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1、-蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告-第 3 页蔗糖水解反应速率常数的测定一 实验目的 （1） 根据物质的旋光性质研究蔗糖水解反应，测定蔗糖转化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，掌握旋光仪的使用方法。二 实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖，反应式如下：C12H22O11+H2O C6H12O6 + C6H12O6 (1) （蔗糖，右旋） （葡萄糖，右旋） （果糖，左旋） 为使水解反应加速，常以H+为催化剂，故在酸性介质中进行。此反应的速度与蔗糖浓度、水浓度和催化剂H+浓度。因此反应中水大量存在，且在终点时仍有水，故此反应
2、可视为一级反应，动力学方程为：= kc 积分后得：ln = kt 或 ln ct = kt + ln c0 (2)式中，c0 为反应开始的浓度，c为时间t的蔗糖浓度，k为水解反应时的速度常数。从（2）式可看出在不同的时间测定反应物的农地，并以ln ct对t作图得一直线，由直线斜率即可求出反应速率常数k。由于蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，偏振面的转移角度称为旋光度，以表示。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、光源波长及反应时的温度等因素有关。当其他条件固定时，旋光度与反应物浓度c呈线性关系： = c （3） 式中与物质的旋光能力、溶液厚度、溶剂性质、光源波长、反应温度等有
3、关系的常数。物质的旋光能力用比旋光度【】来表示。蔗糖是右旋性物质，葡萄糖也是右旋性物质，果糖是左旋性物质，它们的比旋光度为 ：【蔗】D20 = 66.65，【葡】D20= 52.5，【果】D20 = 91.9(4)正值右旋，负值左旋，D：钠光灯源旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度为各组成旋光度之和。若以0 ，t，分别为反应时间0，t，时溶液的旋光度，则可到处： c0 （0 ），ct (t ) (5) 上式中ln（t ）对t作图，所得直线的斜率即可求得反应速度常数k。一级反应式的半衰期则用下式求取： t1/2 = = 三 仪器和试剂 旋光计（带旋光管）、超级恒温水浴，普通水浴锅、锥形瓶（100m
4、l）、移液管（25ml）,秒表、2mol/LHCl溶液、蔗糖。四 操作步骤 1.实验准备（1）用台秤粗称蔗糖10g，放入锥形瓶中，准确移入50mL蒸馏水，搅拌，使蔗糖溶解备用。（2）将恒温水浴调节到25恒温（夏天适当调高，并可将反应溶液按50mL蔗糖溶液加25mLHCl溶液配制），然后将旋光管口外套接上恒温水。 2.旋光仪零点调节在旋光管中注入纯水，放入旋光仪暗箱中，开启旋光仪电源预热10min，待钠光灯稳定后，开启测量开关，光频显示值应为00.000，若显示值不为00.000，可按清零键使其归零。 3.蔗糖水解过程中t的测定用移液管取25mL蔗糖溶液，50mL2mol/L HCl溶液，分别注
5、入两个100mL干燥的锥形瓶中，并将此二锥形瓶同时置于恒温槽中恒温1015mi，待恒温后，取25mL2mol/L的HCL溶液加到盛有蔗糖溶液的锥形瓶中混合，并在HCl溶液加入到一半时开动秒表作为反应的开始时间（注意：秒表一经启动，勿停，直至实验完毕），不断震荡摇动锥形瓶，迅速取少量混合液清洗旋光管2次，然后以此混合液注满旋光管，盖好玻璃片，旋紧套盖（检查是否漏液，有气泡），檫洗旋光管两端的玻璃片，立刻置于旋光仪中，盖上箱盖，仪器数显窗将显示出该样品的旋光度。反应开始第2min时读取第一个数据，第5min是读取第二个数据，之后每5min读取一次数据，一直测量到旋光度为负值为止或一直做到反应90m
6、in为止。 4.的测定 在进行第3步的同时，将步骤3中剩余的混合液置于6070水浴内恒温60min以上，使其加速反应至完全，然后取出，冷却至水浴温度，测其旋光度，此值即可认为是五. 数据记录与处理 反应温度： 25 蔗糖浓度： 200g/L 盐酸浓度： 2mol/L t/min51015202530354045t12.96511.87010.8359.8358.9058.0057.1656.3655.635- 4.305t-17.27016.17515.14014.14013.21012.31011.47010.6709.940ln（t-）2.8492.7832.7172.6492.5812.5102.4402.3672.297（1） 完成上表，用ln（t）对t作图，由直线斜率求出反应速率常数k（直线斜率的相反数即为速率常数k）。（2） 计算反应的半衰期t1/2.。t1/2 = = =50.22min六思考题（1）蔗糖溶液为什么可以粗略配制？答：因为蔗糖的初始浓度对实验测定结果没有影响（2）蔗糖的转化速度和哪些因素有关？答：蔗糖的转化速度与盐酸的浓度、蔗糖溶液的浓度、温度等有关（3） 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：因为盐酸溶液稀释的时候会放出大量的热