蔗糖水解速率常数的测定实验报告
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5、旋光法测定蔗糖水解反应的速率常数实验分哪几步？ 答案：①.调节恒温槽的温度在 30±0.1℃。 ②.溶液配制与恒温。③.仪器零点校正。 ④.测量（1）αt 的测定（2）α∞的测定
6、反应开始时，为什么将盐酸溶液倒入蔗糖溶液中，而不是相反？ 答案：因为将反应物蔗糖加入到大量 HCl 溶液时，由于 H+的浓度高，反应速率大，一 旦加入蔗糖则马上会分解产生果糖和葡萄糖，则在放出一半开始时，已经有一 部分蔗糖产生了反应，记录 t 时刻对应的旋光度已经不再准确，影响测量结果。 反之，将 HCl 溶液加到蔗糖溶液中去，由于 H+的浓度小，反应速率小，计时之 前所进行的反应的量很小。
1．算各时间 t 的αt-α∞和 lg (αt-α∞)数值，填入上表。
2．lg (αt-α∞)对 t 作图，由直线斜率求反应速度常数 k，并计算半衰期 t1/2 。
lg (αt-α∞)
1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
0
lg( t
时水是大量存在的，整个反应过程中水的浓度可近似为恒定，因此可视为准一级
反应，反应速度方程如下：
dC A dt
kC A
式中 CA 为 t 时刻的蔗糖浓度， k 为反应速度常数。
若令蔗糖起始浓度为 CA.0，（18-1）式积分得：
（18-1）
ln C A,0 kt CA
（18-2）
由于蔗糖、葡萄糖和果糖都含有不对称的碳原子，它们都是旋光性物质，但
14、在测定α∞时，通过加热使反应速度加快转化完全，加热温度能否超过 60℃？为什么？ 答案：α∞的测量过程中，剩余反应混合液加热温度不宜过高以 50～55℃为宜，否则有副
反应发生，溶液变黄。因为蔗糖是由葡萄糖的苷羟基与果糖的苷羟基之间缩合而成的二糖。 在 H+离子催化下，除了苷键断裂进行转化外，由于高温还有脱水反应，这就会影响测量结 果。
管放入旋光仪，调节至三分视界消失、暗度相等，先准确记下时间，再读取此时
的旋光度读数。开始的 20 分钟内每 2 分钟测取一次读数，此后随着反应速度变 慢，可将时间间隔逐渐适当放长，每 3~5 分钟测取一次读数，大约连续测量 1.5 小时，读数间隔时间如较长，可暂时关闭光源。
4．如上法测定实验温度下反应完毕液的旋光度α∞ 。
（18-7）
由（18-5）、（18-6）、（18-7）式可以解得： （ 0 ） C A,（O k反 k生）
（18-8)
（ t ） C（A k反 k生）
（18-9）
将（18-8）、（18-9）两式代入（18-2）式，整理得：
lg( t
)
kt 2.303
15、蔗糖水解反应速率常数和哪些因素有关？ 答案：对指定的反应， 速率常数和反应温度、催化剂有关。
16、在旋光度的测量中为什么要对零点进行校正？它对旋光度的精确测量有什么影响？在 本实验中若不进行零点校正对结果是否有影响？
答案：（1）旋光仪由于长时间使用，精度和灵敏度变差，故需要对零点进行校正。 （2）若不进行零点校正，则各个时间所的的溶液的旋光度存在偏差，若不校正会使测
9、本实验需测哪些物理量？ 是如何测得的？ 答案：本实验需测不同时刻的t 及 。：将剩余混合液置于 50-60℃的水浴中加热 30 分钟， 以加速水解反应，然后冷却至实验温度，测其旋光度，此值即可认为是 。
10、氢离子浓度对反应速率常数测定是否有影响？
答案：有影响。因 k 值与温度和催化剂的浓度有关。
值？
五、思考题
1、说出蔗糖溶液在酸性介质中水解反应的产物是什么？此反应为几级反应？
答案： C12 H 22 O11 H 2 O H C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 H 6
蔗糖
葡萄糖 果糖
