物化实验蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定
+
蔗糖葡萄糖果糖
t=0 0 0
t=t
t= 0
此反应中H+离子为催化剂。当H+离子浓度一定时，此反应在某时间t的反应速率与蔗糖及水浓度一次方的乘积成正比，故为二级反应。由于在反应过程中水是大大过量，故认为水的浓度在反应过程中不变，这样蔗糖水解反应就可以作为一级反应处理，起速率方程的积分式为：
（3）掌握旋光仪的使用方法；
（4）掌握用图解法求反应速率常数。
二、实验设备（环境）及要求
实验设备：圆盘旋光仪（WHG-Ⅳ），25ml移液管2支，洗耳球一个，恒温槽一个，烧杯一个，250ml锥形瓶一个，旋光管一个，秒表一个。
实验试剂：HCl溶液（2.00 ），蔗糖溶液(20%，公用)，蒸馏水。
三、实验内容与步骤
(3)用移液管移取2.00 HCI溶液25 ml,放到盛有蔗糖溶液的锥形瓶中，当HCI溶液加人一半时开动秒表作为反应的开始时间，小心摇动均匀。
(4)用少量的混合液刷洗旋光管，将混合液倒满，推好玻璃片并旋紧套盖(检查是否漏液，有无气泡)，擦净旋光管两端玻璃片及外部，置于旋光仪中测定反应进行2 min时的旋光角。
表2蔗糖水解反应旋光角数据
反应时间t/min
lg（ ）
2
7.70
9.30
0.968
4
7.30
8.90
0.949
6
6.90
8.50
0.929
8
6.70
8.30
0.919
10
6.20
7.80
0.892
12
5.80
7.40
0.869
14
蔗糖水解反应速率常数的测定
贵州大学实验报告大学化学实验II实验报告——物理化学实验学院：化学与化工学院专业：化学工程与工艺班级：化工122 姓名杨云实验日期成绩学号1208110212指导教师同组人汤富勇、殷江、季节实验项目名称蔗糖水解反应速率常数的测定实验目的1、测定一个温度下蔗糖水解反应的速率常数和半衰期2、掌握自动旋光仪的使用方法实验原理蔗糖水溶液在酸性介质下，按下式发生水解反应：C12H22O11 + H2O H+C6H12O6 + C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖上述反应为二级反应，反应速率方程为：-dc蔗/dt=k'c蔗c（1）当溶液浓度较稀时，反应物水是大量的，尽管有部分水参与反应，但可以近似认为在整个反应过程中水的浓度基本是恒定的。
H+是催化剂，其浓度也保持不变。
因此反应可以看作是准一级反应，其速率方程为：-dc蔗/dt=kc蔗（2）将式（2）移项积分，得ln(c0/c t)=kt (3) 式中，C0为反应开始时蔗糖的初始浓度；C t为t时刻蔗糖的浓度,k为速率常数,t为反应时间。
当C t=½C0时,t可用t½表示，即为反应的半衰期。
由式（2）可得t½=ln2/k=0.0693/k (4)测定c t的方法有化学法和物理法两种。
1.化学法化学法即在反应过程中每过若干时间，取出一部分反应混合物，并使取出的反应物迅速停止反应（可采用降温，加阻化剂，稀释等），记录时间，然后此时反应物的浓度（容量法）。
但要使反应迅速停止是有困难的，故误差较大。
2.物理法物理法是根据反应物和生成物的某一物理性质与反应物浓度呈单值对应的特点，通过测定反应体系中物理性质的变化跟踪反应进程。
随着反应的进行，该物理量将不断改变，在不同时间测定该物理量，就可以计算出反应物浓度的改变。
本实验是通过测定体系的旋光度来跟踪反应进程的。
当一束平面偏振光通过某些物质时，其振动方向会发生改变，此时光的振动面旋转一定的角度，这种现象称为物质的旋光现象。
蔗糖水解反应速率常数的测定
一、实验目的1.利用物理分析法测定蔗糖水解反应速率常数k 及半衰期；2.掌握准一级反应的动力学特点；3.了解旋光仪的基本原理及使用方法。
二、主要实验仪器及药品仪器：旋光仪，恒温槽，停表，移液管，烧饼，量筒，具塞锥形瓶，吸耳球，镜头纸，滤纸药品：蔗糖（分析纯），HCl 溶液三、实验原理蔗糖转化的方程式为612612*********c O H O H O H O H C c H 果糖葡萄糖+−→−++蔗糖在纯水中水解速率很慢，但是在催化剂作用下会迅速加快。
常用的催化剂有氢离子和蔗糖酶等，其反应速率大小不仅与催化剂种类有关，也与催化剂的浓度有关。
蔗糖转化反应是一个复杂反应，反应速率方程可以表示为：[][][]γβα+=H O H O H C k dt dc 2112212- 式中，C 表示蔗糖的浓度。
研究表明，α=1，β=6，γ=1，因此蔗糖转化反应实际上是一个八级反应。
但在实验中，水和+H 往往大大过量，因此可以认为反应中两者的浓度不变。
因此可将上述反应速率方程写成如下形式[]112212-O H C k dtdc =此时的k 称为表观速率常数，即通过实验测定的蔗糖转化反应的速率常数。
因此，蔗糖转化反应可看做假一级反应（或称准一级反应）。
上式积分可得蔗糖浓度C 与反应时间t 的关系为kt c c -=0ln ln ，式中，0c 为反应开始时反应物浓度。
当c=0.50c 时，时间t 可以用21t 表示，即为反应的半衰期：21t =kk 693.02ln = 式子表明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，只是一级动力学反应的特点。
同时，从式中可以看出，在不同的时间测定反应物的相关浓度，并以lnc 对t 作图，可得一直线，由直线斜率即可求得反应速率常数k 。
然而反应是在不断进行中的，要快速分析出反应物的浓度是困难的。
因此，找到一种合适的测定方法是关键。
蔗糖及其水解产物均为旋光物质，而且他们的旋光能力不同，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。
蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的（1） 根据物质的旋光性质研究蔗糖水解反应，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，掌握旋光仪的使用方法。
二、实验原理蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖，反应式如下：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 +为催化剂。
由于反应时H 2O 是大量存在的，尽管有部分水参加反应 ，仍近似认为整个反应过程中水的浓度是恒定的，故蔗糖水解反应可近似为一级反应。
一级反应的速率方程可由下表示：kc dtdc=- （1）积分式为： 0c kt c ln ln +-= （2）当c=0.5c 0时，可用t 1/2表示，即为反应的半衰期：kt 221ln /= （3）从（2）式可看出在不同的时间测定反应物的相应浓度，并以ln c t 对t 作图得一直线，由直线斜率即可求出反应速率常数k 。
溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源波长及反应时的温度等因素有关。
当其他条件固定时，旋光度α与反应物浓度c 呈线性关系： α = A c （4）式中A 与物质的旋光能力、溶液厚度、溶剂性质、光源波长、反应温度等有关系的常数。
蔗糖水解反应中，反应物与生成物都具有旋光性，旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度为各组成旋光度之和（有加和性）。
当反应进行到某一时刻，体系的旋光度进过零点，然后左旋角不断增加。
当蔗糖完全转化时，左旋角达到最大值α∞。
若以α0 ，αt ，α∞分别为反应时间0，t ，∞时溶液的旋光度，则有：)ln()ln(0t ∞∞-+-=-ααααkt （5）显然,以)ln(∞-a a t 对t 作图可得一直线,从直线斜率即可求得反应速率常数k 。
如果测出两个不同温度时的k 值，利用Arrhenius 公式求出反应在该温度范围内的平均活化能。
物化实验蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定一． 实验目的1. 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法。
2. 熟悉反应物和产物的浓度与其旋光度之间的关系。
3. 用自动旋光仪测定蔗糖在酸催化下水解的反映速率常数和半衰期。
二． 实验原理1. 蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖，反应式为:C 12H 22O 11(蔗糖)+H 2O →C 6H 12O 6(葡萄糖)+C 6H 12O 6(果糖)此反应的反应速率与蔗糖，水及催化剂H +离子的浓度有关。
由于H +离子及水的浓度可近似认为不变，因此，蔗糖水解反应可看作为一级反应（假一级反应）。
2. 此反应速率可由下式表示：-dc/dt=kc积分后可得lnc t =lnc 0-ktc t 为时间t 时反应物的浓度， c 0为反应开始时反应物的浓度，k 为反应速率常数。
3. 反应速率还可以用半衰期t 1/2表示，即反应物浓度为反应开始浓度的一半时所需要的时间。
4. 由2式子可得 -d （c 0-x ）/dt=k （c 0-x ）积分后可得ln(00C C X -)=KX t=0.693k ln 00C C X -当反应进行一半时：t1/2=1k ln000cc1/2c=1kln0c1/2c=ln2k=0.693k5.蔗糖是右旋性物质，比旋光度为66.6°，生成物葡萄糖也是右旋性物质，比旋光度为52.5°，果糖是左旋性物质，比旋光度为-91.9°。
由于果糖的左旋光性比葡萄糖的右旋光性大，所以生成物呈左旋光性。
故随着反应的不断进行，反应体系的旋光性将由右旋变为左旋，直到蔗糖完全水解，这时的左旋角度达到最大值。
三．仪器与试剂WZZ-2B自动旋光仪带塞锥形瓶（150ml）烧杯（100ml）秒表电子台秤移液管（25ml）玻璃棒洗耳球铁夹子HCL（4mol/L）蔗糖（分析纯）四．实验步骤1.插上电源，打开仪器电源开关。
这时钠光灯在交流工作状态下起辉，预热5min，至钠光灯从紫色变到黄色，钠光灯才发光稳定。
实验十三蔗糖水解反应速率常数的测定
六、思考题
• 1．[H+]对反应速率常数有无影响？ • 2．将混合次序颠倒，即将蔗糖溶液倒向酸中是否 可以？为什么？ • 3．若旋光仪有零位误差，在本实验中有无必要对 每次测得的旋光角读数加以校正？ • 4．能否使用混浊蔗糖溶液？ • 5．为什么装有反应液的旋光管中要保证无气泡？ • 6．把所测得的旋光角再旋转90°时，视野里能 看到什么现象？
三、实验仪器及试剂
旋光仪1套；停表1块； 锥形瓶（100 ml）2个； 移液管（25 ml）2支； 20％蔗糖水溶液； 3 mol·dm–3HCl溶液。
四、实验步骤
1．用蒸馏水校正仪器的零点。 2．反应过程旋光度的测定 3．α∞的测量
五、实验记录及数据处理
1．以ln（αt–α∞）为纵坐标，t为横坐标作图， 由直线的斜率求速率常数k值。 2．用外推法求得ln（αt–α∞）后，代入（13—5） 式计算反应速率常数k值，并与作图法求出之k值 比较。
