八、蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定

吟二呀拓學(xué)晚物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定學(xué)院：化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：日期：、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解蔗糖水解反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度與旋光度之間的關(guān)系2、測(cè)定蔗糖水解反的速率常數(shù)和半衰期。3、了解旋光儀的基本原理，并掌握旋光儀正確的操作技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理1、反應(yīng)速率－de1、反應(yīng)速率－dedt只與某反應(yīng)溫度的一次方成正比的反應(yīng)成為一級(jí)反應(yīng)。其速率方程通式為：dedt=Kdedt=K1c1)積分式為：ln》O=K1t (2)式中C0為反應(yīng)物的初始濃度，C為t時(shí)刻反應(yīng)物的濃度，為反應(yīng)的速率常數(shù)。當(dāng)C=C0/2時(shí)，對(duì)應(yīng)的可用表示1/2表示，成為反應(yīng)的半衰期，即反應(yīng)物濃度掉一半所用的時(shí)間。即：反應(yīng)的半衰期t=-n~=0.693/k(3)1/2k由式子可以看出，一級(jí)反應(yīng)的半衰期與反應(yīng)物的初始濃度無關(guān)。即：lnc=lnco-K1t (4)2、 蔗糖水解反應(yīng)的計(jì)量方程式為：C12H22O11+H2O====C6H12O6+C6H-12O6蔗糖葡萄糖果糖蔗糖水解速率極慢，在酸性介質(zhì)中反應(yīng)速率大大加快，故H30+為催化劑。反應(yīng)中，h2o是大量的，反應(yīng)前后與溶質(zhì)濃度相比，看成它的濃度不變，故蔗糖水解反應(yīng)可看做一級(jí)反應(yīng)。蔗糖及其水解產(chǎn)物均為旋光性物質(zhì)，蔗糖是右旋的，但水解后的混合物葡萄糖和果糖則為左旋，這是因?yàn)樽笮墓潜扔倚钠咸烟切舛壬源蟮木壒?。因此，?dāng)蔗糖開始水解后，隨著時(shí)間增長(zhǎng)，溶液的右旋光度漸小，逐漸變?yōu)樽笮?，即隨著蔗糖濃度減小，溶渡的旋光度在改變。因此，借助反應(yīng)系統(tǒng)旋光度的測(cè)定，可以測(cè)定蔗糖水解的速率。當(dāng)其它條件不變時(shí)，旋光度a與濃度c成正比，即：a=Kc (K為比例常數(shù))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，當(dāng)蔗糖水解反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，右旋角度不斷減小，當(dāng)反應(yīng)終了時(shí)，系統(tǒng)經(jīng)過零度變?yōu)樽笮?。蔗糖水解反?yīng)中，反應(yīng)物與生成物都具有旋光性，旋光度與濃度成正比，且溶液的旋光度為各組成旋光度之和(有加和性)。3、 設(shè)蔗糖尚未轉(zhuǎn)化，體系最初的旋光度為：a0=K威0體系最終的旋光度：aro=Kc0式中K、K分別為反應(yīng)物和生成物的比例常數(shù)。當(dāng)蔗糖反應(yīng)時(shí)間為t時(shí)，蔗糖的濃度為c,旋光度為at。貝Uat=Kc+K（cO-c）（5）TOC\o"1-5"\h\zt t 反 生綜合可得關(guān)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）兩式代入（2）中，則In—込=k1ta-a1t co若用ln（at-ag）對(duì)t作圖，可得一直線，由直線的斜率可求速率常數(shù)匕，根據(jù)（3）可求得反應(yīng)的半衰期。