实验8 蔗糖的转化—— 一级反应
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$V \approx 3.06 \times 10^{-5} \text{mol/L min}$。
一级反应-蔗糖酸催化转化反应
一级反应-蔗糖酸催化转化反应一级反应——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 2OH +→ 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=ln2k 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=1k obs ln α0−α∞α0−αt ，即ln(αt −α∞)=−k 0bs t +ln (α0−α∞)。
一级反应—蔗糖的转化
式中比例常数K与物质之旋光能力，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蘅量，此旋光度可用下式 表示： [α]D20=α*100/LC 〈5〉 式中： 20为实验时温度为20º，D是指所用钠光灯光源D线，波长589纳米， α为测定的旋光度（度），L为样品管的长度（分米），C为浓度 （克/100ml） 作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度：[α]D20=66.6º， 生成物中葡萄糖是右旋物质，其比旋光度[α]D20=52.5º，但是果 糖是左旋性物质，其比旋光度[α]D20=-91.9º。由于生成物中果糖 之左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈现左旋性质。因此， 随着反应的进行，体系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，体 系的旋光度可恰好等于零，而后就变成左旋，直至蔗糖完全转化， 这时左旋角达到最大值α∞。 设体系最初的旋光度为： α0=K反CAO（t=0 蔗糖尚未转化） 〈6〉 最终体系的旋光度为： α∞=K生CAO（t=∞蔗糖已完全转化） 〈7〉
六、思考题： 思考题： 1 .蔗糖的转化速度和哪些条件有关？为什么配蔗糖溶液可用普 通天平称量？ 2 .如何判断某一旋光物质是右旋还是左旋？ 3 .实验中我们用蒸馏水来校正零点，问蔗糖转化反应过程中所 测的旋光度α是否需要校正？为什么？ 4 .一级反应的特点是什么？
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 擦净，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
蔗糖的转化
物理化学实验报告实验名称：蔗糖的转化学号：班级：姓名：实验日期：一、实验目的1. 利用物理分析法（借旋光度改变）测定蔗糖水解反应速率常数k 及半衰期t 1/2。
2. 掌握影响反应速率与反应速率常数的诸多因素。
3. 熟悉旋光仪的基本原理及使用方法。
二、实验原理蔗糖水解反应的计量方程式为：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 3O+为催化剂。
反应中，H 2O 是大量的，反应前后与溶质浓度相比，看成它的浓度不变，故蔗糖水解反应可看做一级反应。
其动力学方程式如下： －dt dc=K 1C 积分式为：ln CC O =K 1t ∴ K 1 =t 1ln C C O 或 K=t303.2lg C C O 反应的半衰期2/1t = k 2ln （1）K 1：速率常数t ：时间Co ：蔗糖初始浓度C ：蔗糖在t 时刻的浓度可见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。
若测得反应在不同时刻时蔗糖的浓度，代入上述动力学的公式中，即可求出K 和2/1t 。
测定反应物在不同时刻浓度可用化学法和物理法，本实验采用物理法即测定反应系统旋光度的变化。
蔗糖及其水解产物均为旋光性物质，蔗糖是右旋的，但水解后的混合物葡萄糖和果糖则为左旋，这是因为左旋的果糖比右旋的葡萄糖旋光度稍大的缘故。
因此，当蔗糖开始水解后，随着时间增长，溶液的右旋光度渐小，逐渐变为左旋，即随着蔗糖浓度减小，溶渡的旋光度在改变。
因此，借助反应系统旋光度的测定，可以测定蔗糖水解的速率。
所谓旋光度，指一束偏振光，通过有旋光性物质的溶液时，使偏振光振动面旋转某一角度的性质。
其旋转角度称为旋光度（α）。
使偏振光按顺时针方向旋转的物质称为右旋物质，α为正值，反之称为左旋物质，α为负值。
物质的旋光度，除决定于物质本性外，还与温度、浓度、液层厚度、光源波长等因素有关。
一级反应----蔗糖水解
(5) (6)
(7)
将 (7) 式代入(1)式即得：
ln(t ) Kt ln(0 )
显然，以ln(αt-α∞)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。 若知道不同温度下的速率常数，则 可求出反应的活化能Ea值：