而c 0=α∞/K生 ∴αt=（K反–K生）c+ K生·α∞/K生 ∴c =（αt–α∞）/（K反–K生） 令1/（K反–K生）= K′ （13—3） ∴ c = K′（αt–α∞） 同理可解出： c0=（α0–α∞）/（K反–K生）= K′（α0–α∞) （13—4） 将（13—3）和（13—4）代入（13—1）得： （13—5） ln（αt–α∞）= –kt+ ln（α0–α∞） 由（13—5）式可以看出，若以ln（αt–α∞）对t作 图，图形为一线，其斜率等于–k，由此可求出反 应速率常数k。
物质的旋光能力用比旋光度来度量，比旋光 度可用下式来表示
lc lm ρ α——观测的旋光角； 式中： l——样品管长度（光路长度）[dm]； c——溶质浓度[g溶质/ml溶液]； m——溶质浓度[g溶质/g溶液] ρ——溶液密度[g/cm3]。
实验八蔗糖水解反应速率常数的测定
实验八蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验原理蔗糖是一种二糖，在水中可以被水解成两分子单糖葡萄糖和果糖。
其反应过程可以用以下化学式表示：C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6该反应是一个一级反应，反应速率可以用速率常数k表示。
当反应体系中蔗糖的浓度C时，反应速率R的表达式为：R = kC其中，k为反应速率常数。
由于实际反应速率不容易直接观测，因此需要采用紫外分光光度法来测定反应中葡萄糖的生成量，从而求出反应速率常数k。
二、实验仪器和试剂仪器：紫外分光光度计、恒温水浴器。
试剂：蔗糖、三氯乙酸、磷酸钠十二水合物、苏打水、去离子水。
三、实验步骤及注意事项1、制备蔗糖水解酶液：取适量的三氯乙酸和磷酸钠十二水合物溶解于100 mL的去离子水中，调节pH至5.5，在水浴中加热至60℃，加入少许试制的蔗糖水解酶，反应1小时后，冷却并过滤，过滤液即为蔗糖水解酶液。
将酶液保存在4℃低温处。
2、将5 mL蔗糖水解酶液和5 mL 0.1 mol/L 蔗糖溶液放入恒温水浴中，控温至50℃，同时记录时间t1。
3、分别在反应开始后的30s、60s、90s、120s、150s、180s、210s、240s、270s、300s，各取出一定量的反应液，将反应液立即加入10 mL苏打水中停止反应，用去离子水稀释后用紫外分光光度计测定各取样液的吸光度A。
4、计算每个时间点的吸光度消光率DC，即DC = 2.303 × log（A0/A）其中A0为反应开始后一段时间反应液的吸光度，A为加入苏打水后反应液的吸光度。
5、将吸光度消光率与反应时间t1绘制成图像，利用图像求出相邻时间点之间的平均反应速率V和对数坐标上V和t1的图像斜率k。
6、将平均反应速率V和反应体系中蔗糖溶液浓度C代入R = kC，求出反应速率常数k。
四、实验结果及分析1、记录实验数据，将吸光度消光率与反应时间t1绘制成图像，如下图所示：3、计算出每一个时间点的葡萄糖浓度C与以第一个时间点为基准C1得到的实验数据如下表所示：4、根据反应速率与物质浓度之间的关系式R = kC，得到葡萄糖产率与反应时间的关系如下表所示：5、根据图像得到反应速率随时间变化的曲线，如下图所示：6、根据实验结果得到反应速率常数k为1.52×10-3 min-1，说明反应速率随着时间的推移而逐渐减小。
蔗糖水解反应速率常数的测定
大学化学实验II实验报告——物理化学实验学院：化工学院专业：班级：
数据处理：
反应的速率常数k=0.052
因k=0.052，有公式有半衰期为：=㏑2/k＝0.693/k =0.693/ 0.052=13.33min
问题讨论：
1、蔗糖水解反应过程中是否必须对仪器进行零点校正？为什么？
答：不是必须。
因为旋光仪由于长时间使用，精度和灵敏度变差，故需要对零点进行校正。
若
不校正会使测量值的精确度变差，甚至产生较大的误差。
本实验数据处理时，用旋光度的差值
进行作图和计算，仪器精度误差可以抵消不计，故若不进行零点较正，对结果影响不大。
2、蔗糖溶液为什么可粗略配制？
问题讨论
答：蔗糖水解为一级反应，反应物起始浓度不影响反应速度常数，又因为蔗糖浓度大用量较及
多，量值的有效数字位数较多，故不需要精确称量，只要用上皿天平称量就可以了。
误差分析
3、蔗糖的水解速率常数和哪些因素有关？
答：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。
误差分析：
由计算可得相对误差较小，实验较成功。
可能存在的误差为：
1、.以盐酸流出一半为反应开始计时，由于无法准确判断，所以导致反应时间存在误差。
2、旋光管内存在少许气泡，导致读数存在误差。
成绩：指导教师签
2013 年月日。
物理化学实验蔗糖水解反应速度常数的测定
度盘读数
仪器采用双游标读数，度盘分为360格，每格1°，游标分为20
格，等于度盘19格，用游标直接读数到0.05°。如上图，读数
为9.30°。
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3.使用方法
• 首先打开钠光灯，待2~3分钟光源稳定完全发出钠黄光后， 才可观察使用。从目镜看视野，如不清楚可调节焦距。
• 在样品管中充满蒸馏水（无气泡），打开镜盖，把试管放 入镜筒中，使试管有圆泡的一端朝上，再关闭镜盖。
正？它对旋光度精确测量有什么影响？本 实验中，若不进行校正对结果是否有影响？ 3.为什么配置蔗糖溶液可用台秤称量？ 4.在配置反应体系溶液时能否将蔗糖溶液倒 入盐酸中？为什么？ 5.蔗糖水解反应受哪些因素影响？
附录 旋光仪的构造原理及使用方法
1.仪器构造：
WXG—4圆盘旋光仪剖面图 1.光源（钠光）2.聚光镜3.滤色镜4.起偏镜5.半波片6.试管7.检偏镜 8.物镜9.目镜10.放大镜11.刻度盘游标12.刻度盘手轮13.保护片
3.α∞的测定 为了得到反应终了时的旋光度α∞，将步骤2中
剩余的混合液置于60℃左右的水浴中温热 30min，以加速水解反应，然后冷却到实 验温度，测其旋光度，此值可认为是α∞ 。
