西安石油大学化学实验报告

课程名称     物理化学实验（Ⅱ）        实验名称 蔗糖水解速率常数的测定

姓名禹成军 学号201008040128   专业班级   化学1001  指导老师 杨鹏辉

实验日期  20##年12月4日       实验地点西安石油大学本部第二实验楼402

一、实验目的

    1、了解旋光仪的结构、原理和测定旋光物质旋光度的原理；正确掌握旋光仪的使用方法。

    2、利用旋光仪测定蔗糖水解反应的速率常数。

二、实验原理

在本实验中，把一定浓度的蔗糖溶液与一定浓度的盐酸溶液等体积混合，用旋光仪测定旋光度随时间的变化，然后推算蔗糖水解的程度，因为蔗糖具有右旋光性，比旋光度=，而水解产生的葡萄糖为右旋性物质，其比旋光度为=52.7.；果糖为左旋光性物质，其比旋光度为= -92.。由于果糖的左旋性比较大，故反应进行时，右旋数值逐渐减小，最后变成左旋，因此蔗糖水解又称为转化作用。旋光度的大小与溶液中被测物质的旋光性、溶剂性质、光源波长、光源所经过的厚度、测定时温度等因素有关。当这些条件固定时，旋光度ａ与被测溶液的浓度呈直线关系，所以

    =      （当t=0蔗糖未转化的旋光度）             （1）

    =      （当t=蔗糖全部转化的旋光度）           （2）

    =+ （当t=t蔗糖浓度为（a-x）时的旋光度)     （3）

    式中：为生成物与反应物的比例常数；为反应物起始浓度也是水解结束生成物的浓度；x为t时生成物的浓度。

由（1）、（2）、（3）式得

                                                           （4）

结合速率方程公式得

                     lg                     （5）

将上式整理得

             lg（）=-                （6）

故只要测出蔗糖水解过程中不同时间的旋光度，以及全部水解后的旋光度，以对t作图，可由直线斜率求出速率常数k0

        测出不同温度的k值，可利用阿伦尼乌斯公式求出反应在该温度范围内的平均活化能，即：

                            

三、仪器与药品

    WZZ-2B型自动旋光仪及其附件1套；叉形反应管2只；HK-2A型超级恒温槽及其附件1套；停表1只；100ml容量瓶1只；25ml容量瓶3只；25ml胖肚移液管1支；25ml刻度移液管1只；50ml烧杯1只；洗瓶1只；洗耳球1个。

蔗糖（CP）；盐酸1.8mol/L

四、实验步骤

1.打开恒温槽，调节温度至25℃。

2.使用旋光仪测出蒸馏水的旋光度为a=0.00。

3.用移液管吸取20%的蔗糖溶液25ml于烧杯中,再用移液管移取25ml的盐酸（1.8mol/L，在将盐酸加入蔗糖溶液中的同时开始计时并恒温10min，且使溶液混合均匀。

4，用以恒温的溶液润洗旋光管2-3次，然后用此溶液装满旋光管，勿留下气泡。10min时开始测定，记录刻度盘读数，并每隔5min记录一次数据，至70min。

5.同步骤2配制溶液将并放入55℃水浴锅中恒温1h后,将溶液冷却至35°，测定此时溶液的旋光度即为。

6.调节恒温槽温度为35℃(恒温5min，时差3min，至44min)，步骤同上测定旋光度、并记录数据。

五、实验注意事项

    1、蔗糖在配制溶液前，需先经380K烘干。

    2、在进行蔗糖水解速率常数测定以前，要熟练掌握旋光仪的使用，能正确而迅速的读出其数据。

    3、旋光管管盖只要旋至不漏水即可，旋的过紧会导致损坏，或使玻片受力而产生力致使有一定的假旋光。

    4、旋光仪中的钠光灯不宜长时间开启，测量间隔较长时，应熄灭避免损坏。

    5、反应速率与温度有关，故需恒温后才能将两个液体混合。

    6、实验结束时，应将旋光管洗净干燥，防止酸对旋光管的腐蚀。

六、实验数据记录与处理

 T=308K         

    T=298K         

 

 

 

由lg（）=-  

   Y(308K)=1.33304-0.01681X

   Y(298K)=1.25606-0.00467X

得：k(308K)=0.01681×2.303=38.71×10^-3min^-1

   α₀(308K)=1.33304

k(298K)=0.00467×2.303=10.76×10^-3min^-1

   α₀(298K)=1.25606

文献值

    k(308K)=46.76×10^-3min^-1

    k(298K)=11.16×10^-3min^-1

   半衰期=ln2/k(T)

   半衰期(308K)=ln2/k(308K)=ln2/38.71×10^-3min^-1

                             =179.06 min

   半衰期(298K)=ln2/k(298K)=ln2/10.76×10^-3min^-1

               =644.19 min

   ln(k₂/k₁)=Ea/R×(1/T₁-1/T₂)

   ln(38.71×10^-3min^-1/10.76×10^-3min^-1)=Ea/R×(1/298K-1/308K)

   Ea=97.70kJ?mol^-1

文献值:

   Ea=108kJ?mol^-1

 

  

第二篇：蔗糖水解反应速率的测定

蔗糖水解反应实验数据

1.22

lg(αt -α∞)

1.20

1.18

t (min)

数据处理

半衰期直线的斜率m=-5.943×10-4

蔗糖的水解反应速率

K=-2.303m=1.367×10-3

蔗糖水解半衰期

t1/2=ln2=0.6931-3=507.02 k1.367?10

思考题

1.蔗糖水解的速度和那些因素有关？

答：与温度、催化剂、压强、反应物浓度等因素有关。

2.为什么可用蒸馏水来校正旋光仪零点？

答：主要是因为蒸馏水没有旋光性，其旋光度为零，其次是因为它无色透明，方便可得，化学性质较为稳定。

3.配制蔗糖溶液时称量不够准确或实验所用蔗糖不纯对实验有什么影响?

答：此反应对蔗糖为一级反应，利用实验数据求k时不需要知道蔗糖的初始浓度。所以配溶液时可用粗天平称量。若蔗糖中的不纯物对反应本身无影影响，则对实验结果也无影响。

4.记录反应开始的时间晚了一些，是否影响k值的测定?为什么?

答：不会影响；因为蔗糖转化反应对蔗糖为一级反应，本实验是以ln(αt－α∞)对t作图求k，不需要α0的数值。

5.为什么配置蔗糖溶液可用上皿天平称量？

答：蔗糖水解为一级反应，反应物起始浓度不影响反应速度常数，又因为蔗糖浓度大用量较多，量值的有效数字位数较多，故不需要精确称量，只要用上皿天平称量就可以了。