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。
四、实验步骤：
1．控制恒温水浴的温度恒定，开启旋光仪预热半小时。
2．旋光仪零点的校正。洗净旋光管，将管子一端的盖子旋紧，向管内注入蒸馏水，把玻璃片盖好，使管内无气泡存在（旋光管的结构如图17.1 所示）。再旋紧套盖，勿使漏水。管中如有气泡，可赶至胖肚部分。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。旋光仪的使用方法详见本丛书第一分册仪器部分。
图17.1 旋光管的构造
1 螺丝帽盖
2 橡皮垫圈
3 玻璃窗片
4 样品管
3．旋光度的测定。称取12.5g 的蔗糖溶于50 ml 蒸馏水中，若溶
液浑浊应过滤。用移液管各取溶液和蔗糖溶液25 ml，分别置于100 ml 的锥形瓶中，放入恒温水浴恒温10 分钟后取出，将H2SO4溶液倒入蔗糖中振荡（开始记时），立即倒回盛H2SO4 溶液的瓶中，再振荡。同时用此混合液少许，洗旋光管2～3次后，装满旋光管。用滤纸或毛巾擦净管外的溶液后，尽快放入旋光仪中进行观察测量。每测好一次旋光角后，立即将旋光管放入恒温水浴中恒温。 4．测量不同时间t时溶液的旋光度αt。由于αt随时间不断地改变，
因此找平衡点和读数均要熟练迅速。寻找到平衡点立即记下时间t，再读取旋光角αt。为了多读一些数据，以清除一些偶然误差，在开始15分钟内最好每分钟记录一次读数，以后测量的时间间隔可适当加长，一直测到旋光角由右旋变到左旋为止。
5．α∞的测定。将上述剩余的蔗糖和硫酸的等体积混合液置于55～65 ℃水浴上温热1小时以上，然后冷却至原实验温度，再测此溶液的旋光度，即为α∞值。
6．将恒温槽调节到另一温度恒温，按实验步骤3、4、5测定该温度时的体系的旋光度随反应时间的关系。
五、实验数据记录和处理
温度：26℃
原始数据
实验数据记录及其处理
（1）a∞=－2.65
斜率=－0.0119
速率常数k =0.0274
（2）截距=1.2406 Log(a0-a∞)=截距a0-a∞=17.4020 则a0=14.7520
当t=5 min时，k=0.0344；当t=10min 时，k=0.03158；
当t=15min时，k=0.02675；当t=20min时，k=0.02479；
当t=30min时，k=0.0233；当t=50min 时，k=0.02378；
当t=75min 时，k=0.02989
k 的平均值=0.02778 （3）半衰期= k
6931
.0=24.95min
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 一．实验目的： 1.测定蔗糖水溶液在H +催化下转化反应的速度常数和半衰期。 2.掌握旋光仪的使用。 二．实验原理： 蔗糖水解反应式为： 612661262112212O H C O H C O H O H C H +?→?++ 蔗糖 葡萄糖 果糖 H +是催化剂，如果无H +存在，反应速度极慢，此反应是二级反应。但由于反应时水是大量存在的，整个反应过程中水的浓度可近似为恒定，因此可视为准一级反应，反应速度方程如下： A A kC dt dC =- （18-1） 式中C A 为t 时刻的蔗糖浓度，k 为反应速度常数。 若令蔗糖起始浓度为C A.0，（18-1）式积分得： kt C C A A =0 ,ln （18-2） 由于蔗糖、葡萄糖和果糖都含有不对称的碳原子，它们都是旋光性物质，但 它们的旋光能力各不相同，其中蔗糖右旋，比旋光度[] 6.6020=D α，葡萄糖右旋， 比旋光度[] 5.5220=D α，果糖左旋，比旋光度[ ] 9.9120 -=D α，所以随着反应的进行，物质的旋光度不断变化，由右旋逐渐变为左旋，故可利用体系在反应过程中旋光度的变化来量度反应的进程。 旋光度的测量可使用旋光仪（见第2章 常用仪器简介 2.6.旋光仪）。当样品
管长度，光波波长、温度、溶剂等其他条件都不变时，溶液旋光度α与其中旋光性物质浓度C 呈线性关系。 KC =α （18-3） 式中比例常数K 与物质的旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度等有关。 旋光度只有相对含义，它因实验条件的不同会有很大的差异。物质的旋光能力可用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示： []lC D αα1020 = （18-4） 式中：20为实验时的温度20℃；D 是指所用钠光灯源D 线，波长为589nm ；α为测得的旋光度（单位：度）；l 为样品管的长度（单位：厘米）；C 为浓度（单位：克/mL ）。 设反应初始时即t=0时，蔗糖的浓度为C A ，O ，当时间为t 时，蔗糖的浓度为C A 。则 O A C K ,0?=反α （t=0，蔗糖尚未水解） (18-5) O A C K ,?=∞生α （t=∞，蔗糖完全转化) (18-6) (18-5)、（18-6）式中反K 和生K 分别为反应物与生成物的比例系数。 而当t=t 时， ）（生反A O A A t C C K C K -+=,α （18-7） 由（18-5）、（18-6）、（18-7）式可以解得： ）（）（生反k k C O A -=-∞,0αα （18-8) ） （）（生反k k C A t -=-∞αα （18-9） 将（18-8）、（18-9）两式代入（18-2）式，整理得： )lg(303.2)lg(0∞∞-+-=-ααααt k t （18-10） 由（18-10）式可以看出，以lg(αt -α∞)对t 作图为一直线，斜率303 .2k m -=，可求得反应速度常数k ，半衰期k t 2ln 21=也可求得。 三．实验步骤： 1．调节空气恒温箱温度在25℃，用蒸馏水校正旋光仪的零点，熟悉旋光仪