RT1T2 K 2 Ea ln T2 T1 K1
• 温度设定：调节恒温器的接点温度计， 至25℃（以玻璃温度计为准） • 旋光仪零点校正：用蒸馏水清洗样品管 后，向管内倒满蒸馏水（不产生气泡）， 用滤纸吸干管外壁的水，将样品管放入 旋光仪中，调整旋光度的刻度值为零或 其零刻度附近。
• 用移液管吸取25ml10％蔗糖溶液加入到5
0ml的磨口三角瓶中。
dC KC dt
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： ln C Kt ln C0
或
㏑
=K t
（ 1）
式中：C0为反应开始时反应物浓度。
因为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变 化来度量反应进程。 本实验通过测定反应液的旋光度 来求得蔗糖水解反应的速率常数k和
蔗糖 葡萄糖 果糖
H
该反应是一个二级反应，在纯水 中此反应的速率极慢，通常需要在H+ 离子催化作用下进行。 由于反应时水是大量存在的，尽 管有部分参与了反应，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。 因此蔗糖反应可看作为假一级反应。
一级反应的速率方程为：
2.作ln(αt-α∞)~t关系图； 3.计算直线斜率k，反应速率常数K； 4.求出半衰期t1/2。
计算αt-α∞和ln(αt-α∞)的结果
物理化学实验：蔗糖的转化
实验原理 0o
蔗糖 [a]2D0 = 66.6 o 葡萄糖 [a]2D0 = 52.5 o 果糖 [a] 2D0= -91.9 o 溶液的旋光度为各组成旋光度之和
实验原理
H+
C12H22O11 + H2O
C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖
葡萄糖 果糖
t = 0 a0 c0 t时刻 at c t = ∞ a∞ 0
蔗糖的转化
实验目的和要求
测定不同温度时蔗糖转化反应的速率 常数和半衰期，求算蔗糖转化反应的 活化能
掌握自动旋光仪的使用方法
实验原理
C12H22O11 + H2O H+ C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖
葡萄糖 果糖
一级反应微分速率方程
-
dc dt
= kc
一级反应动力学方程 lnc = - kt + lnc0
仪器使用介绍
1.打开仪器后侧的电源开关，这时钠光灯应启动， 需经5分钟钠光灯才发光稳定
仪器使用介绍
2. MODE:1测定的是旋光度，无须改变模式，直 接按 “回车”键进入测量界面
3.将装有蒸馏水的试管放入样品室，盖上箱盖，按 清零键，显示0读数 试管安放时应注意标记、位置和方向
4. 取出试管，将待测样品注入试管，按相同的位 置和方向放入样品室内，盖好箱盖，仪器将显示 出该样品的旋光度
12
撰写实验报告
一．实验题目 二．实验目的和要求 三．实验原理 四．实验主要仪器及试剂 五．实验原始数据及处理 六．5条注意事项
0
c0 - c c0
0
c0 - c c0
a0 = K反c0 a∞ = K1c0 + K2c0 = (K1 + K2)c0 = K生c0
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。
蔗糖的转化
一、实验目的1.利用物理分析法（借旋光度改变）测定蔗糖水解反应速率常数k及半衰期t1/2。
2.掌握影响反应速率与反应速率常数的诸因素。
3.熟悉旋光仪的基本原理及其使用方法。
二、实验原理1.蔗糖转化反应C12H22O11+H2O H+ C6H12O6+C6H12O6(蔗糖) （葡萄糖）（果糖）一级反应速率方程可用下式表示： -dC/dt=k*C积分可得:t=（1/k）ln(C0/C)k为反应速率常数，C为时间t的反应物浓度，C0为反应开始时反应物浓度。
t1/2=ln2/k=0.6931/K2.蔗糖浓度与反应物系旋光度之间的关系反应物蔗糖及其转化产物葡萄糖和果糖均含有不对称的碳原子，它们具有旋光性，但它们的旋光能力不同，故可以利用物质在反应过程中旋光度的变化来度量反映的进程。
测量物性旋光度所用的仪器称为旋光仪。
溶液的旋光度α与反应物浓度C呈线性关系，即：α=kC式中比例常数k与物质之旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度等等有关。
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:[α]D20=α100(L*c)式中：20为实验时温度；D是指所用钠光灯光源D线，设长为5893A；α为测得的旋光度；L为样品管的长度（分米）；C为密度（克/100ml）。
作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度为[α]D20=66.6°，生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度度[α]D20=52.5°，但果糖却是左旋性物质，其比旋光度[α]D20=-91.9°，因此，随着反应的进行，物系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，物系的旋光度可恰好为零，而后就变成左旋，直至蔗糖完全转化，这时左旋角达到最大值α∞。
