蔗糖转化反应动力学实验报告.doc

蔗糖转化反应动力学 姓名 学号 班级 实验日期 1 实验目的(1) 测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数和半衰期。(2) 学习旋光度测量方法及在化学反应动力学研究中的应用。2 实验原理 蔗糖溶液在酸性介质中可水解生成葡萄糖和果糖。反应如下： 水解反应中，水是大量的，虽然有部分水分子参加了反应，但与溶质浓度的改变相比可以认为它的浓度是恒定的，而且氢离子是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖浓度有关，可视为一级反应，其速率方程为： 积分上式得： 反应的半衰期与反应速率常数的关系式为：由积分式不难看出：只要测得不同反应时刻对应的反应物浓度，就可以lnc对c作图得到一条直线，由直线斜率求得反应速率常数。然而，反应是在不断进行，要快速分析出不同时刻反应物的浓度是困难的。在本实验中，蔗糖及其水解产物都具有旋光性，即能够通过它们的偏振光的偏振面旋转一定的角度(该角度称为旋光度，常以 符号表示)，来量度其浓度。蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，所以随水解反应的进行，反应体系的旋光度会由右旋逐渐转变为左旋，因此可以利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。当其它条件不变时，旋光度与物质浓度成正比，即 蔗糖是右旋物质，产物中葡萄糖也是右旋物质，果糖是左旋物质。因此当水解反应进行时，右旋角不断减小，当反应终了时，体系将经过零变成左旋。设、和 分别表示反应在起始时刻、时刻和无限长时体系的旋光度。反应在相同条件下进行，旋光度与浓度成正比，而且溶液的旋光度为各组成旋光度之和。由可导出 由可导出 以对时间t作图可得一条直线，由直线的斜率即可求得反应速率常数。3 实验操作（1） 配制蔗糖水溶液：10.0g蔗糖用少量水溶解，定容至50ml。（2） 配制50ml的4HCl溶液。（3） 混合蔗糖与HCl溶液，同时开始计时，在3min内测量。之后每隔13min测一次，同时记录相应时间，每次测量完后将测试管于25水中恒温。（4） 剩余混合液置于55水浴中保温30min，冷却至25后测量。4 实验结果及讨论 4.1 原始实验数据实验温度 23.3 盐酸浓度 4 旋光管长度 200mm =12.165 =-4.015 t（s）120240360480600720840960108012.16511.46510.82510.2259.6459.0658.5157.9957.485t（s）1200132014401560181520402250249027157.0256.5556.1105.6854.8404.1503.4552.1702.180t（s）300033003600390040351.5901.0300.5000.060-0.1454.2 数据处理使用origin作曲线：以对t作图：由得， 反应速率常数k= 半衰期 5 思考题（1） （2） 本实验通过以对t作图求斜率来求出反应速率常数k，蔗糖初始浓度对于数据影响不大，故蔗糖的量不需要精确到0.1mg。（3）不能，因为H+是催化剂，将反应物蔗糖加入到大量HCl溶液时，浓度很大，一旦加入则马上会分解产生果糖和葡萄糖，