一级反应的半衰期与反应物的初始浓度无关。即：lnc=lnco-K1t (4)2、 蔗糖水解反应的计量方程式为：C12H22O11+H2O====C6H12O6+C6H-12O6蔗糖葡萄糖果糖蔗糖水解速率极慢，在酸性介质中反应速率大大加快，故H30+为催化剂。反应中，h2o是大量的，反应前后与溶质浓度相比，看成它的浓度不变，故蔗糖水解反应可看做一级反应。蔗糖及其水解产物均为旋光性物质，蔗糖是右旋的，但水解后的混合物葡萄糖和果糖则为左旋，这是因为左旋的果糖比右旋的葡萄糖旋光度稍大的缘故。因此，当蔗糖开始水解后，随着时间增长，溶液的右旋光度渐小，逐渐变为左旋，即随着蔗糖浓度减小，溶渡的旋光度在改变。因此，借助反应系统旋光度的测定，可以测定蔗糖水解的速率。当其它条件不变时，旋光度a与浓度c成正比，即：a=Kc (K为比例常数)已知，比旋光度［a庶糖］20=+66.6°,［a庶糖］20=+52.2°,［a果糖］20=-91.9°，DDD所以，当蔗糖水解反应进行时，右旋角度不断减小，当反应终了时，系统经过零度变为左旋。蔗糖水解反应中，反应物与生成物都具有旋光性，旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度为各组成旋光度之和(有加和性)。3、 设蔗糖尚未转化，体系最初的旋光度为：a0=K威0体系最终的旋光度：aro=Kc0式中K、K分别为反应物和生成物的比例常数。当蔗糖反应时间为t时，蔗糖的浓度为c,旋光度为at。贝Uat=Kc+K（cO-c）（5）TOC\o"1-5"\h\zt t 反 生综合可得关系式：c0=（a0-a）/（K、K）=K（a0-a） （6）0 0g 反 生 0gc=（a-a）/（K、K）=K（a-a） （7）tg 反生 tga-a把（6）、（7）两式代入（2）中，则In—込=k1ta-a1t co若用ln（at-ag）对t作图，可得一直线，由直线的斜率可求速率常数匕，根据（3）可求得反应的半衰期。三、实验仪器与试剂1、 仪器：自动旋光仪1台；停表1块；恒温槽1套；移液管（25ml）1支;磨口锥形瓶（100ml）1个；容量瓶（50ml）1个；烧杯（100ml）；台秤；洗耳球。2、 药品：蔗糖（AR）；盐酸（3mol.L-1,AR）。四、实验装置图圉1離进快示意番1圉1離进快示意番1曲源；工粪聚诱萌；工澜芭片；牛迅偏萌；用石英片；恳讪1试筲歳T-检偏證：和望远镜物頸；9删度盘；10-望远頸巨镜：11-対蛊盘转动手轮OG做五、实验步骤一、旋光仪零点的校正1、 了解和熟悉旋光仪的构造和使用方法。2、 调整恒温槽至25°C恒温，然后将旋光管外套接上恒温水。3、 用蒸馏水洗净旋光管各部分零件，将一端的盖子旋聚，向管内注满蒸馏水，取玻璃片沿管口轻轻推入盖好，再旋紧套盖，勿使其漏水或有气泡。（小心操作，以防用力过猛，压碎玻璃片）用滤纸或干布擦净旋光管两端玻璃片，并放入旋光仪中。打开旋光仪电源开关，读数3次后取出旋光管，倒出蒸馏水。二、测定1、配制蔗糖溶液：称取蔗糖10g，溶于蒸馏水中，用50ml容量瓶配制成溶液。2、 旋光度的测定：50ml蔗糖溶液置于干净的锥形瓶中，用50ml移液管将3mol.L-1HCI溶液分别注入到蔗糖溶液中。当HCI溶液加入一半时，开动停表作为反应的起始时间。全HCI溶液加入后混合均匀，迅速取少量混合液清洗旋光管二次，然后将此混合液注满旋光管，盖好玻璃片，旋紧套盖。擦净旋光管两端玻璃片，立刻置于旋光仪中。测量时间t时溶液的旋光度at，5min,10min,15min，20min，30min，40min，50min，60min各测一次。3、 a的测定。GO将步骤3中的混合液保留好，48小时后重新恒温，观测其旋光度，此值即为a/或将剩余混合液，置于60°C水浴中温热60分钟，加速水解反应进行，然后冷却至实验温度。按上述操作测其旋光度，即认为是a。00六、数据记录与处理实验温度28.6C HC1 零点0.90 a 430（校准值）6-1、蔗糖水解的旋光度读数记录反应时间/minata-at mln(a-a)t mk1/min-159.2513.552.606107.2011.502.442155.8010.102.312203.157.452.008251.706.001.7920.04436300.604.901.58940-1.502.801.03050-2.451.850.61560-3.550.750.288V=ft+^：*XParameterValueErrcrt-UalueProb>|t|A2.88830-^391873-718^1-0.044360-0S118-37.69582FtR-S(]uare(C0D)fidjTR-SquareRot?t-MSE(SD)N-0.99755S99円^.9944^-^61729根据上图，可知直线的斜率为-0.04436，又-k1=-0.04436。即k1=0.04436min-1ln2蔗糖水解反应的半衰期：t= =0.693/k=15.62min1/2k七、注意事项1、 在放置炫光管上的玻璃片时，将玻璃盖片沿管口轻轻推上盖好，再旋紧套盖，不要使其漏水或产生气泡。2、 测到30分钟后，每次测量间隔时应将钠光灯熄灭，以延长钠光灯寿命。但下一次测量之前提前10分钟打开钠光灯，使光源稳定。3、 实验结束时，应立即将旋光管洗净擦干，防止酸对旋光箱的腐蚀。八、结果与讨论1、 本实验需要精确测量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；蒸馏水本身没有旋光性，故可用来校正仪器零点。2、 此反应对蔗糖为一级反应，利用实验数据求k时不需