物理化学实验蔗糖水解反应速度常数的测定
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
实验十一蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告.doc
实验十一蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告.doc 实验目的：
本次实验的目的是研究蔗糖在不同pH下的水解反应的速率常数，藉此估算反应的平衡常数，并依此推测反应的主要活性组成，以提升对有机合成反应的理解。
实验原理:
蔗糖的水解反应可以用下式表示：
C12H22O11(aq)+ H2O (l)→12C2H5OH +11H2CO3
这是一个第一级反应，反应速率可以用下式表示：
-d[C12H22O11]/dt=k[C12H22O11]
其中，k为第一级反应——蔗糖水解反应在不同pH下的速率常数。
实验步骤：
1.准备实验设备：分离液比重计、称量瓶、烧杯及相应的工具；
2.准备实验消耗物：蔗糖、稀硫酸、稀硝酸、氯化钠；
3.按照实验要求，溶解蔗糖等适量消耗物，制备相应溶液；
4.依据实验要求，在分离液比重计上，根据试液缓慢改变比重，覆盖不同pH，进行反应；
5.同样观测不同温度下，蔗糖在不同pH下水解反应的速率，将反应速率数据记录下来；
6.根据采集到的反应数据，已Arrhenius关系式计算出反应的活化能，计算出反应的速率常数。
实验结果：
根据实验测得的结果，反应在不同pH下反应的速率常数如下：
pH 2：0.048min-1
总结：
通过本次实验，我们研究了蔗糖在不同pH下水解反应的速率常数。
结果表明，反应随着pH增加而增快，由此可见，pH对蔗糖水解反应速率有明显的影响。
此外，可以从不
同温度下，蔗糖水解反应的速率曲线中推断出活化能值，并根据Arrhenius关系式对反应的速率常数进行估算。
实验十三蔗糖水解反应速率常数的测定
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。
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
其动力学方程式为：
– dc/dt = kc
式中：k为反应速率常数；c为时间t时的反应物浓度。
积分得：
lnc = – kt + lnc0
（13—1）
式中：c0为反应开始时蔗糖浓度。
蔗糖及其水解产物都有旋光性。但是它们的旋光能 力不同，故可以利用系统在反应过程中旋光度的 变化来度量反应的进程。
溶液旋光度与溶液中所含旋光物质之旋光能力、溶 剂性质、溶液的浓度、样品管长度、光源波长及 温度等均有关系。当其他条件均固定时，旋光度
m——溶质浓度[g溶质/g溶液]
ρ——溶液密度[g/cm3]。
作为反应物的蔗糖和生成物中葡萄塘是右旋性物 质，但果糖是左旋性物质，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。
蔗糖水解反应速度常数的测定(精)
药品仪器
1. 旋光仪； 2. 501型超级恒温器； 3. 单孔电热恒温水浴锅； 4. 移液管、锥形瓶、容量瓶等； 5. 蔗糖(AR)、HCl(2mol/L)； 6. 等等。
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实验步骤
开启恒温器 旋光仪开关
称取蔗糖 配制盐酸
调节温度 仪器调零
蔗糖盐酸 恒温15分
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。
式中：比例常数β与物质旋光能力、溶剂性质、样 品管长度及温度等有关。
物质的旋光能力用比旋光度来度量， 比旋光度用下式表示：
[ ]2D0
l
100 CA
[ ]2D0右上角的20表示实验时温度为200C,
D是指用钠灯光源D线的波长(即589nm),
为测得的旋光度, l为样品管长度(dm),
CA为浓度(g /100ml).