实验结束时应立刻将旋光管冲洗干净，并擦 干，防止酸对旋光管腐蚀。
五、数据记录和处理
1.实验记录 实验温度： 反应时间/min
t
t
（10）
将上式改写成：
lg( t
)
k t 2.303
lg(0
)
（11）
由（11）式可以看出，如以lg（αt-α∞) 对t作图可得一条直线， 由直线的斜率即可求得反应速度常数k。
物理化学-实验二十四：蔗糖水解反应速率常数的测定
实验二十三 蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的1．了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系。
2．学习旋光仪的使用方法。
3．测定蔗糖在酸催化条件下的水解反应速率常数和半衰期。
二、实验原理下列反应理论上是一个三级反应。
C 12H 22O 11(蔗糖) + H 2O −−→−+O H 3C 6H 6O 6（果糖）+ C 6H 6O 6（葡萄糖） 总旋光度 t=0 C 0 0 0 0α t=t C 0-x x x α t=∞ 0 C 0 C 0 ∞α 但在低蔗糖浓度溶液中，即使蔗糖全部水解了，所消耗的水量也是十分有限的，因而H 2O 的浓度均近似为常数，而H +作为催化剂，其浓度是不变的，故上述反应变为准一级反应。
一级反应的速率方程可由下式表示：—kc dt dc= 式中c 为时间t 时的反应物浓度，k 为反应速率常数。
积分可得： 0ln c kt c= c 0为反应开始时反应物浓度。
一级反应的半衰期为： t 1/2=kk In 693.02=从上式中我们不难看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，是可以求出反应速率常数k 的。
然而反应是在不断进行的，难以直接测量反应物的浓度，所以要考虑使用间接测量方法。
因体系的旋光度与溶液中具有旋光性的物质的浓度成正比。
设0α、t α和 α∞分别表示反应在起始时刻、t 时刻和无限长时体系的旋光度。
反应在相同条件下进行，旋光度与浓度成正比，而且溶液的旋光度为各组成旋光度之和。
所以有：α0=K 反c 0 （t=0，蔗糖尚未水解） （1） α∞=K 生c 0 （t=∞，蔗糖已完全水解） （2） αt = K 反c+ K 生(c 0－c) (3） 联立（1）、（2）、(3)式可得：c 0=生反K K --∞αα0=K ′（α0－α∞）(4)c=生反K K t --∞αα= K ′（αt －α∞）(5)将（4）、（5）两式代入速率方程即得：In(αt －α∞)=－kt+In （α0－α∞）由此可见，实验中只要测出α∞、αt ，以In(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 ，进一步也可求算出反应的半衰期为t 1/2。
蔗糖水解速率常数的测定
蔗糖水解速率常数的测定1．数据处理（1）结果要求：① 蔗糖比旋度50.66][293=D α，用100mm 旋光管测定，数据可控制在66.0±1.0 ②用公式LcD αα100][293=计算实验数据，并与手册中查得的蔗糖旋光度 )]293(107.31[][][4293-⨯-=-T D TD αα（适用范围287~303K ）进行比较。
③将时间t 、旋光度（αt -α∞）、lg （αt -α∞）列表。
④ lg （αt -α∞）~ t 作图，由直线斜率求出两温度下的k (T 1)和k (T 2) ，各自的反应半衰期，由图外推求t =0时的两个α0。
⑤ 由k (T 1)和k (T 2)利用Arrhenius 公式求其平均活化能。
（2）HCl 浓度对蔗糖水解速度常数的影响（蔗糖溶液浓度均为10%）HCl/mol ⋅L -1k(298K)/10-3mink(308K)/10-3mink(318K)/10-3min0.0502 0.4169 1.738 6.213 0.2512 2.255 9.355 35.86 0.4137 4.043 17.00 60.62 0.9000 11.16 46.76 148.8 1.21417.4552. 点评（1） 实验关键①能正确而较快地测读旋光仪的读数，初操作仪器者通过测蔗糖比旋光度而得到练习。
②温度对实验数据的影响大，要注意整个实验时间内的恒温，如无样品管恒温夹套，则旋光管离开恒温水浴时间应短。
根据实验数据，当[H +]=1M （HCl ），蔗糖10% k 303.7K =3.35⨯10-2min -1 k 313.2K =7.92⨯10-2min -1由以上数据求得在303.7~313.2K 温度范围内平均活化能E a ≈71kJ ⋅mol -1。
可见，本实验的实验温度范围最好控制在288~303K 内进行，温度过高反应速度太快读数将发生困难。
③ HCl 浓度也要配制正确，[H +]对反应速度常数有影响，若酸浓度不准，尽管数据线性关系再好，k 值偏离文献数据。
实验十二_蔗糖水解反应速率常数的测定
实验十二_蔗糖水解反应速率常数的测定引言蔗糖是一种重要的食糖，在生产和加工中有广泛的应用。
蔗糖在水溶液中可以发生水解反应，产生葡萄糖和果糖。
蔗糖水解反应是一个典型的二级反应，其反应速率常数（k）可以描述反应速度的快慢程度。
本实验将通过测定蔗糖水解反应的反应速率常数，探究其反应动力学特征。
实验目的1. 理解化学反应速率常数的定义及作用。
2. 掌握用物理化学方法测定反应速率常数的原理、方法及技巧。
3. 分析蔗糖水解反应的动力学特征。
实验原理蔗糖水解反应的反应式为：C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6该反应是一个典型的二级反应，其速率方程可以表示为：rate = k [sucrose][H2O]，其中k为反应速率常数，[sucrose]为蔗糖的浓度，[H2O]为水的浓度。
