Опыт 1. Определение константы скорости.
Ход работы.
1. Измеряют угол вращения чистого раствора сахара (20%).
Чистую поляризационную трубку споласкивают исследуемым раствором сахара несколько раз, затем заполняют ее раствором так, чтобы не оставить пузырьков воздуха.
2. В чистую и сухую колбу наливают пипеткой по 25 мл растворов сахара и кислоты. Отмечают время начала и конца приливания. Среднее промежуточное время принимают за начало опыта. Поляризационную трубку споласкивают приготовленной смесью и затем, наполнив ее смесью и вложив в поляриметр, производят отсчеты угла вращения через каждые 10 минут. Результаты заносят в таблицу.
В первую строку заносят значение, измеренное для раствора сахара, уменьшив вдвое (разбавление при смешивании растворов).
3. После шестого отсчета смесь выливают из трубки в колбочку с остатками этой смеси и для окончания инверсии нагревают на водяной бане до 60 – 70°С 20 
30 минут, не допуская побурения.
Охлаждают смесь до начальной температуры и записывают измеренный угол 
в последнюю строку.
4. Вычисляют 
в каждом моменте измерения и рассчитывают среднее значение.
Таблица 1. Результаты эксперимента и расчеты.
| № отсчета | время астрономическое, 
| 
| 
| 
| 
| 
|
Графический метод обработки результатов эксперимента.
Строится график в координатах 
— 
; 
Опыт 2. Определение зависимости скорости реакции инверсии сахарозы от температуры и расчет энергии активации.
Определяют значение 
при двух разных температурах опыта (см. Опыт 1.)
Для этого повторяют Опыт 1 при охлаждении (холодильник) или нагревании (термостат) смеси до заданной температуры.
Перед каждым измерением трубка с раствором должна быть термостатирована в течение 10 – 15 мин.
Результаты расчета по Таблице 1 сводят в Таблице 2.
Таблица 2. Результаты эксперимента и расчеты.
| № опыта | t, °C | T, K | 
| 
| 
|  кДж/моль
|
Расчет энергии активации проводят:
а) графически – прямая в координатах 
– ; 
; 
.
б) аналитически по формуле:
или
Задачи для самостоятельного решения.
1. Тростниковый сахар в присутствии ионов водорода подвергается гидролизу с образованием глюкозы и фруктозы (инверсия)
H2O
g 
глюкоза фруктоза
Раствор тростникового сахара вращает плоскость поляризации плоскополяризованного луча вправо, а смесь глюкозы и фруктозы – влево. Угол вращения пропорционален концентрации растворенного вещества.
При 22°С в присутствии 
и большого избытка воды изменение угла вращения характеризовалось следующими данными:
| Время, мин | 0 | 30 | 80 | 
|
| угол вращения, град. | 37,0 | 30,0 | 20,7 | -12,4 |
Определить:
j среднее значение константы скорости реакции инверсии сахара при 22°С;
k количество сахара (масс. доли, 
%), вступившего в реакцию через 5 час. от начала опыта;
l угол вращения к этому моменту.
Решение.
j При большем избытке воды реакция инверсии сахара протекает как реакция I порядка:
Вместо концентраций 
и 
можно ввести пропорциональные им значения изменения углов вращения:
;
,
тогда 
.
Определим для 
30 мин и 
80 мин:
;
;
.
k Через 5 час. от начала опыта в реакцию вступит:
;
; 
;
;
;
.
Т.е. за 300 мин прореагирует 77,96 % от первоначально взятого количества сахара.
l Угол вращения через 300 сек найдем так:
при 
300 мин сахара в смеси будет 
.
Угол вращения при этом содержании сахара в растворе обозначим через 
.
Когда сахар на 100 % подвергается инверсии, то угол изменяется на 
. Составим пропорцию:
; 
.
Т.к. 
, то
.
Второй способ – воспользоваться для скорости.
2. При изучении кинетики реакции инверсии тростникового сахара при 20°С получены данные:
Время от начала реакции  , мин
| 0 | 30 | 40 |
|
угол  , град.
| 37,2 | 31,5 | 29,8 | -11,7 |
Рассчитать 
и время, за которое прореагирует 50 % введенного в реакцию сахара.
3. При изучении инверсии тростникового сахара среднее значение 
при 20°С. Найти % содержание сахара, оставшегося в реакционной смеси через 4,5 час. от начала реакции. Каков будет угол вращения к этому времени?
4. Для изучения инверсии сахара смешали равные объемы раствора сахара и 1 н 
. Определить количество вступившего в реакцию сахара ( , %) и наблюдаемый угол вращения через 2 часа после начала реакции, если:
| Время , мин
| 0 | 50 | 60 |
|
| угол , град.
| 36,24 | 26,72 | 25,00 | -11,74 |
5. Найти энергию активации реакции, если константа скорости реакции инверсии тростиникового сахара имеет при различных температурах следующие значения:
| t, °C | 25 | 40 | 50 | 55 |
| 9,67 | 73,4 | 286 | 491 |
(Ответ: при t = 45°C E = 110 кДж)
6. При изучении скорости гилролиза 17% раствора сахарозы в 0,099 Н водном растворе 
при 35°С были получены следующие данные:
| Время, мин. | 9,82 | 59,60 | 93,18 | 142,9 | 294,8 | 584,4 |
| остаточная концентрация сахарозы, % | 96,5 | 80,3 | 71,0 | 59,1 | 32,8 | 11,1 |
Рассчитайте значение константы реакции в сек-1 (6,34.10-5 сек-1)
7. Значение 
лактозы 55,4. Чему равна концентрация раствора (г/л), если оптическое вращение 7,24° в кювете длиной 10 см при 20° для линии натрия 
?
8. Константа скорости реакции инверсии тростникового сахара имеет при указанных температурах такие значения:
 , °С
| 25 | 40 | 50 | 55 |
| 9,67 | 73,4 | 268 | 491 |
Вычислить температурный коэффициент скорости реакции в интервалах 25 – 40; 40 – 50 и 50 – 55°С.
9. Константа скорости реакции инверсии тростникового сахара при 25°С равна 
, а при 40°С – 
.
Определите константу скорости реакции при 35°С.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 3455; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!