物化实验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
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. 熟悉反应物和产物的浓度与其旋光度之间的关系。

3. 用自动旋光仪测定蔗糖在酸催化下水解的反映速率常数和
半衰期。

实验原理
1. 蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖，反应式为：
C12 H22O1M蔗糖）+ 出0宀QH 12。

6 （葡萄糖）+C6H 12O6 （果糖）
此反应的反应速率与蔗糖，水及催化剂H+离子的浓度有关。

由于H+离子及水的浓度可近似认为不变，因此，蔗糖水解反应可看作为一级反应（假一级反应）。

2. 此反应速率可由下式表示：
-dc/dt二kc
积分后可得Inc t=lnc o-kt
C t为时间t时反应物的浓度，C o为反应开始时反应物的浓度, k为
反应速率常数。

3. 反应速率还可以用半衰期t l/2表示，即反应物浓度为反应开始浓度
的一半时所需要的时间。

4. 由2 式子可得-d （c o-x）/dt=k （c o-x）
积分后可得ln（—C2）=KX t=0:691 ln 匸
C°—X k C°—X 当反应进行一半时:
烧杯（100ml ）
秒表 电子台秤
移液管（25ml ） 玻璃棒
洗耳球 铁夹子
HCL （4mol/L ）
蔗糖（分析纯） 四.实验步骤
1.插上电源，打开仪器电源开关。

这时钠光灯在交流工作状态 下起
辉，预热5min ，至钠光灯从紫色变到黄色，钠光灯才 发光稳定。

2.在仪器预热过程中，用蒸馏水来校正仪器零点。

校正时先用
蒸馏水洗净样品管，后用蒸馏水装满样品管，并不能有任何 气泡。

然后用布将样品管外边的水擦干净后放入旋光仪里面， 合上样品
盖，按“测量”键，待示数稳定后按“清零”键，
t i/2= - ln C
= -ln k c 0 _1 /2c 0 k 1 / 2c
光度为-91.9。

由于果糖的左旋光性比葡萄糖的右旋光性 大，所以生成物呈左旋光性。

故随着反应的不断进行，反应
体系的旋光性将由右旋变为左旋，直到蔗糖完全水解，
这时
的左旋角度达到最大值。

仪器与试剂 液晶显示屏上面显示 0.000 不变为止。

然后将样品管里面的 蒸馏水倒净尽量控干备用。

3. 在电子天平上称量蔗糖 0.5g 于烧杯中，用移液管加蒸馏水 25ml ，用
c 0 ,2 0.693 =ln 二一 k k 5.蔗糖是右旋性物质，比旋光度为 66.6°,生成物葡萄糖也是
右旋性物质，比旋光度为52.5
,果糖是左旋性物质，比旋 WZZ-2B 自动旋光仪
带塞锥形瓶（150ml ）
玻璃棒搅拌至蔗糖完全溶解，然后转移至锥形瓶中。

另外再用另一只移液管取4mol的Hcl溶液25ml加到蔗糖溶液中，边
加边搅拌，至HCL溶液加到一半时用秒表开始计时，，当加完且混合
均匀后，立即用混合液润洗样品管，然后在样品管里装满混合液且不能
有任何气泡，把外表擦干净后放入已经预热好的且调好零点的旋光仪
中。

此时液晶显示屏上数字显示会快速增大，直到数字开始减小后，
分别在4,6,8,10,12,14,16,18,20,25,30,35,40,45,50min 时测量其一
一对应的旋光度值。

4. 在反应开始后，将锥形瓶中剩余的反应液装上塞子，用铁夹
子固定好，放入已事先恒温50C的恒温水浴中加热待用，时间为
40min。

5. 反应液的旋光度测量完毕后，把废液倒入废液桶，将已经在恒温水浴加
热40min 的反应液倒出，降到室温后用此溶液润洗样品管，然后装满
样品管，把表面擦干净以后，放入旋光仪测量其旋光度，重复几次后到
不变为止，应多测几次，等样品反应完全为止。

6. 数据经检查合格后将所用仪器的样品管，锥形瓶，烧杯以及玻璃棒分别
用蒸馏水洗干净，。

样品管中装满蒸馏水，外面
擦干净放入样品室，仪器复原。

五．注意事项
1. 动力学实验，反应温度对所测数据和处理结果影响很大，所用旋光仪
本身会发热，故所测时间不宜太长。

2•把HCL溶液加到蔗糖溶液中，而不能把蔗糖溶液加入到HCL 溶液中。

3. 样品管用后必须用蒸馏水洗干净，并装满蒸馏水，防止酸对样品管的腐
蚀。

六．实验数据记录及处理
七．问题与讨论
1. 蔗糖水解的反应速率都与哪些条件有关？
答: 温度、催化剂、压强、反应物浓度都会有影响
2. 本实验称取蔗糖时为什么可以用电子天平而不用电子分析天平？
答: 初始浓度对于数据影响不大。

速率常数k 与温度和催化
剂的浓度有关，实验测定反应速率常数k,以In (a t- a
对t作图，有所得的直线的斜率求反应速率常数k，与初始浓度无
关。

3. 如果实验所用蔗糖不纯,那么它对本实验有没有影响？并说明原因。

答: 本实验通过旋光度来测蔗糖反应速率,蔗糖为右旋性物质,生成的果
糖为左旋性物质,实质为右旋到左旋的变化, 若蔗糖不纯,会影响实验旋
光度的测量,使实验结果不准确。

4. 本实验是否一定要矫正旋光仪的零点？答:不需要。

一般是用蒸馏水校
正旋光仪的零点。

但并不一定需要。

因为测完初始旋光度aO后，接
着测的是任意时刻的a t，以及a无穷，而计算是是相剪，求差值，所
以不需要
校正
蔗糖水解反应速率常数的测定
4月5日 焦丽娜
李康
姓名：孙晓偏 实验日期：
同组实验人：
学号:2009240011 专业：材料化学。