三、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑1、 儀器：自動(dòng)旋光儀1臺(tái)；停表1塊；恒溫槽1套；移液管（25ml）1支;磨口錐形瓶（100ml）1個(gè)；容量瓶（50ml）1個(gè)；燒杯（100ml）；臺(tái)秤；洗耳球。2、 藥品：蔗糖（AR）；鹽酸（3mol.L-1,AR）。四、實(shí)驗(yàn)裝置圖圉1離進(jìn)快示意番1圉1離進(jìn)快示意番1曲源；工糞聚誘萌；工瀾芭片；牛迅偏萌；用石英片；懇訕1試筲歳T-檢偏證：和望遠(yuǎn)鏡物頸；9刪度盤；10-望遠(yuǎn)頸巨鏡：11-対蠱盤轉(zhuǎn)動(dòng)手輪OG做五、實(shí)驗(yàn)步驟一、旋光儀零點(diǎn)的校正1、 了解和熟悉旋光儀的構(gòu)造和使用方法。2、 調(diào)整恒溫槽至25°C恒溫，然后將旋光管外套接上恒溫水。3、 用蒸餾水洗凈旋光管各部分零件，將一端的蓋子旋聚，向管內(nèi)注滿蒸餾水，取玻璃片沿管口輕輕推入蓋好，再旋緊套蓋，勿使其漏水或有氣泡。（小心操作，以防用力過猛，壓碎玻璃片）用濾紙或干布擦凈旋光管兩端玻璃片，并放入旋光儀中。打開旋光儀電源開關(guān)，讀數(shù)3次后取出旋光管，倒出蒸餾水。二、測(cè)定1、配制蔗糖溶液：稱取蔗糖10g，溶于蒸餾水中，用50ml容量瓶配制成溶液。2、 旋光度的測(cè)定：50ml蔗糖溶液置于干凈的錐形瓶中，用50ml移液管將3mol.L-1HCI溶液分別注入到蔗糖溶液中。當(dāng)HCI溶液加入一半時(shí)，開動(dòng)停表作為反應(yīng)的起始時(shí)間。全HCI溶液加入后混合均勻，迅速取少量混合液清洗旋光管二次，然后將此混合液注滿旋光管，蓋好玻璃片，旋緊套蓋。擦凈旋光管兩端玻璃片，立刻置于旋光儀中。測(cè)量時(shí)間t時(shí)溶液的旋光度at，5min,10min,15min，20min，30min，40min，50min，60min各測(cè)一次。3、 a的測(cè)定。GO將步驟3中的混合液保留好，48小時(shí)后重新恒溫，觀測(cè)其旋光度，此值即為a/或?qū)⑹Ｓ嗷旌弦?，置?0°C水浴中溫?zé)?0分鐘，加速水解反應(yīng)進(jìn)行，然后冷卻至實(shí)驗(yàn)溫度。按上述操作測(cè)其旋光度，即認(rèn)為是a。00六、數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)溫度28.6C HC1 零點(diǎn)0.90 a 430（校準(zhǔn)值）6-1、蔗糖水解的旋光度讀數(shù)記錄反應(yīng)時(shí)間/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根據(jù)上圖，可知直線的斜率為-0.04436，又-k1=-0.04436。即k1=0.04436min-1ln2蔗糖水解反應(yīng)的半衰期：t= =0.693/k=15.62min1/2k七、注意事項(xiàng)1、 在放置炫光管上的玻璃片時(shí)，將玻璃蓋片沿管口輕輕推上蓋好，再旋緊套蓋，不要使其漏水或產(chǎn)生氣泡。2、 測(cè)到30分鐘后，每次測(cè)量間隔時(shí)應(yīng)將鈉光燈熄滅，以延長(zhǎng)鈉光燈壽命。但下一次測(cè)量之前提前10分鐘打開鈉光燈，使光源穩(wěn)定。3、 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)立即將旋光管洗凈擦干，防止酸對(duì)旋光箱的腐蝕。八、結(jié)果與討論1、 本實(shí)驗(yàn)需要精確測(cè)量a的絕對(duì)值，則需要對(duì)儀器零點(diǎn)進(jìn)行校正，因?yàn)閮x器本身有一系統(tǒng)誤差；蒸餾水本身沒有旋光性，故可用來校正儀器零點(diǎn)。2、 此反應(yīng)對(duì)蔗糖為一級(jí)反應(yīng)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求k時(shí)不需