准使用分为哪几步？
答案：①.打开电源开关(POWER 仪器左侧),待 5-10 分钟使钠灯发光稳定。 ②.打开光源开关(LIGHT 仪器左侧),开关指 DC 档,此时钠灯在直流电下点燃。 ③.按“测量”键,液晶显示屏应有数字显示。④.清零 ⑤.测量
管长度，光波波长、温度、溶剂等其他条件都不变时，溶液旋光度α与其中旋光
性物质浓度 C 呈线性关系。 KC
（18-3）
式中比例常数 K 与物质的旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度等有关。
旋光度只有相对含义，它因实验条件的不同会有很大的差异。物质的旋光能
力可用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示：
时开始计时？为什么？
3．在混合蔗糖溶液和 HCl 溶液时，可否把蔗糖溶液加入到 HCl 溶液中去？
为什么？
4．本实验中如果不把剩余反应液在恒温槽中加热 2 小时，则可以在室温下
放 24 小时后再测α∞ ，两种方法 t 不同，对测定速度常数 k 有无影响？通常说反
应速度常数 k 要随温度而变化，采用 2 小时的方法测定α∞ ，是否会影响 k 的数
)
kt 2.303
lg( 0
)
20
40
60
80
t/min
由曲线可得其斜率为-0.00827，近而求出反应速率常数 k=3.174×10-4s-1,
t1
2
ln 2 k
=2183s
思考与讨论
1．本实验中是否需要对每一个数据进行零点校正？
2．为什么 t=0 时，反应液的旋光度可以不测？是否可在测定第一个旋光度
四． 数据记录与处理：
实验温度___25℃___________气压_____1atm__________α∞_ -2.25 _
时间
2′56″ 4′44″ 6′39″ 8′18″ 10′08″ 11′56″ 13′40″ 15′52″ 17′51″ 19′50″ 22′23″ 25′19″ 28′25″ 31′42″ 34′20″ 37′25″ 40′59″ 45′31″ 49′38″ 54′52″ 58′23″ 62′52″ 67′04″ 71′44″ 76′36″ 80′48″
20 D
10 lC
（18-4）
式中：20 为实验时的温度 20℃；D 是指所用钠光灯源 D 线，波长为 589nm；
为测得的旋光度（单位：度）； l 为样品管的长度（单位：厘米）；C 为浓度（单
位：克/mL）。
设反应初始时即 t=0 时，蔗糖的浓度为 CA，O，当时间为 t 时，蔗糖的浓度为
11、实验中，为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点? 答案：主要是因为蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂，这样就消除了溶剂时实验结果的影响。 故用纯蒸馏水作零点校正。且蒸馏水没有旋光性，其旋光度为零。
12、实验结束后为什么必须将旋光管洗净？ 答案：防止酸对旋光管的腐蚀。
13、记录反应开始的时间迟点或早点是否影响 k 值的测定？ 答案：不影响。因 k 值与温度和催化剂的浓度有关，与时间无关。
2．将蔗糖溶液、3.0mol·L-1HCl 溶液、反应完毕液（为节省同学时间，相同 的反应完毕液实验室已准备好。方法是室温下静置 24 小时以上或于 50℃恒温 2 个小时）分别置于锥形瓶中，放在已调节到 25℃的恒温槽中恒温。
3．用移液管吸取已恒温的 10.00mL 蔗糖溶液至干燥的锥形瓶中，再用另一 支移液管吸取已恒温的 10.00mL3.0 mol·L-1HCl 溶液加入其中（HCl 溶液流出一 半时即按下秒表开始记时）。迅速混合均匀，并用少量此溶液冲洗 10cm 长的样 品管二次，然后将反应液充满样品管，盖好盖子并擦干样品管外部，立即将样品
lg( 0
