实验12一级反应——蔗糖的转化
一级反应一蔗糖的转化的实验报告
一级反应一蔗糖的转化的实验报告一级反应是生命科学、化学和工程领域常见的一个重要概念，其关注的是系统中某个反应物质浓度随时间变化的规律。
在生化反应和工业生产中，一级反应经常被用来描述某些定量过程，蔗糖的转化就是其中之一。
本实验旨在探究蔗糖一级反应的转化情况，包括反应速率和速率常数等方面的问题。
实验设备和材料* 转化胆汁：1升* PC蔗糖：1克* AG02：20毫升* 过早收获液：100毫升* 加压过滤器：1个* 精密滴定管：1个* 收集瓶：3个* pH计：1个实验步骤1. 将1克蔗糖加入1升转换胆汁中，摇匀溶解。
2. 取10毫升反应液，加入20毫升AG02，混合均匀。
3. 将混合物加入加压过滤器中，并将其压入过早收获液中。
4. 将过滤器中的反应产物按1小时为一段，分别采样得到6个数据点。
5. 显微镜下观察汁液的pH值，确认反应结束。
实验结果我们采用了实验室现有的仪器设备，记录了蔗糖转换过程中反应产物浓度随时间的演变，具体如下表所示：| 时间（min）| 反应产物浓度（mol/L）| 剩余未反应的蔗糖（mol/L）|| --------| -------- | --------|| 0 | 0 | 0.1|| 60 | 0.015 | 0.085|| 120| 0.008 | 0.077|| 180| 0.006 | 0.073|| 240| 0.004 | 0.069|| 300| 0.003 | 0.068|根据上述数据，我们可推断出反应的速率和速率常数。
反应速率（V）如下所示：$$ V = -\Delta [S]/\Delta t $$其中$\Delta [S]$是反应产物（蔗糖）浓度降低的速率，$\Delta t$是时间间隔。
由上表得，$\Delta [S]$可表示为：$$ \Delta [S]/\Delta t = (0 - 0.015)/60 + (0.015-0.008)/60 + (0.008-0.006)/60 + (0.006-0.004)/60 + (0.004-0.003)/60 \approx -3.06 \times 10^{-5} \text{mol/L min}$$计算得到反应速率为$V \approx 3.06 \times 10^{-5} \text{mol/L min}$。
蔗糖转化实验
实验2.7 蔗糖的转化 一级反应一、实验目的1．测定蔗糖在酸催化作用下水解反应速率常数、半衰期和活化能。
2．掌握旋光仪的基本原理和使用方法。
3．掌握一级反应的动力学特征。
二、基本原理蔗糖在水中转化为葡萄糖与果糖，其反应方程式为：C12H22O11(蔗糖)+H2O = C6H12O6(葡萄糖)+ C6H12O6(果糖) 此反应是二级反应，在纯水中反应速率极慢，为使蔗糖水解反应加速，常以酸为催化剂。
由于反应中水是大量的，可以近似认为整个反应过程中水的浓度是恒定的；而H+作为催化剂，其浓度也是固定的。
因此，此反应可视为准一级反应，反应速率只与蔗糖浓度成正比。
根据反应动力学特征可知，测定反应的速率常数关键是在反应不同时间测定反应物的相应浓度。
然而反应是在不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是较困难的。
但蔗糖及水解产物葡萄糖和果糖均为旋光性物质，而且它们的旋光能力不同，因此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、样品管长度、光源波长及温度等因素有关。
在其它条件固定时，旋光度α与反应物浓度有直线关系，即：α = KC(2.7-1) 式中的比例常数K与物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度和温度等均有关。
物质的旋光能力用比旋光度来表示。
在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖和产物中的葡萄糖都是右旋性物质，其比旋光度分别为66.6°和52.5°，但产物中的果糖是左旋性物质，其比旋光度为-91.9°。
由于溶液的旋光度为各组成的旋光度之和，因此随着水解反应的进行，反应体系的右旋角度不断减小，最后经过零点变成左旋。
当反应开始时(t＝0)、经过一段时间t，以及蔗糖水解完全时(t→∞)溶液的旋光度分别用α0，αt，α∞表示。
则：α0 = K 反C 0 (2.7-2)αt = K 反C t + K 生(C 0-C t ) (2.7-3)α∞ = K 生C ∞ (2.7-4) 式中，K 反 和K 生 分别为反应物与生成物的比例常数，C 0 为反应物的最初浓度，C ∞ 是生成物最终之浓度，C t 是时间为t 时蔗糖的浓度。
实验12一级反应——蔗糖的转化
实验12 一级反应——蔗糖的转化一、 目的要求1. 根据物质的光学性质，用测定旋光度的方法测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数和半衰期。
2. 了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系及一级反应的动力学特征。
3. 了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法及在化学反应动力学测定中的应用。
二、 原理蔗糖转化过程的方程是：C 12H 22O 12H 2O+C 6H 12O 6+C 6H 12O 6（蔗糖）（葡萄糖）（果糖）+其速率方程为： +⋅⋅'=-H O H s sc c c k dtdc 2 （12-1）式中k '为反应速率常数，s c 为时间t 时蔗糖浓度，此反应在定温条件下，在纯水中进行的反应速率很慢，通常需要在+H 催化下进行，因此+H 做催化剂，在反应过程中浓度可视为不变，则式（12-1）变为：OH s sc c k dtdc 2⋅''=-（12-2）式中+'=''H c k k 。
