二蔗糖水解反应速率常数的测定.docVIP

实验二 蔗糖水解反应速率常数的测定 实验日期：2013年9月23日 室温：33℃ 大气压：101.3Pa 实验目的 根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速率常 数。 了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。 实验原理 蔗糖在水中水解成葡萄糖和果糖的反应为： C12H22O11+H2O--→C6H12O6+ C6H12O6 为使水解反应加速，反应常常以H3O+为催化剂，故在酸性介质中进行。本实验采用2mol/dm-3HCL，该反应的速率方程为： -dc/dt=kc,(c为蔗糖溶液的浓度，k为该条件下水解反应速率常数) 令蔗糖开始水解反应时的浓度为c0，水解到某时刻的蔗糖浓度为cT，对上式进行积分得：㏑c0/ct=kt,该反应的半衰期与k的关系为：t1/2=ln2/k,. 旋光度用α表示，，量度旋光度的仪器称为旋光仪。当温度-波长及溶剂一定时，旋光度的数值为：α=L c[α]DT或α=kc。（L为液层厚度，c为旋光物质的体积摩尔浓度，D为所用光源的波长。） 在其他条件不变的情况下，旋光度与反应物浓度c成正比， 即：α=k′c. 反应过程中物质浓度的变化可以用旋光度来代替表示： C12H22O11+H2O--→C6H12O6+ C6H12O6 t=0 c0 0 0 α0=k蔗糖c0(1) t=t ct c0- ct c0- ct αt=k蔗糖ct+(k葡+k果)( c0- ct)(3) t=∞ 0 c0 c0 α∞=(k葡+k果) c0(2) 所以，c0=（α0-α∞）/[k蔗糖-(k葡+k果)](4) ct=(αt-α∞)/[ k蔗糖-(k葡+k果)](5) 将（4）（5）代入㏑c0/ct=kt，得：ln（α0-α∞）/(αt-α∞)=kt 即ln(αt-α∞)=-kt+ ln（α0-α∞） 所以，以ln(αt-α∞)对t作图，可得一条直线，由直线斜率可求得速率常数k。 实验仪器与试剂 仪器：自动指示旋光仪一台，移液管25ml两只，超级恒温槽一台，烧杯150ml两个，恒温水浴一台，洗耳球一个，秒表一块，容量瓶50ml一个，锥形瓶两个。蔗糖，HCl溶液（2mol/L） 试剂：蔗糖，HCl溶液（2mol/L） 实验步骤 温度设定与准备。 溶液配制：称取10g蔗糖于烧杯中，加蒸馏水溶解，移至 50ml容量瓶定容至刻度，用移液管吸取25ml蔗糖溶液注入一 锥形瓶中，将两个锥形瓶用玻璃塞盖好。 仪器零点校正。 αt的测定：将恒温过的两个锥形瓶取出，将HCl溶液倾倒至 蔗糖溶液中，倾倒的同时开始用秒表计时，然后用两个锥形瓶 互相倾倒2至3次，使溶液混合均匀，用少许溶液荡洗旋光管 2至3次，然后按步骤3操作，反应前期速度较快，可2分钟 测一次，以后可以5至10分钟测一次，测至90分钟即可。 实验结束后切记将旋光管内外用蒸馏水洗净，擦干，防止酸对 旋光管和仪器腐蚀。 数据处理 α0的测定 序号 t（min） αt（°） 1 2 4.436 2 4 4.445 3 6 4.48 4 7 4.471 5 9 4.47 6 10 4.469 求α0的αt—t曲线图 由ln（αt-α∞）=-kt+ln（α0-α∞）指数形式αt =α0+exp（-kt）得 α0=4.47512 则α∞=-0.311α0=-0.311×4.47512=-1.3918 2. 求速率常数k 序号 t（min） αt－α∞ ln（αt－α∞） 1 2 5.8043 1.7586 2 4 5.8133 1.76015 3 6 5.8483 1.76615 4 7 5.8393 1.76461 5 9 5.8383 1.76444 6 10 5.8373 1.76427 7 12 5.8303 1.76309 8 14 5.8273 1.76255 9 17 5.8213 1.76152 10 22 5.7933 1.7567 11 27 5.7853 1.75532 12 32 5.7493 1.74908 13 42 5.6473 1.73118 14 50 5.5573 1.71511 15 60 5.4873 1.70244 16 70 5.4073 1.68775 17 90 5.2963 1.66701 由公式ln（αt-α∞）=-kt+ln（α0-α∞）得，则从图中可知速率常数 k=1.16×10-3 则半衰期t1/2=ln2/k=ln2/(1.16×10-3)=597.5min 思考题 1.蔗糖水解反应速率常数和哪些因素有关？? 答：随浓度，温度，催化剂而