浓度对蔗糖水解反应速度的影响

乐山师范学院化学学院物理化学实验报告姓名：何雪学号：10310286班级：10级应用化学班实验题目：H+浓度对蔗糖水解反应速率影响的测定平均室温：9.4 C平均气压：98.02 Kpa 同组人：李媛会、曹礼玲、王璠、姚宣丞日期：2012/12/17一、实验目的1. 进一步认识准一级反应的含义。2. 了解酸对蔗糖水解反应速度影响。二、实验原理1. 影响蔗糖转化反应速率的因素有反应温度、反应物蔗糖和水的浓度、酸催化 剂的种类和浓度等。对于蔗糖的稀溶液，由于水是大量存在的，尽管有部分水分 子参加了反应，仍可近似地认为整个实验过程中水的浓度是恒定的。同时催化剂 H+的浓度也保待不变因此反应对蔗糖的级数变为：-d 蔗糖 = k蔗糖dt2. 蔗糖似为一级反应，时间t时的反应物浓度为c，k为反应速率常数，即:Inc二一 kt + lnc0c0为反应开始时蔗糖的浓度。当c= c0/2时，对应t可用t1/2表示，即为反应的半衰期，得一级反应的半衰期为：t1/2= ln2 / k3. 蔗糖及其水解产物，都具有旋光性，且它们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应进行。设反应时间为0、t、时溶液的 旋光度各为a。、at、。其具体关系为：InCa - a )=-k t + InCx - a )tgOg以In(a -a )对1作图可得一直线，由直线的斜率即可求得反应速度常数k。t三、仪器与试剂1仪器旋光计1台；旋光吕1支；恒温槽1套；台秤1台；停表1个；容量瓶（100ml）1个;移液管(25ml) 2 支；锥形瓶1个；烧杯1个；2.试剂H2SO4溶液（2mol/L）；蔗糖20g；蒸憎水。四、主要实验步骤1. 旋光仪零点的校正（1）洗净旋光管各部分零件，将旋光管一端盖子打开，向管内注入蒸憎水，取 玻璃h2so4盖片沿管口轻轻推入，盖好再旋紧套盖，勿使其漏水或有气泡产生。（2）用滤纸擦干旋光管，放入旋光仪中，打开电源，使钠灯发光正常。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二分视野为止。 记下刻度盘读数，即为旋光仪的零点。2. 蔗糖水解过程中at的测定称取20克蔗糖溶于蒸憎水中，用100ml容量瓶配制成溶液。用移液管移取 25ml蔗糖溶液于锥形瓶中，取25ml 2mol/L的H2SO4溶液加到其锥形瓶中混合, 边放边振荡，当溶液加入一半时按下秒表开始计时。迅速取少量混合液清洗旋光 管，将混合液装满旋光管，擦净后放入旋光仪，测定5min、10min、15min、20min、 30min、50min、75min、100min、125min 时的旋光度 q。3. a的测定co测定过程中，可将剩余的混合物放入不超过60C的水浴中温热30min,使反应 充分后，冷却至室温后测其旋光度，此值即可认为是a。co五、实验记录与处理1. 实验温度：9.4 C C（Hso）： 2mol/L 旋光仪零点：000 a : 4652. 蔗糖水解过程中各时间t时的旋光度at （表略）。3. 根据测的旋光度at和a，计算出In（a -a ），并以In（a -a ）对t作图，得ttgtg反应速度常数k。图一：In（a -a ）t的关系图（以H2SO4为催化剂）tg244.由上图可知，斜率=-0.0033，由公式In（a -a ）=-k-1 + In（a -a ）可 tgOg反应速率常数：k1= 0.0033 min-i = 5.5x10-5 s-1半衰期：t1/2= ln2 / k = 0.693/ （5.5x10-5） = 1.26x104 s六、以其它小组采用不同的酸为催化剂（HC1、HNO3）得到的数据及处理：1. 实验温度：9.4 CC（hci）： 4mol/L旋光仪零点：000%: 4902. 以In（a -a ）对t作图，得反应速度常数比。tg1图二：In（a -a ）t的关系图（以HCl为催化剂）tg由图可知，斜率=-0.0076，由公式In（a -a ）=-k-1 + In（a -a ）即得，tgOw反应速率常数：k1= 0.0076min-i = 1.27xl0-4s-i半衰期：t1/2= ln2 / k = 0.693/ （1.27x10-4） = 5.46x103 s1. 实验温度：9.4 CC（hnO3）： 4mol/L 旋光仪零点：000%: -5.002. 以In（a -a ）对t作图，得反应速度常数k。tg图三：In(a -a )t的关系图(以HNO3为催化剂)tg3由图可知，斜率=-0.0059，由公式In(a -a )=-k-1 + In(a -a )即得，tgOg反应速率常数：k= 0.0059 min-1 = 9.8x10-5 s-1半衰期：t1/2= ln2 / k = 0.693/ (9.8x10-5) = 7.07x103 s总结：当H+浓度相同，选用不同的酸为催化剂时，其反应速率常数不同。根据 实验对比，k (HC1)k (HNO3)k (H2SO4)半衰期 t1/2 (HCl) t1/2 (HNO3) t1/2 (H2SO4)七、实验分析与讨论我们小组是以h2so为催化剂，实验分析与讨论如下：24由文献知，在30C时，以H2SO4作催化剂，H+在低浓度范围之内速率常数k与H+的关系为：kHso=l8xlO-3+8.296xlO-3xH+i. 554（min-i）24即：k （理论）=1.8x10-3+8.296x10-3x41.554= 0.0733 min-i=1.22x10-3 s-1 5.5x10-5 s-1 （实验）原因如下：1. 蔗糖水解反应速率会受反应温度的影响，温度越高，其反应速度加快。文献 值是30C时测的理论值，而实验值是在9.4C时测量的。2. 实验时，在整个测量过程中温度是不恒定的，其测量值会影响反应速率常数。3. 实验时，读数、移液管、称量等操作会给实验带来误差。七、实验注意事项1. 在测量蔗糖水解速度前，应熟练的使用旋光仪，以保证测量时能准确的读数。2. 旋光管管盖旋紧至不漏水即可，太紧容易损坏旋光管。3. 旋光管管中不能有气泡存在。4. 测量完毕应立即洗净旋光管，以免酸对旋光管的腐蚀。八、心得体会这次试验是一次设计试验，根据自己的设计方案做实验。其中让我认为这实 验欠缺的是：试验题目是H+浓度对蔗糖水解反应速率影响的测定，而我们组做 的就只是2mol/L的H2SO为催化剂，不能反映H+浓度对蔗糖水解反应速率影24响。故从其它二组（不同催化剂）得到数据，处理后进行对比。得出：H+浓度 相同的不同催化剂，其反应的速率不相同，且k （HC1）k （HNO3）k（H2SO4）。