蔗糖水解反应实验报告 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、了解旋光仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。 二、实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为： C12H22O11 + H2OC6H12O6 + C6H12O6 (蔗糖) (葡萄糖) (果糖) 它属于二级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常需要在H+离子催化作用下进行。由于反应时水大量存在，尽管有部分水分子参与反应，仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的，而且H+是催化剂,其浓度也保持不变。因此蔗糖转化反应可看作为一级反应。 一级反应的速率方程可由下式表示： — 式中c为时间t时的反应物浓度，k为反应速率常数。 积分可得： Inc=－kt + Inc0 c0为反应开始时反应物浓度。 一级反应的半衰期为： t1/2= 从上式中我们不难看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，是可以求出反应速率常数k的。然而反应是在不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是困难的。但是，蔗糖及其转化产物，都具有旋光性，而且它们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应进程。 测量物质旋光度所用的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力，溶剂性质，溶液浓度，样品管长度及温度等均有关系。当其它条件均固定时，旋光度α与反应物浓度c呈线性关系，即 α=Kc 式中比例常数K与物质旋光能力，溶剂性质，样品管长度，温度等有关。
物质的旋光能力用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示： 式中“20”表示实验时温度为20℃，D是指用纳灯光源D线的波长（即589毫微米），α为测得的旋光度，l为样品管长度（dm），c A为浓度（g/100mL）。 作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度=66.6°；生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度=52.5°，但果糖是左旋性物质，其比旋光度=－91.9°。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈左旋性质。因此随着反应的进行，体系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，体系的旋光度可恰好等于零，而后就变成左旋，直至蔗糖完全转化，这时左旋角达到最大值α∞。 设最初系统的旋光度为 α0=K反c A,0（t=0，蔗糖尚未水 解）（1） 最终系统的旋光度为 α∞=K生c A,0（t=∞，蔗糖已完全水 解）（2） 当时间为t时，蔗糖浓度为c A，此时旋光度为αt αt= K反c A+ K生(c A,0－c A) (3） 联立（1）、（2）、(3)式可得： c A,0==K′（α0－α∞） (4) c A== 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In(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，进一步也可求算出t1/2。 三、仪器与试剂 1、仪器：旋光仪、秒表、恒温水浴一套、移液管（50ml）、磨口锥形瓶（100ml）、烧杯（100ml）、台秤、洗耳球。 2、药品：蔗糖（AR）、盐酸（3mol/L，AR）。 四、旋光仪原理 光路：起偏镜——石英条——样品管——检偏镜——刻度盘——望
lnC 0/C t =Kt ，该反应的半 四：实验步骤：1 2 3 4 5 6 蔗糖水解反应常数的测定实验 :实验目的：1 :了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。 2 :根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速度常数。 :实验仪器：自动指示旋光仪 1台，25ml 移液管2只，超级恒温槽1台，150ml 烧杯2 个，恒温水浴1台，洗耳球1个，秒表1块，50ml 容量瓶1个，100ml 容量 瓶2个，蔗糖 AR 2mol/LHCI 溶液。 :实验原理：蔗糖在水中水解成葡萄糖和果糖的速率方程积分的 衰期与K 的关系为t 1/2= In2/K ，在其他条件不变时，旋光度与反应物的浓度 C 成正比即a =K C,经数学得 Cb= (a 0- a g ) /[K 蔗糖-(K 葡-K 果)],G = (a t - a g ) /[K 蔗糖-(K 葡-K 果)]，将这两个式子代入 ln C °/C t =Kt 得ln (a 0- a t ) =-Kt+ln (a 0- a g ),以ln (a t - a g )对t 作图，可得一直线，由直线的斜 率可求得速 度常数 Ko 温度设定与准备。 溶液配制与恒温。 仪器零点校正。 a t 的测定。 a g 的测定。 其他温度下水解反应速率常数的测定。 五：思考题： 1:庶糖水解反应常数与那些因素有关? 答：对指定的反应，速率常数和温度和催化剂有关。 2 :为什么可以用蒸馏水来校正旋光仪的零点？ 答：主要是因为蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂， 这样就消除了溶剂对实验结果的影 响，且蒸馏水没有旋光性，其旋光度为零。 六：数据记录与处理: 通过外推法将和a t 时间t 求出a 0 X : t/min
