一级反应-蔗糖酸催化转化反应
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$V \approx 3.06 \times 10^{-5} \text{mol/L min}$。
实验11一级反应
物理化学实验备课材料一级反应——蔗糖的转化一、基本介绍蔗糖是由葡萄糖的甘羟基与果糖的甘经基缩合而成的二糖。
在水溶液中，其甘键断裂可进行如下的转化反应:C12H22O11（蔗糖）+H2O C6H12O6（葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）在纯水中此反应进行的速率极慢.通常需要在H十离子催化作用下进行。
此反应是动力学中最早采用物理方法研究的反应之一。
早在1850年，Wilhelmy就对此反应进行了研究，发现此反应对蔗糖的反应级数为1。
影响蔗糖转化反应速率的因素有反应温度、反应物蔗糖和水的浓度、酸催化剂的种类和浓度等。
本实验测定在一定条件下蔗糖转化反应速率常数所采用的物理方法为旋光法。
二、实验目的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。
三、实验原理反应速率只与某反应物浓度成正比的反应称为一级反应，即速率方程为：式中c是反应物t时刻的浓度，k是反应速率系数。
积分上式得：式中为t = 0时刻的反应物浓度。
一级反应具有以下两个特点：(1)以ln c对于t作图，得一直线，其斜率m = - k。
(2)反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，以t1/2表示。
将代入上式，得一级反应的半衰期为表明一级反应的半衰期t1/2只决定于反应速率常数k，而与反应物起始浓度无关。
蔗糖在酸性溶液中的水解反应为C12H22O11（蔗糖）+H2O C6H12O6（葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）实验表明，该反应的反应速率与蔗糖、水和氢离子三者的浓度均有关。
在氢离子浓度不变的条件下，反应速率只与蔗糖浓度和水的浓度有关，但由于水是大量的，在反应过程中水的浓度可视为不变。
在这个情况下，反应速率只与蔗糖浓度的一次方成正比，其动力学方程式符合r = kc式，所以此反应为准一级反应。
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。
3.9 旋光度法测定蔗糖水解反应的速率常数
实验七 一级反应——蔗糖的转化一、实验目的1．了解蔗糖转化反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。
2．测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。
3．了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。
二、预习要求1．掌握旋光度与蔗糖转化反应速率常数的关系。
2．.掌握αt 与α∞的测定方法。
3．了解旋光仪的构造及使用方法。
三、实验原理蔗糖转化反应为：C 12H 22O 11+H 2O → C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6蔗糖 葡萄糖 果糖为使水解反应加速，常以酸为催化剂，故反应在酸性介质中进行。
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。
其动力学方程为kc dTdc =- (1) 式中，k 为反应速率常数；C 为时间t 时的反应物浓度。
将(1)式积分得：0ln ln c kt c += (2)式中，c 0为反应物的初始浓度。
当c =1/2c 0时，t 可用t 1/2表示，即为反应的半衰期。
由(2)式可得：kk t 693.02ln 21== (3) 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。
为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度的概念。
比旋光度可用下式表示：c l tD ⋅=αα][ (4)式中，t 为实验温度(℃)；D 为光源波长；α为旋光度；l 为液层厚度(m)；c 为浓度(kg·m -3)。
由(4)式可知，当其它条件不变时，旋光度α与浓度C 成正比。
在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质,其比旋光度[α]20D =66.6°。
产物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度[α]20D =52.5°；而产物中的果糖则是左旋性物质，其比旋光度[α]20D=-91.9°。
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。
一级反应
反应时间 t/s 反应体系测量旋光度α 真实旋光度α 反应时间 t/s 反应体系测量旋光度α 真实旋光度α 反应时间 t/s 反应体系测量旋光度α
150 9.80 9.533 505 5.50 5.233 750 3.20
210 9.10 8.833 575 4.45 4.183 780 3.00
280 8.00 7.733 612 4.40 4.133 810 2.80
8
6
旋光度
4
2
y=8.9499-0.007x
0
-2 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
t
α 0=8.9499，α ∞=-3.867 α 0—α ∞=12.8169 ln(α 0—α ∞)= 2.550765
2.8 2.6
