「H離子濃度對蔗糖水解反應(yīng)速率的影響」.doc

H+濃度對蔗糖水解反應(yīng)速率影響的測定姓名： 院系： 班級： 學(xué)號： H+濃度對蔗糖水解反應(yīng)速率影響的測定 （同組人：）摘要 本次實驗研究了H+對蔗糖反應(yīng)速率的影響，并求出了在不同濃度的同種酸的催化下的反應(yīng)級數(shù)。 The thesis studies the influence of H+ s consistency to the reaction rate of sucrose.And obtained at different acid concentrations of the same order of the reaction catalyzed. 關(guān)鍵詞 旋光法；酸；蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)；速率常數(shù)一前言 物理化學(xué)實驗“H+濃度對蔗糖水解反應(yīng)速率的影響的測定”，常見在室溫下操作。在室溫下用旋光儀測在不同H+濃度反應(yīng)時的旋光度t，用所測得的t和數(shù)據(jù)根據(jù)推導(dǎo)得到的公式lg(t-)=-kt/2.303+ lg(0-)以lg(t-)為縱坐標(biāo)，t為橫坐標(biāo)作圖，從所得直線的斜率求出反應(yīng)速率常數(shù)k值 二實驗部分1實驗原理 一級反應(yīng)的速率方程的定積分式反應(yīng)速率 只與某反應(yīng)物濃度c的一次方成正比的反應(yīng)稱為一級反應(yīng)。其速率方程的通式為 將速率方程（141）移項積分，可得動力學(xué)方程： 式中c0為反應(yīng)物的初始濃度，c為t時刻反應(yīng)物的濃度， 為反應(yīng)的速率常數(shù)。由可以看出，一級反應(yīng)的半衰期與起始濃度無關(guān)。這是一級反應(yīng)的一個特點?？梢缘玫剑?，若用1nc對t作圖應(yīng)為一直線。這是一級反應(yīng)的另一特點。由直線的斜線可求速率常數(shù) 。蔗糖水解反應(yīng)生成葡萄糖和果糖：C12H22O11+ H2O = C6H12O6（葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）為使水解反應(yīng)加速，常以酸為催化劑，故反應(yīng)在酸性介質(zhì)中進(jìn)行。此反應(yīng)的反應(yīng)速率與蔗糖的濃度、水的濃度以及催化劑H+的濃度有關(guān)。但反應(yīng)過程中，由于水是大量的，可認(rèn)為水的濃度基本是恒定的，且H+是催化劑，其濃度也保持不變，故反應(yīng)速率只與蔗糖的濃度有關(guān)，所以蔗糖水解反應(yīng)可看作是一級反應(yīng)。蔗糖及水解產(chǎn)物均為旋光性物質(zhì)，但他們的旋光能力不同，故可以利用體系在反應(yīng)過程中旋光度的變化來衡量反應(yīng)的進(jìn)程，測量旋光度所用的儀器稱為旋光儀。溶液旋光度與溶液中所含旋光物質(zhì)的種類、濃度、溶劑性質(zhì)、液層厚度、光源的波長及溫度等均有關(guān)系。在其它條件均固定時，旋光度與反應(yīng)物濃度有直線關(guān)系，即：式中K為比例常數(shù)。其值與物質(zhì)的旋光能力、溶劑性質(zhì)、溶液厚度、光源的波長、溫度等有關(guān)。在蔗糖水解反應(yīng)中，反應(yīng)物蔗糖是右旋性物質(zhì)，比旋光度為 66.6，生成物中葡萄糖也是右旋性物質(zhì)，比旋光度為 52.5，而果糖則是左旋性物質(zhì)， 。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，右旋角不斷減小。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到某一時刻，體系的旋光度經(jīng)過零點，然后左旋角不斷增加。當(dāng)蔗糖完全轉(zhuǎn)化時，左旋角達(dá)到最大值 。設(shè)蔗糖尚未轉(zhuǎn)化時，體系最初的旋光度為 體系最終的旋光度為 （式中K反，K生分別為反應(yīng)物與生成物的比例常數(shù)，c0為反應(yīng)物的最初濃度、也是生成物的最后濃度，當(dāng)時間為t時，蔗糖的濃度為c，旋光度為 。 若用 對t作圖應(yīng)為一直線，由直線斜率可求速率常數(shù) 。： 2. 儀器與藥品 WXG-4型圓盤旋光儀、LB-801型超級恒溫器、25mL移液管、100mL磨口錐形瓶、洗耳球、天平 蔗糖(AR) 、3molL1鹽酸(AR)、去離子水。 3.實驗方法1. 參閱附錄“旋光儀”,了解和熟悉旋光儀的構(gòu)造、原理|和使用方法.2. 3. 使用旋光儀時,先接通電源,開啟電源開關(guān)(ON)，光源顯示窗將出現(xiàn)紅紫色光，儀器預(yù)熱一會紅紫色光將慢慢變?yōu)辄S色鈉光，儀器打開后需預(yù)熱min后才能正常工作。3. 用蒸餾水校正儀器的零點蒸餾水為非旋光性物質(zhì)，可以用它找出儀器的零點（即時儀器對應(yīng)的刻度）洗凈樣品管，拆開后，玻片、墊圈要單獨(dú)拿著洗，以防掉入下水道！洗好后關(guān)閉一端并充滿蒸餾水，管中應(yīng)盡量避免有氣泡存在，然后旋緊套管，使玻片緊貼于旋光管之上，勿使漏水但必須注意旋緊套蓋不能用力過猛，以免玻璃片壓碎，用濾紙擦干品管，再用鏡頭紙將樣品管兩端的玻璃片擦凈，將樣品管放入旋光儀內(nèi)，放入樣品管時，使管中殘存的微小氣泡進(jìn)入凸出部分而不影響測量，蓋上旋光儀蓋，從目鏡觀察三分視野圖像，調(diào)節(jié)刻度盤旋扭，使圖像由三分圖像變?yōu)榘瞪?