将(2)、(3)和(4)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：
Ea
RT1T2 T2 T1
ln
K2 K1
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思考题
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。
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概述蔗糖是一种重要的天然糖类，在生活和工业中都有广泛的应用。
蔗糖可以通过水解反应转化为葡萄糖和果糖，这是一个重要的反应，反应速率常数是描述反应速率的一个重要物理量。
本实验通过在一定温度下测定蔗糖水解的反应速率常数来探究反应速率与温度的关系，以及寻找最适宜的反应条件。
实验方法1.实验器材与试剂：(1) 1L容积的三口烧瓶、滴液瓶、比色皿、洗涤瓶、恒温槽、恒温水浴锅等。
(2) 蔗糖、稀盐酸、氯化汞(II)溶液、饱和氯化钠溶液、蒸馏水等试剂。
2.实验步骤：(1) 在洗涤瓶中加入约50mL稀盐酸(0.03mol/L)，用蒸馏水洗涤三遍，然后在烧瓶中加入50mL蒸馏水，再将洗涤瓶中的稀盐酸倒入烧瓶中，摇匀后称量蔗糖10g加入烧瓶中，加入少量氯化汞(II)溶液(0.01mol/L)，并在温水浴中加热，至温度达到65℃时停止加热。
(2) 在反应过程中，每隔2min取一次反应液放入比色皿中，加入1mL饱和氯化钠溶液，使其保持在一定浓度，加入1-2滴酚酞指示剂，用饱和氢氧化钠溶液滴定已经水解的蔗糖产生的果糖，直至溶液由酸性变为碱性并出现浅红色(终点)。
(3) 滴定结束后记录滴定所用的饱和氢氧化钠溶液的体积，用滴定所用的体积计算出产生的果糖量。
(4) 重复上述操作，直到滴定结果趋于稳定，即果糖的产率不再变化为止。
3.实验数据处理：(1) 计算反应速率常数k：水解反应的反应物为蔗糖，生成物为果糖和葡萄糖，其反应式为(C12H22O11)+H2O↔(C6H12O6)+(C6H12O6)，其中蔗糖水解反应速率可以用下式描述：d[C12H22O11]/dt=-k[C12H22O11](1)其中，d[C12H22O11]/dt指单位时间内蔗糖浓度的变化率，k为反应速率常数，[C12H22O11]为蔗糖的浓度。
假设反应是一级反应，则上式可以化为：其中，[C12H22O11]0为反应开始时的蔗糖浓度，t为反应时间。
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、目的要求1、根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，理解反应物浓度与旋光度间的关系。
2、了解旋光仪的基本原理、掌握其使用方法。
3、测定蔗糖水解反应速率常数和半衰期。
二、实验原理蔗糖水解反应为C 12H 22O 11 + H 2O = C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6蔗糖 葡萄糖 果糖在酸度一定的条件下，蔗糖水解反应可视为一级反应，其动力学方程为：K=（2.303/t ）lg(C 0/C)或lgC=-(kt/2.303)+lgC 0 ①反应的半衰期：t(1/2) = ln2/k ②反应体系的旋光度与各物质的浓度有一定关系: C 12H 22O 11 + H 2O = C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6蔗糖 葡萄糖 果糖(右旋) (右旋) (左旋)20][D α=66.6 20][D α=52.5 20][D α=-91.9t =0 Ｃ0 ００旋光度：α0t ＣＣ0-ＣＣ0-Ｃαtt = 0 Ｃ0 Ｃ0α∞随反应的进行，反应体系的旋光度应如何变化？在温度、入射光波长和旋光管长度一定的条件下，旋光度与物质的浓度成正比：α=KC③所以：α0=K1C0④αt=K1C+(K2+K3)(C0-C) ⑤α∞=(K2+K3)C0⑥④～⑥式中，K1、K2、K3分别为蔗糖、葡萄糖和果糖在关系式③中的比例系数。
由④～⑥式可得：C O=（α0-α∞）/（K1-K2-K3）C=（αt-α∞）/(K1-K2-K3)代入①得到：lg(αt-α∞)=-(Kt/2.303)+lg(α0-α∞) ⑦由式⑦可见：以lg(αt-α∞)对t作图可得一直线，由直线的斜率可求得蔗糖水解反应的速率常数K。
再由式②即求得半衰期。
三、仪器和试剂旋光仪及旋光管；HK-1B玻璃恒温水槽；停表；2mol·dm-3HCl；蔗糖（分析纯）；有关玻璃仪器；托盘天平。
四、操作步骤1、实验测量前十分钟打开旋光仪进行预热。
物理化学实验报告-蔗糖水解
化学化工学院学生姓名：***学号:指导老师：***专业班级：10级化学师范班实验三 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) 速率方程可由下式表示：—kc dtdc= 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 0c 0为反应开始时反应物浓度。
反应的半衰期为：t 1/2=kk 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与反应物浓度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αtαt = 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；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。