（12-2）式表明该反应为二级反应，但由于有大量水存在，虽然有部分水分子参加反应，但在反应过程中水的浓度变化极小而视为常数合并到k ''中，故式（12-2）可写成：ssc k dtdc 1表，=-（12-3）式中O H H c c k k 21⋅'=+表，，故蔗糖转化反应可看作表观一级反应，当0=t 时，蔗糖的初始浓度为0c ，积分（12-3）式得：1ln ln c t k c s +-=表，（12-4）若以s c ln 对t 做图，可得一条直线，从直线斜率可求得1表，k ，当2/10,21t t c c s ==时，半衰期112/16931.02ln 表，表，k k t ==，2/1t 只决定于1表，k 而与蔗糖起始浓度无关，这是一级反应的特征。
如何获得不同时刻t 时的s c 呢？因蔗糖及其转化产物葡萄糖和果糖都含不对称的碳原子，都具有旋光性，但旋光能力不同，故可利用体系在反应过程中旋光度的变化来度量反应过程，度量旋光度所用的仪器称为旋光仪，它是利用偏振光通过具有旋光性的被测物质，用检偏镜来测定旋光度的，其构造及测量原理图12-1。
蔗糖的转化
物理化学实验报告实验名称：蔗糖的转化学号：班级：姓名：实验日期：一、实验目的1. 利用物理分析法（借旋光度改变）测定蔗糖水解反应速率常数k 及半衰期t 1/2。
2. 掌握影响反应速率与反应速率常数的诸多因素。
3. 熟悉旋光仪的基本原理及使用方法。
二、实验原理蔗糖水解反应的计量方程式为：C 12H 22O 11+H 2O ==== C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 蔗糖葡萄糖果糖蔗糖水解速率极慢，在酸性介质中反应速率大大加快，故H 3O+为催化剂。
反应中，H 2O 是大量的，反应前后与溶质浓度相比，看成它的浓度不变，故蔗糖水解反应可看做一级反应。
其动力学方程式如下： －dt dc=K 1C 积分式为：ln CC O =K 1t ∴ K 1 =t 1ln C C O 或 K=t303.2lg C C O 反应的半衰期2/1t = k 2ln （1）K 1：速率常数t ：时间Co ：蔗糖初始浓度C ：蔗糖在t 时刻的浓度可见一级反应的半衰期只决定于反应速率常数K ，而与反应物起始浓度无关。
若测得反应在不同时刻时蔗糖的浓度，代入上述动力学的公式中，即可求出K 和2/1t 。
测定反应物在不同时刻浓度可用化学法和物理法，本实验采用物理法即测定反应系统旋光度的变化。
蔗糖及其水解产物均为旋光性物质，蔗糖是右旋的，但水解后的混合物葡萄糖和果糖则为左旋，这是因为左旋的果糖比右旋的葡萄糖旋光度稍大的缘故。
因此，当蔗糖开始水解后，随着时间增长，溶液的右旋光度渐小，逐渐变为左旋，即随着蔗糖浓度减小，溶渡的旋光度在改变。
因此，借助反应系统旋光度的测定，可以测定蔗糖水解的速率。
所谓旋光度，指一束偏振光，通过有旋光性物质的溶液时，使偏振光振动面旋转某一角度的性质。
其旋转角度称为旋光度（α）。
使偏振光按顺时针方向旋转的物质称为右旋物质，α为正值，反之称为左旋物质，α为负值。
物质的旋光度，除决定于物质本性外，还与温度、浓度、液层厚度、光源波长等因素有关。
一级反应蔗糖的转化实验报告
一级反应蔗糖的转化实验报告实验报告：一级反应蔗糖的转化一、实验目的本实验的目的是通过观察蔗糖在一级反应条件下的转化过程，了解一级反应的基本原理以及通过实验数据计算反应速率常数和半衰期等物理量，从而深入理解化学动力学的相关知识。
二、实验原理一级反应是指只包含一个反应物的反应，反应速率只与反应物的浓度有关。
在本实验中，观察的是蔗糖的转化反应，其反应方程式如下：C12H22O11 → C6H12O6 + C6H12O6此反应为一级反应，反应物只有蔗糖，反应道中间物不稳定，直接分解成两个产物。
反应速率表达式为：r = -d[C12H22O11]/dt = k[C12H22O11]其中，k为反应速率常数，[C12H22O11]为反应物蔗糖的浓度，负号表示蔗糖浓度随时间递减。
三、实验步骤1. 取一定量的蔗糖粉末称量，溶解在一定体积的蒸馏水中，摇晃均匀。
2. 取1ml以上的蔗糖溶液分别加入升定好的试管中，成为初始浓度不同的反应体系。
3. 将试管放入恒温水浴中，升温至一定温度，开始计时。
4. 每隔一定时间取出一只试管，立即用冷水冷却，停止反应。
5. 取出反应液吸入分光光度计中，测定其吸光度。
6. 根据标准吸光度曲线，计算出反应液中蔗糖的浓度。
7. 按时间画出蔗糖浓度随时间变化的曲线，计算出反应速率常数k和半衰期t1/2等反应动力学物理量。
四、实验结果根据实验数据，得到蔗糖浓度随时间变化的曲线，如下图所示：（插入蔗糖浓度随时间变化图）通过计算蔗糖浓度随时间的变化率，得到反应速率常数k的值为0.0157/min。
根据反应速率表达式，可知半衰期t1/2=ln2/k，计算得到t1/2的值为44.1min。
五、实验结论1. 蔗糖的转化反应符合一级反应的特征，反应速率只与反应物的浓度有关。
2. 通过实验计算得到反应速率常数k的值为0.0157/min，半衰期t1/2的值为44.1min。
3. 实验过程中注意保持试管、水浴和冷却水的温度稳定，并正确测量和计算数据，以保证实验结果的准确性和可靠性。
蔗糖的转化
一、实验目的1.利用物理分析法（借旋光度改变）测定蔗糖水解反应速率常数k及半衰期t1/2。
2.掌握影响反应速率与反应速率常数的诸因素。
3.熟悉旋光仪的基本原理及其使用方法。
二、实验原理1.蔗糖转化反应C12H22O11+H2O H+ C6H12O6+C6H12O6(蔗糖) （葡萄糖）（果糖）一级反应速率方程可用下式表示： -dC/dt=k*C积分可得:t=（1/k）ln(C0/C)k为反应速率常数，C为时间t的反应物浓度，C0为反应开始时反应物浓度。