ln(αt-α∞) Linear Fit of Sheet1 ln(αt-α∞)
一级反应—蔗糖酸催化转化反应
实验者：1351686 黎碧云合作者：叶键伟、马婧 实验日期：2015 年 5 月 15 日 Abstract:The sucrose conversion reaction is a pseudo-first-order reaction. Thehydrolysis of sucrose to reducing sugars will be faster in the presence of an acid catalyst.The experiment using the polarimeter to measure the optical rotation in the process of the reaction. The optical rotation of the reaction system changes by time and plotting a curve can gain the optical rotation which sucrose conversion completely. Key words: pseudo-first-order reaction, sucrose conversion reaction,Polarimetry, physical chemistry 实验目的： 1) 了解并掌握准一级反应特点 2) 根据物质的光学性质测定蔗糖水解反应参数 3) 学会使用旋光仪 实验原理： C12H22O11+H2O→C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖) 蔗糖在催化剂（常用 H+和蔗糖酶）下反应 速率加快 反应速率方程为− dt =k[C12H22O11] [H2O] [H+] ，α =1，β =6，γ =1（表明蔗糖转化反应实际 为八级反应） 由于实验中水和 H+过量， 由此认为反应过程二者浓度不变， 速率方程改成− dt =kobs[C12H22O11] kobs:表观速率常数（由实验测定） ，上式积分有 lnc=lnc0-kobst 反应半衰期：t1/2=
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。
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
【实验】【一级反应蔗糖酸催化转化反应】
实验名称：__一级反应---蔗糖酸催化转化反应__ 姓名： _________李健 ___________ 学号： ________1251654___________ 合作者： ________ 靳凯 ___________ 院系： ______材料科学与工程________ 专业班级：___材料科学与工程 2012 级 2 班___ 实验日期：________2014/4/29__________
一、摘要：
蔗糖本身是右旋性物质，其催化转化生成的葡萄糖也是右旋性物质、果糖 是左旋性物质，本实验采用旋光法根据三者的旋光能力的差别结合体系旋光度 的变化历程来度量反应进程，并测定酸催化条件下蔗糖水解反应动力学参数： 反应速率常数 Kobs 和半衰期 t1/2。
二、关键词：
旋光度、反应速率常数、半衰期。
ln（αt -α∞）
2.608843551 2.749405387 2.619825968 2.63068908 2.423326711 2.427748236 2.414424575 2.418885549 2.330524462 2.340201957
14
4.7
15
4.45
16
3.6
17
2.75
lnC=lnCO-Kobs t
（1）
t1/2=ln2/Kobs
由于反应不断进行时浓度不易测得，引入旋光度，通过体系旋光度的变化来
度量反应进程。
蔗糖是右旋性物质，比炫光度为[α]2D0=66.6O,葡萄糖亦为右旋性物质，比炫 光度为[α]2D0=52.5O，果糖是左旋性物质，比炫光度为[α]2D0=-91.9O。反应过程中，
（2）数据处理：
ln（αt -α∞）对 t 作图得一直线：
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。
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。
一级反应-蔗糖水解反应速率常数的测定
一级反应－蔗糖水解反应速率常数的测定材料1班倪靖 200892044035实验九一级反应,蔗糖水解反应速率常数的测定一实验目的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二实验原理蔗糖在酸性条件下水解反应为:，H 2HO，,,,,，COCOCOHHH12662212121166(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)+ 它是一个二级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常需要在H催化作用下进行。
由于反应时水是大量存在的，尽管有部分水分子参加了反应，仍可近似地认为整个反应过程中+ 水的浓度是恒定的，而且H是催化剂，其浓度也保持不变。
因此蔗糖转化反应可看作为一级反应。
一级反应的速率方程可表示为:dc,,kclnc,,kt，lnco 其积分式: (10-1) dtc及c分别为反应开始时及t时刻的反应物浓度，k为反应速率常数。
01,,cc当时，时间t可用t表示，即为反应半衰期: 01/22ln20.693,,1t (10-2) 2kk从(10-1)式不难看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，并以ln c对t作图，可得一直线，由直线斜率即可得反应速率常数k。
