八蔗糖水解反应速率常数的测定.doc

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－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： －=K1c （1） 积分式为： ln=K1 t （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= =0.693/ k （3） 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 = ln co- K1 t （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H3O+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，旋光度与浓度 c成正比，即： =Kc （K为比例常数） 已知，比旋光度[蔗糖]=+66.6°，[蔗糖] =+52.2°,[ 果糖] =-91.9°，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：0=K反c0 体系最终的旋光度：∞=K生c0 式中K反、K生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t。则 t =K反c+K生(c0-c) （5） 综合可得关系式： c0=（0-∞）/(K反、K生) =K（0-∞） （6） c=（t-∞）/(K反、K生) =K（t-∞） （7） 把（6）、（7）两式代入（2）中，则 =k1t 若用ln（αt-α∞）对t作图，可得一直线，由直线的斜率可求速率常数k1，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（100 ml）；台秤；洗耳球。 2、药品：蔗糖（AR）；盐酸（3mol.L-1，AR）。 四、实验装置图 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℃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