一 : 反应速率常数：反应速率常数-基本概述，反应速率常数-基本定义

反应速率常数是指化学反应进行的快慢.用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加量来表示。也是对双分子反应A+B─→C+D，设A和B的相对运动速度为V, 则在长度为v，底面积为S(v)的圆筒内一个A分子与B分子碰撞的频率为ZB(v)＝S(v)VnB，单位体积内所有A分子的碰撞频率为ZAB=ZB(v)nA,式中nA、nB分别为A分子和B分子的密度,S(v)为分子对的碰撞截面,若S(v)为有效截面。

化学反应速率常数_反应速率常数 -基本概述

反应速率常数：对 双分子反应A+B─→C+D，设A和B的相对运动速度为 , 则在长度为 ，底面积为 ( )的圆筒内1个A分子与B分子碰撞的频率为 B( )= ( ) B，单位体积内所有A分子的碰撞频率为 AB= B( ) A,式中 A、 B分别为A分子和B分子的密度, ( )为分子对的碰撞截面,若 ( )为有效截面,即每一碰撞均发生化学反应的反应截面,则反应速率为：

从 化学动力学可知：

所以 ( )= ( ) ，对速率求平均则得：

式中 ( )称为该给定反应在给定运动速率下的反应速率常数,而 ( )则称为给定温度 下的热平衡反应速率常数。

化学反应速率常数_反应速率常数 -基本定义

即 化学反应进行的快慢.用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加量来表示

化学反应速率常数_反应速率常数 -分类

. 化学反应并非均匀速率进行： 反应速率分为 平均速率（一定时间间隔里平均 反应速率）和 瞬时速率（给定某时刻的反应速率），

化学反应速率常数_反应速率常数 -因素机理

影响因素

可通过实验测定.除了反应物的性质以外，浓度、温度和催化剂也是影响反应速率的重要因素.气体还有压强

影响机理

气体反应的快慢还与压力有关.增加反应物的浓度，即增加了单位体积内 活化分子的数目，从而增加了单位时间内反应物分子有效碰撞的次数，导致反应速率加快.提高反应温度，即增加了 活化分子的百分数，也增加了单位时间内反应物分子有效碰撞的次数，导致反应速率加快.使用正催化剂，改变了反应历程，降低了反应所需的活化能，

二 : 反应速率常数

速率常数 反应速率常数

速率常数 反应速率常数

速率常数 反应速率常数

三 : 蔗糖水解反应速率常数的测定

一、 实验目的

1. 了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系；

2. 测定蔗糖水解反应的速率常数和半衰期；

3. 了解旋光仪器仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。[www.61k.com］

二、 实验原理

一级反应的速率方程可由下式表示： -dc?kc dt

积分可得： lnc=－kt + lnc0

式中c0为反应物的初始浓度，c为t时刻反应物的浓度，k为反应速率常数。

一级反应的半衰期为： t1/2=In20.693? kk

从上式可以看出，一级反应的半衰期与起始浓度无关。这是一级反应的一个特点。

若用lnc对t作图应为一直线。这是一级反应的另一个特点，由直线的斜率可求速率常数k。然 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为：

C12H22O11(蔗糖) + H2O?H??C6H12O6(葡萄糖) + C6H12O6 (果糖) 为使水解反应加速，常以酸为催化剂，故反应在酸性介质中进行。此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H+的浓度有关。但反应过程中，由于水是大量的，可认为水的浓度基本是恒定的，且H+是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖的浓度有关，所以蔗糖水解反应可看作是一级反应。

蔗糖及水解产物均为旋光性物质，但他们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来度量反应进程，测量旋光度所用的仪器称为旋光仪。溶液旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、溶剂的性质、液层厚度、光源的波长及温度等均有关系。

在蔗糖水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质，比旋光度为[α]20D=66.6°，生成物中葡萄糖也是右旋性物质，比旋光度为[α]20D=52.5°，而果糖则是左旋性物质，[α]20D=-91.9°。随着反应的进行，右旋角不断减小。

当反应进行到某一时刻，体系的旋光度经过零点，然后左旋角不断增加。当蔗糖完全转化时，左旋角达到最大值α∞。设蔗糖尚未转化时，体系最初的旋光度为

α0=K反c0

最终系统的旋光度为

α∞=K生c0

当时间为t时，蔗糖浓度为c，此时旋光度为αt

αt= K反c+ K生(c0－c)

联立①、②、③式可得： ③ ② ① ?

蔗糖水解 蔗糖水解反应速率常数的测定

c0=?0???

K反?K生=K（α0－α∞） ④ c=?t???