)
（18-10）
由（18-10）式可以看出，以 lg(αt-α∞)对 t 作图为一直线，斜率 m k ，可求
2.303
得反应速度常数
k，半衰期
t1
2
ln 2 k
也可求得。
三． 实验步骤：
1．调节空气恒温箱温度在 25℃，用蒸馏水校正旋光仪的零点，熟悉旋光仪 的调节和读数。
CA 。则
0 K反 C A,O （t=0，蔗糖尚未水解）
(18-5)
K生 C A,O （t=∞，蔗糖完全转化)
(18-6)
(18-5)、（18-6）式中 K反 和 K生 分别为反应物与生成物的比例系数。
而当 t=t 时，
t K反C A K生（C A,O C A）
3、旋光管中的液体有气泡是否会影响实验数据？应如何操作？ 答案：会，若管中液体有微小气泡，可将其赶至管一端的凸起部分。
4、本实验为什么可以通过测定反应系统的旋光度来度量反应进程？ 答案：在本实验中，蔗糖及其水解产物都具有旋光性，即能够通过它们的旋光度来量 度其浓度。蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，所以随水解反应的进行，反应 体系的旋光度会由右旋逐渐转变为左旋，因此可以利用体系在反应过程中旋光度 的改变来量度反应的进程。
度-1 之间，因此，在精密测定时必须用装有恒温水夹套的样品管，恒温水由超级 恒温槽循环控制。
3．样品管的玻璃窗片是由光学玻璃制成的，用螺丝帽盖及橡皮垫圈拧紧时， 不能拧得过紧，以不漏水为限，否则，光学玻璃会受应力而产生一种附加的偏振 作用，给测量造成误差。
4．配制蔗糖溶液前，应先将其经 380K 烘干。实验结束时，应将样品管洗 净，防止酸腐蚀样品管盖。同时，应将锥形瓶洗干净再干燥，以免发生碳化。
蔗糖水解速率常数的测定
一． 实验目的：
1.测定蔗糖水溶液在 H+催化下转化反应的速度常数和半衰期。
2.掌握旋光仪的使用。
二． 实验原理：
蔗糖水解反应式为：
C12H O 22 11 H 2O H C6H12O6 C6H12O6
蔗糖
葡萄糖 果糖
H+是催化剂，如果无 H+存在，反应速度极慢，此反应是二级反应。但由于反应
6、反应开始时，为什么将盐酸溶液倒入蔗糖溶液中，而不是相反？ 答案：因为将反应物蔗糖加入到大量 HCl 溶液时，由于 H+的浓度高，反应速率大，一 旦加入蔗糖则马上会分解产生果糖和葡萄糖，则在放出一半开始时，已经有一 部分蔗糖产生了反应，记录 t 时刻对应的旋光度已经不再准确，影响测量结果。 反之，将 HCl 溶液加到蔗糖溶液中去，由于 H+的浓度小，反应速率小，计时之 前所进行的反应的量很小。
1．算各时间 t 的αt-α∞和 lg (αt-α∞)数值，填入上表。
2．lg (αt-α∞)对 t 作图，由直线斜率求反应速度常数 k，并计算半衰期 t1/2 。
lg (αt-α∞)
1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
0
lg( t
时水是大量存在的，整个反应过程中水的浓度可近似为恒定，因此可视为准一级
反应，反应速度方程如下：
dC A dt
kC A
式中 CA 为 t 时刻的蔗糖浓度， k 为反应速度常数。
若令蔗糖起始浓度为 CA.0，（18-1）式积分得：
（18-1）
ln C A,0 kt CA
（18-2）
由于蔗糖、葡萄糖和果糖都含有不对称的碳原子，它们都是旋光性物质，但
14、在测定α∞时，通过加热使反应速度加快转化完全，加热温度能否超过 60℃？为什么？ 答案：α∞的测量过程中，剩余反应混合液加热温度不宜过高以 50～55℃为宜，否则有副
反应发生，溶液变黄。因为蔗糖是由葡萄糖的苷羟基与果糖的苷羟基之间缩合而成的二糖。 在 H+离子催化下，除了苷键断裂进行转化外，由于高温还有脱水反应，这就会影响测量结 果。
管放入旋光仪，调节至三分视界消失、暗度相等，先准确记下时间，再读取此时