蔗糖水解反应常数的测定实验 一：实验目的：1：了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。 2：根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速度常数。 二：实验仪器：自动指示旋光仪1台，25ml 移液管2只，超级恒温槽1台，150ml 烧杯2 个，恒温水浴1台，洗耳球1个，秒表1块，50ml 容量瓶1个，100ml 容量 瓶2个，蔗糖AR ，2mol/LHCl 溶液。 三：实验原理：蔗糖在水中水解成葡萄糖和果糖的速率方程积分的lnC 0/C t =Kt ，该反应的半 衰期与K 的关系为t 1/2=ln2/K ，在其他条件不变时，旋光度与反应物的浓度 C 成正比即α=K ‘C ，经数学得C 0=（α0-α∞）/[K 蔗糖-（K 葡-K 果）]，C t =（α t -α∞）/[K 蔗糖-（K 葡-K 果）]，将这两个式子代入lnC 0/C t =Kt 得ln （α0-αt ） =-Kt+ln （α0-α∞），以ln （αt -α∞）对t 作图，可得一直线，由直线的斜 率可求得速度常数K 。 四：实验步骤：1：温度设定与准备。 2：溶液配制与恒温。 3：仪器零点校正。 4：αt 的测定。 5：α∞的测定。 6：其他温度下水解反应速率常数的测定。 五：思考题：1：蔗糖水解反应常数与那些因素有关？ 答：对指定的反应，速率常数和温度和催化剂有关。 2：为什么可以用蒸馏水来校正旋光仪的零点？ 答：主要是因为蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂，这样就消除了溶剂对实验结果的影 响，且蒸馏水没有旋光性，其旋光度为零。 六：数据记录与处理： 通过外推法将和αt 时间t 求出α0 Y : t X ：t/min
蔗糖英文名称：sucrose 化学蔗糖，有机化合物，分子量342.3。无色晶体，具有旋光性，但无变旋。蔗糖的分子式：C12H22O11。 蔗糖容易被酸水解，水解后产生等量的D-葡萄糖和D-果糖。不具还原性。发酵形成的焦糖可以用作酱油的增色剂。 溶解性：极易溶于水、苯胺、氮苯、乙酸乙酯、酒精与水的混合物。不溶于汽油、石油、无水酒精、CHCL3、CCL4 蔗糖的化学性质 蔗糖及蔗糖溶液在热、酸、碱、酵母等的作用下，会产生各种不同的化学反应。反应的结果不仅直接造成蔗糖的损失，而且还会生成一些对制糖有害的物质。蔗糖分子结构1．热分解作用结晶蔗糖加热至160℃，便熔化成为浓稠透明的液体，冷却时又重新结晶。加热时间延长，蔗糖即分解为葡萄糖及脱水果糖。在190—220℃的较高温度下，蔗糖便脱水缩合成为焦糖。焦糖进一步加热则生成二氧化碳、一氧化碳、醋酸及丙酮等产物。在潮湿的条件下，蔗糖于100℃时分解，释出水分，色泽变黑。蔗糖溶液在常压下经长时间加热沸腾，溶解的蔗糖会缓慢分解为等量的葡萄糖及果糖，即发生转化作用。蔗糖溶液若加热至108℃以上，则水解迅速，糖溶液浓度愈大，水解作用愈显著。煮沸容器所用的金属材料，对蔗糖转化速率也有影响。例如：蔗糖溶液在铜器中的转化作用，远比在银器中的大，玻璃容器几乎没有什么影响。 2．酸的作用蔗糖溶液为酸性时，蔗糖转化更快。浓酸对糖液的分解作用更大，如浓硫酸能使固体蔗糖迅速脱水，焦化成为黑色产物。在纯蔗糖溶液中，只要有少量的游离酸存在，就能使蔗糖的转化作用迅速进行。但是，对于压榨蔗汁中的蔗糖来说，情况就不是这样。因为蔗汁中含有弱酸的中性盐会抑制蔗糖的转化。 3．碱的作用稀碱溶液如氢氧化钙，氢氧化钾及钠的溶液，甚至在煮沸的情况下也不会使蔗糖分解。浓碱溶液加在糖液中加热时蔗糖分解成糠醛、丙酮、乳酸、乙酸、甲酸、二氧化碳等产物。分解程度及产物种类视氢氧离子浓度及温度而定。蔗糖能与中等浓度的碱化合生成碱性的蔗糖盐。 4．盐类的作用水中同时有蔗糖与盐类存在时，它们的溶解度都要发生变化，变化的程度取决于双方的浓度和盐类的性质。 5．氧化作用蔗糖燃烧或在生物氧化中，都产生二氧化碳及水，在中性或酸性的溶液中，高锰酸钾可使蔗糖氧化成二氧化碳、甲酸、乙酸及草酸，但在碱性条件下，只能部分地变为草酸及二氧化碳。6．微生物对蔗糖的作用蔗糖的稀薄溶液易受微生物的感染，但感染机会随糖汁增浓而减少。此外还跟糖汁的温度及pH值有关。一般微生物繁殖的最适温度都在30—45℃之间，而加热到80℃时则多数微生物都能被抑制或杀灭。
蔗糖水解 一、实验目的 1、用旋光法测定蔗糖在酸存在下的水解速率常数。 2、掌握旋光仪的原理与使用方法。 二、实验原理 蔗糖水溶液在有氢离子存在时将发生水解反应： C12H22O11 (蔗糖)+H2O→C6H12O6 (葡萄糖)+ C6H12O6 (果糖) 蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性物质，它们的比旋光度为： [α蔗]D=， [α葡]D=， [α果]D= 式中：表示在20℃用钠黄光作光源测得的比旋光度。正值表示右旋，负值表示左旋。由于蔗糖的水解是能进行到底的，并且果糖的左旋远大于葡萄糖的右旋性，因此在反应进程中，将逐渐从右旋变为左旋。当氢离子浓度一定，蔗糖溶液较稀时，蔗糖水解为假一级反应，其速率方程式可写成： (1) 式中：CA0——蔗糖初浓度；CA——反应t时刻蔗糖浓度。 当某物理量与反应物和产物浓度成正比，则可导出用物理量代替浓度的速率方程。 对本实验而言，以旋光度代入（1）式，得一级反应速度方程式：
(2) 以ln(α-α∞)/对t作图，直线斜率即为-k。 通常有两种方法测定α∞。一是将反应液放置48小时以上，让其反应完全后测；一是将反应液在50—60℃水浴中加热半小时以上再冷到实验温度测。前一种方法时间太长，而后一种方法容易产生副反应，使溶液颜色变黄。本实验采用Guggenheim法处理数据，可以不必测α∞。 把在t和t+△（△代表一定的时间间隔）测得的分别用αt 和αt+△表示，则有 (3) (4) (3)式—(4)式: 取对数: (5) 从(5)式可看出，只要△保持不变，右端第一项为常数，从ln(αt-αt+△) 对t作图所得直线的斜率即可求得k。△可选为半衰期的2-3倍，或反应接近完成的时间之半。本实验可取△=30min，每隔5min取一次读数。 仪器与试剂旋光仪全套；25ml容量瓶1个；25ml移液管1支；