，從放大鏡中讀取旋光度值4 配置溶液 分六組，每組都先用粗量天枰稱取3.2g蔗糖5 先加水，再用移液管量取鹽酸，當(dāng)從移液管中流出一半時開始計時，加完鹽酸立即搖勻，然后反應(yīng)液裝滿樣品管，蓋好蓋子并擦干凈放入樣品槽，蓋好蓋子，記錄時間，讀數(shù)。時間分別為3min,6min,9min,12min,15min,20min,25min,30min,35min,40min,50min,60min 。6 的測量 在視野中找到中間亮兩邊黑與中間黑兩邊亮之間像月亮一樣均勻不刺眼的亮圓盤再記數(shù)。7 旋光儀使用完畢后，關(guān)閉電源，取出眩光管倒掉反應(yīng)液，將眩光管洗凈后放回原處。8 數(shù)據(jù)處理。3）由上述六組圖表所得的斜率與濃度的關(guān)系如下表所示：得到H+濃度與速率常數(shù)的關(guān)系曲線：H+濃度/ molL12.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 速率常數(shù) k/10-3184 187 205 236 314 398 由上表可以看出以及所繪制的坐標(biāo)圖可以看出，蔗糖水解反應(yīng)的速率常數(shù)隨H+ 濃度的增大而增大，即蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)與H+濃度成正比。 參考文獻(xiàn)1.北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院物理化學(xué)實驗教學(xué)組.物理化學(xué)實驗（第4版）.2002.80-84.2.傅獻(xiàn)彩，沈文霞，姚天洋編物理化學(xué) 高等教育出版社 1991年 806-812頁 855-858頁3.姚允彬，朱志昂著物理化學(xué)教程 湖南教育出版社 第二版 1992年 298-305頁三數(shù)據(jù)處理與討論1）配制不同濃度的鹽酸溶液，按上述方法分別測定，列表，繪圖，求出速率常數(shù)。 所測量的六組數(shù)據(jù)的紀(jì)錄如下表：鹽酸體積20mL00.50 -3.90 時間3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 50.00 60.00 t/11.70 11.15 10.00 9.05 7.75 6.15 4.90 3.20 1.85 0.90 -1.50 -1.95 (t-)/015.60 15.05 13.90 13.00 11.70 10.05 8.80 7.10 5.75 4.80 2.40 1.95 lg(t-)/01.19 1.18 1.14 1.11 1.07 1.00 0.94 0.85 0.76 0.68 0.38 0.29 鹽酸體積22mL00.50 -3.90 時間3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 60.00 t/11.50 10.90 9.70 8.85 7.50 5.59 4.30 2.90 1.50 0.60 -0.40 -1.75 -2.40 (t-)/015.40 14.80 13.60 12.75 11.40 9.49 8.20 6.80 5.40 4.50 3.50 2.15 1.50 lg(t-)/01.19 1.17 1.13 1.11 1.06 0.98 0.91 0.83 0.73 0.65 0.54 0.33 0.18 鹽酸體積24mL00.50 -3.90 時間3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 50.00 60.00 t/11.35 10.65 9.80 9.05 8.00 6.90 5.95 4.40 2.90 1.40 -1.50 -3.00 (t-)/015.25 14.55 13.70 12.95 11.90 10.80 9.85 8.30 6.80 5.30 2.40 0.90 lg(t-)/01.18 1.16 1.14 1.11 1.08 1.03 0.99 0.92 0.83 0.72 0.38 -0.05 鹽酸體積26mL00.50 -3.90 時間3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 50.00 60.00 t/11.15 10.30 9.50 8.75 7.75 6.60 5.65 4.05 2.65 1.10 -1.80 -3.45 (t-)/015.05 14.20 13.40 12.65 11.65 10.50 9.55 7.95 6.55 5.00 2.10 0.45 lg(t-)/01.18 1.15 1.13 1.10 1.07 1.02 0.98 0.90 0.82 0.70 0.32 -0.35 鹽酸體積28mL00.50 -3.90 時間3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 50.00 60.00 t/10.95 10.20 9.35 8.55 7.40 6.30 5.05 3.50 1.80 -0.20 -2.50 -3.80 (t-)/014.85 14.10 13.25 12.45 11.30 10.20 8.95 7.40 5.70 3.70 1.40 0.10 lg(t-)/01.17 1.15 1.12 1.10 1.05 1.01 0.95 0.87 0.76 0.57 0.15 -1.00 鹽酸體積30mL00.50 -3.90 時間3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 60.00 t/10.80 9.30 8.90 6.25 4.80 2.65