的旋光度读数。开始的 20 分钟内每 2 分钟测取一次读数，此后随着反应速度变 慢，可将时间间隔逐渐适当放长，每 3~5 分钟测取一次读数，大约连续测量 1.5 小时，读数间隔时间如较长，可暂时关闭光源。
4．如上法测定实验温度下反应完毕液的旋光度α∞ 。
（18-7）
由（18-5）、（18-6）、（18-7）式可以解得： （ 0 ） C A,（O k反 k生）
（18-8)
（ t ） C（A k反 k生）
（18-9）
将（18-8）、（18-9）两式代入（18-2）式，整理得：
lg( t
)
kt 2.303
15、蔗糖水解反应速率常数和哪些因素有关？ 答案：对指定的反应， 速率常数和反应温度、催化剂有关。
16、在旋光度的测量中为什么要对零点进行校正？它对旋光度的精确测量有什么影响？在 本实验中若不进行零点校正对结果是否有影响？
答案：（1）旋光仪由于长时间使用，精度和灵敏度变差，故需要对零点进行校正。 （2）若不进行零点校正，则各个时间所的的溶液的旋光度存在偏差，若不校正会使测
9、本实验需测哪些物理量？ 是如何测得的？ 答案：本实验需测不同时刻的t 及 。：将剩余混合液置于 50-60℃的水浴中加热 30 分钟， 以加速水解反应，然后冷却至实验温度，测其旋光度，此值即可认为是 。
10、氢离子浓度对反应速率常数测定是否有影响？
答案：有影响。因 k 值与温度和催化剂的浓度有关。
值？
五、思考题
1、说出蔗糖溶液在酸性介质中水解反应的产物是什么？此反应为几级反应？
答案： C12 H 22 O11 H 2 O H C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 H 6
蔗糖
葡萄糖 果糖
准使用分为哪几步？
答案：①.打开电源开关(POWER 仪器左侧),待 5-10 分钟使钠灯发光稳定。 ②.打开光源开关(LIGHT 仪器左侧),开关指 DC 档,此时钠灯在直流电下点燃。 ③.按“测量”键,液晶显示屏应有数字显示。④.清零 ⑤.测量
管长度，光波波长、温度、溶剂等其他条件都不变时，溶液旋光度α与其中旋光
性物质浓度 C 呈线性关系。 KC
（18-3）
式中比例常数 K 与物质的旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度等有关。
旋光度只有相对含义，它因实验条件的不同会有很大的差异。物质的旋光能
力可用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示：
时开始计时？为什么？
3．在混合蔗糖溶液和 HCl 溶液时，可否把蔗糖溶液加入到 HCl 溶液中去？
为什么？
4．本实验中如果不把剩余反应液在恒温槽中加热 2 小时，则可以在室温下
放 24 小时后再测α∞ ，两种方法 t 不同，对测定速度常数 k 有无影响？通常说反
应速度常数 k 要随温度而变化，采用 2 小时的方法测定α∞ ，是否会影响 k 的数
)
kt 2.303
lg( 0
)
20
40
60
80
t/min
由曲线可得其斜率为-0.00827，近而求出反应速率常数 k=3.174×10-4s-1,
t1
2
ln 2 k
=2183s
思考与讨论
1．本实验中是否需要对每一个数据进行零点校正？
2．为什么 t=0 时，反应液的旋光度可以不测？是否可在测定第一个旋光度
四． 数据记录与处理：
实验温度___25℃___________气压_____1atm__________α∞_ -2.25 _
时间
2′56″ 4′44″ 6′39″ 8′18″ 10′08″ 11′56″ 13′40″ 15′52″ 17′51″ 19′50″ 22′23″ 25′19″ 28′25″ 31′42″ 34′20″ 37′25″ 40′59″ 45′31″ 49′38″ 54′52″ 58′23″ 62′52″ 67′04″ 71′44″ 76′36″ 80′48″
