第 次课 4 学时.doc

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1、第次课4学时本次课题（或教材章节题目）：实验15蔗糖水解反应速率常数测定教学要求：学习测定反应级数、反应速率常数的方法；掌握旋光仪的使用；掌握通过测量系统物理量跟踪反应系统浓度的方法。通过实验应该理解动力学实验数据对研究动力学的重要性。重点：掌握测定反应速率常数的方法；掌握旋光仪的的使用和基本测量原理难点：旋光仪的使用。教学手段及教具：演示讲授，实际操作。讲授内容及时间分配：演示讲授实验原理、实验步骤及注意事项、数据处理0.5h实验操作3.5h课后作业对实验数据进行处理，完成实验报告各项内容。参考资料1.

2、河北科技大学物理化学教研室编，物理化学实验，北京理工大学出版社，20052．屈景年,莫运春,刘梦琴,曾荣英.旋光法测蔗糖水解反应速率常数实验的改进[J].大学化学,2005,(01)3.张大飞.蔗糖水解反应速率常数的另一种处理方法[J].集宁师专学报,2000,(04)4.王立斌,陈福忠.蔗糖水解反应速率常数测定实验的改进[J].通化师范学院学报,2004,(08)5.施民梅,于庆水.蔗糖水解反应动力学实验的两点改进[J].沧州师范专科学校学报,2003,(04)6.陈文娟,胡治元.“蔗糖水解反应速率常数

3、测定”实验数据处理的改进[J].洛阳工业高等专科学校学报,2004,(03)7.屈景年,莫运春,刘梦琴,曾荣英.旋光法测蔗糖水解反应速率常数实验的改进[J].大学化学,2005,(01)实验15蔗糖水解反应速率常数测定一、实验目的1．学习测定反应级数、反应速率常数的方法；2．掌握旋光仪的使用；掌握通过测量系统物理量跟踪反应系统浓度的方法。二、实验原理蔗糖水溶液在H+存在的条件下，按下式进行水解：在该反应中，H+是催化剂，当温度、H+浓度一定时，反应速率与蔗糖和水的浓度成正比，即：（15.1）式中，分别代表

4、蔗糖浓度和水的浓度。当蔗糖浓度很低时，反应过程中H2O浓度相对与蔗糖浓度改变很小，故，可近似认为cB为常数，令：（15.2）则（15.1）式可写成：（15.3）将（15.3）式分离变量后进行定积分：当t=0时，CA=CA0；t=t时，CA=CA;定积分式为：(15.4)积分结果：（15.5）(15.5)式是的直线方程。反应进行过程中，测定不同时刻t时反应系统中蔗糖的浓度cA，取得若干组cA、t的数据后，以lncA对t作图，得一直线，表明该反应为一级反应（准一级反应），直线斜率为-k。物理化学的研究方法是采

5、用物理的方法测定反应系统某组分的浓度，所谓物理的方法是利用反应系统某组分或各组分的某些物理性质（如面积、压力、电动势、折光率、旋光度等）与其有确定的单值函数关系的特征，通过测量系统中该物理性质的变化，间接测量浓度变化。此种物理化学的实验方法最大的优点是可以跟踪系统某组分或各组分的物理性质的变化，从而，不需要终止反应，便可以随时测定某一时刻反应系统某组分或各组分的浓度。本实验利用反应物与产物旋光度这一物理性质上的差异确定反应系统中反应物浓度CA。实验过程中某一时刻反应系统中蔗糖浓度CA与同一时刻反应系统的旋

6、光度βt、反应完成时反应系统的旋光度β∞之差成正比，即：t=t时，cA∝βt－β∞；(15.6a)或cA＝f(βt－β∞)(15.6b)式中f是比例系数。同理，t=0时，cA=cA0，cA0∝β0－β∞；(15.7a)或：cA0＝f(β0－β∞)；(15.7b)(15.6b)式除以(15.7b)代入(15.5)式得：(15.8a)则，(15.8b)(15.8b)为~t的直线方程，式中，β0、β∞为反应初始及反应终了时反应系统的旋光度，它们均不随时间改变。实验过程中只需要测定反应进行的不同时刻t时反应系统的

7、旋光度βt(若干个数据)和反应终了时反应系统的旋光度β∞（一个数据），以对t作图得一直线，直线斜率为－k，用作图法可求出反应速率常数k。β∞也可以不测，而用数据处理中介绍的方法计算得到。关于偏振光的知识在物理课中已经有所介绍，以下就本实验有关的问题介绍如下：当偏振光通过旋光物质的溶液时，偏振光的振动面偏转一定角度β，此角度的大小与偏振光通过的溶液浓度C及液层厚度L成正比，即：∝c×L（15.9a）写成等式为：（15.9b）（15.9b）式中为被测溶液的比旋光度，即当旋光物质溶液浓度C为1kg.dm-3,液

8、层厚度为0.1m时溶液的旋光度。又因为光波的波长对旋光度有影响，故规定以20℃的钠光（波长为2896×10-9m,记为“D”）为标准，记作。使偏振光顺时针偏转的物质称为右旋物质，反之为左旋物质，以右旋为正，左旋则为负。本实验所涉及的三种旋光物质的比旋光度分别为：蔗糖：=66.55º葡萄糖：=52.50º果糖：=－91.90º以此为根据，可以判断本实验反应系统的旋光度，反应初始时应为正值，随着反应的进行，旋光度逐渐减小，反应终了