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。
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。
蔗糖水解反应速度常数的测定
乐山师范学院化学学院物理化学实验报告姓名：何雪学号：10310286班级：10级应用化学班实验题目:蔗糖水解反应速度常数的测定平均室温：11.20 ℃平均气压：98.09 Kpa 同组人：李媛会、曹礼玲、王璠、姚宣丞日期：2012/11/26一、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、掌握使用方法。
二、实验原理1. 蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖，其反应为：C12H22O11(蔗糖)＋H2O → C6H12O6(葡萄糖) ＋C6H12O6(果糖)为使水解反应加速，常以酸为催化剂，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H+浓度固定的条件下，这个反应本是二级反应，但由于反应中水是大量的，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改变，故此反应可视为一级反应。
其动力学方程为：- dc/dt = kt（1）式中c为时间t时的反应物浓度，k为反应速率常数。
积分得：lnc=－kt + lnc0 （2）c0为反应开始时蔗糖的浓度。
当c= c0/2时，对应t可用t1/2表示，即为反应的半衰期，得一级反应的半衰期为：t1/2= ln2 / k =0.693 / k （3）2.蔗糖及其水解产物，都具有旋光性，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行。
反应时间为0、t、∞时溶液的旋光度各为α0、αt、α∞。
其具体关系为：()()∞∞-+⋅-=-ααααοIn t k In t （4）以()∞-ααt In 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 。
三、仪器与试剂1.仪器旋光计 1台； 旋光管 1支； 恒温槽 1套； 台秤 1台； 停表 1个 ； 容量瓶（100ml ） 1个；移液管（25ml ）2支； 锥形瓶 1个； 烧杯 1个；2.试剂HCl 溶液（2mol/L ）； 蔗糖 20g ； 蒸馏水。
蔗糖水解速率常数的测定实验报告
蔗糖水解速率常数的测定实验报告一、实验目的1、了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度随时间的变化。
2、掌握旋光法测定蔗糖水解反应速率常数的原理和方法。
3、学会使用旋光仪，并能正确操作和处理实验数据。
二、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖和果糖，其反应式为：C₁₂H₂₂O₁₁（蔗糖）＋ H₂O ⇌ C₆H₁₂O₆（葡萄糖）＋C₆H₁₂O₆（果糖）这是一个一级反应，其速率方程为： dc/dt ＝ kc ，其中 c 为蔗糖的浓度，k 为反应速率常数，t 为时间。
由于蔗糖及其水解产物葡萄糖和果糖都具有旋光性，但旋光能力不同。
蔗糖是右旋的，水解产生的葡萄糖是右旋的，果糖是左旋的。
随着水解反应的进行，体系的旋光度会发生变化。
当反应达到终点时，体系的旋光度即为葡萄糖和果糖旋光度之和。
通过测定不同时间反应体系的旋光度，可以计算出反应的速率常数k 。
三、实验仪器和试剂1、仪器旋光仪恒温槽秒表移液管（25mL）容量瓶（100mL）锥形瓶（150mL）2、试剂蔗糖（分析纯）盐酸溶液（4mol/L）四、实验步骤1、配制溶液用分析天平准确称取 10g 蔗糖，放入 100mL 容量瓶中，用蒸馏水溶解并定容至刻度，摇匀备用。
用移液管量取 25mL 4mol/L 的盐酸溶液，放入另一个 100mL 容量瓶中，用蒸馏水稀释并定容至刻度，摇匀备用。
2、调节恒温槽温度将恒温槽温度调节至 30℃，并使其稳定。
3、测量旋光度用蒸馏水清洗旋光管 3 次，然后用少量待测溶液润洗 2 3 次。
向旋光管中注入 25mL 蔗糖溶液，盖紧盖子，放入旋光仪中，测量其旋光度，记为α₀。
迅速将已恒温的 25mL 盐酸溶液倒入盛有蔗糖溶液的锥形瓶中，摇匀后立即用少量反应液润洗旋光管 2 3 次，然后注入反应液，测量其旋光度，作为反应开始的时间 t ＝ 0 时的旋光度α₁。
此后，每隔 5min 测量一次旋光度，直至反应进行 1h 左右。
4、实验结束实验结束后，洗净旋光管和锥形瓶等仪器。
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)
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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
2.蔗糖水解过程中αt的测定：
（1）称取10克蔗糖溶于蒸馏水中，用50mL容量瓶配置成 溶液。如溶液浑浊需进行过滤。