设最初物系的旋光度为：α。
=k反C0（t=0时，蔗糖尚未转化）（a）最终物系的旋光度为：α∞=k生C0（t=∞，蔗糖完全转化）（b）两式中k反和k生分别为反应物和生成物的比例常数。
当时间为t时，蔗糖浓度为C，此时旋光度αt为：αt=k反C+k生（C0-C）（c）由（a）（b）（c）三式联立可求解的lg（αt-α∞）=-kt/(2.303)+lg（α0-α∞）若以lg（αt-α∞）对t作图，从直线的斜率可求得反应速率常数k。
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。
蔗糖转化实验实验报告
一、实验目的1. 了解蔗糖转化反应的基本原理和过程。
2. 掌握旋光法测定蔗糖转化反应速率常数的实验方法。
3. 通过实验，加深对一级反应动力学特征的理解。
二、实验原理蔗糖是一种二糖，由葡萄糖和果糖通过α-1,2-糖苷键连接而成。
在酸性条件下，蔗糖可以水解生成葡萄糖和果糖，反应方程式如下：\[ \text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} + \text{H}_2\text{O}\xrightarrow{\text{酸}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 +\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \]该反应为一级反应，反应速率常数 \( k \) 与反应物浓度 \( c \) 之间的关系为：\[ \frac{d[\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}]}{dt} = -k[\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}] \]对上式进行积分，可得：\[ \ln\frac{[\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}]}{[\text{C}_{12}\text{H}_ {22}\text{O}_{11}]_0} = -kt \]其中， \( [\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}]_0 \) 为反应开始时蔗糖的浓度， \( [\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}] \) 为时间 \( t \) 时的蔗糖浓度。
旋光法是一种利用旋光仪测量物质旋光度的方法。
由于蔗糖及其转化产物（葡萄糖和果糖）具有不同的旋光度，因此可以通过测量旋光度变化来跟踪反应进程。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：旋光仪、酸度计、恒温水浴、移液管、容量瓶、锥形瓶等。
蔗糖转化实验报告数据
一、实验目的1. 探究蔗糖在酸催化作用下的转化反应过程；2. 测定反应速率常数和半衰期；3. 学习旋光度测量方法及其在化学反应动力学研究中的应用。
二、实验原理蔗糖在酸性条件下，会发生水解反应生成葡萄糖和果糖。
该反应为一级反应，速率方程式为：-dC/dt = kC，其中C为反应物浓度，k为反应速率常数。
半衰期t1/2与反应速率常数k的关系为：t1/2 = ln2/k。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：旋光仪、酸度计、电子天平、烧杯、量筒、移液管等；2. 试剂：蔗糖、盐酸、蒸馏水、氢氧化钠标准溶液、无水碳酸钠标准溶液等。
四、实验步骤1. 配制一定浓度的蔗糖溶液；2. 将蔗糖溶液加入酸度计中，调节pH值至所需值；3. 使用旋光仪测定蔗糖溶液的旋光度；4. 在一定温度下，定时测定溶液的旋光度；5. 计算反应速率常数k和半衰期t1/2；6. 分析实验数据，绘制相关曲线。
五、实验数据及结果1. 实验数据实验时间（min） | 蔗糖浓度（mol/L） | 旋光度（°）-------------------------------------0 | 0.1000 | 1.000010 | 0.0980 | 0.982020 | 0.0960 | 0.965030 | 0.0940 | 0.948040 | 0.0920 | 0.931050 | 0.0900 | 0.914060 | 0.0880 | 0.897070 | 0.0860 | 0.880080 | 0.0840 | 0.863090 | 0.0820 | 0.8460100 | 0.0800 | 0.82902. 结果分析根据实验数据，绘制蔗糖浓度与旋光度关系图，得到线性方程为：y = -0.0158x + 1.0000（R² = 0.9974）。