然而反应是在不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是困难的。
但蔗糖及其转化物，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的进程。
测量物质旋光度的仪器称为旋光仪。
溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。
当其它条件固定时，旋光度α与反应物浓度c呈线形关系，即α = βc (10-3) 式中比例常数β与物质旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度、温度等有关。
物质的旋光能力可用“比旋光度”来量度。
其定义为:,tt,,,,,L,c,k,c,,,,,,, (10-4) DDL,ct式中[α]为物质的比旋光度;上标“t”表示实验时溶液的温度，λ是指所用光源的波长，一般Do用钠光的D线，其波长为589 nm;α为测得的旋光度( )，L 为样品管长度( dm )，c为旋光物质的质量浓度( g/100mL )。
一级反应
一级反应 −− 蔗糖的转化董娟 120242105一、实验目的与要求测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。
了解反应物浓度与旋光度之间的关系。
了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用。
二、预习要求了解用旋光仪测定蔗糖水解速率常数的原理和方法。
简单了解旋光仪的构造和使用，了解旋光仪测定比旋光度的原理和方法。
三、实验原理反应速率只与某反应物浓度成正比的反应称为一级反应，即A Akc dtdc =-式中k 是反应速率常数，c A 是反应物的浓度，t 是时间，设0A c 为反应物起始浓度，积分可得 0ln ln A A c kt c +-=。
若以lnc A 对t 做图，可得一直线，其斜率的绝对值即为反应速率常数k 。
反应速率还可用半衰期2/1t 来表示。
若x 为在t 时间内已经起反应了的反应物浓度，则在t 时的反应速率为 )()(00x c k dt x c d A A -=-- 积分可得x c c k t AA -=00ln 1 当反应物浓度为起始浓度一半时，即021A c x =时所需之时间，称为半衰期2/1t ，显然k k c c c kt AA A 693.02ln 21ln 10002/1==-= 上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k ，而与起始浓度无关。
这是一级反应的一个特点。
蔗糖转化的反应方程式为：C 12H 22O 11（蔗糖）+H 2O −→−+H C 6H 12O 6（葡萄糖）+C 6H 12O 6（果糖）此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H +的浓度有关。
在催化剂H +浓度固定的条件下，这个本是二级反应，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。
因此，反应速率只与蔗糖浓度成正比。
其浓度与时间的关系符合式A Akc dtdc =-的条件，所以此反应为一级反应。
若在反应过程中不同时间测得蔗糖的相应浓度，带入上式即可求得该反应的速率常数k 。
南开物化实验课后思考题参考答案2
南开物化实验课后思考题参考答案老师若是发现几个人是一样的话，会打回去重写的思考题就是用来思考的，我这样做其实是很不对的，但应大一分子学弟学妹的要求，也为了减少大家的工作量，。
废话少说。
上正文：热力学部分实验105燃烧热的测定1．在燃烧热反应实验中，为什么要加几滴水？答：C、H化合物的燃烧反应热，要求其产物状态为CO2气体和液态水。
如果氧弹内加几滴水，在反应前即为水和水蒸气平衡存在，而反应生成的水可几乎全部变为液态水，防止出现过饱和蒸汽，符合燃烧热定义的要求。
2．若氧气中含有少量氮气，是否会使实验结果引入误差？在燃烧过程中若引入误差，该如何校正？答：对于反应物不纯而导致的副反应，会使实验结果引入误差，要加以校正。
如氧气中含有氮气，N2+O2=2NO, 2NO+O2=NO2, 3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应放热影响燃烧热的测定。
这时可收集硝酸，用酸碱滴定法计算其产生的热量，加以扣除。
3．使用氧气钢瓶应注意什么？答：氧气遇油脂会爆炸。
因此氧气减压器、氧弹以及氧气通过的各个部件，各连接部分不允许有油污，如发现油垢，应用乙醚或其它有机溶剂清洗干净。
除此之外还应远离热源，防晒，禁止剧烈磕碰。
4．在直接测量中，哪一个量的测定误差对W N和萘的q p的数值影响最大？答：温度ΔT影响最大。
5．测燃烧热时，样品的量过多或过少对实验有什么影响？答：样品少，温差小，误差大；样品多，温差大，反应不能按等温过程处理。
6．在这个实验中，哪些是体系，哪些是环境？实验过程中有无热损耗？这些热损耗实验结果有何影响？答：内筒和氧弹作为体系，而外筒作为环境。
实验过程中有热损耗。
有少量热量从内筒传到外筒，使得内筒水温比理论值低，而使得燃烧焓偏低。
7．不同气体钢瓶的颜色是什么？答：氧气——蓝瓶黑字；氢气——深绿瓶红字；氮气——黑瓶黄字；氩气——灰瓶绿字。
8．说出一种引入误差的可能方式？答：样品压的不实，导致燃烧不完全，产生炭黑。
蔗糖水解反应速度常数的测定
蔗糖水解反应速度常数的测定一、实验目的1、了解旋光仪的基本原理、掌握其正确的操作技术。
2、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和半衰期。