蔗糖转化反应动力学 实验报告
蔗糖转化反应动力学 姓名： 学号： 班级： 1 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。 2 原理 蔗糖在水溶液中的转化反应为 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 dt dc dt dc dt dc ===-=υ 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， kt c c =蔗 蔗,0ln 当蔗蔗,02 1 c c = 时，相应的时间t 即为半衰期21t ，且 k k t 6931 .02ln 21= = 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。 旋光性物质的旋光角 A m m αα= 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 Al nMl m m ααα== 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 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。 蔗糖、葡萄糖和果糖都具有旋光性，但旋光能力不同，因此，随着反应的
实验十一--蔗糖水解反应
实验十一--蔗糖水解反应
实验十一 蔗糖水解反应 【实验目的】 1. 测定不同温度时蔗糖转化反应的速率常数和半衰期，并求算蔗糖转化反应的活化能。 2. 了解旋光仪的构造、工作原理，掌握旋光仪的使用方法。 【基本要求】 1.了解在蔗糖反应的动力学方程式中，任何时刻t 的蔗糖浓渡可以被反应体系在该时刻的选光度α与反应终了时的选光度∞α之差所替代的依据。 2 测定蔗糖转化率的速率常数的半衰期。 3 了解旋光仪的基本原理，掌握其实用方法。 【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，此反应可视为准一级反应。其动力学方程为 kC dt dC =- (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： k k t 693 .02ln 2/1= = (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： []lC t D α α= (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。即： α＝KC (5) 式中的K 是一个与物质旋光能力、液层厚度、溶剂性质、光源波长、温度等因素有关的常数。 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°。因此，随着水解反应的进行，右旋角不断减小，最后经过零点变成左旋。旋光度与浓度成正比，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∞表示。则： α0＝K 反C 0 (表示蔗糖未转化) (6) α∞＝K 生C 0 (表示蔗糖已完全转化) (7) 式(6)、(7)中的K 反和K 生分别为对应反应物与产物之比例常数。 αt ＝K 反C ＋K 生（C 0－C ） (8) 由(6)、(7)、(8)三式联立可以解得： ()∞∞ -'=--= αααα000K K K C 生 反 (9) ()∞∞ -'=--= ααααt t K K K C 生 反 (10) 将(9)、(10)两式代入(2)式即得：
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、根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速率常数。 2、了解旋光仪器仪的基本原理,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： 612661262112212O H C O H C O H O H C +→+ 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。因此在一定浓度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，蔗糖转化反应可看作为一级反应。 一级反应的速率方程可由下式表示： 式中：c 为蔗糖溶液浓度，k 为蔗糖在该条件下的水解反应速率常数。 令蔗糖开始水解反应时浓度为c0，水解到某时刻时的蔗糖浓度为ct ，对上式进 行积分得： 该反应的半衰期与k 的关系为： 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。当温度、波长、溶剂一定时，旋光度的数值为： []t D C L αα??= 或 KC =α
L 为液层厚度，即盛装溶液的旋光管的长度；C 为旋光物质的体积摩尔浓度；[]t D α为比旋光度；t 为温度；D 为所用光源的波长。 比例常数'K 与物质旋光能力，溶剂性质，样品管长度，光源的波长，溶液温度等有关。可见，旋光度与物质的浓度有关，且溶液的旋光度为各组分旋光度之和。 作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度[]020 65.66=D 蔗α；生成物中葡 萄糖也是右旋性物质，其比旋光度[]020 5.52=D 葡α；但果糖是左旋性物质，其比旋 光度[]020 9.91-=D 果α。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成 物呈左旋性质。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。 反应过程浓度变化转变为旋光度变化： 当t=0时，溶液中只有蔗糖，溶液的旋光度值为： 00C k 蔗糖=α （1） 当t=∞时，蔗糖完全水解，溶液中只有葡萄糖和果糖。旋光度为： ()0C k k 果葡+=∞α （2） 当t=t 时，溶液中有蔗糖、果糖和葡萄糖，此时旋光度为： ()()t t t C C k k C k -++=0果葡蔗糖α (3） 经数学处理得： ()()[]果葡蔗糖k k k C +--=∞αα00 （4）