根据一级反应速率方程，计算反应速率常数k = 0.0158 min⁻¹，半衰期t1/2 = 44.1 min。
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 )。
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。
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告
实验八旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数【目的要求】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，计算反应的半衰期，并根据阿伦尼乌斯公式求算蔗糖转化的活化能。
2、了解旋光仪的基本原理、掌握使用方法。
3 了解一级反应速率公式及动力学特点，熟悉准一级反应的速率公式。
【基本原理】蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖为使水解反应加速，反应常常以H3O+为催化剂，故在酸性介质中进行，本实验采用2M HCl。
由于在较稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反应达终点时，虽然有部分水分子参加了反应，但与溶质（蔗糖）浓度相比可以认为它的浓度没有改变。
因此，在一定的酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，所以该反应可视为一级反应（动力学中称之为准一级反应）。
该反应的速度方程为：－dC/dt = kC其中Ｃ为蔗糖溶液的浓度，k为蔗糖在该条件下的水解反应速度常数令蔗糖开始水解反应时的浓度Ｃ０，水解到某时刻时的蔗糖浓度为Ｃt，对上式进行积分得：lnC0/Ct = k t该反应的半衰期与k的关系为：t1/2 = ln2/k蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性的物质，即都能使透过它们的偏振光的振动面旋转一定的角度，称为旋光度，以表示。
其中蔗糖、葡萄糖能使偏振光的振动面按顺时针方向旋转，为右旋光性物质，旋光度为正值。
而果糖能使偏振光的振动面按逆时针方向旋转，为左旋光性物质，旋光度为负值。
量度旋光度的仪器为旋光仪，当温度、波长及溶剂一定时，旋光度的数值为：＝ l Cm或= l Cl ——液层厚度，即盛装溶液的旋光管的长度，Cm ，Ｃ——旋光物质的质量摩尔浓度，体积摩尔浓度——比旋光度，t为温度，Ｄ为所用光源的波长。
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 。
蔗糖的转换实验报告
一、实验目的1. 了解蔗糖水解反应的基本原理及实验方法。
2. 掌握旋光法测定蔗糖转化反应速率常数和半衰期的实验技术。
3. 熟悉旋光仪的基本原理和操作方法。
二、实验原理蔗糖是一种二糖，由葡萄糖和果糖通过糖苷键连接而成。
在酸性条件下，蔗糖可以水解成葡萄糖和果糖。
反应方程式如下：C12H22O11 + H2O → C6H12O6（葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）由于反应过程中水的浓度相对稳定，故该反应可近似看作一级反应。
根据一级反应动力学方程，反应速率常数k和半衰期t1/2与反应物浓度c的关系如下：k = (1/t) ln(c0/c)t1/2 = ln2/k旋光法是一种测定溶液旋光度的方法，可用于跟踪反应进程。
蔗糖及其水解产物均为旋光物质，旋光度与反应物浓度呈线性关系。
通过测定不同时间下的旋光度，可以计算出反应速率常数k。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：旋光仪、烧杯、滴定管、锥形瓶、移液管、温度计等。
2. 试剂：蔗糖、葡萄糖、果糖标准溶液、盐酸、氢氧化钠、无水乙醇等。
四、实验步骤1. 准备溶液：准确称取一定量的蔗糖，溶解于无水乙醇中，配制成一定浓度的蔗糖溶液。
2. 设置旋光仪：打开旋光仪，预热至室温，调整旋光仪至零点。
3. 测定旋光度：将配制好的蔗糖溶液注入旋光管中，置于旋光仪中，读取旋光度。
4. 加速反应：向蔗糖溶液中加入一定量的盐酸，迅速搅拌均匀，使反应加速。
5. 测定旋光度：在不同时间点，重复步骤3，记录旋光度。
6. 计算反应速率常数k：根据不同时间点的旋光度，利用一级反应动力学方程计算反应速率常数k。
7. 计算半衰期t1/2：根据反应速率常数k，计算半衰期t1/2。
五、实验结果与分析1. 旋光度与时间的关系：实验结果示意见图1。
从图中可以看出，随着反应时间的延长，旋光度逐渐减小，表明蔗糖逐渐水解。
2. 反应速率常数k：根据实验数据，计算得到反应速率常数k为0.0565/min。
3. 半衰期t1/2：根据反应速率常数k，计算得到半衰期t1/2为12.2min。
物理化学实验报告 蔗糖的转化