K反?K生= K（αt－α∞） ⑤

将④、⑤两式代入速率方程即得：

ln(αt－α∞)=-kt+ln（α0－α∞）

我们以ln(αt－α∞)对t作图可得一直线，从直线的斜率可求得反应速率常数k，也可求反应的半衰期。［www.61k.com）

三、 实验仪器、试剂

仪器：旋光仪、恒温水槽一套、停表、50mL移液管、150mL锥形瓶、烧杯、天平、洗耳球

药品：蔗糖(AR) 、盐酸(3mol /L，AR)

四、 实验步骤

一、旋光仪的校正

1．了解和熟悉旋光仪的构造和使用方法。

2．开启水浴恒温槽的电源开关，并将水浴恒温槽的温度控制在60℃

3. 旋光仪零点的校正蒸馏水为非旋光性物质，可用来校正仪器的零点。将旋光管的一端盖子旋紧，

由其另一端加入蒸馏水，然后旋紧套盖，但不要过紧，以不漏水为准。如果管中有气泡，可将气泡导入

旋光管粗肚部分。用滤纸将旋光管外部擦干，旋光管两端的玻璃片可用擦镜纸擦净。打开光源，把旋光

管放入旋光仪内，调整目镜焦距使视野清楚。然后旋转检偏镜至视野中所观察到明暗相等的三分视野为

止。记下检偏镜的旋转角，重复数次，取其平均值。此值即为仪器的零点。

二、测定

1.配制蔗糖溶液：用天平称取10g蔗糖放入烧杯内，加少量蒸馏水溶解后转移到50ml容量瓶中，

稀释至刻度。

2.旋光度的测定：将50ml配制好的蔗糖溶液，置于干净的锥形瓶中，再用50ml移液管吸取

3mol·L-1HCL注入蔗糖溶液中。当HCL溶液流出一半时，开始计时（作为反应开始的时间）。HCL全加

入后混合均匀，迅速用少量的混合液洗涤旋光管两次，然后将反应液加入旋光管内，测定αt，5min、10min、

15min、20min、25min、30min、40min、50min、60min，依次各测一次旋光度。

3. α∞的测定：将剩余的反应混合物放入60℃恒温水浴中，加热60min，使反应充分后，冷却至室

温后装入旋光管测定α∞。

五、 数据记录与处理

实验温度：盐酸浓度：

?∞： -3.58

2

蔗糖水解 蔗糖水解反应速率常数的测定

以ln(αt－α∞)对t作图得到如下结果：

由图可知直线的斜率为-0.03514， 所以反应的速率常数为k1=0.03514 截距c = 2.92554， 即c = In（α0－α∞）

蔗糖水解反应的半衰期 t1/2 = ㏑2/ k1 = 0.693 / k1=19.72 由各时间的k值可得速率常数的平均值为0.036091

相对误差=（实验值-理论值）/理论值=（0.036091-0.03514）/0.03514×100%=2.71%

六、 结果与讨论

误差分析：

由计算可得相对误差较小，实验较成功。(www.61k.com）可能存在的误差为：

1.用旋光仪读数时，通过检偏镜用肉眼判断三分视野明暗存在误差，导致实验数据误差。

2.以盐酸流出一半为反应开始计时，由于无法准确判断，所以导致反应时间存在误差。 3.旋光管内存在少许气泡，导致读数存在误差。 注意事项：

1.速度常数k与浓度有关，所以酸的浓度必须精确，以保证反应体系中H+浓度与实验要求的相一致。 2.在放置旋光管上的玻璃片时，将玻璃盖片沿管口轻轻推上盖好，再旋紧套盖，勿使其漏水或产生气泡。 3.旋光仪使用中，若两次测定中间间隔时间较长，则应切断电源，让灯管休息一会，在下次使用提前10分钟再开启。

4.对三分视野的明暗判断影响实验值的精度，因此要求判断时尽可能作到快而准。

3

四 : 蔗糖水解反应速率常数的测定

一、 实验目的

1. 了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系；

2. 测定蔗糖水解反应的速率常数和半衰期；

3. 了解旋光仪器仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。

二、 实验原理

一级反应的速率方程可由下式表示： -dc?kc dt

积分可得： lnc=－kt + lnc0

式中c0为反应物的初始浓度，c为t时刻反应物的浓度，k为反应速率常数。

一级反应的半衰期为： t1/2=In20.693? kk

从上式可以看出，一级反应的半衰期与起始浓度无关。这是一级反应的一个特点。

若用lnc对t作图应为一直线。这是一级反应的另一个特点，由直线的斜率可求速率常数k。然 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为：

C12H22O11(蔗糖) + H2O?H??C6H12O6(葡萄糖) + C6H12O6 (果糖) 为使水解反应加速，常以酸为催化剂，故反应在酸性介质中进行。此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H+的浓度有关。但反应过程中，由于水是大量的，可认为水的浓度基本是恒定的，且H+是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖的浓度有关，所以蔗糖水解反应可看作是一级反应。