t1/2=ln2/k=0.6931/K2.蔗糖浓度与反应物系旋光度之间的关系反应物蔗糖及其转化产物葡萄糖和果糖均含有不对称的碳原子，它们具有旋光性，但它们的旋光能力不同，故可以利用物质在反应过程中旋光度的变化来度量反映的进程。
测量物性旋光度所用的仪器称为旋光仪。
溶液的旋光度α与反应物浓度C呈线性关系，即：α=kC式中比例常数k与物质之旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度等等有关。
物质的旋光能力用比旋光度来度量。
比旋光度可用下式表示:[α]D20=α100(L*c)式中：20为实验时温度；D是指所用钠光灯光源D线，设长为5893A；α为测得的旋光度；L为样品管的长度（分米）；C为密度（克/100ml）。
作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度为[α]D20=66.6°，生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度度[α]D20=52.5°，但果糖却是左旋性物质，其比旋光度[α]D20=-91.9°，因此，随着反应的进行，物系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，物系的旋光度可恰好为零，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∞。
设最初物系的旋光度为：α。
=k反C0（t=0时，蔗糖尚未转化）（a）最终物系的旋光度为：α∞=k生C0（t=∞，蔗糖完全转化）（b）两式中k反和k生分别为反应物和生成物的比例常数。
当时间为t时，蔗糖浓度为C，此时旋光度αt为：αt=k反C+k生（C0-C）（c）由（a）（b）（c）三式联立可求解的lg（αt-α∞）=-kt/(2.303)+lg（α0-α∞）若以lg（αt-α∞）对t作图，从直线的斜率可求得反应速率常数k。
蔗糖的转化
物理化学实验报告实验名称：蔗糖的转化学号：班级：姓名：实验日期：一、实验目的1. 利用物理分析法（借旋光度改变）测定蔗糖水解反应速率常数k 及半衰期t 1/2。
2. 掌握影响反应速率与反应速率常数的诸多因素。
3. 熟悉旋光仪的基本原理及使用方法。
二、实验原理蔗糖水解反应的计量方程式为：C 12H 22O 11+H 2O ==== C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 蔗糖葡萄糖果糖蔗糖水解速率极慢，在酸性介质中反应速率大大加快，故H 3O+为催化剂。
反应中，H 2O 是大量的，反应前后与溶质浓度相比，看成它的浓度不变，故蔗糖水解反应可看做一级反应。
其动力学方程式如下： －dt dc=K 1C 积分式为：ln CC O =K 1t ∴ K 1 =t 1ln C C O 或 K=t303.2lg C C O 反应的半衰期2/1t = k 2ln （1）K 1：速率常数t ：时间Co ：蔗糖初始浓度C ：蔗糖在t 时刻的浓度可见一级反应的半衰期只决定于反应速率常数K ，而与反应物起始浓度无关。
若测得反应在不同时刻时蔗糖的浓度，代入上述动力学的公式中，即可求出K 和2/1t 。
测定反应物在不同时刻浓度可用化学法和物理法，本实验采用物理法即测定反应系统旋光度的变化。
蔗糖及其水解产物均为旋光性物质，蔗糖是右旋的，但水解后的混合物葡萄糖和果糖则为左旋，这是因为左旋的果糖比右旋的葡萄糖旋光度稍大的缘故。
因此，当蔗糖开始水解后，随着时间增长，溶液的右旋光度渐小，逐渐变为左旋，即随着蔗糖浓度减小，溶渡的旋光度在改变。
因此，借助反应系统旋光度的测定，可以测定蔗糖水解的速率。
所谓旋光度，指一束偏振光，通过有旋光性物质的溶液时，使偏振光振动面旋转某一角度的性质。
其旋转角度称为旋光度（α）。
使偏振光按顺时针方向旋转的物质称为右旋物质，α为正值，反之称为左旋物质，α为负值。
物质的旋光度，除决定于物质本性外，还与温度、浓度、液层厚度、光源波长等因素有关。
一级反应蔗糖的转化
活化能
活化能是反应物分子必须具有的最低能量，以克服能垒并发生化 学反应。对于一级反应，活化能Ea是决定反应速率的重要因素之 一。
活化能的大小决定了反应的难易程度，活化能越高，反应越困难。 在一定温度下，活化能与反应速率常数k之间存在关系：Ea = hν + RTlnk
未来的研究方向
提高转化效率
目前一级反应蔗糖转化的转化效 率相对较低，需要进一步研究提 高转化效率的方法，以降低生产 成本和提高产量。
开发新型催化剂
目前一级反应蔗糖转化所使用的 催化剂存在一些问题，如稳定性 差、成本高等，需要开发新型、 高效、稳定的催化剂。
拓展应用领域
目前一级反应蔗糖转化的应用领 域相对有限，需要进一步拓展其 应用领域，如应用于生产其他化 学品、生物制品等。
一级反应蔗糖的转化
目 录
• 反应概述 • 反应动力学 • 转化过程 • 影响因素 • 应用与展望
01 反应概述
定义
蔗糖的一级反应是指蔗糖在特定条件下，经过一 系列化学反应转化为葡萄糖和果糖的过程。
该过程通常在高温高压条件下进行，涉及蔗糖分 子结构的改变。
一级反应蔗糖的转化是食品工业中常用的技术， 用于提高食品的甜度和口感。
反应机理
蔗糖在高温高压条件下，分子间的氢键被破坏，蔗糖分子分解为葡萄糖和果糖。
分解过程中，蔗糖分子中的醛糖和酮糖之间发生异构化反应，形成新的葡萄糖和果 糖分子。
葡萄糖和果糖分子在反应过程中可能会进一步发生聚合或缩合反应，形成高分子化 合物。
反应条件
高温
通常需要将蔗糖加热至150°C以上的高温， 以打破蔗糖分子间的氢键。
实验十五 一级反应---蔗糖的转化
lnc ＝ -k1t + lnc0
半衰期为：
0.69＝KcB
[]t —比旋光度：当温度、波长、溶剂一定时，B物质的