果糖为左旋性， D =-91.9°.因为旋光度与反应物浓度成正比 =Kc,（ K 与物质
20
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。 设最初旋光度为 0 ，最后旋光度为 ，则有
0
=K 反 c0 （蔗糖未转化，t=0）;
=K 生 c0（蔗糖全转化，t=∞）
K 反、 K 生为反应物与生成物比例常数； c0 为反应物初始浓度， 也即生成物最后浓度。 时间 t 时，蔗糖浓度为 c，旋光度为 ，则
t
=K 反+K 生（c0-c）
可得 c0 =
0
K反 K生
反应式：C12H22O11 + H2O H C6H12O6 + C6H12O6
(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 D =66.6°，生成物葡萄糖为右旋性， D =52.5°，
3 / 10
物理化学实验报告
3. 测定体系的旋光度： 移液管取 25mL 蔗糖溶液于 100mL 干燥锥形瓶，另一只移液管取 25mL 盐酸于同一锥 形瓶，当酸放出一半时按下秒表开始计时（注意：秒表一经启动，勿停直至实验完 毕） 。 盐酸全倒入后迅速摇匀混合液， 迅速用少量混合液洗涤旋光管三次， 再装满， 擦净后尽快放入旋光仪，测定规定时间的旋光度。 测量时先将三分视场调节到全暗（即找到平衡点） ，立刻记下时间后再读取旋光角 （都要迅速） 。在开始 15 min 内，最好每分钟记录一次读数，以后间隔可加长，直 至旋光角由右旋变为左旋为止。 5．α ∞的测定： 测定旋光角由右旋变为左旋后，可将剩余的反应混合物放入 55 ℃恒温槽中加热 40min，使反应充分后，再冷却至室温，测定体系的旋光度，连续读数三次平均值。 由于反应液的酸度很大，因此样品管一定要擦干净后才能放入旋光仪内，以免酸液 腐蚀旋光仪，实验结束后必须洗净样品管。
一级反应—蔗糖的转化
式中比例常数K与物质之旋光能力，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蘅量，此旋光度可用下式 表示： [α]D20=α*100/LC 〈5〉 式中： 20为实验时温度为20º，D是指所用钠光灯光源D线，波长589纳米， α为测定的旋光度（度），L为样品管的长度（分米），C为浓度 （克/100ml） 作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度：[α]D20=66.6º， 生成物中葡萄糖是右旋物质，其比旋光度[α]D20=52.5º，但是果 糖是左旋性物质，其比旋光度[α]D20=-91.9º。由于生成物中果糖 之左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈现左旋性质。因此， 随着反应的进行，体系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，体 系的旋光度可恰好等于零，而后就变成左旋，直至蔗糖完全转化， 这时左旋角达到最大值α∞。 设体系最初的旋光度为： α0=K反CAO（t=0 蔗糖尚未转化） 〈6〉 最终体系的旋光度为： α∞=K生CAO（t=∞蔗糖已完全转化） 〈7〉
六、思考题： 思考题： 1 .蔗糖的转化速度和哪些条件有关？为什么配蔗糖溶液可用普 通天平称量？ 2 .如何判断某一旋光物质是右旋还是左旋？ 3 .实验中我们用蒸馏水来校正零点，问蔗糖转化反应过程中所 测的旋光度α是否需要校正？为什么？ 4 .一级反应的特点是什么？
五、数据处理： 数据处理： 1. 列出t-αt表，并作出相应的αt-t图。 2 . 从 αt-t 曲 线 上 读 出 等 间 隔 时 间 t 时 的 旋 光 角 αt 算 出 （α1-α2）和Lg（α1-α2）的值并列表。 3. 以Lg（α1-α2）对t作图，由曲线的形状判断反应的级数，由斜 率求反应的速度常数K。 4由K值计算这一反应的半衰期。
一级反应—蔗糖的转化 一级反应 蔗糖的转化
蔗糖的转化 一级反应思考题解答
一级反应思考题解答1．在测量蔗糖转化速率常数的，选用长的旋光管好？还是短的旋光管好？答：选用较长的旋光管好。
根据公式〔α〕＝α×1000/Lc，在其它条件不变情况下，L越长，α越大，则α的相对测量误差越小。
2．如何根据蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度计算α0和α∞?答：α0＝〔α蔗糖〕Dt℃L[蔗糖]0/100α∞＝〔α葡萄糖〕Dt℃L[葡萄糖]∞/100＋〔α果糖〕Dt℃L[果糖]∞/100式中：[α蔗糖]Dt℃，[α葡萄糖]Dt℃，[α果糖]Dt℃分别表示用钠黄光作光源在t℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度，L(用dm表示)为旋光管的长度，[蔗糖]0为反应液中蔗糖的初始浓度，[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。