20 D
10 lC
（18-4）
式中：20 为实验时的温度 20℃；D 是指所用钠光灯源 D 线，波长为 589nm；
为测得的旋光度（单位：度）； l 为样品管的长度（单位：厘米）；C 为浓度（单
位：克/mL）。
设反应初始时即 t=0 时，蔗糖的浓度为 CA，O，当时间为 t 时，蔗糖的浓度为
11、实验中，为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点? 答案：主要是因为蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂，这样就消除了溶剂时实验结果的影响。 故用纯蒸馏水作零点校正。且蒸馏水没有旋光性，其旋光度为零。
12、实验结束后为什么必须将旋光管洗净？ 答案：防止酸对旋光管的腐蚀。
13、记录反应开始的时间迟点或早点是否影响 k 值的测定？ 答案：不影响。因 k 值与温度和催化剂的浓度有关，与时间无关。
2．将蔗糖溶液、3.0mol·L-1HCl 溶液、反应完毕液（为节省同学时间，相同 的反应完毕液实验室已准备好。方法是室温下静置 24 小时以上或于 50℃恒温 2 个小时）分别置于锥形瓶中，放在已调节到 25℃的恒温槽中恒温。
3．用移液管吸取已恒温的 10.00mL 蔗糖溶液至干燥的锥形瓶中，再用另一 支移液管吸取已恒温的 10.00mL3.0 mol·L-1HCl 溶液加入其中（HCl 溶液流出一 半时即按下秒表开始记时）。迅速混合均匀，并用少量此溶液冲洗 10cm 长的样 品管二次，然后将反应液充满样品管，盖好盖子并擦干样品管外部，立即将样品
lg( 0
)
（18-10）
由（18-10）式可以看出，以 lg(αt-α∞)对 t 作图为一直线，斜率 m k ，可求
2.303
得反应速度常数
k，半衰期
t1
2
ln 2 k
也可求得。
三． 实验步骤：
1．调节空气恒温箱温度在 25℃，用蒸馏水校正旋光仪的零点，熟悉旋光仪 的调节和读数。
CA 。则
0 K反 C A,O （t=0，蔗糖尚未水解）
(18-5)
K生 C A,O （t=∞，蔗糖完全转化)
(18-6)
(18-5)、（18-6）式中 K反 和 K生 分别为反应物与生成物的比例系数。
而当 t=t 时，
t K反C A K生（C A,O C A）
3、旋光管中的液体有气泡是否会影响实验数据？应如何操作？ 答案：会，若管中液体有微小气泡，可将其赶至管一端的凸起部分。
4、本实验为什么可以通过测定反应系统的旋光度来度量反应进程？ 答案：在本实验中，蔗糖及其水解产物都具有旋光性，即能够通过它们的旋光度来量 度其浓度。蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，所以随水解反应的进行，反应 体系的旋光度会由右旋逐渐转变为左旋，因此可以利用体系在反应过程中旋光度 的改变来量度反应的进程。
度-1 之间，因此，在精密测定时必须用装有恒温水夹套的样品管，恒温水由超级 恒温槽循环控制。
3．样品管的玻璃窗片是由光学玻璃制成的，用螺丝帽盖及橡皮垫圈拧紧时， 不能拧得过紧，以不漏水为限，否则，光学玻璃会受应力而产生一种附加的偏振 作用，给测量造成误差。
4．配制蔗糖溶液前，应先将其经 380K 烘干。实验结束时，应将样品管洗 净，防止酸腐蚀样品管盖。同时，应将锥形瓶洗干净再干燥，以免发生碳化。
蔗糖水解速率常数的测定
一． 实验目的：
1.测定蔗糖水溶液在 H+催化下转化反应的速度常数和半衰期。
2.掌握旋光仪的使用。
二． 实验原理：
蔗糖水解反应式为：
C12H O 22 11 H 2O H C6H12O6 C6H12O6
蔗糖
葡萄糖 果糖
H+是催化剂，如果无 H+存在，反应速度极慢，此反应是二级反应。但由于反应
