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，

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℃的恒温槽中恒温10~15min。

3、蔗糖水解反应过程中αt的测定

将恒温后的两个锥形瓶取出，将HCl溶液倾倒至蔗糖溶液中。倾倒的同时，开始用秒表计时，然后将两锥形瓶互相倾倒2~3次，使溶液混合均匀。用少许混合液荡洗旋光管2~3次，然后将溶液置于旋光仪中，测试溶液的旋光度。从混合计时起，分别选择在2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 40, 50min时处进行测定。

4、α∞的测定

将步骤4中的剩余混合液置于50~60℃的水浴中加热30min，以加速水解反应，然后冷却至实验温度，测其旋光度，可以将该测量值做为α∞的值。

（4）实验操作要点：

1．蔗糖在配制溶液前，需先经380K烘干。

2．在进行蔗糖水解速率常数测定以前，要熟练掌握旋光仪的使用，能正确而迅速地读出其读数。

3．旋光管管盖只要旋至不漏水即可，过紧的旋钮会造成损坏，或因玻片受力产生应力而致使有一定的假旋光。

4．旋光仪中的钠光灯不宜长时间开启，测量间隔较长时，应熄灭，以免损坏。

5．反应速率与温度有关，故叉形管两侧的溶液需待恒温至实验温度后才能混合。

6．实验结束时，应将旋光管洗净干燥，防止酸对旋光管的腐蚀。

二、实验操作及原始数据表（20分）

1. 实验数据记录：

51015203050α15.28515.11514.92514.70014.22013.025

α∞= -5.080

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三、数据处理结果（30分）

1.由实验数据用excel作图分别求出反应速率常数κ。

K’=0.0015

K=0.00345

2. 由反应速率常数κ求出半衰期t1/2。

t1/2 = In 2 / k = 200.91min

四、思考题（20分）

1. 为什么可用蒸馏水来校正旋光仪的零点？

答：因为蔗糖溶液是用蒸馏水配制的，用蒸馏水调零点已经减去了蒸馏水的影响。

2. 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，若不进行校正对结果是否有影响？

答：零点校正是为了避免因仪器问题引发的误差，使用蒸馏水（旋光度为零）进行校正，保证测出的旋光度准确。蔗糖水解其实不需要校正，因为我们使用的是t 时刻的旋光度减去t+Δt时刻的旋光度，差值本身已经消除了零点误差，所以不会有影响。

3. 为什么配制蔗糖溶液无必要用分析天平称量？

答：此反应对蔗糖为一级反应，利用实验数据求k时不需要知道蔗糖的初始浓度。所以配溶液时可用粗天平称量。若蔗糖中的不纯物对反应本身无影影响，则对实验结果也无影响。