蔗糖水解
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一级反应——蔗糖的水解
一、实验目的
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。 测定蔗糖转化的反应速率常数和半衰期。 了解旋光仪的基本原理，掌握使用方法。 （请参阅
《物理化学》万洪文 詹正坤主编，高等教育出版社 2010年8月 第二版，P253、293；傅献彩 沈文霞 编，高等教育出版社 2006 年1月 第五版，一级反应；实验教材P71）
二、实验原理
C12 H22O11 + H 2O C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖（右旋） 果糖（左旋） 葡萄糖（右旋）
H+
r
dc蔗糖 dt
k ' c蔗糖 cH 2 O kc蔗糖
cH2O>>c蔗 准一级反应 (1)
t =0时刻蔗糖浓度
0 A
ln c A kt ln c
t 时刻蔗糖浓度
反应速率常数
反应的半衰期：反应物浓度降低为其初始源自文库 度一半时所需要的时间。 t1/2＝ln2/k (2)
蔗糖及其转化产物均具有旋光性，可利用反 应过程中体系的旋光度变化来度量反应进程。
C12 H22O11 + H 2O C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖（右旋） 果糖（左旋） 葡萄糖（右旋）
0 K c
0 反 A
(5) 反应物的比例常数
K c
0 生 A
(6) 生成物的比例常数
反应体系在反应过程中（t时刻）的旋光度
0 t K反c A K生 c A cA
(7)
c
0 A
0
K反 K生
K ' 0
(8)
cA
t
K反 K生
K ' t
(9)
将（8）、（9）代入（1）
ln t kt ln 0
作(αt－α∞)～t图，由 k 直线斜率求k 。 t1/2
(10)
三、实验步骤
1.了解旋光仪的结构、原理和使用方法
1—底座 2—电源开关 3—刻度盘手轮 4—放大镜盘 5—视度调节螺旋 6—刻度盘游标 7—镜筒 8—镜筒盖 9—镜盖手柄 10—镜盖连接圈 11—灯罩 12—灯座
o
H+
比旋光度： [ ] 66.6
20 D
20 o [ ] 52.5 [ ] 91.9 D
20 D o
一定条件下，旋光度与反应物浓度线性相关。
α＝ Kc (3)
K:比例常数
旋光度与比旋光度的关系：
α＝[α] lc/10
l:样品管长度/cm
(4)
c:质量浓度/g· mL-1
反应体系在初始旋光度（t=0）
五、数据记录和处理
将所测的实验数据记录于下表中。
以ln(αt - α∞)对t作图，由所得直线的斜率求出k 。
计算蔗糖水解反应的半衰期t1/2 。
六、思考题
（1）实验中先用蒸馏水校正旋光仪的零点，在 蔗糖转化反应过程中所测的αt 是否需要零点 校正？为什么？ （2）为什么可以用粗天平和量筒配蔗糖溶液？ （3）改变蔗糖溶液的初始浓度和催化剂盐酸的 浓度对测量出的速率常数k和半衰期t1/2值 有无影响？为什么？ （4）混合的瞬间不记时t=0，而是在测定第一个 旋光度时开始记时，这种作法是否可以？
2. 用蒸馏水校正旋光仪的零点。
3. 测定反应过程中反应体系的旋光度αt 。
5g蔗糖＋25mL水
溶解，过滤
滤液
＋
计时，读数记录
混合，装入旋 光仪样品管， 放入旋光仪
25mL4.0mol· L-1 盐酸溶液
剩余混合液60℃水浴中 温热30 min测旋光度
0~20min: 约每隔2min测量一次旋光度 20～40min:约每隔5min测量一次旋光度
40～100min:约每隔10min测量一次旋光度
α∞
四、实验注意事项
实验所用的HCl溶液应准确配置，并准确量取。 整个实验过程应保持恒温。反应液需要预先恒 温，混合后的操作要迅速。 避免反应液装入旋光管时产生气泡 。 用水浴加热反应液时，温度不宜过高，以免产 生副反应，使溶液变黄。