浙江万里学院生物与环境学院化学工程实验技术实验报告 实验名称：蔗糖水解反应速率常数的测定
一、 实验预习（30分） （1） 实验目的 1．根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应率度常数。 2．了解自动旋光仪的基本原理、掌握使用方法。 （2） 实验原理 蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为： C 12H 22O 11 ＋ H 2O H C 6H 12O 6 +C 6H 12O 6 蔗糖 葡萄糖 果糖 为使水解反应加速，反应常常以H 3O +为催化剂，故在酸性介质中进行。水解反应中，水是大量的，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比可认为它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，其动力学方程式为： kc dt dc =- （1） 或 c c t k 0lg 303.2= （2） 式中： c 0 为反应开始时蔗糖的浓度； c 为时间t 时蔗糖的浓度。 当021c c =时，t 可用k t 2ln 2/1=表示，即为反应的半衰期。 上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速度常数 k ，而与起始浓度无关，这是一级反应的一个特点。 蔗糖及其水解产物均为旋光物质，当反应进行时，如以一束偏振光通过溶液，则可观察到偏振面的转移。蔗糖是右旋的，水解的混合物中有左旋的，所以偏振面将由右边旋向左边。偏振面的转移角度称之为旋光度，以α表示。因此可利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源的波长以及反应时的温度等因素有关。 为了比较各种物质的旋光能力。引入比旋光度 ][α 这一概念，并以下式表示： ][t D ?=c l ?α （3） 式中：t 为实验时的温度；D 为所用光源的波长；α为旋光度；l 为液层厚度（常以10cm 为单位）；c 为浓度（常用100 mL 溶液中溶有m 克物质来表示），
化学化工学院 学生姓名：文倩 学 号: 14101700585 指导老师：张建策 专业班级：10级化学班 实验三 蔗糖水解反应速度常数的测定 一、 实验目的 1、 根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速 度常数。 2、 了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。 二、 实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖，其反应为： C 12H 22O 11 + H 2O ?→?+ H C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 (蔗糖) (葡萄糖) (果糖) 速率方程可由下式表示： — kc dt dc = c 为时间t 时的反应物浓度，k 为反应速率常数。 积分可得： lnc=－kt + lnc 0
c 0为反应开始时反应物浓度。 反应的半衰期为：t 1/2= k k In 693 .02= 蔗糖及其转化产物，都具有旋光性，而且它们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应进程。 当其它条件均固定时，旋光度α和反应物浓度c 呈线性关系，即 α=Kc 设最初系统的旋光度为 α0=K 反c A,0 （t=0，蔗糖尚未水） （1） 最终系统的旋光度为 α∞=K 生c A,0 （t=∞，蔗糖已完全水解）（2） 当时间为t 时，蔗糖浓度为c A ，此时旋光度为αt αt = K 反c A + K 生(c A,0－c A ) (3） 联立（1）、（2）、(3)式可得： c A,0=生 反K K --∞ αα0=K ′ （α0－α∞） (4) c A = 生 反K K t --∞ αα= 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 ，进一步也可求算出t 1/2。 三、 仪器和试剂 仪器：型号为WZZ-1的自动指示旋光仪一台；移液管（25ml ）2支；烧杯（150ml ）2个；恒温槽1台；吸耳球1个；秒表1块；
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 浙江万里学院生物与环境学院化学工程实验技术实验报告 实验名称：蔗糖水解反应速率常数的测定
指导教师签字 批改日期 年 月 日 一、 实验预习（30分） （1） 实验目的 1．根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应率度常数。 2．了解自动旋光仪的基本原理、掌握使用方法。 （2） 实验原理 蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为： C 12H 22O 11 ＋ H 2O H C 6H 12O 6 +C 6H 12O 6 蔗糖 葡萄糖 果糖 为使水解反应加速，反应常常以H 3O +为催化剂，故在酸性介质中进行。水解反应中，水是大量的，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比可认为它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，其动力学方程式为： kc dt dc =- （1） 或 c c t k 0 lg 303.2= （2） 式中： c 0 为反应开始时蔗糖的浓度； c 为时间t 时蔗糖的浓度。 当021c c =时，t 可用k t 2ln 2/1=表示，即为反应的半衰期。 上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速度常数 k ，而与起始浓度无关，这是一级反应的一个特点。