实验方法1. 实验前准备（1）制备1.0mol/L的蔗糖溶液。
将1.0g的蔗糖加入100mL的高锰酸钾溶液中进行氧化，使其完全分解，加入适量的乙醇，然后加入去离子水至100mL，即得到1.0mol/L的蔗糖溶液。
（2）制备0.10mol/L的盐酸溶液。
取0.40mL的1mol/L的盐酸加入100mL的去离子水中，稀释至100mL，即得到0.10mol/L的盐酸溶液。
（3）准备装置。
将反应瓶和温度计清洗干净，装置反应瓶和磁力搅拌器，调节搅拌器的适当转速。
2. 实验操作（1）测定水的密度。
取适量的水，密度计测定水的密度。
（2）加入试剂。
取200mL的蔗糖溶液和50mL的盐酸溶液，加入反应瓶中，加入适量的去离子水，使得总体积为400mL。
（3）调节反应温度。
使用水浴将反应瓶置于恒温槽中，将恒温槽的温度调节至40℃，等待反应温度达到稳定状态。
（4）开始反应。
在反应瓶中加入适量的硫酸，调节反应溶液的pH在4-5之间，然后加入适量的酶，开始反应。
记录反应开始时的时间。
（5）记录数据。
每隔1分钟，用保险筒吸取1.0mL的反应液，加入试管中，立即加入5mL的水和5mL 的米饭汤油，利用比重瓶测定反应液中蔗糖的浓度。
蔗糖水解反应速率常数的测定
宁 波 工 程 学 院物理化学实验报告专业班级 化工101 姓名 赵应松 序号 11402010242 同组姓名 王文豪，刘雨燕 指导老师 付志强，姚利辉 实验日期 2013、5、7实验名称 实验八 蔗糖水解反应速率常数的测定 一、 实验目的1．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。
2．测定蔗糖水解反应的速率常数和半衰期。
3．了解旋光仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。
二、 实验原理反应速率只与某反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应，速率方程可由下式表示：—kc dtdc= 式中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。
当c= c 0/2时，对应t 可用t 1/2表示，称为反应的半衰期，即反应物浓度反应掉一半所用时间，得一级反应的半衰期为： t 1/2=kk In 693.02= 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，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)它属于二级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常需要在H +离子催化作用下进行。
由于反应时水大量存在，尽管有部分水分子参与反应，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。
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。
测量物质旋光度所用的仪器称为旋光仪。
溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力，溶剂性质，溶液浓度，样品管长度及温度等均有关系。
当其它条件均固定时，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 与物质旋光能力，溶剂性质，样品管长度，温度等有关。
物质的旋光能力用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示：[]AD c l ⋅⋅=10020αα式中“20”表示实验时温度为20℃，D 是指用纳灯光源D 线的波长（即589毫微米），α为测得的旋光度，l 为样品管长度（dm ），c A 为浓度（g/100mL ）。
蔗糖水解反应速率常数测定
实验 15 蔗糖水解反应速率常数测定一、实验目的1．学习测定反应级数、反应速率常数的方法；2．掌握旋光仪的使用；掌握通过测量系统物理量跟踪反应系统浓度的方法。
二、实验原理蔗糖水溶液在H +存在的条件下，按下式进行水解：（葡萄糖）（果糖）（蔗糖）61266126][2112212O H C O H C O H O H C H +−−→−++在该反应中，H +是催化剂，当温度、H +浓度一定时，反应速率与蔗糖和水的浓度成正比， 即：B A c c k dtdc'=-（15.1） 式中，B A c c 、分别代表蔗糖浓度和水的浓度。
当蔗糖浓度很低时，反应过程中H 2O 浓度相对与蔗糖浓度改变很小，故，可近似认为c B 为常数，令：常数==k c k B ' （15.2） 则（15.1）式可写成：A kc dtdc =- （15.3）将（15.3）式分离变量后进行定积分： 当 t=0时， C A =C A0 ； t=t 时， C A =C A; 定积分式为：⎰⎰=-AA C C t A Akdt c dc 00(15.4)积分结果：0ln ln A A c kt c +-= （15.5） (15.5)式是t c A ~ln 的直线方程。
反应进行过程中，测定不同时刻 t 时反应系统中蔗糖的浓度c A ，取得若干组c A 、t 的数据后，以lnc A 对t 作图，得一直线，表明该反应为一级反应（准一级反应），直线斜率为-k 。
