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蔗糖水解物化實(shí)驗(yàn)報(bào)告
在我們平凡的日常里，報(bào)告有著舉足輕重的地位，其在寫作上具有一定的竅門。那么，報(bào)告到底怎么寫才合適呢？下面是小編幫大家整理的蔗糖水解物化實(shí)驗(yàn)報(bào)告，希望對(duì)大家有所幫助。
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1、根據(jù)物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)研究蔗糖水解反應(yīng)，測(cè)量其反應(yīng)速率常數(shù)。
2、了解旋光儀的基本原理，掌握使用方法。
3、研究不同種類酸催化對(duì)蔗糖水解反應(yīng)反應(yīng)速率常數(shù)的影響，驗(yàn)證布朗斯特德定律。
4、研究不同濃度酸對(duì)蔗糖水解反應(yīng)反應(yīng)速率常數(shù)的影響，了解催化劑的比活性概念。
二、實(shí)驗(yàn)原理
1、蔗糖的水解反應(yīng)和利用旋光法測(cè)水解速率常數(shù)的原理
蔗糖在水中轉(zhuǎn)化為葡萄糖和果糖：
C12H22O11 + H2O —→ C6H12O6 + C6H12O6 （蔗糖） （葡萄糖）（果糖）
其中，20℃時(shí)，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°蔗糖水解反應(yīng)，開始體系是右旋的角度大，隨反應(yīng)進(jìn)行，旋光角度減少，變成左旋。
蔗糖水解反應(yīng)是一個(gè)二級(jí)反應(yīng)，在純水中此反應(yīng)的速率極慢，通常在H+催化作用下進(jìn)行，由于反應(yīng)時(shí)水是大量存在的，盡管有部分水分子參加了反應(yīng)，仍可近似地認(rèn)為整個(gè)反應(yīng)過程中水的濃度是恒定的，而且H+是催化劑，其濃度也保持不變。因此，蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)可作為一級(jí)反應(yīng)。
如果以c表示到達(dá)t時(shí)刻的反應(yīng)物濃度，k表示反應(yīng)速率常數(shù)，則一級(jí)反應(yīng)的速率方程為：
- dc / dt = kt
對(duì)此式積分可得：
ln c = - kt + ln c 0
式中c為反應(yīng)過程中的濃度，c 0為反應(yīng)開始時(shí)的濃度。
當(dāng)c = c 0 / 2時(shí)，時(shí)間為t 1/2，稱為半衰期。
代入上式，得：
t 1/2 = ln 2 / k = 0.693 / k
測(cè)定反應(yīng)過程中的反應(yīng)物濃度，以ln c對(duì)t作圖，就可以求出反應(yīng)的速率常數(shù)k。
但直接測(cè)量反應(yīng)物濃度比較困難。在這個(gè)反應(yīng)中，利用體系在反應(yīng)進(jìn)程中的旋光度不同，來度量反應(yīng)的進(jìn)程。
用旋光儀測(cè)出的旋光度值，與溶液中旋光物質(zhì)的旋光能力、溶劑的性質(zhì)、溶液的濃度、溫度等因素有關(guān)，固定其它條件，可認(rèn)為旋光度α與反應(yīng)物濃度c成線性關(guān)系。物質(zhì)的旋光能力用比旋光度來度量：
蔗糖的比旋光度[α]D20=66.6°，葡萄糖的比旋光度[α]D20=52.5°，果糖是左旋性物質(zhì)，它的比旋光度為[α]D20=-91.9°。因此，在反應(yīng)過程中，溶液的旋光度先是右旋的，隨著反應(yīng)的進(jìn)行右旋角度不斷減小，過零后再變成左旋，直至蔗糖完全轉(zhuǎn)化，左旋角度達(dá)到最大。
當(dāng)t=0時(shí)，蔗糖尚未開始轉(zhuǎn)化，溶液的旋光度為：
α0 = β反應(yīng)物c0 ...... 1
當(dāng)蔗糖已完全轉(zhuǎn)化時(shí)，體系的旋光度為：
α∞ = β生成物c0 ...... 2
此處，β為旋光度與反應(yīng)物濃度關(guān)系中的比例系數(shù)。
時(shí)間t時(shí)，蔗糖濃度為c，旋光度應(yīng)為：
αt = β反應(yīng)物c + β生成物(c0 - c) ...... 3
由
1、2式：
由
2、3式：
代入 ln c = - kt + ln c 0式，可得：
ln (αt - α∞) = - kt + ln (α0 - α∞)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的反應(yīng)過程中的旋光度值計(jì)算ln (αt - α∞)，再對(duì)時(shí)間作圖，可得一條直線，根據(jù)直線斜率可求得反應(yīng)速率常數(shù)。
2、均相酸催化布朗斯特德定律
在酸催化反應(yīng)中包含了催化劑分子把質(zhì)子轉(zhuǎn)移給反應(yīng)物，因此催化劑的效率常與酸催化劑的酸強(qiáng)度有關(guān)。