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者： 凤呜大王* 蔗糖及其水解产物均为旋光物质，当反应进行时，如以一束偏振光通过溶液，则可观察到偏振面的转移。蔗糖是右旋的，水解的混合物中有左旋的，所以偏振面将由右边旋向左边。偏振面的转移角度称之为旋光度，以α表示。因此可利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源的波长以及反应时的温度等因素有关。 为了比较各种物质的旋光能力。引入比旋光度 ][α 这一概念，并以下式表示： ][t D ?=c l ?α （3） 式中：t 为实验时的温度；D 为所用光源的波长；α为旋光度；l 为液层厚度（常以10cm 为单位）；c 为浓度（常用100 mL 溶液中溶有m 克物质来表示），（3）式可写成： 100][m l a a t D ?= （4） 或 c l a a t D ?=][ （5） 由（5）式可以看出，当其他条件不变时，旋光度a 与反应物浓度成正比，即 c K a ' = （6） 式中：' K 是与物质的旋光能力、溶液层厚度、溶剂性质、光源的波长、反应时的温度等有关的常数。 蔗糖是右旋性物质（比旋光度0 206.66][=D a ），产物中葡萄糖也是右旋 性物质（比旋光度0205.52][=D a ），果糖是左旋性物质（比旋光度 0 209.91][-=D a ）。因此当水解反应进行时，右旋角不断减小，当反应终了时 体系将经过零变成左旋。 因为上述蔗糖水解反应中，反应物与生成物都具有旋光性。旋光度与
蔗糖水解反应速率常数的测定 一、实验目的 1、根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速率常数。 2、了解旋光仪器仪的基本原理,掌握其使用方法。 二、实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为： 612661262112212O H C O H C O H O H C +→+ 它属于二级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常需要在H+ 离子催化作用下进行。由于反应时水大量存在，尽管有部分水分子参与反应，仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的，而且H+是催化剂,其浓度也保持不变。因此在一定浓度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，蔗糖转化反应可看作为一级反应。 一级反应的速率方程可由下式表示： kC dt dC =- 式中：c 为蔗糖溶液浓度，k 为蔗糖在该条件下的水解反应速率常数。 令蔗糖开始水解反应时浓度为c0，水解到某时刻时的蔗糖浓度为ct ，对上式进行积分得： kt C C t =0ln 该反应的半衰期与k 的关系为： k t 2ln 21= 蔗糖及其转化产物，都具有旋光性，而且它们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应进程。 测量物质旋光度所用的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力，溶剂性质，溶液浓度，样品管长度及温度等均有关系。当温度、波长、溶剂一定时，旋光度的数值为： []t D C L αα??= 或 KC =α
L 为液层厚度，即盛装溶液的旋光管的长度；C 为旋光物质的体积摩尔浓度；[]t D α为比旋光度；t 为温度；D 为所用光源的波长。 比例常数'K 与物质旋光能力，溶剂性质，样品管长度，光源的波长，溶液温度等有关。可见，旋光度与物质的浓度有关，且溶液的旋光度为各组分旋光度之和。 作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度[]020 65.66=D 蔗α；生成物中葡 萄糖也是右旋性物质，其比旋光度[]020 5.52=D 葡α；但果糖是左旋性物质，其比旋 光度[]020 9.91-=D 果α。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成 物呈左旋性质。因此随着反应的进行，体系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，体系的旋光度可恰好等于零，而后就变成左旋，直至蔗糖完全转化，这时左旋角达到最大值∞α。 反应过程浓度变化转变为旋光度变化： 当t=0时，溶液中只有蔗糖，溶液的旋光度值为： 00C k 蔗糖=α （1） 当t=∞时，蔗糖完全水解，溶液中只有葡萄糖和果糖。旋光度为： ()0C k k 果葡+=∞α （2） 当t=t 时，溶液中有蔗糖、果糖和葡萄糖，此时旋光度为： ()()t t t C C k k C k -++=0果葡蔗糖α (3） 经数学处理得： ()()[]果葡蔗糖k k k C +--=∞αα00 （4） ()()[]果葡蔗糖k k k C t t +--=∞αα （5）
蔗糖水解实验报告 实验人：20091161034 文昊 2012年1月1日22:48于16#405寝室整理
蔗糖水解实验数据处理 外界压力：97.95 kpa 温度：15.1℃湿度：86%RH 实验分析讨论： 表1.蔗糖水解反应速率常数数据处理 t/minα t (t+Δ)/minα t+Δαt-αt+Δ 5 11.117 35 2.667 8.45 10 9.45 6 40 2.26 7 7.189 15 8.455 45 1.685 6.77 20 6.822 50 0.322 6.5 25 5.61 8 55 -0.305 5.923 30 4.24 9 60 -0.778 5.027