物理化学的研究方法是采用物理的方法测定反应系统某组分的浓度，所谓物理的方法是利用反应系统某组分或各组分的某些物理性质（如面积、压力、电动势、折光率、旋光度等）与其有确定的单值函数关系的特征，通过测量系统中该物理性质的变化，间接测量浓度变化。
此种物理化学的实验方法最大的优点是可以跟踪系统某组分或各组分的物理性质的变化，从而，不需要终止反应，便可以随时测定某一时刻反应系统某组分或各组分的浓度。
实验十二蔗糖水解反应速率常数的测定
实验十二 蔗糖水解反应速率常数的测定一 实验目的1. 测定蔗糖水解反应速率常数和半衰期2. 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的使用方法二 实验原理反应速率与反应物浓度一次方成正比的反应称一级反应，其速率方程为： dtdc − =kc （12-1） 式中c 是反应物t 时刻的浓度。
k 是反应速率常数。
积分上式得： ln cc o =kt （12-2） 式中o c 为t =0时刻的反应物浓度。
一级反应具有以下两个特点：⑴ 以ln c 对t 作图，可得一直线，其斜率m =k −。
⑵ 反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，以t 1/2c 表示。
将=1/2o c 代入（12-2）式，得一级反应的半衰期为t 1/2k2ln = （12-3） （12-3）式说明一级反应的半衰期t 1/2k 只决定于反应速率常数，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：C 12H 22O 11（蔗糖）+H 2 → +H O C 6H 12O 6（葡萄糖）+ C 6H 12O 6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，在反应过程中的水浓度可视为不变。
在这种情况下，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（12-1）式，所以此反应视为一级反应。
（果糖） 蔗糖及其水解产物是旋光性物质。
本实验就是利用反应体系在水解过程中是旋光性质的变化来跟踪反应进程。
所谓物质的旋光性是指它们可以使一束偏振光的偏振面旋转一定角度，所旋转的角度称旋光度。
对含有旋光性物质的溶液，其旋光度的大小与旋光性物质的本性、溶剂、入射光波长、溶液的浓度和厚度以及温度等因素有关。
为了比较不同物质的旋光能力，引入了比旋光度[]tD α这一概念，其定义式为：[]t D α=lc α（12-4）式中t 为实验温度（℃），D 为光源的波长（常用钠黄光，λ=589nm ），α为旋光度，l 为溶液的厚度（dm ），c 为浓度（每ml 中所含的物质的质量（克））。
蔗糖水解反应速率常数的测定
最后以 ln( -∞ )对 t 作图可得一条直线，根据直线斜率可求得反应速率常数 k。
一级动力学反应的特点：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。
四、实验过程（包括步骤、装置图、注意事项）
（一）实验步骤
1.恒温槽调节至 25℃恒温（若旋光管无恒温夹套，可不恒温，实验直接在室温下测量）
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:
×100
[]20
=
(2-18-5)
∙
式中[]20
右上角的“20”表示实验温度为 20℃，D 是指旋光仪所采用的钠灯光源 D 线的
波长（598nm）
，为测得的旋光度（°）
，L 为样品管（旋光管）长度（dm）
，cA 为浓度
（g/100ml）
。
蔗糖是右旋性物质，其比旋光度[]20
=66.6°，生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度
1
一、化学工程学院物理化学实验报告----预习部分
20
[]20
=52.5°，但果糖是左旋性物质，其比旋光度为[] =-91.9°。因此，在反应过程中，溶液的
旋光度先是右旋的，随着反应的进行右旋角度不断减小，过零后再变成左旋，直至蔗糖完全转
5.∞ 的测定
在上述测定开始后，同时将装有所剩余反应混合液的锥形瓶放在 50~60℃水浴或加热箱中
温热 0.5~1 小时，以加速水解反应进行，使其中蔗糖完全反应。然后冷却至实验温度，按上述
化，左旋角度达到最大值∞ 。
设最初物系的旋光度为：
0=反应物 0(t=0,蔗糖尚未转化)
（2-18-6）
最终物系的旋光度为:
∞ =生成物 0(t=∞,蔗糖完全转化)
物化蔗糖水解反应速率常数的测定
宁波工程学院 物理化学实验报告专业班级 姓名 序号 实验日期同组姓名指导老师实验名称 蔗糖水解反应速率常数的测定一、 实验目的1、了解蔗糖水解反应体系中各种物质浓度与旋亮度之间的关系；2、测定蔗糖水解反应的速率常数和半衰期；3、了解旋光仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。
二、 实验原理反应速率dtdc-只与某反应物浓度c 的一次方成正比的反应称为一级反应。
其速率方程的通式为c k dtdc-1=(1) 将速率方程(1)移项积分，可得动力学方程：dt k cdc-t 01cc 0⎰⎰= t k cln10=c (2) 式中c 0为反应物的初始浓度，c 为t 时刻反应物的浓度，为反应的速率常数。
当20cc =时，对应的t 可用t 1/2表示，称为反应的半衰期，即反应物浓度反应掉一半所用的时间。
由(2)式很容易得到一级反应的半衰期为111/2k 693.0k ln2t ==(3) 由（3）式可以看出，一级反应的半衰期与起始浓度无关。
这是一级反应的一个特点。
由（2）式可以得到：t k c c 1-ln ln =若用1n c 对t 作图应为一直线，由直线的斜线可求速率常数k 1。
