蔗糖转化反应动力学研究方案

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1、蔗糖转化反应动力学研究一、实验目的：1）验证蔗糖水解反应级数。2）确定蔗糖转化反应动力学方程。3）测定蔗糖的活化能。4）培养独立设计实验和操作能力。二、实验原理:2.1实验原理H+蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为：C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6(蔗糖)（葡萄糖）（果糖）根据速率方程可知–=K[H+]b[]a由于反应过程中，酸作为催化剂，故可将K'=K[H+]b。2.1.1动力学方程的确定(1)确定蔗糖反应级数（恒温、酸浓度一定）假定a=1，则由积分可得lnc=-K't+lnc0在不同时间测定反应物的相应的浓度，并以lnc对t作

2、图，可得一直线，由直线斜率即可求得反应速率常数K'。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力、溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。当其他条件均固定时，旋光度α与反应物浓度c呈线性关系，即α=βc式中比例常数β与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度等有关。作为反应物的蔗糖是右旋性物质，生成物中葡萄糖也是右旋物质，但果糖是左旋物质，由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖的右旋性大，所以生成物呈左旋性质。因此随着反应的进行，体系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，体系的旋光度可恰好等于零，而后就变成左旋，直至蔗糖完全转化，这时左旋角达到最大值α∞。设体

3、系最初的旋光度为α0=β反co（t=0时，蔗糖尚未转化）β反为反应物的比例常数。体系最终的旋光度为α∞=β生co（t=∞时，蔗糖已完全转化）β生为生成物的比例常数。当时间为t时，蔗糖浓度为c，此时旋光度为αt，即αt=β反c+β生（co-c）由上式推导可得co=β'(α0-α∞)ct=β'(αt-α∞)其中β'=1/(β反-β生)故若a=1时，则ln(αt-α∞)=-K't+ln(α0-α∞)根据一级反应的特征，以ln(αt-α∞)对t作图，若得到的是直线，则该反应为一级反应。(2).确定盐酸的反应级数（恒温、改变酸浓度）若得a=1，我们便可知蔗糖转化反应

4、对蔗糖来说为一级反应，此时恒温以及其他条件不变时，通过改变H+的浓度，即可得一系列的直线方程ln(αt-α∞)=-K't+ln(α0-α∞)，得一系列K'.由K'=K[H+]b可知，等式两边同时取对数得：lnK'=bln[H+]+lnK以lnK'对ln[H+]作图，所得直线斜率即为[H+]的级数b。2.1.2确定活化能（变温、酸浓度一定）若a=1，蔗糖转化为准一级反应，在其他条件不变时，通过改变温度，得一系列直线方程ln(αt-α∞)=-K't+ln(α0-α∞)，即得一系列K'，由Arrhenius公式K=A可知，则lnK=-+lnAlnK'=bln[H

5、+]+lnK故lnK'=-+lnA+bln[H+]由lnK'对作图，所得直线斜率为，即可求出Ea。2.2主要实验仪器和试剂实验仪器（型号）　　　生产厂家实验药品纯度超级恒温水浴（SYC-15B）圆盘旋光仪　（WＸＧ－４）电子天平（JJ300）秒表锥形瓶（50ml*3100ml*3）容量瓶（250ml*1100ml*2）移液管(25ml*210ml*1)酸滴定管(50ml)量筒（100ml）试剂瓶（500ml*1）南京桑力电子设备厂　上海浦东物理光学仪器厂常熟市双杰测试仪器厂盐酸蔗糖硼砂甲基红ARARARAR三．实验步骤3.1（8-9周）确定蔗糖和[H+]的

6、反应级数3.1.1盐酸溶液的标定（1）硼砂溶液的配制。准确称取0.3882g、0.3793g、0.3821g硼砂置于编号为1、2、3三个锥形瓶中，分别加入25ml水溶解。（2）配置待测盐酸。量取125ml的浓盐酸置于500ml试剂瓶中，加入200ml水。量取5ml待测液置于250ml容量瓶，定容。（3）用蒸馏水冲洗酸式滴定管三次，用稀释后的盐酸润洗两次，装液，加入2滴甲基红指示剂于硼酸溶液的锥形瓶中，开始滴定，置溶液由无色变为红色，记录盐酸所消耗体积，平行滴定三次，计算盐酸溶液的浓度。表Ⅰ滴定所消耗硼砂质量与对应的盐酸体积123硼砂质量m/g0.38820

7、.37930.3821所消耗盐酸体积V/ml23.8123.2423.41由表Ⅰ可知稀释后的酸浓度为0.2139mol/L,可推出待测盐酸的浓度=4.2781盐酸稀释的过程为：25.0℃蔗糖质量5.00g移取=4.2781盐酸70ml至100ml容量瓶中，定容得盐酸=3.5014移取=4.2781盐酸70ml至100ml容量瓶中，定容得盐酸=2.9947移取=3.5014盐酸57ml置于100ml容量瓶中，定容得盐酸=1.9956移取=4.2781盐酸41ml至50ml容量瓶中，定容得盐酸=3.5080移取=4.2781盐酸23.32ml至50ml容量瓶中

8、，定容得盐酸=1.99533.1.2旋光度的测定（1）将恒温水浴调