ln(αt-αt+Δ)-t y = -0.0184x + 2.2026 R 2 = 0.9557 0.20.40.60.811.21.41.61.822.22.40 10203040 t/min l n (αt -αt +Δ) 图1.实验数据处理得图 表2.复测数据 时间/min 旋光度 ln(αt -α∞) 2 6.738 2.184702 5 6.62 3 1.890548 8 6.34 4 1.847509 11 6.012 1.793757 14 5.702 1.740817 19 5.566 1.716677 24 5.212 1.650964 29 4.86 5 1.582067 34 4.452 1.493353 39 4.12 1.415853 44 3.655 1.296096
49 3.233 1.17341 54 2.953 1.082822 59 2.612 0.960116 y = -0.0178x + 2.0557 R 2 = 0.9636 00.25 0.50.7511.25 1.51.752 2.25 2.50 10 20 3040506070 图2.复测数据所得曲线 在复测时，对时间由自己控制。得到如表2所示数据，将时间延长至三小时左右，得到的α∞=-2.15几乎不变化。 实验时间过长是实验的最大缺陷。 从实验得到的曲线可以看出其反应速率常数k=0.0178（因为复测的R 2>按书上步骤的R 2，故取复测数据。） 问题回答： 1.如果实验所用蔗糖不纯，对实验有什么影响？ 实验中若所用的蔗糖不纯可能会使实验的旋光度测量不准确。若是其中的杂质无旋光性则不会影响；若有但是旋光度不变化，也不会
均相酸催化蔗糖水解反应 指导老师：孙艳辉 一、实验目的 1、根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测量其反应速率常数。 2、了解旋光仪的基本原理，掌握使用方法。 3、研究不同种类酸催化对蔗糖水解反应反应速率常数的影响，验证布朗斯特德定律。 4、研究不同浓度酸对蔗糖水解反应反应速率常数的影响，了解催化剂的比活性概念。 二、实验原理 1、蔗糖的水解反应和利用旋光法测水解速率常数的原理 蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖： C12H22O11 + H2O —→C6H12O6 + C6H12O6 （蔗糖）（葡萄糖）（果糖） 其中，20℃时，蔗糖的比旋光度〔α〕＝66.6°；葡萄糖比旋光度〔α〕＝52.5°；果糖的比旋光度〔α〕＝－91.9°蔗糖水解反应，开始体系是右旋的角度大，随反应进行，旋光角度减少，变成左旋。 蔗糖水解反应是一个二级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常在H+催化作用下进行，由于反应时水是大量存在的，尽管有部分水分子参加了反应，仍
可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的，而且H+是催化剂，其浓度也保持不变。因此，蔗糖转化反应可作为一级反应。 如果以c 表示到达t 时刻的反应物浓度，k 表示反应速率常数，则一级反应的速率方程为： - d c / d t = kt 对此式积分可得： ln c = - k t + ln c 0 式中c 为反应过程中的浓度，c 0为反应开始时的浓度。当c = c 0 / 2 时，时间为t 1/2，称为半衰期。代入上式，得： t 1/2 = ln 2 / k = 0.693 / k 测定反应过程中的反应物浓度，以ln c 对t 作图，就可以求出反应的速率常数k。但直接测量反应物浓度比较困难。在这个反应中，利用体系在反应进程中的旋光度不同，来度量反应的进程。 用旋光仪测出的旋光度值，与溶液中旋光物质的旋光能力、溶剂的性质、溶液的浓度、温度等因素有关，固定其它条件，可认为旋光度α与反应物浓度c成线性关系。物质的旋光能力用比旋光度来度量：
一、实验预习(30分) 1．实验装置预习(1０分)_＿＿_＿年＿＿_＿月＿＿__日 指导教师＿___＿＿(签字)成绩 2．实验仿真预习(１０分)_＿___年＿___月＿＿＿＿日 指导教师＿_＿＿__(签字)成绩 3．预习报告(１０分) 指导教师___＿＿_(签字)成绩 （1）实验目得 1.测定蔗糖水解反应得速率常数与半衰期、 2.了解该反应得反应物浓度与旋光度之间得关系。 ３、了解旋光仪得基本原理,幷掌握其正确得操作技术。 （2）实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应方程式为 C12Ｈ2２O１1 ＋ H2O === C6H12Ｏ6 + C６H12Ｏ6 为使水解反应加速,反应常常以Ｈ+为催化剂,故在酸性介质中进行。由于在较稀得蔗糖溶液中,水就是大量得,反应达到终点时,虽有部分水分子参加反应,但可认为其没有改变。因此,在一定得酸度下,反应速度只与蔗糖得浓度有关,所有本反应可视为一级反应。该反应得速度方程为: －dt／dc=KC 积分后: lｎ(C０/C)＝Kt 或㏑C=－k ｔ+㏑Ｃ、式中,Ｃ、为反应开始时蔗糖得浓度;C为时间ｔ时得蔗糖浓度,K为水解反应得速率常数。 从上式中可以瞧出,在不同得时间测定反应物得浓度,并以㏑Ct对ｔ
作图,可得一条直线,由直线斜率即可求出反应速率常数K。然而反应就是不断进行得,要快速分析出某一时刻反应物得浓度比较困难。但根据反应物蔗糖及生成物都具有旋光性,且她们得旋光性不同,可利用体系在反应过程中旋光度得改变来量度反应得进程。 旋光度与浓度呈正比,且溶液得旋光度为各组分得旋光度之与(加与性)。若以α0,αｔ,α∞分别为时间0,t,∞时溶液得旋光度,则可导出:C0∝(α0－α∞),Ｃt∝(αt—α∞) 所以可以得出: ㏑(α0－α∞)/(αt—α∞)=k t 即: ㏑(αt-α∞)=－k t﹢㏑(α0－α∞) 上式中㏑(αｔ-α∞)对ｔ作图,从所得直线得斜率即可求得反应速度常数K、 一级反应得半衰期则用下式求取: 2/1ｔ＝㏑２/k=0.6９3/k （3）简述实验所需测定参数及其测定方法: 1、温度设定与准备 (1)将旋光仪电源开启预热10min。 (2)将超级恒温槽得温度调节到25℃。 2、溶液配制与恒温 称取10g蔗糖于烧杯中,加蒸馏水溶解,移至50mＬ容量瓶定容至刻度,用移液管吸取25mＬ蔗糖溶液注入一锥形瓶中,将两个锥形瓶用玻璃塞或橡皮塞盖好后,置于25℃得恒温槽中恒温１０~15mｉn。