蔗糖及水解产物均为旋光性物质，但他们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来度量反应进程，测量旋光度所用的仪器称为旋光仪。溶液旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、溶剂的性质、液层厚度、光源的波长及温度等均有关系。

在蔗糖水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质，比旋光度为[α]20D=66.6°，生成物中葡萄糖也是右旋性物质，比旋光度为[α]20D=52.5°，而果糖则是左旋性物质，[α]20D=-91.9°。随着反应的进行，右旋角不断减小。

当反应进行到某一时刻，体系的旋光度经过零点，然后左旋角不断增加。当蔗糖完全转化时，左旋角达到最大值α∞。设蔗糖尚未转化时，体系最初的旋光度为

α0=K反c0

最终系统的旋光度为

α∞=K生c0

当时间为t时，蔗糖浓度为c，此时旋光度为αt

αt= K反c+ K生(c0－c)

联立①、②、③式可得： ③ ② ① ?

c0=?0???

K反?K生=K（α0－α∞） ④ c=?t???

K反?K生= K（αt－α∞） ⑤

将④、⑤两式代入速率方程即得：

ln(αt－α∞)=-kt+ln（α0－α∞）

我们以ln(αt－α∞)对t作图可得一直线，从直线的斜率可求得反应速率常数k，也可求反应的半衰期。

三、 实验仪器、试剂

仪器：旋光仪、恒温水槽一套、停表、50mL移液管、150mL锥形瓶、烧杯、天平、洗耳球

药品：蔗糖(AR) 、盐酸(3mol /L，AR)

四、 实验步骤

一、旋光仪的校正

1．了解和熟悉旋光仪的构造和使用方法。

2．开启水浴恒温槽的电源开关，并将水浴恒温槽的温度控制在60℃

3. 旋光仪零点的校正蒸馏水为非旋光性物质，可用来校正仪器的零点。将旋光管的一端盖子旋紧，

由其另一端加入蒸馏水，然后旋紧套盖，但不要过紧，以不漏水为准。如果管中有气泡，可将气泡导入

旋光管粗肚部分。用滤纸将旋光管外部擦干，旋光管两端的玻璃片可用擦镜纸擦净。打开光源，把旋光

管放入旋光仪内，调整目镜焦距使视野清楚。然后旋转检偏镜至视野中所观察到明暗相等的三分视野为

止。记下检偏镜的旋转角，重复数次，取其平均值。此值即为仪器的零点。

二、测定

1.配制蔗糖溶液：用天平称取10g蔗糖放入烧杯内，加少量蒸馏水溶解后转移到50ml容量瓶中，

稀释至刻度。

2.旋光度的测定：将50ml配制好的蔗糖溶液，置于干净的锥形瓶中，再用50ml移液管吸取

3mol·L-1HCL注入蔗糖溶液中。当HCL溶液流出一半时，开始计时（作为反应开始的时间）。HCL全加

入后混合均匀，迅速用少量的混合液洗涤旋光管两次，然后将反应液加入旋光管内，测定αt，5min、10min、

15min、20min、25min、30min、40min、50min、60min，依次各测一次旋光度。

3. α∞的测定：将剩余的反应混合物放入60℃恒温水浴中，加热60min，使反应充分后，冷却至室

温后装入旋光管测定α∞。

五、 数据记录与处理

实验温度：盐酸浓度：

?∞： -3.58

2

以ln(αt－α∞)对t作图得到如下结果：

由图可知直线的斜率为-0.03514， 所以反应的速率常数为k1=0.03514 截距c = 2.92554， 即c = In（α0－α∞）

蔗糖水解反应的半衰期 t1/2 = ㏑2/ k1 = 0.693 / k1=19.72 由各时间的k值可得速率常数的平均值为0.036091

相对误差=（实验值-理论值）/理论值=（0.036091-0.03514）/0.03514×100%=2.71%

六、 结果与讨论

误差分析：

由计算可得相对误差较小，实验较成功。可能存在的误差为：

1.用旋光仪读数时，通过检偏镜用肉眼判断三分视野明暗存在误差，导致实验数据误差。

2.以盐酸流出一半为反应开始计时，由于无法准确判断，所以导致反应时间存在误差。 3.旋光管内存在少许气泡，导致读数存在误差。 注意事项：

1.速度常数k与浓度有关，所以酸的浓度必须精确，以保证反应体系中H+浓度与实验要求的相一致。 2.在放置旋光管上的玻璃片时，将玻璃盖片沿管口轻轻推上盖好，再旋紧套盖，勿使其漏水或产生气泡。 3.旋光仪使用中，若两次测定中间间隔时间较长，则应切断电源，让灯管休息一会，在下次使用提前10分钟再开启。

4.对三分视野的明暗判断影响实验值的精度，因此要求判断时尽可能作到快而准。

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