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蔗糖水解一级反应思考题

蔗糖水解一级反应思考题

预习:1.实验中为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点?不进行零点校正对实验结果有没有影响?为什么?

蒸馏水没有旋光性,旋光度为零。且蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂。

对α有影响,对k没影响。

如果不进行零点校正,各个时间所得的溶液的旋光度存在偏差。若不校正会使测量值不准确,产生较大误差

2.在混合蔗糖溶液和HCl溶液时,我们将HCl溶液加到蔗糖溶液里去,可否把蔗糖溶液加到HCl中去?为什么?

不可以,因为如果将蔗糖加入大量HCl溶液中,由于H+浓度高,反应速率大,蔗糖一旦加入,就会马上分解。则在蔗糖溶液由移液管流出一半时,已经有部分蔗糖发生了反应,记录t时刻对应的旋光度就不再准确,影响测量结果

3.实验步骤第5步改变蔗糖的浓度和改变酸的浓度的目的是要研究什么?

为了研究催化剂的浓度和蔗糖浓度对水解是否有影响

4.测定旋光度在实际中有哪些应用?

旋光法可用于各种光学活性物质的定量测定或纯度检验

课后:1.蔗糖浓度、盐酸浓度对反应速率常数k有什么影响?

蔗糖浓度对反应速率常数k没有影响。盐酸浓度越高,k越大

2.配制蔗糖溶液时不够准确,对测量结果是否有影响?

蔗糖的浓度不影响lnc=-kt + B的斜率,因而蔗糖浓度不准对k的测量无影响。

3.本实验要想减少误差,应注意什么?

(1)配置的盐酸浓度要标准

(2)反应温度要准确,所以测定旋光度速度要快

(3)增加旋光管的长度

(4)取点要合理均匀

α

(5)要确保反应完全后测∞

4.蔗糖转化的速率常数k与哪些因素有关?

k与反应温度、催化剂的种类和浓度有关

蔗糖水解反应实验报告

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

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 12H2Q 1 + H 2O a C 6H12C 6 +C6H2Q 葡萄糖 果糖 为使水解反应加速,反应常常以 HO 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: de kc dt (1) (2) 当c 2c 0时,t 可用切2平表示,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 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 [] 这一概念,并以下式表 示: 蔗糖 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

[D ]=r^ (3) 式中:t 为实验时的温度;D 为所用光源的波长; 为旋光度;I 为液层厚度 (常以10cm 为单位); (3)式可写成: c 为浓度(常用100 mL 溶液中溶有m 克物质来表示), t a [a] D l m 100 ( 4) 或 a [a]D l c 由(5)式可以看出,当其他条件不变时,旋光度 即 a K 'c 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。 20 0 蔗糖是右旋性物质(比旋光度[a] D 66.6 ),产物中葡萄糖也是右旋性物 20 0 20 0 质(比旋光度[a] D 52.5 ),果糖是左旋性物质(比旋光度 [a]D 91 .9) 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。旋光度与浓度成 正比,且溶液的旋光度为各组成旋光度之和(加和性)。若反应时间为 0、t 、 时溶液的旋光度为 a 0 、a t 、a 则由(6)式即可导出: C o K (a ° a ) (7) c K (a t a ) ( 8) 将(7)、( 7)式代入(2)式中可得: 将上式改写成: 由(10)式可以看出,如以 lg (a 。a )对t 作图可得一直线,由直线 的斜率即可求得反应速度常数 k 。 本实验就是用旋光仪测定 a t 、a 值,通过作图由截距可得到 a 。。 (5) a 与反应物浓度成正 比, 2.303 a 0 a lg - a t a (9) lg(a ° k 2.303 t lg(a ° a ) (10)

蔗糖水解反应实验报告

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

蔗糖水解反应 实验报告

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容量瓶定容至刻度,

蔗糖水解

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

蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告记录

蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告记录

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序号: 6 物理化学实验报告 姓名:××× 院系:化学化工学院 班级:××× 学号:××××××× 指导老师:××× 同组者:×××××××××××

实验项目名称: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,测定其反应的速率常数和半衰期; (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与果糖,其反应方程式为 C 12H 22O 11 + H 2O === C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 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 C C O =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㏑C t 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∞),C t∝(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: t=㏑2/k=0.693/k 2/1 三、仪器和试剂 仪器:自动指示旋光仪一台;移液管(25 mL)2支;超级恒温槽1台;烧杯(150 mL)2个;恒温水浴锅1台;吸耳球1个;秒表1块;容量瓶(50mL)1个;锥形瓶(100 mL)2个; 试剂:蔗糖(AR);2 mol/L的盐酸溶液。 四、实验操作 1、温度设定与准备