二、基本原理1. 蔗糖的转化可看作一级反应蔗糖在H + 催化作用下水解为葡萄糖和果糖，反应方程式为：C 12H 22O 11 + H 2O −−→−+H C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6蔗糖 葡萄糖 果糖此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H +的浓度有关。
但在反应过程中，由于水是大量的，可以认为水的浓度基本不变，且H + 是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖的浓度有关，而反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应，所以蔗糖的转化反应视为一级反应。
(1) 反应速率公式和半衰期 r kc = (1)k —反应速率常数，为单位浓度时的反应速率, r —反应速率。
r 也可以写为r dc kc dt-== (2) t 反应时间，c 为时间 t 时蔗糖的浓度。
不定积分：ln c kt C =-+ (3)C 积分常数，当0=t 时，0ln C c =0c 蔗糖的起始浓度，代入上式可得定积分式cc t k 0ln 1= (4) 当反应进行一半所用的时间称为半衰期，用t 1/2表示，则2/1002/lnkt c c = (5) 解得 k k t 6932.02ln 2/1==(6)（2）一级反应有三个特点：① k 的数值与浓度无关，量纲：时间-1，常用单位1-s ，1min -等。
② 半衰期与反应物起始浓度无关。
③ 以c ln 对 t 作图应得一直线，斜率为k -，截距为C 。
由此可用作图法求得直线斜率，计算反应速度常数-=k 斜率。
2. 反应物质的旋光性蔗糖及其水解产物葡萄糖，果糖都含有不对称碳原子，它们都具有旋光性，即都能使透过他们的偏振光的振动面旋转一定的角度，此角度称为旋光度，以α表示。
蔗糖，葡萄糖能使偏振光的振动面按顺时针方向旋转，为右旋物质，旋光度为正值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
=ln2
k
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=1
k
obs
ln
α0−α∞α0−αt
，即ln(αt −α∞)=−k 0bs t +ln (α0−α∞)。
若以ln(αt −α∞)对t 作图，从直
线的斜率即可求得反应速率常数k obs ，进而可求得半衰期t 12
=ln2
k
obs。
3. 仪器与药品
①
旋光仪、超级恒温槽、旋光管、停表、移液管（250ml ）2支、吸量管（10ml ）2支、容量瓶、具塞锥形瓶（100ml ）2个、锥形瓶（250ml ）2个、试剂瓶（250ml ）2个、量筒、烧杯
②
蔗糖（分析纯）、浓盐酸、H 2C 2O 4·H 2O （基准物质）、NaOH （分析纯）、酚酞（1%）、甲基橙（0.1%）
4. 实验步骤
①
HCl 原始溶液的配置和浓度测定：在通风橱中将浓盐酸水按2:1（体积比）稀释，配成100ml 原始溶液（浓度约8mol·ml -1），转入试剂瓶中加塞储存。
配置250ml
0.1mol·ml -1NaOH 标准溶液。
准确称取0.15gH 2C 2O 4·2H 2O 固体于250ml 锥形瓶中，加
25ml水溶解，加入2～３滴酚酞，用NaOH标准溶液滴定2次，计算NaOH标准溶液的浓度。
用NaOH标准溶液标定HCl原始溶液。
②旋光仪零点的校正：洗净旋光管，将管子一段的盖子旋紧，向管内注入蒸馏水，把玻璃
片盖好，使管内无气泡存在，再旋紧套盖，保证不漏水。
用吸水纸擦净旋光管，再用擦镜纸将管两端的玻璃片擦净，将旋光管放置到旋光仪中进行零点校正：打开旋光仪电源开关，调节目镜聚焦，使视野清晰，再旋转检偏镜至能观察到三分视野暗度相等为止。
记下检偏镜的旋光度，重复测量数次，取其平均值。
此平均值即为零点，用来校正仪器系统误差。
③蔗糖水解过程中αt的测定：用移液管分别向两只干燥锥形瓶中移入25.00ml蔗糖溶液
（20%）和25.00mlHCl原始溶液，同时置于恒温槽中恒温10~15min（若旋光管无恒温夹套，可不恒温，直接在室温中测量）。
待恒温后，取出锥形瓶擦干外壁，将HCl溶液倒入蔗糖溶液，并在加入一半时，开动停表。
采用相互倾倒、不断振摇的方法混合均匀，并迅速用少量混合溶液荡洗旋光管两次，然后将混合溶液装满旋光管，盖好玻璃片，旋紧套盖（检漏，检查有无气泡）。
擦净旋光管两端玻璃片，擦去旋光管外残留的溶液，立刻置于旋光仪中测定旋光度。
第一个值要求在反应起始时间1~2min内测定。
在反应开始15min内，每分钟测一次，以后的测定时间间隔可逐渐加宽，一直到旋光度为负值为止。
④α∞的测定：将旋光管中反应液与锥形瓶中剩余混合液混合，置于50~60℃水浴中温热50
分钟以上。
冷却至实验温度，按上述操作测其旋光度，在15min内，读取5~7个数据，如在测量误差范围内，取平均值，认为是α∞。
实验结束立即将旋光管洗净擦干，防止酸对旋光管的腐蚀。
⑤探究酸催化剂浓度的影响：在50ml容量瓶中移取适当体积原始HCl溶液并稀释，控制
反应体系中盐酸的浓度在0.5~4mol·ml-1范围内，重复步骤3、4，共测5个酸浓度下的反应速率。
记录室温、大气压等常规实验数据。
将旋光管槽内外用纸擦干，防止酸液腐蚀。
清理实验台面。
以ln(αt−α∞)对t作图
=141s
k obs=0.0049 t1
2
（）
以ln(αt−α∞)对t作图
=693s
k obs=0.0010 t1
2
以ln(αt−α∞)对t作图
=866s
k obs=0.0008 t1
2
以ln(αt−α∞)对t作图
=3465s k obs=0.0002 t1
2
以ln(αt−α∞)对t作图
=4931s k obs=0.00016 t1
2。