蔗糖水解反应速率常数的测定

上传者：刘艳威
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上传时间：2015-04-26
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蔗糖水解反应速率常数的测定

物理化学实验报告

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学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：姓名：吕博威学号 12402010624 指导教师：王婷婷邵丹凤日期： 2014年5月22日

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实验名称：蔗糖水解反应速率常数的测定

一、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、测定蔗糖水解反应的速率常数和办事半衰期;

3、了解旋光仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。

二、实验原理

dc- 1、一级反应：反应速率dt只与某反应物浓度c的一次成正比的反应，其速率方程

的通式：

-dc=k1c （1） dt

将速率方程移项积分，可得到动力学方程：lnc0=k1t, (2) c

即lnc=lnc0-k1t,以lnc对作图应为一直线，可求得速率常数k1。

当c=c0/2时，对应的t可用t1/2表示，称为半衰期，即反应物浓度反应掉一半所用的时间。

ln20.693由（2）式知t1/2=，（3） =k1k1

由（3）知一级反应的半衰期与起始浓度无关。

蔗糖水解反应生成葡萄糖和果糖：

C12H22O11 + H2O====C6H12O6（葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）为使水解反应加速。常以酸为催化剂，故反应在酸性介质中进行。此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H+的浓度有关。但反应过程中，由于水是大量的，可认为水的浓度基本上是恒定的，且H+是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖的浓度有关，所以蔗糖水解反应可看作是一级反应。

蔗糖及水解产物均为旋光性物质，但他们的炫光能力不同，故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来衡量反应的进程，测量旋光度所用的仪器称为旋光仪。在其它条件均固定时，旋光度与反应物浓度有直线关系，即：a = Kc

当反应进行到某一时刻，体系的旋光度经过零点，然后左旋角不断增加。当蔗糖完全转化时，左旋角达到最大值a∞。设蔗糖尚未转化时，体系最初的旋光度为 a0 = K反c0 （4）体系最终的旋光度为 a∞ = K生c0 （5）

当时间为t时：at = K反c + K反(c0 -c) (6)

由（4）、（5）、（6）式得 c0 = K(a0 -a∞) (7)

c = K(at -a∞) (8)

将（7）、（8）两式代入（2）的 ln?0-???k1t ， ?1-??

若用ln(at-a∞)对t作图应为一直线，由直线斜率可求速率常数k1。根据（8-3）式可

求反应的半衰期。

三、实验仪器、试剂

仪器：旋光仪、秒表、恒温水浴一套、移液管（50ml），磨口锥形瓶（100ml），烧杯（100ml），电子天平，洗耳球。

试剂：蔗糖（AR）、盐酸（3mol/L,AR）。

四、实验步骤

一、旋光仪的校正

1、了解和熟悉旋光仪的构造和使用方法；

2、开启水浴恒温槽的电源开关，并将水浴恒温槽的温度控制在60℃；

3、用蒸馏水校正旋光仪的零点，蒸馏水为非旋光性物质；

二、测定

1、配制蔗糖溶液：用天平称取10g蔗糖放入烧杯内，加少量的蒸馏水溶解后转移到50ml容量瓶中，稀释至刻度；

2、旋光度的测定：将50ml配制好的蔗糖溶液，置于干净的锥形瓶中，再用50ml移液管吸取3mol/LHCl注入蔗糖溶液中。当盐酸溶液流出一半时，开始计时（作为反应开始的时间）。HCl全加入后混合均匀，迅速用少量的混合溶液洗旋光管两次，然后将反应液加入旋光管内，测定at,5mil,10min,15min,20min,25min,30min,40min,50min,60min,依次各测一次旋光度。

3、a∞的测定：为了缩短时间，将剩余的混合液放入60℃恒温水浴中，加热60min后取出在装入旋光管测定a∞。

五、数据记录与处理

实验温度：27.5℃ HCl的浓度：3mol/L 零点：0.3 a∞：将不同浓度下所测得的旋光度at和时间t列表,算出不同浓度下所对应的不同时间的ln

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以ln（at-a∞）对t作图，并由直线斜率求速率常数k1。

由图得-k1=- 0.0369，所以k1= 0.0369

计算反应的半衰期

t1/2?

ln20.693=18.78min ?k1k1

六、结果与讨论

由图可知，数据点与趋势线符合度较大，所以实验所得的数据较为可信。进行实验的时候要注意