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: 3426; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!