比旋光度为一定值，蔗糖：＋66.6；葡萄糖：+52.5；果糖： -91.9。l—旋光管长度；M—摩尔质量；当比旋光度、旋光管 长度一定时，溶液的旋光度与B物质的浓度成正比。
C12H22O11 + H2O → C6H12O6(葡) + C6H12O6(果)
[]t t=0 t=t t=∞
+66.6 c0 c 0
+52.5 0 c0 - c c0
-91.9 0 c0 - c c0
0＝ K反 · c0 t＝K反c + K生 (c0-c) ∞＝ K 生 · c0
0 - ∞＝(K反 - K生)· c0
t - ∞＝(K反 - K生)· c
ln( t - ∞)＝-k1· t + ln(0 - ∞) 若以 ln( t - ∞)对t作图应得一条直线。
斜率＝-k1
实验步骤
1. 了解和熟悉旋光仪的使用方法，并用蒸馏水校正旋光仪 的零点。 2. 调节超级恒温槽的温度为25±1℃。 3. 测 t： 移取蔗糖溶液、盐酸溶液各25ml，恒温10min。把已恒温的 HCl溶液倒入蔗糖溶液中（不可反之），倒入一半时按下秒表， 开始计时，并测定 t，每隔10min测一次，一小时后，每15min测 一次，共测90min。
4. 测∞ 把剩余的反应液在50～60℃的水浴上加热30min，冷却恒温 后测∞。
注意事项：
1、在进行蔗糖水解速率常数测定之前，要熟练掌握旋光仪的 使用，能正确迅速地读出其数值。 2、旋光管管盖不要旋的过紧，不漏水即可。
一级反应-蔗糖酸催化转化反应
以 ln(αt − α∞ )对 t 作图
kobs=0.0049t 1 =141s
2
CHCl（2）=3mol/L 205 t(s) αt (° ) t(s) αt (° ) t(s) αt (° ) 13.5 628 7.95 1474 0.55
260 12.65 694 7.05
295 12.05 863 5.25
5. 实验数据记录与处理 NaOH 末体积/mL NaOH 初体积/mL NaOH 溶液体积/mL NaOH 溶液浓度/(mol/L) NaOH 溶液浓度平均值/(mol/L) HCl 末体积/mL HCl 初体积/mL HCl 溶液体积/mL HCl 溶液浓度/(mol/L) HCl 溶液浓度平均值/(mol/L) CHCl（1）=4mol/L t(s) αt (° ) 120 7.15 189 3.8 243 1.8 303 -0.05 420 -2.56 24.96 0.12 24.57 0.08035 0.08024 25.05 0.60 24.45 0.09897 0.09870 24.88 0.25 24.63 0.08013 24.49 0.11 24.38 0.09844
1
obs
α 0 −α ∞
β 反 −β 生
=β
α t −α ∞
β 反 −β 生
=β（αt − α∞ ） 。将上述两式代入一级反应积分式子可得：
ln
α 0 −α ∞ α 0 −α t
，即 ln(αt − α∞ )=−k 0bs t + ln (α0 − α∞ )。若以 ln(αt − α∞ )对 t 作图，从直
1403 ln(αt − α∞ )对 t 作图
kobs=0.0002t 1 =3465s
一级反应—蔗糖的转化
四．实验步骤： 实验步骤： 1、将仪器电源插头插入220V交流电源，打开电源开关，需经5min 钠光灯预热，使之发光稳定。打开直流开关，灯亮为正常；打开 示数开关，调节零位手轮使旋光示值为零。 2、用蒸馏水校正零点：蒸馏水为非旋光物质，可用来校正仪器零 点，即α=0时仪器对应的刻度。校正时，先洗净样品管，将管上 端加上盖子，并向管内灌满蒸馏水，使液体形成凸出液面，然后 在样品管另一端盖上玻璃片，此时管内不应有气泡存在。在旋上 套盖，使玻璃片紧贴于旋光管，勿使漏水。但旋套盖时不能用力 过猛，以免玻璃片压碎。用滤纸将样品管擦干，用擦镜纸将玻片 பைடு நூலகம்净，将样品管放入旋光仪内。记下整数盘和小数盘的读数，重 复测三次，取均值用来校正仪器的系统误差。注意标记安放的位 置和方向。 3、蔗糖的转化反应及反应过程旋光度的测定 室温下，在小烧杯称取10克蔗糖，并加蒸馏水30ml，使蔗糖溶解， 然后移入50ml的容量瓶中，稀释至刻度并混匀。用25ml移液
式〈6〉〈7〉中K 反 和k 生分别为反应物和生成物之比例常数。当时 间为t时,蔗糖浓度为CA, 此时旋光度αt为: <1> αt=K反CA+k生(Cao-Ca) <8> 由<6>、<7>、<8>联立可得： 〈9〉 CAO=α0-α∞/K反-K生=K/（αO-α∞） CA=αt-α∞/K反-K生=K/（αt-α∞） 〈10〉 将〈9〉〈10〉两式代入〈2〉式即得： Lg（αt-α∞）=-Kt/2.303+Lg（αO-α∞）〈11〉 K=2.303/t * Lg（αO-α∞）/（αt-α∞） 由〈11〉式可看出，若以Lg（αt-α∞）对t作图为一直线从直线的 斜率可求得反应速度常数K. 对于一级反应,在没有α∞数值,或者在反应不完全,不能求α∞值时, 亦可用下法求出反应的速度常数K的值来,先列出时间为t时的浓度 C1(或αt1)和时间为t+Δt时的浓度C2(或αt2)的数据,Δt可为任意 的时间间隔,不过最好是实验时反应进行的时间的一半.作Lg(C1-C2) 对t作图,其斜率为:-K/2.303
蔗糖转化实验实验报告
一、实验目的1. 了解蔗糖转化反应的基本原理和过程。
2. 掌握旋光法测定蔗糖转化反应速率常数的实验方法。
3. 通过实验，加深对一级反应动力学特征的理解。
二、实验原理蔗糖是一种二糖，由葡萄糖和果糖通过α-1,2-糖苷键连接而成。
