1、1H+浓度对蔗糖水解反应速率影响的测定姓名：院系：班级：学号：2H+浓度对蔗糖水解反应速率影响的测定（同组人：）摘要 本次实验研究了 H+对蔗糖反应速率的影响，并求出了在不同浓度的同种酸的催化下的反应级数。The thesis studies the influence of H+ s consistency to the reaction rate of sucrose.And obtained at different acid concentrations of the same order of the reaction catalyzed. 关键词 旋光法；酸；蔗糖转化反应；速率常数
2、一前言物理化学实验“H +浓度对蔗糖水解反应速率的影响的测定” ，常见在室温下操作。在室温下用旋光仪测在不同 H+浓度反应时的旋光度 t，用所测得的 t 和 数据根据推导得到的公式lg( t- )=-kt/2.303+ lg( 0- )以 lg( t- )为纵坐标，t 为横坐标作图，从所得直线的斜率求出反应速率常数 k 值二实验部分1实验原理一级反应的速率方程的定积分式反应速率 只与某反应物浓度 c 的一次方成正比的反应称为一级反应。其速率方程的通式为 4将速率方程（141）移项积分，可得动力学方程：式中 c0为反应物的初始浓度， c 为 t 时刻反应物的浓度， 为反应的速率常数。由可以看出，
3、一级反应的半衰期与起始浓度无关。这是一级反应的一个特点。可以得到：，若用 1nc 对 t 作图应为一直线。这是一级反应的另一特点。由直线的斜线可求速率常数 。蔗糖水解反应生成葡萄糖和果糖：C12H22O11+ H2O = C6H12O6（葡萄糖）+ C 6H12O6（果糖）为使水解反应加速，常以酸为催化剂，故反应在酸性介质中进行。此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂 H+的浓度有关。但反应过程中，由于水是大量的，可认为水的浓度基本是恒定的，且 H+是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖的浓度有关，所以蔗糖水解反应可看作是一级反应。蔗糖及水解产物均为旋光性物质，但他们的旋光能
4、力不同，故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来衡量反应的进程，测量旋光度所用的仪器称为旋光仪。溶液旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、溶剂性质、液层厚度、光源的波长及温度等均有关系。在其它条件均固定时，旋光度与反应物浓度有直线关系，即：式中 K 为比例常数。其值与物质的旋光能力、溶剂性质、溶液厚度、光源的波长、温度等有关。在蔗糖水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质，比旋光度为 66.6，生成物中葡萄糖也是右旋性物质，比旋光度为 52.5，而果糖则是左旋性物质， 。随着反应的进行，右旋角不断减小。当反应进行到某一时刻，体系的旋光度经过零点，然后左旋角不断增加。当蔗糖完全转化时，左旋角达到最大
5、值 。设蔗糖尚未转化时，体系最初的旋光度为5体系最终的旋光度为（式中 K 反 ， K 生 分别为反应物与生成物的比例常数， c0为反应物的最初浓度、也是生成物的最后浓度，当时间为 t 时，蔗糖的浓度为 c，旋光度为 。若用 对 t 作图应为一直线，由直线斜率可求速率常数 。：2. 仪器与药品WXG-4 型圆盘旋光仪、LB-801 型超级恒温器、25mL 移液管、100mL 磨口锥形瓶、洗耳球、天平蔗糖(AR) 、3molL 1盐酸(AR)、去离子水。3.实验方法1. 参阅附录“旋光仪”, 了解和熟悉旋光仪的构造、原理|和使用方法.62. 3. 使用旋光仪时,先接通电源,开启电源开关(ON)，光
6、源显示窗将出现红紫色光，仪器预热一会红紫色光将慢慢变为黄色钠光，仪器打开后需预热min 后才能正常工作。3. 用蒸馏水校正仪器的零点蒸馏水为非旋光性物质，可以用它找出仪器的零点（即时仪器对应的刻度） 洗净样品管，拆开后，玻片、垫圈要单独拿着洗，以防掉入下水道！洗好后关闭一端并充满蒸馏水，管中应尽量避免有气泡存在，然后旋紧套管，使玻片紧贴于旋光管之上，勿使漏水但必须注意旋紧套盖不能用力过猛，以免玻璃片压碎，用滤纸擦干品管，再用镜头纸将样品管两端的玻璃片擦净，将样品管放入旋光仪内，放入样品管时，使管中残存的微小气泡进入凸出部分而不影响测量，盖上旋光仪盖，从目镜观察三分视野图像，调节刻度盘旋扭，使图
7、像由三分图像变为暗色，从放大镜中读取旋光度值4 配置溶液 分六组，每组都先用粗量天枰称取 3.2g 蔗糖5 先加水，再用移液管量取盐酸，当从移液管中流出一半时开始计时，加完盐酸立即摇匀，然后反应液装满样品管，盖好盖子并擦干净放入样品槽，盖好盖子，记录时间，读数。时间分别为3min,6min,9min,12min,15min,20min,25min,30min,35min,40min,50min,60min 。6 的测量 在视野中找到中间亮两边黑与中间黑两边亮之间像月亮一样均匀不刺眼的亮圆盘再记数。7 旋光仪使用完毕后，关闭电源，取出眩光管倒掉反应液，将眩光管洗净后放回原处。8 数据处理。3）由
8、上述六组图表所得的斜率与浓度的关系如下表所示：得到 H+浓度与速率常数的关系曲线：7H+浓度/ molL 1 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 速率常数 k/10 -3 184 187 205 236 314 398 H+浓 度 与 速 率 常 数 的 关 系 曲 线y = 212.2x - 276.5701002003004005000.0 1.0 2.0 3.0 4.0H+浓 度速率常数 系 列 1线 性 (系 列 1)由上表可以看出以及所绘制的坐标图可以看出，蔗糖水解反应的速率常数随 H+ 浓度的增大而增大，即蔗糖水解反应速率常数与 H+浓度成正比。参考文献1北京大学化学学
