蔗糖水解反应速度常数的测定.doc

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物理化学实验——蔗糖水解反应速度常数的测定
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实验七蔗糖水解反应速度常数的测定
一、实验目的
,测定其反应速度常数。
、掌握使用方法。
。
二、实验原理
蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为:
为使水解反应加速,反应常常以H3O+作催化剂,故在酸性介质中进行。水解反应中水是大量的,反应达终点时虽有部分水分子参加反应,但与溶质浓度相比可认为它的浓度没有改变,故此反应可视为一级反应,其动力学方程式为:
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含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源的波长以及反应时的温度等因素有关。
为了比较各种物质的旋光能力引入比旋光度这一概念并以下式表示
(7-4)
式中,t为实验时的温度;D为所用光源的波长,为旋光度,l为液层厚度(常以10cm为单位);c为浓度(常用100mL溶液中溶有m克物质来表示),式可写成:
或(7-5)
由(7-5)式可以看出,当其他条件不变时,旋光度与反应物浓度成正比,即
(7-6)
式中K是与物质的旋光能力、溶液层厚度、溶剂性质、光源的波长、反应时的温度等有关系的常数。
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蔗糖是右旋性物质(比旋光度,产物中葡萄糖也是右旋性物质(比旋光度)果糖是左旋性物质(比旋光度),因此当水解反应进行时,右旋角不断减小,当反应终了时体系变成左旋。
因为上述蔗糖水解反应中,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(加合性)。若反应时间为0、t、∞时溶液的旋光度各为,则可导出:
(7-7)
可改写为(7-8)
由(7-8)式可以看出如以对t作图可得一直线,由直线的斜率即可求得反应速度常数k。
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本实验就是用旋光仪测定值、通过作图由截距可得到。
三、仪器和试剂
旋光仪1台;
停表1块;
旋光管(带有恒温水外套)1支;
恒温槽1套;
容量瓶(50mL)1个;
电子天平1台;
锥形瓶(100mL)2个;
移液管(25mL)2支;
烧杯(100mL、500mL)各1个;
2HCI溶液;
蔗糖(分析纯)。
四、操作步骤

℃恒温,然后将旋光管的外套接上恒温水,。

打开旋光仪电源开关,预热10min。洗净旋光管各部分零件,将旋光管一端的盖子旋紧,向管内注入蒸馏水,取玻璃盖片沿管口轻轻推入,盖好后再旋紧套盖(操作时不要用力过猛,以免压碎玻璃片),勿使其漏水或有气泡产生。用滤纸或
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干布擦净旋光管两端玻璃片,并放入旋光仪中,盖上槽盖,调节目镜使视野清晰,然后旋转检偏镜,使在视野中能观察到明暗相等的三分视野为止(注意:在暗视野下进行测定),记下刻度盘读数,重复操作三次,取其平均值此即为旋光仪的零点。测毕取出旋光管,倒出蒸馏水。

用移液管取25mL蔗糖溶液和25mL2HCI溶液分别注人两个100mL干燥的锥形瓶中,并将此二锥形瓶同时置于恒温槽中恒温10~15分钟。待恒温后将HCI溶液加到蔗糖溶液的锥形瓶中混合,并在HCI溶液加人一半时开动停表作为反应的开始时刻,不断振荡摇动,迅速取少量混合液清洗旋光管二次,然后将此混合液注满旋光管,盖好玻璃片旋紧套盖(检查是否漏气和是否有气泡),擦净旋光管两端玻璃片,立刻置于旋光仪中盖上槽盖。测量各时间t时溶液的旋光度
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,测定时要迅速准确。当三分视野暗度调节相同后,先记下时间再读取旋光度数值。可在测定第一个旋光度数值之后的5、10、15、20、30、45、65和90min各测一次。

为了得到反应终了时的旋光度,将步骤3中的混合液保留好,48h后重新恒温观测其旋光度,此值即为。也可将剩余的混合液置于60℃左右的水浴中温热30min,以加速水解反应,然后冷却至实验温度。按上述操作,测其旋光度,此值即可认为是。
需要注意的是测到30min后,每次测量间隔时应将钠光灯熄灭,以免因长期过热使用而损坏,但下一次测量之前提前10min打开钠光灯,使光源稳定。另外,实验结束时应立刻将旋光管洗净擦干,防止酸对旋光管腐蚀。
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五、数据记录和处理
。

室温:℃,大气压:mmHg
实验温度:℃;盐酸浓度:;仪器零点:
反应时间/
,由所得直线之斜率求值。
。
六、实验注意事项
,需先经100℃干燥1~2小时。
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,应熟练的使用旋光仪,以保证在测量时能正确准确的读数。
,太紧容易损坏旋光管。
。
,应熄灭灯源,以保护钠光灯。
,因此在整个测量过程中应保持温度的恒定。
,以免酸对旋光管的腐蚀。
七、思考题
?
?它对旋光度的精确测量有什么影响?进行校正对本实验结果是否有影响?
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