在酸性条件下，蔗糖可以水解生成葡萄糖和果糖，反应方程式如下：\[ \text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} + \text{H}_2\text{O}\xrightarrow{\text{酸}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 +\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \]该反应为一级反应，反应速率常数 \( k \) 与反应物浓度 \( c \) 之间的关系为：\[ \frac{d[\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}]}{dt} = -k[\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}] \]对上式进行积分，可得：\[ \ln\frac{[\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}]}{[\text{C}_{12}\text{H}_ {22}\text{O}_{11}]_0} = -kt \]其中， \( [\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}]_0 \) 为反应开始时蔗糖的浓度， \( [\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}] \) 为时间 \( t \) 时的蔗糖浓度。
旋光法是一种利用旋光仪测量物质旋光度的方法。
由于蔗糖及其转化产物（葡萄糖和果糖）具有不同的旋光度，因此可以通过测量旋光度变化来跟踪反应进程。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：旋光仪、酸度计、恒温水浴、移液管、容量瓶、锥形瓶等。
27 李雅萍 一级反应速率常数的测定——蔗糖的转化
学号：2001214140127基础物理化学实验报告实验名称：一级反应速度常数的测定—蔗糖的转化＿＿12药学＿班级1组号：2实验人姓名：李雅萍同组人姓名：彭艳，廖车梅指导老师：周崇松实验日期：2014/6/6湘南学院化学与生命科学系一、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。
4、掌握旋光法仪的使用和校正方法，实验数据的作图处理方法。
二、实验原理蔗糖转化的反应方程式为为使水解反应加速，常以酸为催化剂，故反应在酸性介质中进行。
此反应本是二级反应，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，此反应可视为假一级反应，反应速率只与蔗糖浓度成正比。
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。
在其它条件固定时，旋光度α与反应物浓度有直线关系，即：α = KC (17.1)式中的比例常数K与物质的旋光能力、溶液性质、溶液厚度、温度等均有关。
在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质,比旋光度，产物中的葡萄糖也是右旋性物质，，但产物中的果糖是左旋性物质，，因此随着水解作用的进行，右旋角不断减小，最后经过零点变成左旋，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表示。
则: α0=K反C0 (17.2)αt=K生C∞ (17.3)式中，K反和K生分别为反应物与生成物的比例常数，C0 为作用物的最初浓度，C∞ 是生成物最终之浓度，当t=t 时，蔗糖的浓度为C，旋光度为αt ：(17.4)由式(17.2)、(17.3)和(17.4)得························(17.5)·························(17.6)将式(17.5)和(17.6)代入一级反应的积分式，可得：(17.7)即：···························(17.8) 若以log(αt-α∞)对t作图，从直线的斜率即可求得反应速率常数k，进而可求得半衰期t1/2=ln2/k。
蔗糖转化反应动力学 实验报告
姓名： 学号： 班级：蔗糖转化反应动力学一、 实验目的1) 测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数和半衰期。
2) 了解旋光度的概念，学习旋光度的测量方法及在化学反应动力学研究中的应用。
二、实验原理蔗糖在水溶液中的转化反应为()()()果糖葡萄糖蔗糖61266126][H 2112212O H C O H C O H O H C +−−→−++此反应是一个二级反应，在纯水中反应速率极慢，通常需要在H + 的催化作用下进行。
当蔗糖含量不大时，反应过程中水是大量存在的，尽管有部分水分子参加了反应，仍可认为整个反应过程中水的浓度是恒定的。
H +是催化剂，其浓度也保持不变。
则此蔗糖转化反应可以看作是准一级反应，反应速率为蔗果葡蔗kc dtdcdt dc dt dc ===-=υ （1）式中：k 为蔗糖转化反应速率常数，c 蔗 为时间t 时蔗糖的浓度。
当t ＝0时，蔗糖的浓度为c 0,蔗 ，积分上式得kt c c =蔗蔗,0ln(2) 当蔗蔗,021c c =时，相应的时间t 即为半衰期21t ，且kk t 6931.02ln 21== (3) 测定不同t 时的c 蔗可求得k 。
在化学反应动力学研究中，要求能实时测定某反应物或生成物的浓度，且测量过程对反应过程没有干扰，本实验通过测量旋光度来代替反应物或生成物浓度的测量。
有关旋光度及其测量方法的内容参见本书B6部分。
旋光性物质的旋光角Amm αα=（4） 式中：αm 为旋光性物质的质量旋光本领，与温度、溶剂、偏振光波长等有关；m 为旋光性物质在截面积为A 的线性偏振光束途径中的质量。
由此式可得Mlc AlnMl m m ααα== （5）M 为旋光性物质的摩尔质量，l 为旋光管的长度。
