實驗八 蔗糖水解反應速率常數(shù)的測定

1、寧 波 工 程 學 院物理化學實驗報告專業(yè)班級 姓 名 序 號 同組姓名 指導老師 實驗日期實驗名稱 實驗四 蔗糖水解反應速率常數(shù)的測定 一、實驗目的1. 了解蔗糖水解反應體系中各物質濃度與旋光度之間的關系。2. 測定蔗糖水解反應的速率常數(shù)和半衰期。3.了解旋光儀的基本原理，掌握其正確的操作技術。 二、實驗原理反應速率只與某反應物濃度的一次方成正比的反應稱為一級反應，速率方程可由下式表示：式中c為時間t時的反應物濃度，k為反應速率常數(shù)。積分可得： lnc=kt + lnc0c0為反應開始時反應物濃度。當c= c0/2時，對應t可用t1/2表示，稱為反應的半衰期，即反應物濃度反應掉一半所用時間，

2、得一級反應的半衰期為： t1/2=蔗糖在水中轉化成葡萄糖與果糖，其反應為：C12H22O11 + H2OC6H12O6 + C6H12O6(蔗糖 (葡萄糖 (果糖它屬于二級反應，在純水中此反應的速率極慢，通常需要在H+離子催化作用下進行。由于反應時水大量存在，盡管有部分水分子參與反應，仍可近似地認為整個反應過程中水的濃度是恒定的，而且H+是催化劑,其濃度也保持不變。因此蔗糖轉化反應可看作為一級反應。蔗糖及其轉化產(chǎn)物，都具有旋光性，而且它們的旋光能力不同，故可以利用體系在反應進程中旋光度的變化來度量反應進程。測量物質旋光度所用的儀器稱為旋光儀。溶液的旋光度與溶液中所含旋光物質的旋光能力，溶劑性質

3、，溶液濃度，樣品管長度及溫度等均有關系。當其它條件均固定時，旋光度與反應物濃度c呈線性關系，即=Kc式中比例常數(shù)K與物質旋光能力，溶劑性質，樣品管長度，溫度等有關。物質的旋光能力用比旋光度來度量，比旋光度用下式表示：式中“20”表示實驗時溫度為20，D是指用納燈光源D線的波長（即589毫微米），為測得的旋光度，l為樣品管長度（dm），cA為濃度（g/100mL）。作為反應物的蔗糖是右旋性物質，其比旋光度=66.6°；生成物中葡萄糖也是右旋性物質，其比旋光度=52.5°，但果糖是左旋性物質，其比旋光度=91.9°。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物

4、呈左旋性質。因此隨著反應的進行，體系的右旋角不斷減小，反應至某一瞬間，體系的旋光度可恰好等于零，而后就變成左旋，直至蔗糖完全轉化，這時左旋角達到最大值。設最初系統(tǒng)的旋光度為 0=K反cA,0 （t=0，蔗糖尚未水解） （1）最終系統(tǒng)的旋光度為 =K生cA,0 （t=，蔗糖已完全水解） （2）當時間為t時，蔗糖濃度為cA，此時旋光度為tt= K反cA+ K生(cA,0cA (3）聯(lián)立（1）、（2）、(3式可得：cA,0=K（0） (4cA= K（t） (5將（4）、（5）兩式代入速率方程即得：ln(t=kt+ln（0）我們以ln(t對t作圖可得一直線，從直線的斜率可求得反應速率常數(shù)k，進一步也可

5、求算出t1/2。三、實驗儀器、試劑儀器：旋光儀，停表，恒溫水浴一套，移液管（50mL），磨口錐形瓶（100mL），燒杯（100mL），臺秤，洗耳球試劑：蔗糖（AR），鹽酸 （3mol/L，AR）四、實驗儀器裝置五、實驗步驟（一）旋光儀的校正1.了解旋光儀的構造、原理，掌握其使用方法（見附錄）。2.開啟水浴恒溫水槽的電源開關，并將水浴恒溫槽的溫度控制在60。3.蒸餾水為非旋光性物質，可用來校正儀器的零點（即=0時，儀器對應的刻度）。洗凈樣品管，將樣品管一端蓋子打開，轉入去離子水，然后蓋上玻璃片，此時管內不應有空氣泡存在，再旋上套蓋，使玻璃片緊貼旋光管，勿使漏水。但必須注意旋緊套蓋時，不能用力過猛

6、，以免壓碎玻璃片，用濾紙擦干樣品管，再用擦鏡紙將樣品管兩端的玻璃片擦干凈。放入旋光儀，打開電源，預熱5-10min，鈉燈發(fā)光正常。調目鏡聚焦，使視野清晰；調檢偏鏡至三分視野暗度相等為止，記錄游標（右邊）刻度為檢偏鏡旋角，記錄儀器零點。讀數(shù)注意0度以下的實際旋光度（讀數(shù)-180）。讀數(shù)三次取平均值，即為零點，用來校正儀器的系統(tǒng)誤差。（二）測定1、 配制蔗糖溶液：用天平稱取10克蔗糖放入燒杯中，加蒸餾水溶解后轉移到50ml容量瓶中，稀釋至刻度。2、用50ml移液管移取50mlHCL溶液放入蔗糖水溶液，邊放邊振蕩，當HCL溶液放出一半時按下秒表開始計時（注意：秒表一經(jīng)啟動，勿停直至實驗完畢）。迅速用

7、反應混合液將樣品管洗滌三次后，將反應混合液裝滿樣品管，擦凈后放入旋光儀，測定規(guī)定時間的旋光度。測得第一個數(shù)據(jù)時間應該為反應開始的前三分鐘內。測量時先將三分視場調節(jié)到全暗，再記錄時間（注意時間要記錄準確，以實際反應時間為準），后讀數(shù)。分別記錄5min、10min、15min、20min、25min、30min、40min、50min、60min的旋光度。3、的測量：測定過程中，可將剩余的反應混合物放入60恒溫槽中加熱30min，使反應充分后，冷卻至室溫后測定體系的旋光度，連續(xù)讀數(shù)三次平均值。由于反應液的酸度很大，因此樣品管一定要擦干凈后才能放入旋光儀內，以免酸液腐蝕旋光儀，實驗結束后必須洗凈樣品

8、管。五、數(shù)據(jù)記錄與處理 HCl濃度： 3mol/L ；零點：-0.05 ； ： -3.20 。反應時間t/minttln(tk1104.858.052.0860.0313min-1153.656.851.924192.655.851.766242.055.251.658290.841.386350.653.851.34840-0.13.11.13150-0.952.250.811以ln（t）對t作圖，并由直線斜率求速率常數(shù)k1。由圖可得，斜率k=-0.032316，所以k1=0.0313min -1=5.217×10-4s-1t1/2= ln 2 /k1 =0.693 / k1 = 0.693 / 5.217×10-4=1.328×10-3s6、結果討論本實驗是測定蔗糖水解反應速率常數(shù)，實驗過程中應該注意：1、 裝樣品時，旋光管管蓋旋至不漏液體即可，不要用力過猛，以免壓碎玻璃片。 2、 在測定時，通過加熱使反應速度加快轉化完全。但加熱溫度不要超過60。 大約60min后基本