蔗糖水解

化学化工学院

学生姓名：文倩 学 号: 14101700585

指导老师：张建策 专业班级：10级化学班

实验三 蔗糖水解反应速度常数的测定 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

度常数。

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和果糖，其反应为：

C 12H 22O 11 + H 2O −→−+

H C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6

(蔗糖) (葡萄糖) (果糖) 速率方程可由下式表示：

—

kc dt

dc

= c 为时间t 时的反应物浓度，k 为反应速率常数。 积分可得：

lnc=－kt + lnc 0

c 0为反应开始时反应物浓度。 反应的半衰期为：t 1/2=

k

k In 693

.02=

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。

当其它条件均固定时，旋光度α和反应物浓度c 呈线性关系，即

α=Kc

设最初系统的旋光度为 α0=K 反c A,0 （t=0，蔗糖尚未水） （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=生

反K K --∞

αα0=K ′

（α0－α∞） (4) c A =

生

反K K t --∞

αα= 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ln(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t 1/2。

三、 仪器和试剂

仪器：型号为WZZ-1的自动指示旋光仪一台；移液管（25ml ）2支；烧杯（150ml ）2个；恒温槽1台；吸耳球1个；秒表1块；

容量瓶（50ml）1个；锥形瓶（100ml）2个；

试剂：蔗糖（AR）；HCl溶液。

四、实验步骤

1、配制溶液

配制蔗糖溶液：用天平称取10克蔗糖放入烧杯中，加蒸馏水溶解后转移到50ml容量瓶中，稀释至刻度。

配制2mol/LHCl溶液：用移液管吸取一定量的浓HCl，加水稀释至2mol/L.

2、仪器零点校正

打开旋光仪电源，预热5-10min，钠灯发光正常。检查旋光管是否漏水，洗净旋光管，将旋光管一端盖子打开，转入去蒸馏水，然后盖上玻璃片，此时管内不应有空气泡存在，再旋上套盖，使玻璃片紧贴旋光管，勿使漏水。用滤纸擦干旋光管，放入旋光仪，打开示数开关，待示数稳定后，记下示数。

3、αt的测定

用25ml移液管移取25ml蔗糖水溶液注入一锥形瓶，将HCl 溶液倾倒至蔗糖溶液中，边放边振荡，当HCl溶液倒下同时按下秒表计时（注意：秒表一经启动，勿停直至实验完毕）。然后用两锥形瓶互相倾倒，使溶液混合均匀。用反应混合液将旋光管洗涤2-3次后，将反应混合液装满旋光管，擦净后放入旋光仪，测定规定时间的旋光度。分别记录从混合起4min、6min、8min、

10min、15min、20min、30min、40min、50min、60min的旋光度。

4、α∞的测定

将剩余的反应混合物放入60-70℃恒温槽中加热30min，使反应充分后，冷却至室温后测定体系的旋光度。

5、试验结束后切记将旋光管内外用蒸馏水洗净，擦干，防止酸对旋光管和仪器的腐蚀。

五、实验数据记录和处理

1、将实验数据记录和下表

室温：24℃；大气压：99.86Kpa ;HCl浓度：2mol/L ；反应温度：25℃；α∞：-1.595 。

t/min αtαt－α∞ln(αt－α∞)

4 20.970 22.56

5 3.1164

6 20.790 22.385 3.1084

8 20.645 22.245 3.1021

10 20.304 21.899 3.0864

15 29.605 21.200 3.0540

20 18.735 20.330 3.0121

30 16.752 18.347 2.9095

40 14.590 16.185 2.7841

50 12.310 13.905 2.6322

60 10.966 12.591 2.5330

2、以ln（αt—α∞）对t作图

t/min

ln(αt －α∞)

3、 由直线斜率求蔗糖水解反应的速率常数，并计算半衰

期。

答：由拟合直线可得直线的斜率为0.01234，即k=0.01234min -1.

t 1/2=

k

k In 693

.02

=0.693/0.01234=56.1588min 据文献参考值可知k 298=0.01116，所以实验存在误差 相对偏差=（0.01234-0.01116）/0.01116=10.573%

六、结果和讨论

本实验是测定蔗糖水解反应速率常数，实验过程中应该注意：

1、 装样品时，旋光管管盖旋至不漏液体即可，不要用力过猛，以免压碎玻璃片。

2、 在测定α∞时，通过加热使反应速度加快转化完全。但加热温度不要超过60℃。

大约60min 后基本分解完全。

3、 由于酸对仪器有腐蚀，操作时应特别注意，避免酸液滴漏到仪器上，实验结束后必须将旋光管洗净。

七、思考题

1. 为什么可用蒸馏水来校正旋光仪的零点？

答：主要是因为蒸馏水没有旋光性，其旋光度为零，其次是因为它无色透明，方便可得，化学性质较为稳定。