蔗糖水解反应常数的测定实验 :实验目的：1 :了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。 2 :根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速度常数。 :实验仪器：自动指示旋光仪 1台，25ml 移液管2只，超级恒温槽1台，150ml 烧杯2 个，恒温水浴1台，洗耳球1个，秒表1块，50ml 容量瓶1个，100ml 容量 瓶2个，蔗糖 AR 2mol/LHCI 溶液。 :实验原理：蔗糖在水中水解成葡萄糖和果糖的速率方程积分的 衰期与K 的关系为t 1/2= In2/K ，在其他条件不变时，旋光度与反应物的浓度 C 成正比即a =K C,经数学得 Cb= (a 0- a g ) /[K 蔗糖-(K 葡-K 果)],G = (a t - a g ) /[K 蔗糖-(K 葡-K 果)]，将这两个式子代入 ln C °/C t =Kt 得ln (a 0- a t ) =-Kt+ln (a 0- a g ),以ln (a t - a g )对t 作图，可得一直线，由直线的斜 率可求得速度常数 Ko 温度设定与准备。 溶液配制与恒温。 仪器零点校正。 a t 的测定。 a g 的测定。 其他温度下水解反应速率常数的测定。 五：思考题： 1:庶糖水解反应常数与那些因素有关? 答：对指定的反应，速率常数和温度和催化剂有关。 2 :为什么可以用蒸馏水来校正旋光仪的零点？ 答：主要是因为蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂， 这样就消除了溶剂对实验结果的影 响，且蒸馏水没有旋光性，其旋光度为零。 六：数据记录与处理: 通过外推法将和a t 时间t 求出a 0 lnC 0/C t =Kt ，该反应的半 四：实验步骤：1 2 3 4 5 6 X : t/min
课程名称：应用物化实验 实验项目：均相酸催化蔗糖水解反应 【实验目的】 1.根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测量其反应速率常数。 2.了解旋光仪的基本原理，掌握使用方法。 3.研究不同种类酸催化对蔗糖水解反应反应速率常数的影响，验证Br nsted 定律。 4. 研究不同浓度酸对蔗糖水解反应反应速率常数的影响，了解催化剂的比活性概念。 【实验原理】 1、蔗糖的水解反应和利用旋光法测水解速率常数的原理 参见华南师范大学实验中心编写《基础物理化学实验》p108实验14：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数。 蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖： H+ C12H22O11 + H2O —→ C6H12O6 + C6H12O6 （蔗糖）（葡萄糖）（果糖） 其中，蔗糖和葡萄糖是右旋的，果糖是左旋的，但果糖的比旋光度比葡萄糖大，反应过程中，溶液的旋光度将由右旋逐渐变为左旋。 蔗糖水解反应是一个二级反应，但由于水是大量存在的，在反应过程中可以认为浓度不变，在反应过程中的氢离子是一种催化剂，也可以认为浓度不变，由此，蔗糖水解反应可作为准一级反应来处理，称为“准一级反应”。 如果以 c 表示到达 t 时刻的反应物浓度，k 表示反应速率常数，则一级反应的速率方程为： - dc / dt = kt 对此式积分可得： ln c = - kt + ln c 0 式中 c 为反应过程中的浓度，c 0为反应开始时的浓度。当 c = c 0 / 2 时，时
间为 t 1/2，称为半衰期。代入上式，得： t 1/2 = ln 2 / k = 0.693 / k 测定反应过程中的反应物浓度，以 ln c 对 t 作图，就可以求出反应的速率常数k。在这个反应中，利用体系在反应进程中的旋光度不同，来度量反应的进程。 用旋光仪测出的旋光度值，与溶液中旋光物质的旋光能力、溶剂的性质、溶液的浓度、温度等因素有关，固定其它条件，可认为旋光度α与反应物浓度c成线性关系。物质的旋光能力用比旋光度来度量： 蔗糖的比旋光度[α]D20=66.6°，葡萄糖的比旋光度[α]D20=52.5°，果糖是左旋性物质，它的比旋光度为[α]D20=-91.9°。因此，在反应过程中，溶液的旋光度先是右旋的，随着反应的进行右旋角度不断减小，过零后再变成左旋，直至蔗糖完全转化，左旋角度达到最大。 当t=0时，蔗糖尚未开始转化，溶液的旋光度为： α0 = β反应物c 0 (1) 当蔗糖已完全转化时，体系的旋光度为： α∞ = β生成物c 0 (2) 此处，β为旋光度与反应物浓度关系中的比例系数。 时间 t 时，蔗糖浓度为 c，旋光度应为： αt = β反应物c + β生成物(c 0 - c) (3) 由1、2式： 由2、3式： 代入 ln c = - kt + ln c 0式，可得： ln (αt -α∞) = - kt + ln ( α0-α∞) 根据实验测得的反应过程中的旋光度值计算 ln (αt -α∞)，再对时间作图，可得
（三）预习报告参考格式 目的要求： (1)了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法; (2)了解反应物浓度与旋光度之间的关系; (3)测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。 基本原理： 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为： C12H22O11 ( 蔗糖 )+ H2O → C6H12O6 (葡萄糖)+ C6H12O6( 果 糖 ) 右 旋右 旋左旋 将蔗糖转化反应可看作为一级反应。一级反应的速率方程可由下式表示：
当C=0.5C o时,时间t可用t1/2表示,既为反应半衰期:t1/2=ln2 / k =0.693 / k 设体系最初的旋光度 为：α0=β反 C o ( t=0,蔗糖尚未转化 ) 体系最终的旋光度 为：α∞=β生C o ( t=∞,蔗糖已完全转化 ) 最终得到： ln(αt-α∞)=-kt+ln(αo-α∞) 显然,以ln(α0-α∞)对t作图可得一直线,从直线斜率即可求得反应速率常数k。 实验步骤 一、请仔细阅读仪器九“旋光仪”章节，了解旋光仪的构造和原理，掌握使用方法。 二、旋光仪的零点校正