蔗糖水解

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

关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告

关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告 篇一:旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告 一、实验名称:旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数二、实验目的 1、了解旋光仪的基本原理,掌握旋光仪的正确使用方法; 2、了解反应的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。 三、实验原理 蔗糖在水中水解成葡萄糖的反应为: C12H22O11+H20→ C6H12O6+C6H12O6 蔗糖葡萄糖果糖 为使水解反应加速,反应常以H3O+为催化剂,故在酸性介质中进行水解反应中。在水大量存在的条件下,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: lnC=-kt+lnC0(1) 式中:C0为反应开始时蔗糖的浓度;C为t时间时的蔗糖的浓度。当C=0.5C0时,t可用t1/2表示,即为反应的半衰期。 t1/2=ln2/k

上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k,而与起始无关,这是一级反应的一个特点。 本实验利用该反应不同物质蔗比旋光度不同,通过跟踪体系旋光度变化来指示lnC与t的关系。在蔗糖水解反应中设β1、 β2、β3分别为蔗糖、葡萄糖和果糖的旋光度与浓度的比例常数C12H22O11(蔗糖)+H20→ C6H12O6 (葡萄糖)+C6H12O6 (果糖) t=0C0β1 0 0 α= C0β1 t=t Cβ1 ( C -C0)β2 ( C -C0)β3αt=Cβ1+( C -C0)β2+ ( C -C0)β3 t=∞0β2C0 β2C0 α∞=β2C0+β2C0 由以上三式得: ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞) 由上式可以看出,以ln(αt-α∞) 对t 作图可得一直线,由直线斜率即可求得反应速度常数k 。四、实验数据及处理: 1. 蔗糖浓度:0.3817 mol/L HCl浓度:2mol/L 2. 完成下表:=-1.913 表1 蔗糖转化反应旋光度的测定结果 五、作lnt~ t图,求出反应速率常数k及半衰期t1/2 求算过程: 由计算机作图可得斜率=-0.02 既测得反应速率常数k=0.02 t1/2 =ln2/k=34.66min 六、讨论思考: 1.在测量蔗糖转化速率常数的,选用长的旋光管好?还是短的旋光管好?答:选用较长的旋光管好。根据公式〔α〕=

蔗糖水解实验报告

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;

物理化学实验报告:旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告.docx

旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 一、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、了解反应的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。 二、基本原理 蔗糖在水中水解成葡萄糖的反应为: C12H22O11(蔗糖)+H2O C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖) 这是一个二级反应,但在H+浓度和水量保持不变时,反应可视为一级反应,速率方程式可表示为: 式中C为时间t时的反应物浓度,k为反应速率常数。上式积分可得: C0为反应开始时反应物浓度。 当C=0.5C0时,可用t1/2表示,既为反应半衰期: t1/2 =ln2/k = 0.693/k 从可看出,在不同时间测定反应物的相应浓度,并以ln对t作图,可得一直线,由直线斜率既可得反应速率常数k。然而反应是在不断进行的,要快速分析出反应物的浓度的困难的。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呈线形关系,即α = βC。 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: [α] D 20=α×100 / l×C A (16—5) 式中[α] D 20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),α为测得的旋光度( o),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[α] D 20= 66.6o;生成物中葡萄 糖也是右旋性物质,其比旋光度[α] D 20 = 52.5o,但果糖是左旋性物质,其比旋 光度[α] D 20= -91.9o。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大,所以生成物呈现左旋性质。因此随着反应进行,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∞。 设体系最初的旋光度为α0=β反C0 ( t=0,蔗糖尚未转化 ) 体系最终的旋光度为α∞=β生C0 ( t=∞,蔗糖已完全转化 ) 以上两式中β 反和β 生 分别为反应物与生成物的比例常数。 当时间为t时,蔗糖浓度为C,此时旋光度为αt,即 αt=β 反C + β 生 (C0– C) 由以上三式联立可解得: C0=(α0-α∞)/(β反-β生) = β′(α0-α∞) C=(αt-α∞)/( β反-β生) = β′(αt-α∞) 将以上两式代入即得: ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞) 显然,以ln(α0-α∞)对t作图可得一直线,从直线斜率既可求得反应速率常数k。 三、仪器试剂 旋光仪移液管(25mL) 2支

蔗糖水解反应实验报告

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),

蔗糖水解反应实验报告

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

蔗糖的转化实验报告详教学内容

蔗糖的转化 1319班 张柳君 201340176 【实验目的】 1. 测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。 2. 了解旋光仪的构造、工作原理,掌握旋光仪的使用方法。 【实验原理】 蔗糖转化反应为: C 12H 22O 11 + H 2O → C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 蔗糖 葡萄糖 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。由于反应中水是大量的,可以认为整个反应中水的浓度基本是恒定的。而H +是催化剂,其浓度也是固定的。所以,此反应可视为准一级反应。其动力学方程为 kC dt dC =- (1) 式中,k 为反应速率常数;C 为时间t 时的反应物浓度。 将(1)式积分得: 0ln ln C kt C +-= (2) 式中,C 0为反应物的初始浓度。 当C =1/2C 0时,t 可用t 1/2表示,即为反应的半衰期。由(2)式可得: k k t 693.02ln 2/1== (3) 蔗糖及水解产物均为旋光性物质。但它们的旋光能力不同,故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来衡量反应的进程。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、溶剂的性质、液层厚度、光源波长及温度等因素有关。 为了比较各种物质的旋光能力,引入比旋光度的概念。比旋光度可用下式表示: []lC t D α α= (4) 式中,t 为实验温度(℃);D 为光源波长;α为旋光度;l 为液层厚度(m);C 为浓度(kg·m -3)。