蔗糖水解反应 实验报告
一、实验预习（30分） 1．实验装置预习（10分）＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩 2．实验仿真预习（10分）＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩 3．预习报告（10分） 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩 （1）实验目的 1．测定蔗糖水解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，幷掌握其正确的操作技术。 （2）实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应方程式为 C12H22O11 + H2O === C6H12O6 + C6H12O6 为使水解反应加速，反应常常以Ｈ+为催化剂，故在酸性介质中进行。由于在较稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反应达到终点时，虽有部分水分子参加反应，但可认为其没有改变。因此，在一定的酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，所有本反应可视为一级反应。该反应的速度方程为： －dt/dc=KC 积分后： ln(C0/C)=Kt 或㏑C=－k t+㏑C。式中，C。为反应开始时蔗糖的浓度；C为时间t时的蔗糖浓度，K为水
解反应的速率常数。
从上式中可以看出，在不同的时间测定反应物的浓度，并以㏑Ct对t作图，可得一条直线，由直线斜率即可求出反应速率常数K。然而反应是不断进行的，要快速分析出某一时刻反应物的浓度比较困难。但根据反应物蔗糖及生成物都具有旋光性，且他们的旋光性不同，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。 旋光度与浓度呈正比，且溶液的旋光度为各组分的旋光度之和（加和性）。若以α0，αt，α∞分别为时间0，t，∞时溶液的旋光度，则可导出：C0∝（α0－α∞），Ct∝（αt－α∞） 所以可以得出： ㏑（α0－α∞）/（αt－α∞）＝k t 即：㏑（αt－α∞）＝－k t﹢㏑（α0－α∞） 上式中㏑（αt－α∞）对t作图，从所得直线的斜率即可求得反应速度常数K。 一级反应的半衰期则用下式求取： 2/1t=㏑2/k＝0.693/k （3）简述实验所需测定参数及其测定方法： 1、温度设定与准备 （1）将旋光仪电源开启预热10min。 （2）将超级恒温槽的温度调节到25℃。 2、溶液配制与恒温 称取10g蔗糖于烧杯中，加蒸馏水溶解，移至50mL容量瓶定容至刻度，用移液管吸取25mL蔗糖溶液注入一锥形瓶中，将两个锥形瓶用
蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告记录
蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告记录
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序号： 6 物理化学实验报告 姓名：××× 院系：化学化工学院 班级：××× 学号：××××××× 指导老师：××× 同组者：×××××××××××
实验项目名称：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，测定其反应的速率常数和半衰期； (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，其反应方程式为 C 12H 22O 11 + H 2O === C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 为使水解反应加速，反应常常以Ｈ+为催化剂，故在酸性介质中进行。由于在较稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反应达到终点时，虽有部分水分子参加反应，但可认为其没有改变。因此，在一定的酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，所有本反应可视为一级反应。该反应的速度方程为： －dt dc =KC 积分后： ln C C O =Kt 或 ㏑C=－k t+㏑C 。 式中，C 。为反应开始时蔗糖的浓度；C 为时间t 时的蔗糖浓度，K 为水解反应的速率常数。 从上式中可以看出，在不同的时间测定反应物的浓度，并以㏑C t 对t 作图，可得一条直线，由直线斜率即可求出反应速率常数K 。然而反应是不断进行的，要快速分析出某一时刻反应物的浓度比较困
