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: 1826; Мы поможем в написании вашей работы!







Мы поможем в написании ваших работ!