蔗糖水解反应生成葡萄糖和果糖：C 12H 22O 11+H 2O====C 6H 12O 6（葡萄糖）+C 6H 12O 6（果糖）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。
但反应过程中，由于水是大量的，可认为水的浓度基本是恒定的，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，所以蔗糖水解反应可看作是一级反应。
蔗糖及水解产物均为旋旋光性物质，但他们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应过程中旋亮度的变化来衡量反应的进程，测量旋亮度所用的仪器称为旋光仪。
溶液旋亮度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、溶剂性质、液层厚度、光源的波长及温度等均有关系。
实验六 一级反应——蔗糖水解速率常数的测定
实验六 一级反应——蔗糖水解速率常数的测定一、实验目的1.测定蔗糖在酸中水解的速率常数。
2.学会使用旋光仪。
二、预习要求1.掌握一级反应的速率方程。
2.了解旋光度的概念。
3.了解旋光度与浓度的关系。
4.了解旋光仪的工作原理及使用方程。
三、实验原理蔗糖水溶液在有氢离子存在时发生水解反应：C 12H 22O 11 + H 2O ——→C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6蔗糖 葡萄糖 果糖蔗糖水解的反应为准一级反应，其速率方程可写成： ㏑,0A A c c =ktln c A =-kt + ln c A ，0 (1) 式中c A ，0为蔗糖的初浓度，c A 为反应进行到t 时刻蔗糖的浓度，ln c A ～t 呈线性， 其直线斜率即为速率常数k 。
蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光物质，它们的比旋光度分别为：[α蔗]20D=66.65°、[α葡]20D =52.5°和[α果]20D = -91.9°。
这里的α表示在20℃时用钠黄光作光源测得的旋光度。
正值表示右旋，负值表示左旋。
由于蔗糖的水解是能进行到底的，又由于生成物中果糖的左旋远大于葡萄糖的右旋，所以生成物呈左旋光性。
随着反应的进行，系统逐渐由右旋变为左旋，直至左旋最大。
设反应开始测得的旋光度为α0，经t 分钟后测得的旋光度为αt ，反应完毕后测得的旋光度为c ∞。
当测定是在同一台仪器、同一光源、同一长度的旋光管中进行时，则浓度的改变正比于旋光度的改变，且比例常数相同。
（A,0c -c ∞）∝（0α-∞α）（A c -c ∞）∝（t α-∞α）又 c ∞= 0所以 ,0A c /c A =（0α-∞α）/（t α-∞α） (2) 将式(2)代入式(1)得ln(t α-∞α)= - kt + ln （0α-∞α） (3)式中（0α-∞α）为常数。
用ln(t α-∞α)对t 作图，所得直线的负斜率即为速率常数k 。
四、实验仪器与试剂旋光仪一台；秒表一块；50ml 容量瓶一个；锥形瓶若干；烧杯若干；移液管若干；天平或台秤一台；恒温槽一个； 蔗糖（A.R ）；3mol/dm 3HCl 溶液五、实验步骤用蒸馏水校正旋光仪的零点，记下检偏镜的旋角α，重复三次取平均值，作为零点误差。
蔗糖水解反应速率常数的测量-辽宁科技大学金材
蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的：⒈测定蔗糖水解反应速率常数和半衰期。
⒉了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系。
⒊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：一级反应的微分速率方程：kc dtdc=-积分式：23kt c c ln o -=2c c o=时，33k 6913.0k 2ln t 5.0-== ∴半衰期与反应物的起始浓度无关。
()()()果糖葡萄糖蔗糖61266126H 2112212O H C O H C O H O H C +−→−++在反应温度恒定不变的条件下，反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度及催化剂H +浓度有关。
但反应过程中，水是大量的，可视为水的浓度不变，且H +是催化剂其浓度也不变，∴可看作一级反应。
、本实验利用旋光仪测定反应物与产物的旋光度，求反应速率常数，在物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度等条件固定时，旋光度ɑ与反应物浓度c 呈线性关系，即BC =α设最初物系的旋光度为53)0t (c B o o -==α 反 最终物系的旋光度为：63)t (c B o -∞==α∞ 生 两式中生反、B B 分别为反应物和生成物的比例系数。
当时间为t 时，蔗糖浓度为c,此时旋光度t a 为()73c c B c B o t --+=α 生反 由（3-5）—（3-6）得83)B B B c o o o -α-α=-α-α=∞∞（生反由（3-7）—（3-6）得93)B B B c t t -α-α=-α-α=∞∞（生反将3-8、3-9代入3-2式：103ln k 1c c ln k 1t t o o -α-αα-α==∞∞ 即：)ln(kt )ln(o t ∞∞α-α+-=α-α 以作图，对t )ln(t ∞α-α从直线的斜率可求得反应速率常数K,由式3-3求出反应的半衰期。