难。但根据反应物蔗糖及生成物都具有旋光性，且他们的旋光性不同，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。 旋光度与浓度呈正比，且溶液的旋光度为各组分的旋光度之和（加和性）。若以α0，αt，α∞分别为时间0，t，∞时溶液的旋光度，则可导出： C0∝（α0－α∞），C t∝（αt－α∞） 所以可以得出： ㏑（α0－α∞）/（αt－α∞）＝k t 即：㏑（αt－α∞）＝－k t﹢㏑（α0－α∞） 上式中㏑（αt－α∞）对t作图，从所得直线的斜率即可求得反应速度常数K。 一级反应的半衰期则用下式求取： t=㏑2/k＝0.693/k 2/1 三、仪器和试剂 仪器：自动指示旋光仪一台；移液管（25 mL）2支；超级恒温槽1台；烧杯（150 mL）2个；恒温水浴锅1台；吸耳球1个；秒表1块；容量瓶（50mL）1个；锥形瓶（100 mL）2个； 试剂：蔗糖（AR）；2 mol/L的盐酸溶液。 四、实验操作 1、温度设定与准备
蔗糖水解反应速率常数的测定--另一种方法
蔗糖水解反应速率常数的测定 实验目的 （1）明了旋光度法测定化学反应速率的原理； （2）测定蔗糖水解反应速率常数； （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。 实验原理 蔗糖溶液在H +离子存在时，按下式进行水解： C 12H 22O 11 + H 2O → C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 蔗糖 葡萄糖 果糖 时间t =0 c 0 0 0 t =t c 0-c x c x c x t =∞ 0 c 0 c 0 其中，c 0为反应物初始浓度，c x 为反应进行至t 时间的产物浓度，c 0-c x 为反应进行t 时间后反应物的浓度。 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 的反应速率和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： x c c c t k -=00lg 303.2 （1） 式中，c 0为反应开始时蔗糖的浓度；c 0-c x 为反应至时间t 时蔗糖的浓度；k 为速率常数。 若测得在反应过程中不同时刻对应的蔗糖浓度，代入上式就可以求出此反应的速率常数k 。而测定各时间所对应的反应物浓度的方法有化学方法和物理方法两种。化学方法是在反应过程中反应进行若干时间，取出一部分反应混合物，并让其迅速停止反应，记录时间，然后分析和此时间相对应的反应物浓度。但是要时反应迅速停止在实验上是很困难的，因而所分析的浓度总和取样的时间存在偏差，所以此方法是不够准确的；而物理方法则是利用反应系统中某一物理性质（如
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：
蔗糖水解反应速率常数的测定
姓名: 肖池池序号: 31 周次: 第八周指导老师: 张老师 蔗糖水解反应速率常数的测定 一、实验目 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k、半衰期t1/2和活化能E a。 3. 了解旋光仪的简单结构原理和测定旋光物质旋光度的原理，正确掌握旋光仪的使用方法。 二、基本原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应为: C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 (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+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+作为催化剂,其浓度也保持不变.因此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式表示: c为时间t时的反应物浓度,k为反应速率常数。积分可得: c0为反应开始时反应物浓度。 从上式不难看出，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 o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。 旋光度错误！未找到引用源。与反应物浓度c呈线性关系,即: 错误！未找到引用源。 式中比例常数A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。 物质的旋光能力用比旋光度来度量,比旋光度用下式表示: 式错误！未找到引用源。中右上角的“20”表示实验时温度为20℃,D是指用钠灯光源D线的波长(即589nm),错误！未找到引用源。为测得的旋光度,L为样品管长度(dm),C为试样浓度(g/mL)。 设体系最初的旋光度为: 错误！未找到引用源。(t=0,蔗糖尚未转化) 体系最终的旋光度为: 错误！未找到引用源。(t=∞,蔗糖已完全转化)
关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告
关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告 篇一：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告 一、实验名称：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数二、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、了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系； 3、测定蔗糖转化反应的速率常数。 三、实验原理 蔗糖在水中水解成葡萄糖的反应为： C12H22O11+H20→ C6H12O6+C6H12O6 蔗糖葡萄糖果糖 为使水解反应加速，反应常以H3O+为催化剂，故在酸性介质中进行水解反应中。在水大量存在的条件下，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： lnC=-kt+lnC0（1） 式中：C0为反应开始时蔗糖的浓度；C为t时间时的蔗糖的浓度。当C=0.5C0时，t可用t1/2表示，即为反应的半衰期。 t1/2=ln2/k