9、院物理化学实验教学组.物理化学实验（第 4 版）.2002.80-84.2.傅献彩，沈文霞，姚天洋编物理化学 高等教育出版社 1991 年 806-812 页 855-858 页3.姚允彬，朱志昂著物理化学教程 湖南教育出版社 第二版 1992 年 298-305 页三数据处理与讨论1）配制不同浓度的盐酸溶液，按上述方法分别测定，列表，绘图，求出速率常数。 所测量的六组数据的纪录如下表：8盐酸体积20mL 0 0.50 -3.90 时间 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 50.00 60.00 t/11.70 11
10、.15 10.00 9.05 7.75 6.15 4.90 3.20 1.85 0.90 -1.50 -1.95 (t- )/015.60 15.05 13.90 13.00 11.70 10.05 8.80 7.10 5.75 4.80 2.40 1.95 lg(t- )/0 1.19 1.18 1.14 1.11 1.07 1.00 0.94 0.85 0.76 0.68 0.38 0.29 盐酸体积22mL 00.50 -3.90 时间3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 60.00 t/
11、11.50 10.90 9.70 8.85 7.50 5.59 4.30 2.90 1.50 0.60 -0.40 -1.75 -2.40 (t- )/015.40 14.80 13.60 12.75 11.40 9.49 8.20 6.80 5.40 4.50 3.50 2.15 1.50 lg(t- )/01.19 1.17 1.13 1.11 1.06 0.98 0.91 0.83 0.73 0.65 0.54 0.33 0.18 盐酸体积24mL 0 0.50 -3.90 时间 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.
12、00 50.00 60.00 t/11.35 10.65 9.80 9.05 8.00 6.90 5.95 4.40 2.90 1.40 -1.50 -3.00 (t- )/015.25 14.55 13.70 12.95 11.90 10.80 9.85 8.30 6.80 5.30 2.40 0.90 lg(t- )/0 1.18 1.16 1.14 1.11 1.08 1.03 0.99 0.92 0.83 0.72 0.38 -0.05 盐酸体积26mL 0 0.50 -3.90 9时间 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.0
13、0 40.00 50.00 60.00 t/11.15 10.30 9.50 8.75 7.75 6.60 5.65 4.05 2.65 1.10 -1.80 -3.45 (t- )/015.05 14.20 13.40 12.65 11.65 10.50 9.55 7.95 6.55 5.00 2.10 0.45 lg(t- )/0 1.18 1.15 1.13 1.10 1.07 1.02 0.98 0.90 0.82 0.70 0.32 -0.35 盐酸体积28mL 0 0.50 -3.90 时间 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 20.00 25.00 30.00
14、35.00 40.00 50.00 60.00 t/10.95 10.20 9.35 8.55 7.40 6.30 5.05 3.50 1.80 -0.20 -2.50 -3.80 (t- )/014.85 14.10 13.25 12.45 11.30 10.20 8.95 7.40 5.70 3.70 1.40 0.10 lg(t- )/0 1.17 1.15 1.12 1.10 1.05 1.01 0.95 0.87 0.76 0.57 0.15 -1.00 盐酸体积30mL 0 0.50 -3.90 时间 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 20.00 25.00 3
15、0.00 35.00 40.00 45.00 50.00 60.00 t/10.80 9.30 8.90 6.25 4.80 2.65 0.80 -0.50 -1.70 -2.40 -3.10 -3.55 -3.85(t- )/014.70 13.20 12.80 10.15 8.70 6.55 4.70 3.40 2.20 1.50 0.80 0.35 0.05 lg(t- )/0 1.17 1.12 1.11 1.01 0.94 0.82 0.67 0.53 0.34 0.18 -0.10 -0.46 -1.30 2）根据数据所绘制的图表如下：10盐 酸 体 积 =30mLy = -0.1
16、73x + 1.6742-1.50-1.00-0.500.000.501.001.502.000 5 10 15时 间lg(t-)/0系 列 1线 性 (系 列 1)盐 酸 体 积 =28mLy = -0.1364x + 1.6285-1.5-1-0.500.511.520 5 10 15时 间lg(t-)/0系 列 1线 性 (系 列 1)盐 酸 体 积 =26mLy = -0.1023x + 1.5-0.500.511.50 5 10 15时 间lg(t-)/0系 列 1线 性 (系 列 1)11盐 酸 体 积 =24mLy = -0.0888x + 1.4517-0.200.20.40.60.811.21.41.60 5 10 15时 间lg(t-)/0系 列 1线 性 (系 列 1)盐 酸 体 积 =22mLy = -0.0814x + 1.401200.20.40.60.811.21.40 5 10 15时 间lg(t-)/0系 列 1线 性 (系 列 1)盐 酸 体 积 =20mLy = -0.0797x + 1.400500.20.40.60.811.21.40 5 10 15时 间lg(t-)/0系 列 1线 性 (系 列 1)1