一、实验目的
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。 测定蔗糖转化的反应速率常数和半衰期。 了解旋光仪的基本原理，掌握使用方法。 （请参阅
《物理化学》万洪文 詹正坤主编，高等教育出版社 2010年8月 第二版，P253、293；傅献彩 沈文霞 编，高等教育出版社 2006 年1月 第五版，一级反应；实验教材P71）
二、实验原理
C12 H22O11 + H 2O C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖（右旋） 果糖（左旋） 葡萄糖（右旋）
H+
r
dc蔗糖 dt
k ' c蔗糖 cH 2 O kc蔗糖
cH2O>>c蔗 准一级反应 (1)
t =0时刻蔗糖浓度
0 A
ln c A kt ln c
t 时刻蔗糖浓度
反应速率常数
反应的半衰期：反应物浓度降低为其初始源自文库 度一半时所需要的时间。 t1/2＝ln2/k (2)
蔗糖及其转化产物均具有旋光性，可利用反 应过程中体系的旋光度变化来度量反应进程。
C12 H22O11 + H 2O C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖（右旋） 果糖（左旋） 葡萄糖（右旋）
0 K c
0 反 A
(5) 反应物的比例常数
K c
0 生 A
(6) 生成物的比例常数
反应体系在反应过程中（t时刻）的旋光度
0 t K反c A K生 c A cA
(7)
c
0 A
0
K反 K生
K ' 0
(8)
cA
t
K反 K生
K ' t
(9)
将（8）、（9）代入（1）
ln t kt ln 0
作(αt－α∞)～t图，由 k 直线斜率求k 。 t1/2
(10)
三、实验步骤
1.了解旋光仪的结构、原理和使用方法
1—底座 2—电源开关 3—刻度盘手轮 4—放大镜盘 5—视度调节螺旋 6—刻度盘游标 7—镜筒 8—镜筒盖 9—镜盖手柄 10—镜盖连接圈 11—灯罩 12—灯座
o
H+
比旋光度： [ ] 66.6
20 D
20 o [ ] 52.5 [ ] 91.9 D
20 D o
一定条件下，旋光度与反应物浓度线性相关。
α＝ Kc (3)
K:比例常数
旋光度与比旋光度的关系：
α＝[α] lc/10
l:样品管长度/cm
(4)
c:质量浓度/g· mL-1
反应体系在初始旋光度（t=0）
五、数据记录和处理
将所测的实验数据记录于下表中。
以ln(αt - α∞)对t作图，由所得直线的斜率求出k 。
计算蔗糖水解反应的半衰期t1/2 。
六、思考题
（1）实验中先用蒸馏水校正旋光仪的零点，在 蔗糖转化反应过程中所测的αt 是否需要零点 校正？为什么？ （2）为什么可以用粗天平和量筒配蔗糖溶液？ （3）改变蔗糖溶液的初始浓度和催化剂盐酸的 浓度对测量出的速率常数k和半衰期t1/2值 有无影响？为什么？ （4）混合的瞬间不记时t=0，而是在测定第一个 旋光度时开始记时，这种作法是否可以？
2. 用蒸馏水校正旋光仪的零点。
3. 测定反应过程中反应体系的旋光度αt 。
5g蔗糖＋25mL水
溶解，过滤
滤液
＋
计时，读数记录
混合，装入旋 光仪样品管， 放入旋光仪
25mL4.0mol· L-1 盐酸溶液
剩余混合液60℃水浴中 温热30 min测旋光度
0~20min: 约每隔2min测量一次旋光度 20～40min:约每隔5min测量一次旋光度
40～100min:约每隔10min测量一次旋光度
α∞
四、实验注意事项
实验所用的HCl溶液应准确配置，并准确量取。 整个实验过程应保持恒温。反应液需要预先恒 温，混合后的操作要迅速。 避免反应液装入旋光管时产生气泡 。 用水浴加热反应液时，温度不宜过高，以免产 生副反应，使溶液变黄。