上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k，而与起始无关，这是一级反应的一个特点。 本实验利用该反应不同物质蔗比旋光度不同，通过跟踪体系旋光度变化来指示lnC与t的关系。在蔗糖水解反应中设β1、 β2、β3分别为蔗糖、葡萄糖和果糖的旋光度与浓度的比例常数C12H22O11(蔗糖)+H20→ C6H12O6 (葡萄糖)+C6H12O6 (果糖) t=0C0β1 0 0 α= C0β1 t=t Cβ1 ( C -C0)β2 ( C -C0)β3αt=Cβ1+( C -C0)β2+ ( C -C0)β3 t=∞0β2C0 β2C0 α∞=β2C0+β2C0 由以上三式得： ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞) 由上式可以看出，以ln(αt-α∞) 对t 作图可得一直线，由直线斜率即可求得反应速度常数k 。四、实验数据及处理： 1. 蔗糖浓度：0.3817 mol/L HCl浓度：2mol/L 2. 完成下表：=-1.913 表1 蔗糖转化反应旋光度的测定结果 五、作lnt~ t图，求出反应速率常数k及半衰期t1/2 求算过程： 由计算机作图可得斜率=-0.02 既测得反应速率常数k=0.02 t1/2 =ln2/k=34.66min 六、讨论思考： 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〕＝
蔗糖水解反应实验报告
蔗糖水解反应实验报告 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 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为： C12H22O11 + H2OC6H12O6 + C6H12O6 (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。 一级反应的速率方程可由下式表示： — 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： Inc=－kt + Inc0 c0为反应开始时反应物浓度。 一级反应的半衰期为： t1/2= 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，要快速分析出反应物的浓度是困难的。但是，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： 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）。 作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度=66.6°；生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度=52.5°，但果糖是左旋性物质，其比旋光度=－91.9°。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈左旋性质。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∞。 设最初系统的旋光度为 α0=K反c A,0（t=0，蔗糖尚未水 解）（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αt αt= K反c A+ K生(c A,0－c A) (3） 联立（1）、（2）、(3)式可得： c A,0==K′（α0－α∞） (4) c A== 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t1/2。 三、仪器与试剂 1、仪器：旋光仪、秒表、恒温水浴一套、移液管（50ml）、磨口锥形瓶（100ml）、烧杯（100ml）、台秤、洗耳球。 2、药品：蔗糖（AR）、盐酸（3mol/L，AR）。 四、旋光仪原理 光路：起偏镜——石英条——样品管——检偏镜——刻度盘——望
物化实验 蔗糖水解习题解答
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）6 1266126] [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 dt dc '=- （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 dt dc =- （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： ??=-A A C C t A A kdt 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