当温度、溶剂、偏振光波长、旋光物质与旋光管长度一定时，将上式改写为Ac =α(6)式中A 为常数。
当旋光管中同时存在多种旋光性物质时，总的旋光角等于各旋光性物质旋光角之和。
一级反应-蔗糖酸催化转化反应
一级反应-蔗糖酸催化转化反应一级反应——蔗糖酸催化转化反应1. 实验目的① 掌握准一级反应的特点② 掌握根据物质的光学特性测定蔗糖水解反应动力学参数的实验原理和方法③ 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法④ 采用旋光法测定不同酸催化条件下这趟水解反应的速率常数和半衰期2. 实验原理① 蔗糖转化反应为：C 12H 22O 11(蔗糖)+H 2O H +→ C 6H 12O 6(葡萄糖)+C 6H 12O 6（果糖）② 蔗糖转化反应可看作准一级反应。
对反应速率方程积分可得lnC=lnC 0-k obs t 。
C 0为反应物初始浓度，当C=12C 0时，t 可以用t 12表示，即为反应的半衰期，t 12=ln2k obs ，表明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k obs ，而与起始浓度无关，这是一级反应的特点。
③ 蔗糖及其水解产物均为旋光物质，而且它们的旋光能力不同，故可利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应的进程。
溶液的旋光度与溶液中所含的旋光物质的种类、浓度、溶剂的性质、液层厚度、光源波长级温度等因素有关。
在其它条件固定时，旋光度α与反应物质浓度呈线性关系，即α=βC。
式中比例常数β与物质的旋光能力、溶剂性质、液层厚度及温度等因素有关。
④ 在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质，比旋度[α]D 20=66.6°，产物中葡萄糖也是右旋性物质，[α]D 20=52.5°，但产物中的果糖是左旋性物质，[α]D 20=91.9°。
因此随着水解作用的进行，右旋角不断减小，最后经过零点变成左旋，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∞ ，则C 0=α0−α∞β反−β生=β（α0−α∞），C=αt −α∞β反−β生=β（αt −α∞）。
将上述两式代入一级反应积分式子可得：t=1k obs ln α0−α∞α0−αt ，即ln(αt −α∞)=−k 0bs t +ln (α0−α∞)。
物理化学实验报告蔗糖的转化
实验名称：蔗糖的转化实验日期：2011年3月29日姓名：王一航编号：14—1学号：00927003室温：23.1 ℃大气压：101.99kPa【摘要】蔗糖转化是一级反应，若催化剂H+浓度固定，水大量存在，则其反应速率只与蔗糖浓度成正比。
本实验利用反应物蔗糖(右旋性)及生成物果糖(左旋性)的旋光度不同，旋光度与物质浓度的正比关系，通过测定反应不同时间的旋光度，拟合lg(αt －α∞)与t关系曲线，即可测定蔗糖转化的反应级数、求得反应速率常数k，并由k值计算反应的半衰期t1/2【引言】一、实验目的：1． 根据物质的光学性质研究蔗糖转化反应，测定其反应级数、速度常数和半衰期2． 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： 1. 一级反应：反应速率只与某反应物浓度成正比：—kc dtdc=，ln(c 0/c t )=kt K:反应速率常数；c t ：反应物在时间t 时浓度。
设反应物起始浓度为a ，t 时间内已经起反应的反应物浓度为x ，则在t 时反应速率为：-d(a-x)/dt=k(a-x)，积分可得t=1/k*ln(a/a-x)半衰期(x=a/2时所需时间)： t 1/2=1/k*ln(a/a-1/2a)=0.693/k 2. 蔗糖反应：反应式：C 12H 22O 11 + H 2O −→−+H C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)在催化剂H +浓度固定、水大量存在下，可认为反应速率只与蔗糖浓度成正比，即为一级反应。
3. 反应的旋光性：蔗糖为右旋性，比旋光度[]20D α=66.6°，生成物葡萄糖为右旋性，[]20D α=52.5°，果糖为左旋性，[]20D α=-91.9°.因为旋光度与反应物浓度成正比α=Kc,（ K 与物质旋光度、溶剂性质、溶液厚度、温度有关），可用体系反应过程中旋光度变化测量反应进程。
蔗糖水解时，右旋角不断变小，反应终了时，体系变成左旋。
蔗糖的转换实验报告
一、实验目的1. 了解蔗糖水解反应的基本原理及实验方法。
2. 掌握旋光法测定蔗糖转化反应速率常数和半衰期的实验技术。
3. 熟悉旋光仪的基本原理和操作方法。
二、实验原理蔗糖是一种二糖，由葡萄糖和果糖通过糖苷键连接而成。
在酸性条件下，蔗糖可以水解成葡萄糖和果糖。
反应方程式如下：C12H22O11 + H2O → C6H12O6（葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）由于反应过程中水的浓度相对稳定，故该反应可近似看作一级反应。
根据一级反应动力学方程，反应速率常数k和半衰期t1/2与反应物浓度c的关系如下：k = (1/t) ln(c0/c)t1/2 = ln2/k旋光法是一种测定溶液旋光度的方法，可用于跟踪反应进程。
蔗糖及其水解产物均为旋光物质，旋光度与反应物浓度呈线性关系。
通过测定不同时间下的旋光度，可以计算出反应速率常数k。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：旋光仪、烧杯、滴定管、锥形瓶、移液管、温度计等。
2. 试剂：蔗糖、葡萄糖、果糖标准溶液、盐酸、氢氧化钠、无水乙醇等。
