不同酸对蔗糖水解反应速率常数的影响

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1、不同酸对蔗糖水解反应速率常数的影响一、实验目的1、根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测量其反应速率常数。2、了解旋光仪的基本原理，掌握使用方法。3、研究不同种类酸催化对蔗糖水解反应反应速率常数的影响，验证布朗斯特德定律。4、研究不同浓度酸对蔗糖水解反应反应速率常数的影响，了解催化剂的比活性概念。二、实验原理1、蔗糖的水解反应和利用旋光法测水解速率常数的原理1）．蔗糖水解反应是典型准一级反应。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

2、/dt＝k〔H＋〕C＝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〕Lc,L是旋光管长度，〔α〕仅与温度有关，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：Α――→B＋Dt=0C0α0＝KΑC0（1）t=tCΑCB＝C0－CΑCD＝C0

3、－CΑαt＝αΑ＋αB＋αD＝KΑCΑ＋（KB＋KD）（CB＋CD）（2）t=∞0C0C0α∞＝（KB＋KD）C0（3）(1)－(3)：α0－α∞＝（KΑ－KB－KD）C0C0＝（α0－α∞）/（KΑ－KB－KD）(2)－(3)：α0－αt＝（KΑ－KB－KD）CΑCΑ＝（α0－αt）/（KΑ－KB－KD）代入一级反应动力学方程：或得到根据实验测得的反应过程中的旋光度值计算 ln(αt-α∞)，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。2、均相酸催化布朗斯特德定律在酸催化反应中包含了催化剂分子把质子转移给反应物，

4、因此催化剂的效率常与酸催化剂的酸强度有关。在酸催化时，酸失去质子的趋势可用它的解离常数K来衡量：HΑ+H2O=H3O++Α-酸催化反应速率常数kα应与酸的解离常数Kα成比例，实验表明，两者有如下的关系：kα=GαKαα或lgkα=lgGα+αlgKα式中Gα，α均为常数，它决定于反应的种类和反应条件。对于碱催化的反应，碱的催化作用速率常数kb同样与它的解离常数Kb有如下的关系：kb=GbKbβ式中Gb，β均为常数，它决定于反应的种类和反应条件。3、催化剂的比活性催化活性是指催化剂催化物质发生反应的能力，是催化剂的重要性质之一。物质

5、的催化活性是针对给定的化学反应而言的。通常，催化剂并不按照化学方程式计量关系进行作用，其用量可以是任意的。在相同条件下，反应速率与催化剂用量成正比，在均相催化中可以用生成中间化合物来解释。为了描述不同物质催化活性的差异，工业生产上常以每单位容积(或质量)催化剂在单位时间内转化原料反应物的数量来表示，如每立方米催化剂在每小时内能使原料转化的千克数。对于液相催化反应，通常用速率常数与催化剂浓度之比来表示比催化剂活性。比催化活性表明，催化剂的催化作用取决于其本性，而与用量无关。一、仪器药品旋光仪2台;秒表1块；锥形瓶（100ml）4个;

6、移液管（20ml）4支蔗糖（分析纯）；HCl溶液（6M）；HΑc（3M）；磷酸（3M）；硫酸（3M）；一、实验操作步骤1、配制蔗糖溶液：用天平称取20g蔗糖放入一个带赛锥形瓶内，加100mL蒸馏水溶解2.测定不同浓度盐酸(6M和3M)催化蔗糖水解的速率常数，计算盐酸的比催化活性。1）旋光仪零点校正：开启旋光仪钠灯亮,经20分钟预热后使之发光稳。按测量开关,仪器进入待测状态。将装有蒸馏水的旋光管放入样品测量室,盖好箱盖,待显示读数稳定后,按清零钮完成校零。2）6MHCl催化蔗糖水解过程中αt的测定：用移液管取25mL蔗糖溶液置于10

7、0mL带塞三角瓶中，然后再移取25mL6mol/LHCl溶液于另100mL带赛三角瓶中。将HCl溶液迅速倒入蔗糖溶液中，来回倒三次，使之充分混合。并在加HCl时同时启动秒表以记录反应时间,立即用少量反应液荡洗旋光管两次,然后将反应液装满旋光管,旋上端盖,外部用滤纸擦干后放进旋光仪内,盖好箱盖,先记下时间，再读取旋光度值。每隔一定时间，读取一次旋光度，开始时，每3分钟读一次，30min后，每5min读一次。3）α∞的测定：将步骤（3）剩余的混合溶液置于近40℃的水浴中，恒温30min以加速反应，然后冷却至实验温度，按上述操作，测定其

8、旋光度，此值即可认为是α∞。3.测定不同种类酸对催化速率常数的影响，包括HΑc（3M）、磷酸（3M）、硫酸（3M）、验证布朗斯特德定律:lgkα=lgGα+αlgKα。4.不同种类酸催化蔗糖水解过程的测定：将6MHCl分别换成3MHΑc、3M磷酸、