在酸催化時(shí)，酸失去質(zhì)子的趨勢(shì)可用它的解離常數(shù)K來衡量：
HA + H2O = H3O+ + A-
酸催化反應(yīng)速率常數(shù)ka應(yīng)與酸的解離常數(shù)Ka成比例，實(shí)驗(yàn)表明，兩者有如下的關(guān)系：
ka =GaKaα
或 lg ka = lgGa +αlgKa
式中Ga，α均為常數(shù)，它決定于反應(yīng)的種類和反應(yīng)條件。
對(duì)于堿催化的反應(yīng)，堿的催化作用速率常數(shù)kb同樣與它的解離常數(shù)Kb有如下的關(guān)系：
kb =GbKbβ
式中Gb，β均為常數(shù)，它決定于反應(yīng)的種類和反應(yīng)條件。
3、催化劑的比活性
催化活性是指催化劑催化物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的能力，是催化劑的重要性質(zhì)之一。物質(zhì)的催化活性是針對(duì)給定的化學(xué)反應(yīng)而言的。通常，催化劑并不按照化學(xué)方程式計(jì)量關(guān)系進(jìn)行作用，其用量可以是任意的。在相同條件下，反應(yīng)速率與催化劑用量成正比，在均相催化中可以用生成中間化合物來解釋。
為了描述不同物質(zhì)催化活性的差異，工業(yè)生產(chǎn)上常以每單位容積(或質(zhì)量)催化劑在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化原料反應(yīng)物的數(shù)量來表示，如每立方米催化劑在每小時(shí)內(nèi)能使原料轉(zhuǎn)化的千克數(shù)。
對(duì)于液相催化反應(yīng)，通常用速率常數(shù)與催化劑濃度之比來表示比催化劑活性。
比催化活性表明，催化劑的催化作用取決于其本性，而與用量無關(guān)。
三、儀器藥品
旋光儀 1臺(tái); 停表 1塊
錐形瓶（100 ml） 2個(gè); 移液管（20 ml） 2支
蔗糖（分析純）；HCl溶液（2M）；HCl溶液（4M）；磷酸（4 M）；硫酸（2M）；
四、實(shí)驗(yàn)操作步驟
1．測(cè)定不同濃度鹽酸(2M和4M)催化蔗糖水解的速率常數(shù)，計(jì)算鹽酸的比催化活性。
�。�1）在室溫下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
�。�2）旋光儀零點(diǎn)校正：開啟旋光儀,將光源開關(guān)拔至交流(AC),鈉燈亮,經(jīng)20分鐘預(yù)熱后使之發(fā)光穩(wěn)。
按測(cè)量開關(guān),儀器進(jìn)入待測(cè)狀態(tài)。將裝有蒸餾水的旋光管放入樣品測(cè)量室,蓋好箱蓋,待顯示讀數(shù)穩(wěn)定后,按清零鈕完成校零。
�。�3）2MHCl催化蔗糖水解過程中at的測(cè)定：用移液管取30mL蔗糖溶液置于100mL帶塞三角瓶中，然后再移取30mL6mol/LHCl溶液于另100mL帶賽三角瓶中。將HCl溶液迅速倒入蔗糖溶液中，來回倒三次，使之充分混合。并在加HCl時(shí)同時(shí)啟動(dòng)秒表以記錄反應(yīng)時(shí)間,立即用少量反應(yīng)液蕩洗旋光管兩次,然后將反應(yīng)液裝滿旋光管,旋上端蓋,外部用濾紙擦干后放進(jìn)旋光儀內(nèi),蓋好箱蓋,先記下時(shí)間，再讀取旋光度值。每隔一定時(shí)間，讀取一次旋光度，開始時(shí)，可每3分鐘讀一次，30min后，每5min讀一次。
�。�4）a∞的測(cè)定：將步驟
�。�3）剩余的混合溶液置于近60℃的水浴中，恒溫30min以加速反應(yīng)，然后冷卻至實(shí)驗(yàn)溫度，按上述操作，測(cè)定其旋光度，此值即可認(rèn)為是a∞。
（5）3MHCl催化蔗糖水解過程中at的測(cè)定：將步驟
�。�3）的2MHCl換成4MHCl，重復(fù)步驟
（3）、
�。�4）。
2．測(cè)定不同種類酸對(duì)催化速率常數(shù)的影響，包括HAC（4 M）、磷酸（4 M）、硫酸（4M）、驗(yàn)證布朗斯特德定律: lg ka = lgGa +αlgKa 。
�。�6）不同種類酸催化蔗糖水解過程的測(cè)定：將2MHCl分別換成4 M磷酸、2M硫酸按照步驟
�。�3）測(cè)定水解過程中at，然后再按照步驟
�。�4）測(cè)定a∞。
五、數(shù)據(jù)記錄與處理
1、2mol/L HCl催化蔗糖水解數(shù)據(jù)記錄與處理：
�。�1）蔗糖溶液完全水解旋光度a∞= -1.302
�。�2）2mol/L HCl催化蔗糖水解數(shù)據(jù)記錄
2、4mol/L HCl催化蔗糖水解數(shù)據(jù)記錄與處理：
�。�1）蔗糖溶液完全水解旋光度a∞= -1.345
�。�2）4mol/L HCl催化蔗糖水解數(shù)據(jù)記錄
3、2mol/L H2SO4催化蔗糖水解數(shù)據(jù)記錄與處理
�。�1）蔗糖溶液完全水解旋光度a∞= -1.003。
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