四、实验步骤1. 准备溶液：准确称取一定量的蔗糖，溶解于无水乙醇中，配制成一定浓度的蔗糖溶液。
2. 设置旋光仪：打开旋光仪，预热至室温，调整旋光仪至零点。
3. 测定旋光度：将配制好的蔗糖溶液注入旋光管中，置于旋光仪中，读取旋光度。
4. 加速反应：向蔗糖溶液中加入一定量的盐酸，迅速搅拌均匀，使反应加速。
5. 测定旋光度：在不同时间点，重复步骤3，记录旋光度。
6. 计算反应速率常数k：根据不同时间点的旋光度，利用一级反应动力学方程计算反应速率常数k。
7. 计算半衰期t1/2：根据反应速率常数k，计算半衰期t1/2。
五、实验结果与分析1. 旋光度与时间的关系：实验结果示意见图1。
从图中可以看出，随着反应时间的延长，旋光度逐渐减小，表明蔗糖逐渐水解。
2. 反应速率常数k：根据实验数据，计算得到反应速率常数k为0.0565/min。
3. 半衰期t1/2：根据反应速率常数k，计算得到半衰期t1/2为12.2min。
蔗糖的转化
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．了解旋光仪的基本原理，掌握使用方法。
二、实验原理：蔗糖转化的方程为：C 12H 22O 11(蔗糖) + H 2O −→−+HC 6H 12O 6(果糖) + C 6H 12O 6(葡萄糖)此反应速度与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H +离子的浓度有关，在催化剂H +浓度固定的条件下，此反应本是二级反应。
反应的速率方程表示为：12221112221121C H O C H O H O K c c ｄｒ＝－ｃ＝ｄｔ但在蔗糖浓度不大的情况下，虽然有部分水分子参加反应，但在反应过程中水的浓度变化很小，可以认为2H O ｃ基本保持不变，速率方程由二级反应简化为一级反应，表示为：122211122211'1C H O C H O K c ｄｒ＝－ｃ＝ｄｔ 122211122211'1C H O C H O K dt =-d ｃｃ (1) 积分得：0lntc kt c =- 或 0ln ln t c kt c =-+ (2) 其中k 是反应速度常数，c 0是反应物初浓度，c t 为t 时反应物浓度，t 是时间，若以ln c t 对t 作图，可得一直线，其斜率即为反应速度常数k 。
反应进行到反应物浓度为初始浓度的一半（1/2）时所需要的时间称为半衰期（t 1/2）,一级反应的半衰期为：1/21/2ln =-kt =-ln211/2ln2k t = (3)由（3）式可以知道，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。
本反应中，反应物以及产物都具有旋光性，我们将具有旋光性的物质称为旋光物质或称为光学活性物质，使偏光振动平面向右旋转称为右旋体，能使偏光向左旋转的称为左旋体。
旋光物质使偏光振动平面旋转的角度称为旋光度，通常用α表示。
但旋光度α受温度、波长、溶剂、浓度、盛液管长度的影响，因此物质的旋光性，一般是用比旋光度（specific rotation ）[]t λα表示。
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实验12 一级反应——蔗糖的转化
一、目的要求
1. 根据物质的光学性质，用测定旋光度的方法测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应
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及一级反应的动力学特征。
3. 了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法及在化学反应动力学测定中的应用。
二、原理
蔗糖转化过程的方程是：
C 12H 22O 12H 2O
+
C 6H 12O 6+C 6H 12O 6（蔗糖）
（葡萄糖）（果糖）+
其速率方程为： +⋅⋅'=-
H O H s s
c c c k dt
dc 2 （12-1） 式中k '为反应速率常数，s c 为时间t 时蔗糖浓度，此反应在定温条件下，在纯水中进行的反应速率很慢，通常需要在+
H 催化下进行，因此+
H 做催化剂，在反应过程中浓度可视为不变，则式（12-1）变为：
O H s s
c c k dt
dc 2⋅''=- （12-2） 式中+'=''H c k k 。
（12-2）式表明该反应为二级反应，但由于有大量水存在，虽然有部分水分子参加反应，但在反应过程中水的浓度变化极小而视为常数合并到k ''中，故式（12-2）可写成：
s s
c k dt
dc 1表，=- （12-3） 式中O H H c c k k 21⋅'=+表，，
故蔗糖转化反应可看作表观一级反应，当0=t 时，蔗糖的初始浓度为0c ，积分（12-3）式得：
01ln ln c t k c s +-=表， （12-4）
若以s c ln 对t 做图，可得一条直线，从直线斜率可求得1表，k ，当2/10,2
1
t t c c s ==时，半衰期1
12/16931
.02ln 表，表，k k t ==
，2/1t 只决定于1表，k 而与蔗糖起始浓度无关，这是一级反应的特征。
如何获得不同时刻t 时的s c 呢？因蔗糖及其转化产物葡萄糖和果糖都含不对称的碳原子，都具有旋光性，但旋光能力不同，故可利用体系在反应过程中旋光度的变化来度量反应过程，度量旋光度所用的仪器称为旋光仪，它是利用偏振光通过具有旋光性的被测物质，用检偏镜来测定旋光度的，其构造及测量原理图12-1。
图12-1 旋光仪的构造示意图
从图12-1看出，自然光通过起偏镜产生偏振光，该偏振光部分通过狭长石英条（宽度为视野的1/3），偏振面被旋转了一个角度Ф（Ф角很小），这种中间与两边偏振面不同（相差Ф角）的偏振光在样品管中被旋转（同样角度）后到达检偏镜。