三、仪器药品：WXG-4型圆盘旋光仪、10mL 移液管、100mL 磨口锥形瓶、洗耳球、蔗糖、3mol ﹒L -1HCl.图2. WXG —４型旋光仪⒈钠光灯 2. 起偏镜 3. 石英玻离片 4. 旋光管 5. 检偏镜 6. 手轮 7. 游标刻度盘 8. 焦距调节钮 9. 目镜四、实验步骤：①参阅附录“旋光仪”，了解和熟悉旋光仪的构造，原理、使用方法。
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蔗糖水解反应速率常数的测定
一． 实验目的
1. 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法。
2. 熟悉反应物和产物的浓度与其旋光度之间的关系。
3. 用自动旋光仪测定蔗糖在酸催化下水解的反映速率常数和半衰期。
二． 实验原理
1. 蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖，反应式为:
C 12H 22O 11(蔗糖)+H 2O →C 6H 12O 6(葡萄糖)+C 6H 12O 6(果糖)
此反应的反应速率与蔗糖，水及催化剂H +离子的浓度有关。
由于H +离子及水的浓度可近似认为不变，因此，蔗糖水解反应可看作为一级反应（假一级反应）。
2. 此反应速率可由下式表示：
-dc/dt=kc
积分后可得lnc t =lnc 0-kt
c t 为时间t 时反应物的浓度， c 0为反应开始时反应物的浓度，k 为反应速率常数。
3. 反应速率还可以用半衰期t 1/2表示，即反应物浓度为反应开始浓度的一半时所需要的时间。
4. 由2式子可得 -d （c 0-x ）/dt=k （c 0-x ）
积分后可得ln(0
0C C X -)=KX t=0.693k ln 00C C X -
当反应进行一半时：
t1/2=1
k ln0
00
c
c1/2c
=1
k
ln0
c
1/2c
=ln2
k
=0.693
k
5.蔗糖是右旋性物质，比旋光度为6
6.6°，生成物葡萄糖也是
右旋性物质，比旋光度为52.5°，果糖是左旋性物质，比旋
光度为-91.9°。
由于果糖的左旋光性比葡萄糖的右旋光性
大，所以生成物呈左旋光性。
故随着反应的不断进行，反应
体系的旋光性将由右旋变为左旋，直到蔗糖完全水解，这时
的左旋角度达到最大值。
三．仪器与试剂
WZZ-2B自动旋光仪带塞锥形瓶（150ml）
烧杯（100ml）秒表
电子台秤移液管（25ml）
玻璃棒洗耳球
铁夹子HCL（4mol/L）
蔗糖（分析纯）
四．实验步骤
1.插上电源，打开仪器电源开关。
这时钠光灯在交流工作状态
下起辉，预热5min，至钠光灯从紫色变到黄色，钠光灯才
发光稳定。
2.在仪器预热过程中，用蒸馏水来校正仪器零点。
校正时先用
蒸馏水洗净样品管，后用蒸馏水装满样品管，并不能有任何
气泡。
然后用布将样品管外边的水擦干净后放入旋光仪里面，
合上样品盖，按“测量”键，待示数稳定后按“清零”键，
液晶显示屏上面显示0.000不变为止。
然后将样品管里面的蒸馏水倒净尽量控干备用。
3.在电子天平上称量蔗糖0.5g于烧杯中，用移液管加蒸馏水
25ml，用玻璃棒搅拌至蔗糖完全溶解，然后转移至锥形瓶中。
另外再用另一只移液管取4mol的Hcl溶液25ml加到蔗糖溶液中，边加边搅拌，至HCL溶液加到一半时用秒表开始计时，，当加完且混合均匀后，立即用混合液润洗样品管，然后在样品管里装满混合液且不能有任何气泡，把外表擦干净后放入已经预热好的且调好零点的旋光仪中。
此时液晶显示屏上数字显示会快速增大，直到数字开始减小后，分别在4,6,8,10,12,14,16,18,20,25,30,35,40,45,50min时测量其一一对应的旋光度值。
4.在反应开始后，将锥形瓶中剩余的反应液装上塞子，用铁夹
子固定好，放入已事先恒温50℃的恒温水浴中加热待用，时间为40min。
5.反应液的旋光度测量完毕后，把废液倒入废液桶，将已经在
恒温水浴加热40min的反应液倒出，降到室温后用此溶液润洗样品管，然后装满样品管，把表面擦干净以后，放入旋光仪测量其旋光度，重复几次后到不变为止，应多测几次，等样品反应完全为止。
6.数据经检查合格后将所用仪器的样品管，锥形瓶，烧杯以及
玻璃棒分别用蒸馏水洗干净，。
样品管中装满蒸馏水，外面
擦干净放入样品室，仪器复原。
五．注意事项
1.动力学实验，反应温度对所测数据和处理结果影响很大，所
用旋光仪本身会发热，故所测时间不宜太长。
2.把HCL溶液加到蔗糖溶液中，而不能把蔗糖溶液加入到HCL
溶液中。
3.样品管用后必须用蒸馏水洗干净，并装满蒸馏水，防止酸对
样品管的腐蚀。
六．实验数据记录及处理
七．问题与讨论
1.蔗糖水解的反应速率都与哪些条件有关？
答:温度、催化剂、压强、反应物浓度都会有影响
2.本实验称取蔗糖时为什么可以用电子天平而不用电子分析
天平？
答:初始浓度对于数据影响不大。
速率常数k与温度和催化
剂的浓度有关，实验测定反应速率常数k，以ln（αt-α∞）
对t作图，有所得的直线的斜率求反应速率常数k，与初始
浓度无关。
3.如果实验所用蔗糖不纯，那么它对本实验有没有影响？并说
明原因。
答: 本实验通过旋光度来测蔗糖反应速率，蔗糖为右旋性物
质，生成的果糖为左旋性物质，实质为右旋到左旋的变化，
若蔗糖不纯，会影响实验旋光度的测量，使实验结果不准确。
4.本实验是否一定要矫正旋光仪的零点？
答:不需要。
一般是用蒸馏水校正旋光仪的零点。
但并不一定
需要。
因为测完初始旋光度α0后，接着测的是任意时刻的
α t，以及α 无穷，而计算是是相剪，求差值，所以不需要
校正。
蔗糖水解反应速率常数的测定
实验日期：4月5日
同组实验人：焦丽娜
李康
姓名：孙晓偏
学号:2009240011 专业：材料化学。