（2）用移液管取25mL蔗糖溶液注入100mL干燥的锥形瓶 中，然后取25mL 的2mol L-1HCl溶液加到蔗糖溶液的锥 形瓶进行混合，并在HCl溶液 加入一半时开动秒表作为反 应开始时间。不断震荡，迅速取少量混合溶液洗涤旋光管 二次，然后以此混合液注满旋光管，盖好玻璃片，旋紧套 盖（检查是否漏液，有气泡），擦净旋光管两端玻璃片， 立即置于旋光仪中，盖上槽盖。测定不同时间时溶液的旋 光度αt。测定时要迅速准确。当将三分视野暗度调节相同 后，先记下时间，再读取旋光度数值。可在测定第一个旋 光度数值之后的5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、25分 钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟各测一次。
三、仪器和试剂（讲义P82）
四、操作步骤
1.旋光仪零点的校正： 洗净旋光管各部分零件，将旋光管一端得盖子旋紧，向管内
注入蒸馏水取玻璃片沿管口轻轻推入盖好，再旋紧套盖， 勿使其漏水或有气泡产生。操作时不要用力过猛，以免 压碎玻璃片。用滤纸或干布擦净旋光管两端玻璃片，放 入旋光仪中，盖上槽盖。打开旋光仪电源开关，调节目 镜视野清晰，然后旋转检偏镜，使在视野中能观察到明 暗相等的三分视野为止（注意：在暗视野下进行测定， 见图b）。记下刻度盘读数，重复三次，取平均值，此 即为旋光仪的零点。测后取出旋光管，倒出蒸馏水。
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、∞时溶液的旋光度各
为α0、αt、α∞。则由（7）式即可导出：
C0= K′（α0-α∞）
（8）
C= K′（αt-α∞）
（9）
将（8）、（9）式代入（2）式中可得：
k 1 ln 0
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，掌握使用方法。
二、基本原理
蔗糖在水中水解成葡萄糖和果糖的反应为：
C12H22O11 + H2O H+ C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖
葡萄糖 果糖
为使水解反应加速，反应常常以H+为催化剂， 即在酸性介质中进行。水解反应中，水是 大量的，反应达到终点时，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
[ ]tD
lc
（4）
式中：t为实验时的温度；D为所用的光源的波长；α为旋光度； l为液层厚度（常以10cm为单位）；c为浓度（常用100mL溶 液中容有m克物质来表示）（4）式可写成：
[ ]tD
lm /100
(5)
或
α=[α]Dt l·c
（6）
由（6）式可以看出，当其他条件不变时，旋光度α与反应物浓 度成正比，即
其动力学方程式为：
dc kc dt
（1）
or :
k 1 ln c0 tc
（2）
式中：C0为反应开始时蔗糖的浓度；C为时间t 时蔗糖的浓度。
当C =1/2 C0时，t可用t1/2表示，即为反应的半 衰期。
t1/ 2
ln 2 k
（3）
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，则可以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。 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
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。
本实验就是用旋光仪测定αt、α∞值，通过作图由截距可得α0 。
预习问题
蔗糖水解反应是双分子反应，但为什么却可 视为一级反应？
HCl浓度：
α∞：
αt
αt -α∞
lg (αt -α∞)
k
2.数据处理
（1）以lg (αt -α∞) 对 t 作图，由直线斜率求k值。 （2）由截距求得α0 。然后，由公式求各个时间k
值，再取k的平均值。 （3）计算蔗糖水反应的半衰期t1/2 值。
六、思考讨论题
1.为什么可用蒸馏水来校正旋光仪的零点？ 2.在旋光度的测量中为什么要对零点进行校
2.仪器原理（ 见WXG—4圆盘旋光仪构造图）：
光线从光源（1）投射到聚光镜（2）、滤色镜（3）、起 偏器（4）后，变成平面直线偏振光，再经半波片（5）分 解成寻常光与非常光后，视野中出现了三分视场。旋光物 质盛入试管（6）放入镜筒测定，由于溶液有旋光性，故 把平面偏振光旋转了一个角度，通过检偏镜（7）起分析 作用，从目镜（9）观察，就能看到中间亮（或暗），两 边暗（或亮）的三分视场（见后面一页图a或c）。转动度 盘手轮（12），带动度盘（11），检偏镜（7），觅得视 野中三个区内的明暗相等,此时三分视场消失的暗视场 （见后面一页图b），然后从放大镜中读出度盘的角度 （见图）。
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
α=K′·c
（7）
式中：K′是与物质的旋光能力、溶液层厚度、溶液性质、光源 的波长、反应时的温度等有关系的常数。
蔗糖是右旋性物质（比旋光度[α]D20 =66.6 0），产物中葡萄糖 也是右旋性物质（比旋光度[α]D20 =52.5 0），果糖是左旋性 物质（比旋光度[α]D20 = －91.90）。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。