一级反应速率常数测量

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1、一级反应速率常数测量一、实验原理1.蔗糖水解反应是典型的一级，是一个准一级反应而已。C12H22O11＋H2O（酸催化）＝C6H12O6（葡萄糖）＋C6H12O6（果糖）本是二级反应，由于水是大量的，成为准一级反应。－dc/dt＝k1c积分：lnc＝k1t＋B或lnc0/c＝k1t2.旋光度α与浓度的关系。20℃时，蔗糖的比旋光度〔α〕＝66.6°；葡萄糖比旋光度〔α〕＝52.5°；果糖的比旋光度〔α〕＝－91.9°蔗糖水解反应，开始体系是右旋的角度大，随反应进行，旋光角度减少，变成左旋。旋光角度α与浓度关系式：α＝〔α〕LcL是旋光管长度，〔α〕仅与温

2、度有关，当温度，旋光管长度一定，α与浓度c成正比。可写成α＝Kc3.用α表示的一级反应动力学方程：A――→B＋Dt=0C0α0＝KAC0（1）t=tCACB＝C0－CA；CD＝C0－CAαt＝αA＋αB＋αD＝KACA＋（KB＋KD）（CB＋CD）（2）t=∞0C0；C0α∞＝（KB＋KD）C0（3）(1)－(3)：α0－α∞＝（KA－KB－KD）C0C0＝（α0－α∞）/（KA－KB－KD）(2)－(3)：α0－αt＝（KA－KB－KD）CACA＝（α0－αt）/（KA－KB－KD）代入一级反应动力学方程：或得到二、仪器药品（略）４三、实验操作步骤：（

3、一）仪器操作：1、开启电源，预热2～3分钟2、旋光管装液体a、旋下旋光管上端，取下盖子和玻片；b、清洗旋光管；c、装满液体，满、平；d、上玻片，旋上盖子，松紧适度；e、将气泡赶至管粗处，正确放入旋光管中。3、读数a、调焦；b、调三分视野界面消失全暗，正确使用粗调、细调；c、正确读出旋光度（正、负，及小数后一位的读法）。（二）溶液配制1、称取蔗糖a、台秤，加滤纸，调零；b、取出蔗糖，放至左盘；c、加砝码，调游码，读数。2、溶解蔗糖a、洗烧杯，玻棒，容量瓶，滴管；b、加蔗糖，加水（注意量）搅拌，或加热再冷却。3、配溶液a、将溶液沿玻棒倒入容量瓶；b、清洗玻棒

4、、烧杯二次倒入容量瓶；c、加水至刻度，最后用滴管加入。d、盖紧，摇匀（倒置）。（三）测量1、开启恒温槽，调控温至60°C；2、用蒸馏水校正零点；a、洗旋光管，旋下管盖和玻片，加液，上玻片，旋紧管盖；b、赶气泡，放旋光管，盖上盖子；c、测出旋光度。3、测溶液旋光度a、取25ml蔗糖液于锥形瓶中，正确使用移液管；b、取25mlHCl液于以上锥形瓶中，加入一半时开始计时，摇匀；c、取少量混合液洗旋光管；d、装混合液于旋光管总，5分钟内测出第一组数据。4、将所剩混合液盖紧放入恒温槽内，1小时后取出；5、按给定时间读出旋光度值，直至100分钟；6、测定α∞取出在恒

5、温槽中恒温1小时的混合液，装入旋光管中，测量α∞，（大约－3.9°）４四、数据处理1、计算αt－α∞及ln（αt－α∞）；，（要列表计算）2、从ln（αt－α∞）对t作图；3、从直线斜率求出室温下的反应速率常数k1。并计算出半衰期。4、该反应的活化能为103KJ/mol，〔H＋〕＝1.0mol/dm3，k1＝0.0125min－1用Arrhenius方程计算出298.2K反应速率常数。5、最好使用计算机处理数据，用Excel软件。五、问题1、为什么可以用蒸馏水校正仪器零点？2、测量旋光仪为什么要进行零点校对？3、本实验可否不进行零点校正？为什么？4、为什

6、么配制溶液可用上皿天平称量？5、本实验可否从测第一个旋光度数据时开始计时？为什么？若为二级反应怎样？6、旋光仪有哪些部件构成？7、为什么旋光仪读数选用三分视野界线消失且是全暗的视野时读数？8、为什么用ln（αt－α∞）对t作图就可得到k1？9、蔗糖反应是真一级还是假一级反应？10、蔗糖溶液中加入HCl的作用是什么？11、在测量过程中，为什么旋光度逐渐减小？12、为什么α∞为负值？13、若实验测出18°C时k1，如何算出25°C时k1？还需要哪些数据？六、一级反应思考题解答1．在测量蔗糖转化速率常数的，选用长的旋光管好？还是短的旋光管好？答：选用较长的旋光

7、管好。根据公式〔α〕＝α×1000/Lc，在其它条件不变情况下，L越长，α越大，则α的相对测量误差越小。2．如何根据蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度计算α0和α∞?答：α0＝〔α蔗糖〕Dt℃L[蔗糖]0/100α∞＝〔α葡萄糖〕Dt℃L[葡萄糖]∞/100＋〔α果糖〕Dt℃L[果糖]∞/100式中：[α蔗糖]Dt℃，[α葡萄糖]Dt℃，[α果糖]Dt℃分别表示用钠黄光作光源在t℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度，L(用dm表示)为旋光管的长度，[蔗糖]0为反应液中蔗糖的初始浓度，[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。设t＝20℃L=2dm

8、[蔗糖]0=10g/100mL则：α0＝66.6×2×10/100＝13.32°