蔗糖水解反应速率常数测定实验报告.doc

序号: 6
物理化学实验报告
姓名:×××
院系:化学化工学院
班级:×××
学号:×××××××
指导老师:×××
同组者:×××××××××××
实验项目名称:蔗糖水解反应速率常数的测定

一、实验目的
(1)根据物质的旋光性质研究蔗糖水解反应,测定其反应的速率常数和半衰期;
(2)了解旋光仪的基本原理,掌握其使用方法。
二、实验原理
蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应方程式为
C12H22O11 + H2O === C6H12O6 + C6H12O6
为使水解反应加速,反应常常以H+为催化剂,故在酸性介质中进行。由于在较稀的蔗糖溶液中,水是大量的,反应达到终点时,虽有部分水分子参加反应,但可认为其没有改变。因此,在一定的酸度下,反应速度只与蔗糖的浓度有关,所有本反应可视为一级反应。该反应的速度方程为:
-=KC
积分后: ln=Kt 或㏑C=-k t+㏑C。
式中,C。为反应开始时蔗糖的浓度;C为时间t时的蔗糖浓度,K为水解反应的速率常数。
从上式中可以看出,在不同的时间测定反应物的浓度,并以㏑Ct对t作图,可得一条直线,由直线斜率即可求出反应速率常数K。然而反应是不断进行的,要快速分析出某一时刻反应物的浓度比较困难。但根据反应物蔗糖及生成物都具有旋光性,且他们的旋光性不同,可利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。
旋光度与浓度呈正比,且溶液的旋光度为各组分的旋光度之和(加和性)。若以α0,αt,α∞分别为时间0,t,∞时溶液的旋光度,则可导出:
C0∝(α0-α∞),Ct∝(αt-α∞)
所以可以得出:
㏑(α0-α∞)/(αt-α∞)=k t
即: ㏑(αt-α∞)=-k t﹢㏑(α0-α∞)
上式中㏑(αt-α∞)对t作图,从所得直线的斜率即可求得反应速度常数K。
一级反应的半衰期则用下式求取:
=㏑2/k=

三、仪器和试剂
仪器:自动指示旋光仪一台;移液管(25 mL)2支;超级恒温槽1台;烧杯(150 mL)2个;恒温水浴锅1台;吸耳球1个;秒表1块;容量瓶(50mL)1个;锥形瓶(100 mL)2个;
试剂:蔗糖(AR);2 mol/L的盐酸溶液。
四、实验操作
1、温度设定与准备
(1)将旋光仪电源开启预热10min。
(2)将超级恒温槽的温度调节到25℃。
2、溶液配制与恒温
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或橡皮塞盖好后,置于25℃的恒温槽中恒温10~15min。
3、蔗糖水解反应过程中αt的测定
将恒温后的两个锥形瓶取出,将HCl溶液倾倒至蔗糖溶液中。倾倒的同时,开始用秒表计时,然后将两锥形瓶互相倾倒2~3次,使溶液混合均匀。用少许混合液荡洗旋光管2~3次,然后将溶液置于旋光仪中,测试溶液的旋光度。从混合计时起,分别选择在2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60min时处进行测定。
4、α∞的测定
将步骤4中的剩余混合液置于50~60℃的水浴中加热30min,以加速水解反应,然后冷却至实验温度,测其旋光度,可以将该测量值做为α∞的值。
六、数据处