10H+浓度对蔗糖转化反应速率影响的测定.ppt

实验十 H 浓度对蔗糖转化反应速率影响的测定 组员 吴英 08化学师范 罗群 08化学师范 一 实验目的 1 了解旋光仪的基本原理 掌握其使用方法 2 了解反应物浓度与旋光度之间的关系 3 利用旋光法测定蔗糖水解反应的速率常数与半衰期 4 探究H 浓度对蔗糖转化反应速率影响 蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖 C12H22O11 H2OH C6H12O6 C6H12O6 蔗糖 葡萄糖 果糖 蔗糖水解反应是一个二级反应 但由于水是大量存在的 在反应过程中可以认为浓度不变 在反应过程中的氢离子是一种催化剂 也可以认为浓度不变 由此 蔗糖水解反应可作为一级反应来处理 如果以c表示到达t时刻的反应物浓度 k表示反应速率常数 则一级反应的速率方程为 dc dt kt对此式积分可得 lnc kt lnc0式中c为反应过程中的浓度 c0为反应开始时的浓度 二 实验原理 当c c0 2时 时间为t1 2 称为半衰 代入上式 得 t1 2 ln2 k 0 693 k测定反应过程中的反应物浓度 以lnc对t作图 就可以求出反应的速率常数k 在这个反应中 利用体系在反应进程中的旋光度不同 来度量反应的进程 用旋光仪测出的旋光度值 与溶液中旋光物质的旋光能力 溶剂的性质 溶液的浓度 温度等因素有关 固定其它条件 可认为旋光度 与反应物浓度c成线性关系 物质的旋光能力用比旋光度来度量 蔗糖的比旋光度 D20 66 6 葡萄糖的比旋光度 D20 52 5 蔗糖和葡萄糖是右旋的 果糖是左旋的 但果糖的比旋光度比葡萄糖大 果糖是左旋性物质 它的比旋光度为 D20 91 9 因此 在反应过程中 溶液的旋光度先是右旋的 随着反应的进行右旋角度不断减小 过零后再变成左旋 直至蔗糖完全转化 左旋角度达到最大 当t 0时 蔗糖尚未开始转化 溶液的旋光度为 0 反应物c0 1当蔗糖已完全转化时 体系的旋光度为 生成物c0 2此处 为旋光度与反应物浓度关系中的比例系数 时间t时 蔗糖浓度为c 旋光度应为 t 反应物c 生成物 c0 c 3由1 2式 由2 3式 代入lnc kt lnc0式 可得 ln t kt ln 0 根据实验测得的反应过程中的旋光度值计算ln t 再对时间作图 可得一条直线 根据直线斜率可求得反应速率常数 四 实验步骤 1 了解旋光仪的原理与使用方法 2 安装仪器 将恒温槽调节到 25 00 0 1 3 旋光仪的零点校正 4 配置100 1 2mol LHCl 2 4mol LHCl 3 6mol LHCl 4 8mol LHCl 6mol LHCl溶液 5 配置蔗糖水溶液 称取50克蔗糖加入锥形瓶中 再加入250mL蒸馏水 是蔗糖完全溶解 若溶液浑浊 则需要过滤 6 用移液管分别移入50 00mL蔗糖溶液和50 00mL6 0mol LHCl 50 00mL4 8mol LHCl 50 00mL3 6mol LHCl 50 00mL2 4mol LHCl 50 00mL1 2mol LHCl溶液于锥形瓶 置于超级恒温器中恒温10min以上 7 反应过程中旋光仪的测定将6 0mol LHCl溶液倒入蔗糖溶液 同时记下反应开始的时间 用少量混合溶液荡洗旋光管 然后装满旋光管 盖好 要求管内没有气泡 反映开始后的15min内 每隔1min测量一次 然后由于反应物的浓度的降低而使反应速率变慢 此时可将每次测量的时间间隔放宽 一直到反应时间为50min为止 8 测完全反应时的旋光度 将含有剩余混合液的试管置于55 水浴中加热40min 使其中蔗糖完全反应 将反应液冷却至实验温度 加入旋光管中 在恒温槽中恒温10分钟 测定其旋光度 作为 值 9 不同浓度HCl溶液旋光度的测量 将不同浓度HCl溶液分别倒入蔗糖溶液重复步骤7 8 五 实验过程中遇到的问题 1 不同浓度HCl溶液的配置 实验中用12 0mol L的HCl配置1mol LHCl 2mol LHCl 4mol LHCl 6mol LHCl 8mol LHCl的溶液 但因为HCl溶液的体积不好精确量取 故通过量取准确12 0mol LHCl的溶液来配置近似浓度的溶液 得到1 2mol LHCl 2 4mol LHCl 3 6mol LHCl 4 8mol LHCl 6mol LHCl的溶液 2 实验中应把盐酸溶液加入到蔗糖溶液中 六 实验结果与结果分析 1 实验值与文献值的比较 温度为25 C HCl mol L1 22 43 64 86实验值 1 min 0 003010 008390 01340 018190 0299C HCl mol L1 22 63 34 35 8文献值 1 min 0 017460 037580 047900 059980 08223具体文献值未找到 但是根据近似浓度的文献值 可以得出实验值与文献值相差很大 2 蔗糖的转化速率常数与H 浓度的关系根据实验结果 得出两者符合关系式