三、反应过程的旋光度的测定 四、α∞的测量 五、将恒温水浴和恒温箱的温度调高5℃，按上述步骤三和四再测量一套数据。 数据记录 1. 将实验数据记录于下表: 温度：℃c(HCl): α∞:
文献数据 温度与盐酸浓度对蔗糖水解速率常数的影响 注意事项 1、反应溶液腐蚀性很强，不要滴在仪器上，实验完毕要洗干净样品管。 2、测量完毕的溶液要倒入烧杯中，以防丢失样品管的盖玻璃。
3、为确保能尽快读出第一个数据，事先要熟悉装样方法和旋光值的读法。 4、用反应溶液涮洗样品管时，用量要少，以免溶液不够。 5、秒表要连续计时，不能中途停止。 实验中可能的误差来源 1、反应开始时数据变化太快，记录的数据不够准确，存在误差。 2、锥形瓶在恒温水浴中放置的时间不够长，没有让蔗糖充分水解就进行α∞的测量。 3、旋光仪的零点校正不够准确。 4、盐酸和蔗糖的浓度配制得不够准确。 思考题 1、实验中，为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点?在蔗糖转化反应过程中，所测的旋光度αt是否需要零点校正?为什么? 答：（1）因为蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂。 （2）蔗糖转化反应过程中，无须再作零点校正，因为都以蒸馏水作校正，只需校正一次。 2、配置溶液时不够准确，对测量结果是否有影响？
第 4 次 课 日期 周次 星期 学时 4 蔗糖水解的反应速度常数及活化能的测定 一、目的要求 1. 测定蔗糖在酸存在下的水解反应速率常数； 2. 了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系； 3. 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法。 二、实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为（三者相关结构可见《有机化学》中“碳水化合物”相关章节）： C 12H 22O 11 + H 2O → C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 (蔗糖) (葡萄糖) (果糖) 它是一个二级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常需要在H +离子催化作用下进行。由于反应时水是大量存在的，尽管有部分水分子参加了反应，仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的，而且H +作为催化剂，其浓度也保持不变。因此蔗糖转化反应可近似为一级反应。 一级反应的速率方程可由下式表示： kc dt dc =- (1) c 为时间t 时的反应物浓度，k 为反应速率常数。积分可得： 0c kt c ln ln +-= (2) 0c 为反应开始时反应物浓度。 从(2)式不难看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，并以ln c 对t 作图，可得一直线，由直线斜率即可得反应速率常数k o 然而反应是在不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是困难的。但蔗糖及其转化物，都具有旋光性，而且它们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应的进程。 测量物质旋光度的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。当其它条件固定时，旋光度α与反应物浓度c 呈线性关系，即： c a β= (4) 式中比例常数β与物质旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度、温度等有关。
一、实验预习（30分） 1．实验装置预习（10分）＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩 2．实验仿真预习（10分）＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩 3．预习报告（10分） 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩 （1）实验目的 1．测定蔗糖水解反应的速率常数和半衰期。 2．了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系。 3．了解旋光仪的基本原理，幷掌握其正确的操作技术。 （2）实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应方程式为 C12H22O11 + H2O === C6H12O6 + C6H12O6 为使水解反应加速，反应常常以Ｈ+为催化剂，故在酸性介质中进行。由于在较稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反应达到终点时，虽有部分水分子参加反应，但可认为其没有改变。因此，在一定的酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，所有本反应可视为一级反应。该反应的速度方程为： －dt/dc=KC 积分后： ln(C0/C)=Kt 或㏑C=－k t+㏑C。式中，C。为反应开始时蔗糖的浓度；C为时间t时的蔗糖浓度，K为水