由(4)式可知,当其它条件不变时,旋光度α与浓度C 成正比。即: α=KC (5) 式中的K 是一个与物质旋光能力、液层厚度、溶剂性质、光源波长、温度等因素有关的常数。 在蔗糖的水解反应中,反应物蔗糖是右旋性物质,其比旋光度[α]20D =66.6°。产物中葡萄糖也是右旋性物质,其比旋光度[α]20D =52.5°;而产物中的果糖则是左旋性物质,其比旋光度[α]20D =-91.9°。因此,随着水解反应的进行,右旋角不断减小,最后经过零点变成左旋。旋光度与浓度成正比,并且溶液的旋光度为各组成的旋光度之和。若反应时间为0,t ,∞时溶液的旋光度分别用α0,αt ,α∞表示。则: α0=K 反C 0 (表示蔗糖未转化) (6) α∞=K 生C 0 (表示蔗糖已完全转化) (7) 式(6)、(7)中的K 反和K 生分别为对应反应物与产物之比例常数。 αt =K 反C +K 生(C 0-C ) (8) 由(6)、(7)、(8)三式联立可以解得: ()∞∞ -'=--=αααα000K K K C 生反 (9) ()∞∞ -'=--=ααααt t K K K C 生反 (10) 将(9)、(10)两式代入(2)式即得: ()()∞∞-+-=-αααα0ln ln kt t (11) 由(11)式可见,以ln(αt -α∞)对t 作图为一直线,由该直线的斜率即可求得反 应速率常数k 。进而可求得半衰期t 1/2。 根据阿累尼乌斯公式2 11212)(ln T RT T T E k k a -=,可求出蔗糖转化反应的活化能E a 。 【仪器试剂】 旋光仪1台;恒温旋光管1只;恒温槽1套;台称1台;停表1块;烧杯(100mL)1个;移液管(30mL)2只;带塞三角瓶(100mL)2只。

蔗糖水解反应速率常数的测定

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(标准版)(doc)

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

蔗糖水解速率常数的测定实验报告

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: 612661262112212O H C O H C O H O H C H +?→?++ 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: A A kC dt dC =- (18-1) 式中C A 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C A.0,(18-1)式积分得: kt C C A A =0,ln (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 它们的旋光能力各不相同,其中蔗糖右旋,比旋光度[] 6.6020 =D α,葡萄糖右旋,比旋光度[] 5.5220 =D α,果糖左旋,比旋光度[ ] 9.9120 -=D α,所以随着反应的进行,物质的旋光度不断变化,由右旋逐渐变为左旋,故可利用体系在反应过程中旋光度的变化来量度反应的进程。 旋光度的测量可使用旋光仪(见第2章 常用仪器简介 2.6.旋光仪)。当样品管长度,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 =α (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: []lC D αα1020= (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 ;α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C A ,O ,当时间为t 时,蔗糖的浓度为C A 。则

蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告

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,其反应方程式为 G2H22O1 什H2O == CH12O6 + C6H12O6 (蔗糖,右旋)(葡萄糖,右旋)(果糖,左旋) (1) 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。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。这个反应是二级反应。但是,此反应中有大量水的存在,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,故可视为一级反应,动力学方程 de —=KC dt C 积分后得:In -=Kt 或In C=— kt+l n C°(2) 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。 从式(2)可以看出,在不同的时间测定反应物的浓度,并以n 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。 由于蔗糖是右旋的,水解混合物是左旋的,所以偏振面将由右边旋向左边。偏振面的转移角度称为旋转角度,以a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。当其他条件均固定时,旋光度a与浓度C呈线性关系,即: a = B C (3) 式中B是与物质的旋光能力、溶液厚度、溶剂性质、光源波长、反应温度有关的常数。物质的旋光能力用比旋光度[a ]来表示。蔗糖是右旋物质,葡萄糖也是右旋性物质,果糖是左旋性物质,他们的比旋光度为 [a蔗]=66.65°,[a葡]=52.5°,[a果]=—91.9。正值表示右旋,负值表示左旋, D 表示钠光灯源。 可见,当水解反应进行时,右旋角度不断减小,当反应终了时,体系将经过零 变成左旋。 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a 0,a t,a*分别为时间0,t,^时溶液的旋光度,则可导出: C D X( a 0— a g),C?(a t — a ) (4) 将式(2)代入式(4)可得:

蔗糖水解物化实验报告

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:

蔗糖水解反应 实验报告

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。

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