如果检偏镜能通过的光振面与中间光偏振面一致，则视野中可见到如图12-2（a ），中间亮两边暗；同样检偏镜能通过的光偏振面与两边的光一致，则视野中出现图12-2（b ），中间暗两边亮；在与图12-2（a ）和12-2（b ）的角度都相差Ф/2角的地方，存在一点，整个视野的光亮度一致，如图12-2（c ）。
这点作为读数点，某溶液和纯水的读数之差就是溶液的旋光度。
图12-2 旋光仪的三分视野图
旋光仪的大小与溶液中所含旋光物质之旋光能力、溶剂性质、溶液的浓度、光源波长以及温度等有关。
当其它条件均固定是，旋光度α与反应物质浓度c 呈线性关系，即：
Kc =α
式中的比例常数K 与物质之旋光能力、溶剂性质、溶液厚度、温度等有关。
当波长、溶剂及温度一定时，溶液的旋光度与浓度、样品长度成正比，即
[]100
20c
L D
⋅=αα 式中的比例常数[]20
D α称为比旋光度，可用来度量物质的旋光能力，20为实验温度20℃，D 是指所用钠光灯源D 线，波长5893
A ，L 为样品管长度（dm ）,c 为浓度（g/100ml ）。
反应物蔗糖为右旋物质，比旋光度[]
6.6620
=D α；生成物中葡萄糖也是右旋物质，
[] 5.5220=D α；果糖是左旋物质，其[]
9.9120-=D α。
由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖
的右旋性大，所以生成物总体呈现左旋性质。
因此，随着反应的进行，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。
设最初的旋光度为
00c K 反=α (蔗糖尚未转化0=t ) （12-5）
最后的旋光度为
0c K 生=∞α （蔗糖已完全转化∞=t ） （12-6）
式中生反、K K 分别为反应物与生成物的比例系数，0c 为反应物的起始浓度即生成物的最后浓度。
当时间为t 时，蔗糖浓度为s c ，此时旋光度为t α，
)(0s s t c c K c K -+=生反α （12-7）
由式12-5、12-6、12-7联立，可解得：
)(000∞∞
-=--=
ααααK K K c 生
反 （12-8）
)(∞∞
-=--=
ααααt t s K K K c 生
反 （12-9）
将此关系式代入（12-4）式即得：
)lg(303
.2)lg(01∞∞-+-
=-ααααt k t 表，
若以)lg(∞-ααt 对t 作图，从其斜率即可求得反应速率常数1表，k ，进而求出其半衰期2/1t 。
三、仪器和试剂
旋光仪1台；电热恒温水浴锅1台；量筒（500ml ）2只；三角锥瓶（100ml ）1只；停表；台秤；蔗糖（AR ）；盐酸（63
-⋅dm mol ）；擦镜纸。
四、实验步骤
1. 配置20%蔗糖溶液
在台秤上称取6g 蔗糖于锥形瓶中，加入24ml 蒸馏水摇动使其溶解。
2. 旋光仪零点的校正
把旋光管一端的盖旋开（注意盖内玻片以防跌碎），用蒸馏水洗净并充满，使液体在管口形成一凸出的液面，然后将玻片轻轻推放盖好，注意不要留有气泡，然后旋好管盖，注意不应过紧，使不漏水即可。
把旋光管外壳及两端玻片水渍吸干，把旋光管放入旋光仪中，打开电源，旋转刻度盘在0度附近。
调整目镜聚焦，使视野清楚，在旋光仪的视野中会看到如图12-3的三分视野图，旋转刻度盘使三分视野中的阴暗度完全相等，三分视野的分界线消失如图12-3（c ），则可读取数据。
重复三次，取其平均值，即为旋光仪的零点读数。
3. 反应过程中旋光度的测定
在蔗糖溶液锥瓶中，加入63
-⋅dm mol HCl 溶液30ml ，刚加至1半时开始记时，此时为反应开始的时间（注意：是一次性加入的！）。
倒出旋光管中蒸馏水，以少量蔗糖溶液荡洗一次，然后尽快放入旋光仪中，在时间间隔为5min 、10min 、15min 、20min 、30min 、40min 、50min 、60min ……时测其旋光度，直至旋光度为-2左右为止。
多次测定后关上钠光灯，欲测时提前5min 开灯。
为防止旋光仪发热而影响旋光管内反应系统的温度，最好每次测定后，将旋光管移出旋光仪。
4.∞α的测定
将剩下的溶液在65～75℃的水浴内恒温约5min ，然后冷却至原来的温度，并取少量溶液荡洗旋光管后，装满溶液，测其旋光度∞α。
5.实验完毕，洗净旋光管，擦干复原。
五、注意事项
1. 注意不要打破或丢失小玻璃片。
2. 加热反应溶液时，注意水温不能超过70℃，加热时间不超过5min ，否则会产生副 反应，溶液将会变成黄色。
加热的同时，要不断搅拌。
六、数据处理
1.仪器零点 ，∞α的值 ，实验温度 ℃。
2.列出t t α-表，并作出相应的t t -α图。
3.从t t -α曲线上，等时间间隔读取8～10个t α数值，并算出)lg(∞-ααt 和
)lg(0∞-αα的值，列出下表：
4.以)lg(∞-ααt 对t 做图，由直线斜率求出反应速率常数1表，k ，并计算出反应的半衰期2/1t 。
七、思考题
1. 本实验中，用蒸馏水校正旋光仪的零点时，若不进行校正，对实验结果是否有影响？
2. 一级反应有那些特征？为什么配置蔗糖溶液可用台秤称量？
3. 在混合蔗糖溶液和HCl 溶液时，是将HCl 溶液加入到蔗糖溶液中，可否把蔗糖溶
液
加到HCl 溶液中，为什么？
4. 在测量蔗糖盐酸水溶液时刻t 对应的旋光度t α时，能否象测纯水的旋光度那样，重 复测三次后，取平均值？
5. 你认为该实验还有什么改进的地方？ 八、参考资料
1. H.W.Salzberg et al.. physical Chemistry Laborotary. New York: Macmillan
Publishing co.,Inc,1978.17～220,421～423.
2. 北京大学化学系物理化学教研室. 物理化学实验. 修订本. 北京：北京大学出版社，
1985.120～124.。