解反应的速率常数。 从上式中可以看出，在不同的时间测定反应物的浓度，并以㏑Ct对t作图，可得一条直线，由直线斜率即可求出反应速率常数K。然而反应是不断进行的，要快速分析出某一时刻反应物的浓度比较困难。但根据反应物蔗糖及生成物都具有旋光性，且他们的旋光性不同，可利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。 旋光度与浓度呈正比，且溶液的旋光度为各组分的旋光度之和（加和性）。若以α0，αt，α∞分别为时间0，t，∞时溶液的旋光度，则可导出：C0∝（α0－α∞），Ct∝（αt－α∞） 所以可以得出： ㏑（α0－α∞）/（αt－α∞）＝k t 即：㏑（αt－α∞）＝－k t﹢㏑（α0－α∞） 上式中㏑（αt－α∞）对t作图，从所得直线的斜率即可求得反应速度常数K。 一级反应的半衰期则用下式求取： 2/1t=㏑2/k＝0.693/k （3）简述实验所需测定参数及其测定方法： 1、温度设定与准备 （1）将旋光仪电源开启预热10min。 （2）将超级恒温槽的温度调节到25℃。 2、溶液配制与恒温 称取10g蔗糖于烧杯中，加蒸馏水溶解，移至50mL容量瓶定容至刻
蔗糖水解反应实验报告 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、 了解旋光仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。 二、实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为： C 12H 22O 11 + H 2O ?→?+ H C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 (蔗糖) (葡萄糖) (果糖) 它属于二级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常需要在H +离子催化作用下进行。由于反应时水大量存在，尽管有部分水分子参与反应，仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的，而且H +是催化剂,其浓度也保持不变。因此蔗糖转化反应可看作为一级反应。 一级反应的速率方程可由下式表示： — kc dt dc = 式中c 为时间t 时的反应物浓度，k 为反应速率常数。 积分可得： Inc=－kt + Inc 0 c 0为反应开始时反应物浓度。 一级反应的半衰期为： t 1/2= k k In 693.02= 从上式中我们不难看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，是可以求出反应速率常数k 的。然而反应是在不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是困难的。但是，蔗糖及其转化产物，都具有旋光性，而且它们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应进程。 测量物质旋光度所用的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力，溶剂性质，溶液浓度，样品管长度及温度等均有关系。当其它条件均固定时，旋光度α与反应物浓度c 呈线性关系，即 α=Kc 式中比例常数K 与物质旋光能力，溶剂性质，样品管长度，温度等有关。 物质的旋光能力用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示： []A D c l ??= 10020 αα 式中“20”表示实验时温度为20℃，D 是指用纳灯光源D 线的波长（即589毫微米），α为测得的旋光度，l 为样品管长度（dm ），c A 为浓度（g/100mL ）。
蔗糖水解
第 4 次课 日期周次星期学时 4 蔗糖水解的反应速度常数及活化能的测定 一、目的要求 1. 测定蔗糖在酸存在下的水解反应速率常数； 2. 了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系； 3. 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法。 二、实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为（三者相关结构可见《有机化学》中“碳水化合物”相关章节）： C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 (蔗糖) (葡萄糖) (果糖) 它是一个二级反应，在纯水中此反应的速率
极慢，通常需要在H +离子催化作用下进行。由于反应时水是大量存在的，尽管有部分水分子参加了反应，仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的，而且H +作为催化剂，其浓度也保持不变。因此蔗糖转化反应可近似为一级反应。 一级反应的速率方程可由下式表示： kc dt dc =- (1) c 为时间t 时的反应物浓度，k 为反应速率常数。 积分可得： c kt c ln ln +-= (2) c 为反应开始时反应物浓度。 从(2)式不难看出，在不同时间测定反应物的 相应浓度，并以ln c 对t 作图，可得一直线，由直线斜率即可得反应速率常数k o 然而反应是在不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是困难的。但蔗糖及其转化物，都具有旋光性，而且它
们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应的进程。 测量物质旋光度的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。当其它条件固定时，旋光度α与反应物浓度c 呈线性关系，即： c a β= (4) 式中比例常数β与物质旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度、温度等有关。 物质的旋光能力用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示： A 20D C L a a ?= ][ (5) 式中20D ][a 右上角的“20”表示实验时温度为 20℃，D 是指用钠灯光源D 线的波长(即589nm)， a 为测得的旋光度(o )，L 为样品管长度(dm)，C A