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蔗糖水解反应速率常数的测定 一、实验目的 1、根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速率常数。 2、了解旋光仪器仪的基本原理, 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 12 H 22 O 11 H 2 O C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 O 6 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。因此在一定浓度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，蔗糖转化反应可看作为一级反应。 一级反应的速率方程可由下式表示： dC dt kC 式中： c 为蔗糖溶液浓度， k 为蔗糖在该条件下的水解反应速率常数。 令蔗糖开始水解反应时浓度为c0，水解到某时刻时的蔗糖浓度为ct ，对上式进行积分得：ln C0 C t kt 该反应的半衰期与 k 的关系为： t1 2ln 2 k 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。当温度、波长、溶剂一定时，旋光度的数值为： L C t D 或KC
L为液层厚度，即盛装溶液的旋光管的长度；C为旋光物质的体积 摩尔浓度；t D 为比旋光度； t 为温度； D 为所用光源的波长。 比例常数 'K 与物质旋光能力，溶剂性质，样品管长度，光源的波长，溶液温度 等有关。可见，旋光度与物质的浓度有关，且溶液的旋光度为各组分旋光度之和。 作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度 20 66.650；生成物中葡蔗 D 萄糖也是右旋性物质，其比旋光度 20 52.50；但果糖是左旋性物质，其比旋葡 D 光度 20 -91.90。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成果 D 物呈左旋性质。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。 反应过程浓度变化转变为旋光度变化： 当 t=0 时，溶液中只有蔗糖，溶液的旋光度值为： 0k 蔗糖 C 0 （ 1） 当 t= ∞时，蔗糖完全水解，溶液中只有葡萄糖和果糖。旋光度为： k葡 k果 C0（2） 当 t=t 时，溶液中有蔗糖、果糖和葡萄糖，此时旋光度为： t k蔗糖 C t k葡k果C0 C t(3 ） 经数学处理得： C0 0 k 蔗糖k葡k果（4） C t t k 蔗糖k葡k果（5）
关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告
关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告 蔗糖浓度：0.3817 完成下表：=-1.913 表1 蔗糖转化反应旋光度的测定结果 五、作lnt~ t图，求出反应速率常数k及半衰期t1/2 求算过程： 由计算机作图可得斜率=-0.02 既测得反应速率常数k=0.02 t1/2 =ln2/k=34.66min 六、讨论思考： 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]0/100 α∞＝〔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∞＝骸2×10/100×＝－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
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告记录
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告记录
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旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 实验报告 院（系） 生化系 年级 10级 专业 化工 姓名 学号 课程名称 物化实验 实验日期 2012 年 9 月 9 日 实验地点 3栋 指导老师 一、实验目的： 1·测定蔗糖转化放映的速率常数k ，半衰期t1/2,和活化能Ea 。 2·了解反应的反应物溶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： 1、 蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖，器反应为： C 12H 22011+H 2O C 6H 12O 6+C 6H 12O 6 （蔗糖） （葡萄糖） （果糖） 这是一个二级反应，但在H+浓度和水量保持不变时，反应可视为一级反应， 速率方程式可表示为： ，积分后可得： 由此可知：在不同时间测定反应物的相对浓度，并以㏑c 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 。 当c=0.5c 0时 T1/2=ln2/K 2、本实验中的反应物及产物均有旋光性，且旋光能力不同，在溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等条件均固定时，旋光度与反应物浓度呈线性关系，即： kc dt dc =-kt c c -=0 ln
。 反应时间 t=0，蔗糖尚未转化： ； 反应时间为 t ，蔗糖部分转化： ； 反应时间 t=∞，蔗糖全部转化： ， 联立上述三式并代入积分式可得： 对ｔ作图可得一直线，从直线斜率可得反应速率常数k 。 三、仪器与试剂： WZZ-2B 型旋光仪 1台 501超级恒温水浴 1台 烧杯100ml 2个 移液管（25ml ） 2只 蔗糖溶液 （分析纯）（20.0g/100ml) Hcl 溶液（分析纯）（4.00mol/dm -3) 四、实验步骤： ①恒温准备： ②旋光仪调零： 1）、 2）、 5分钟稳定后 将4mol/L Hcl 和 蔗糖50ml 分别 调恒温水浴至45o c 开启旋调开关至 c βα=00c 反βα=）（生反c t -+=0c c ββα0c 生βα=∞) ln()ln(0∞∞-+-=-ααααkt t )ln(∞-ααt 以洗净 向管内装满蒸 用滤纸擦干打开光源，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均匀但较暗为止 记下检偏镜的旋光度，重复测量数次， 取其平均值即为零点 洗净样向管内装满蒸馏水，盖