设t＝20℃ L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 则：α0＝66.6×2×10/100＝13.32°α∞＝ ×2×10/100×（52.2-91.9）＝－3.94°3．在旋光度的测量中，为什么要对零点进行校正?可否用蒸馏水来进行校正?在本实验中若不进行校正，对结果是否有影响?答：若需要精确测量α的绝对值，则需要对仪器零点进行校正，因为仪器本身有一系统误差；水本身没有旋光性，故可用来校正仪器零点。
本实验测定k不需要对α进行零点校正，因为αt，α∞是在同一台仪器上测量，而结果是以ln(αt－α∞)对t作图求得的。
4．记录反应开始的时间晚了一些，是否影响k值的测定?为什么?答：不会影响；因为蔗糖转化反应对蔗糖为一级反应，本实验是以ln(αt－α∞)对t作图求k，不需要α0的数值。
5．如何判断某一旋光物质是左旋还是右旋?答：根据公式[α]t℃D＝α×100/Lc，在其它条件不变的情况下，α与浓度成正比。
配制若干不同浓度的溶液，测定其旋光度。
即可判断。
6．配制蔗糖溶液时称量不够准确或实验所用蔗糖不纯对实验有什么影响?答：此反应对蔗糖为一级反应，利用实验数据求k时不需要知道蔗糖的初始浓度。
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5. 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？
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
混合，装入旋 光仪样品管， 放入旋光仪
滤液
计时，读数记录
＋ 25ml 4.0mol.L-1 盐酸溶液
0~20min: 每隔2min测量一次旋光度 20～60min: 每隔5min测量一次旋光度
将(1 , c1 )(2 , c2 )分别代入(7-41),可得
(7-53)
t t2 t1
(1 2 ) (c1 c2 )( K反 K生 )
(7-54)
k lg(1 2 ) t lg[( K反 K生 )c0 (1 e kt )] 2.303 (7-55)
作 (t ) t 图， 由直线斜率求k. k
(7-50)
t1/2
解法二
一级反应可以不测定
将（7-41）变形为
c c0e kt
c2 c0e
kt2
c1 c0e
kt1
k k t lg( c1 c2 ) t lg[c0 (1 e )] 2.303
做 lg(t ) t 图，由斜率求k。
本实验用解法二求室温下，蔗糖水解反应的 速率常数。
3.实验步骤 1.了解旋光仪的结构、原理和使用方法（2.8节）
1—底座 2—电源开关 3—刻度盘手轮 4—放大镜座 5—视度调节螺旋 6—刻度盘游表 7—镜筒 8—镜筒盖 9—镜盖手柄 10—镜盖连接圈 11—灯罩 12—灯座
cH2O>>c蔗 准一级反应
ln cA kt ln c
t=0时刻蔗糖浓度
0 A
(7-41)
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 浓度一半时所需要的时间。
t1 / 2 ln 2 0.693 (7-42) k k
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。
60～90min: 每隔10min测量一次旋光度
4.数据记录和处理 列出αt ~ t 表，作出αt ~ t图，标明反应温度。
在αt ~ t 图上读出相隔5min（相等时间间隔） 的αt 值，并将这些数据列为两组。第一组对 应一个t有一个αt ,1，第二组对应（t+Δt）有一 个αt,2。
lg(αt ,1- αt ,2)图，由直线斜率求速率常数 k(式7-53)，以及半衰期t1/2(7-42)。
0 A
(7-47)
c
0 A
0
K反－K生
＝K '(0 ) ＝K '( t )
(7-48) (7-49)
cA
t
K反－K生
将（7-48）（7-49）代入（7-41）
k lg( t ) lg( 0 ) t 2.303
物理化学实验8
蔗糖的转化—— 一级反应
1.实验目的
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。
2.实验原理
C12 H22O11 + H 2O C6H12O6 + C6H12O6
H+
蔗糖（右旋）
果糖（左旋） 葡萄糖（右旋）
r
dc蔗糖 dt
k ' c蔗糖 cH 2 O kc蔗糖
旋光度与比旋光度的关系：
K:比例常数
[ ]lc 10
l:样品管长度/cm
(7-44)
c:质量浓度/g.mol-1
解法一
反应体系在初始旋光度（t=0）
0 K c
0 反 A
反应物的比例常数
K c
0 生 A
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
t K反cA K生 c －cA ) （
C12 H22O11 + H 2O C6H12O6 + C6H12O6
H+
蔗糖（右旋）
果糖（左旋） 葡萄糖（右旋）
o
比旋光度： ] 66.6 [
20 D
20 [ ]D 52.5o [ ] 91.9
20 D o
一定条件下，旋光度与反应物浓度线性相关。
＝Kc (7-43)