蔗糖水解反应实验报告

创作编号：

GB8878185555334563BT9125XW

创作者：凤呜大王*

浙江万里学院生物与环境学院化学工程实验技术实验报告

实验名称：蔗糖水解反应速率常数的测定

指导教师签字

批改日期 年 月 日

一、 实验预习（30分） （1） 实验目的

1．根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应率度常数。 2．了解自动旋光仪的基本原理、掌握使用方法。

（2） 实验原理

蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为：

C 12H 22O 11 ＋ H 2O

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

蔗糖 葡萄糖 果糖

为使水解反应加速，反应常常以H 3O +为催化剂，故在酸性介质中进行。水解反应中，水是大量的，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比可认为它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，其动力学方程式为：

kc dt dc

=-

（1）

或

c c t k 0

lg 303.2=

（2）

式中： c 0 为反应开始时蔗糖的浓度； c 为时间t 时蔗糖的浓度。

当021c c =时，t 可用k

t 2ln 2/1=表示，即为反应的半衰期。

上式说明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。

创作编号：

GB8878185555334563BT9125XW

创作者： 凤呜大王*

蔗糖及其水解产物均为旋光物质，当反应进行时，如以一束偏振光通过溶液，则可观察到偏振面的转移。蔗糖是右旋的，水解的混合物中有左旋的，所以偏振面将由右边旋向左边。偏振面的转移角度称之为旋光度，以α表示。因此可利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源的波长以及反应时的温度等因素有关。

为了比较各种物质的旋光能力。引入比旋光度 ][α 这一概念，并以下式表示：

][t D

∂=c l ⋅α

（3）

式中：t 为实验时的温度；D 为所用光源的波长；α为旋光度；l 为液层厚度（常以10cm 为单位）；c 为浓度（常用100 mL 溶液中溶有m 克物质来表示），（3）式可写成：

100][m l a

a t D ⋅=

（4）

或

c l a a t

D ⋅=][ （5） 由（5）式可以看出，当其他条件不变时，旋光度a 与反应物浓度成正比，即

c K a '

= （6）

式中：'

K 是与物质的旋光能力、溶液层厚度、溶剂性质、光源的波长、反应时的温度等有关的常数。

蔗糖是右旋性物质（比旋光度0

206.66][=D a ），产物中葡萄糖也是右旋

性物质（比旋光度0205.52][=D a ），果糖是左旋性物质（比旋光度 0

209.91][-=D a ）。因此当水解反应进行时，右旋角不断减小，当反应终了时

体系将经过零变成左旋。

因为上述蔗糖水解反应中，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（加和性）。若反应时间为0、t 、∞时溶液的旋光度为0a 、t a 、∞a 则由（6）式即可导出：

)(00∞-=a a K c （7）

)(∞-=a a K c t （8） 将（7）、（7）式代入（2）式中可得：

∞∞--=a a a a t k t 0lg

303.2 （9） 将上式改写成：

)lg(303.2)lg(00∞∞-+⋅-

=-a a t k

a a （10）

由（10）式可以看出，如以 )lg(0∞-a a 对 t 作图可得一直线，由

直线的斜率即可求得反应速度常数k 。

本实验就是用旋光仪测定 t a 、∞a 值，通过作图由截距可得到0a 。

（3） 简述实验所需测定参数及其测定方法：

取8.33ml 浓盐酸于烧杯中，加入少量蒸馏水混合，转移到50ml 容量瓶，定容至50ml ，摇匀静置。取10g 于烧杯中，加入少量蒸馏水混合，转移到50ml 容量瓶，定容至50ml ，摇匀静置。分别将2溶液倒入烧杯中，将盐酸溶液倒到蔗糖溶液中，溶液倒入一半时开始计时，然后分别测反应5min 、10min 、15min 、20min 、30min 、50min 时的旋光度值。 将剩下的溶液放入60℃ 左右的水浴中温热30min ，以加速水解反应，然后冷却至实验温度。测得旋光度值为α∞

（4） 实验操作要点：

1、装上溶液后的样品管内不能有气泡产生，样品管要密封好，不要发生漏液现象；

2、样品管洗涤及装液时要保管好玻璃片和橡皮垫圈，防止摔碎或丢失；

3、配制蔗糖溶液时要注意使蔗糖固体全部溶解，并充分混均溶液；

4、测定α∞时，要注意被测样品在50~60℃条件恒温50min 后(但不能超过60℃，否则有副反应发生)，移到超级恒温器中再恒温20min ；

5、必须对旋光仪调零校正，若调不到零，需要进行数据校正。

二、 实验操作及原始数据表（20分）

1. 将实验数据记录于下表：

温度：13℃；盐酸浓度：2mol·L-1；α∞：-1.190

三、数据处理结果（30分）

1. 以ln(αt－α∞)对t作图，由所得直线的斜率求出反应速率常数k。

2. 计算蔗糖转化反应的半衰期t1/2。

3. 由两个温度测得的k值计算反应的活化能。

反应时间αtαt－α∞ln(αt－α∞)

5min 10 min 15 min 20 min 30 min 50 min 16.015

15.715

15.420

15.090

14.410

12.830

17.205

16.905

16.610

16.280

15.600

14.020

2.845

2.828

2.810

2.790

2.747

2.640