蔗糖水解速率常数的测定
蔗糖水解速率常数的测定 祁波 031131104 一、实验目的 1．根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速率常数和半衰期。 2．了解反应物浓度和反应体系旋光度之间的关系。 3．掌握旋光仪的使用方法。 二、实验原理 蔗糖溶液在酸性介质中可水解生成葡萄糖和果糖。反应如下： 612661262112212O H C O H C O H O H C +→+ （蔗糖） （葡萄糖） （果糖） 水解反应中，水是大量的，虽然有部分水分子参加了反应，但和溶质浓度的改变相比可以认为它的浓度是恒定的，而且氢离子是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只和蔗糖浓度有关，可视为一级反应，其速率方程为： dc kc dt - = （1） 积分上式得： 0ln c kt c = （2） 反应的半衰期和反应速率常数的关系式为： 12ln 20.693t k k == （3） 由积分式不难看出：只要测得不同反应时刻对应的反应物浓度，就可以lnc 对c 作图得到一条直线，由直线斜率求得反应速率常数。然而，反应是在不断进行，要快速分析出不同时刻反应物的浓度是困难的。在本实验中，蔗糖及其水解产物都具有旋光性，即能够通过它们的偏振光的偏振面旋转一定的角度(该角度称为旋光度，常以α 符号表示)，来量度其浓度。蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，所以随水解反应的进行，反应体系的旋光度会由右旋逐渐转变为左旋，因此可以利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。 测定物质旋光度所用的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度和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、光源波长和温度等因素有关。 []M C L t ???=λαα （4） 式中[]t λα为比旋光度，可以量度物质的旋光能力，λ为所用光源的波长，一般用钠光的D 线，其波长为5.89×10-7m, t 为测定温度（℃），L 为样品管长度，C 为旋光物质的物质的量浓度,M 为旋光物质的摩尔质量。 由（4）式可以看出，当其它条件不变时，旋光度和物质浓度成正比，即 KC =α （5）
蔗糖的转化
蔗糖水解反应速率常数的测定 目的：1．根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应,测定其反应速率常数。 2．了解旋光仪的基本原理，掌握使用方法。 原理：蔗糖转化的方程为： C 12H 22O 11(蔗糖) + H 2O C 6H 12O 6(果糖) + C 6H 12O 6(葡萄糖) 此反应速度与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H +离子的浓度有关，在催化剂H +浓度固定的条件下，此反应本是二级反应。反应的速率方程表示为： 12221112221121C H O C H O H O K c c ｄｒ＝－ｃ＝ｄｔ 但在蔗糖浓度不大的情况下，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很小，可以认为2H O ｃ基本保持不变，速率方程由二级反应简化为一级反应，表示为： 122211122211'1C H O C H O K c ｄｒ＝－ｃ＝ｄｔ122211122211 '1C H O C H O K dt =-d ｃｃ(1) 积分得：0 ln t c kt c =-或0ln ln t c kt c =-+(2) 其中k 是反应速度常数，c 0是反应物初浓度，c t 为t 时反应物浓度，t 是时间，若以ln c t 对t 作图，可得一直线，其斜率即为反应速度常数k 。 反应进行到反应物浓度为初始浓度的一半（1/2）时所需要的时间称为半衰期（t 1/2）,一级反应的半衰期为： 1/21/2ln =-kt =-ln21 1/2ln2k t = (3) 由（3）式可以知道，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。 本反应中，反应物以及产物都具有旋光性，我们将具有旋光性的物质称为旋光物质或称为光学活性物质，使偏光振动平面向右旋转称为右旋体，能使偏光向左旋转的称为左旋体。旋光物质使偏光振动平面旋转的角度称为旋光度，通常用α表示。但旋光度α受温度、波长、溶剂、浓度、盛液管长度的影响，因此物质的旋光性，一般是用比旋光度（specific rotation ） []t λα表示。t 为测定时的温度，一般是室温，λ为测定时光的波长一般采用钠光（波长为589.3nm,用符号D 表示）。比旋光度仅决定于物质的结构，是物质特有的物理常数。一般用（+）表示右旋，（-）表示左旋。对于溶液： α：旋光度，l ：盛液管的长度，单位：分米， c 溶液的浓度，单位：克/毫升。 对于纯液体： ?→?+ H
蔗糖水解反应速率常数
室温：23.1o C 大气压：101.325Kpa 反应温度：31o C C HCL : 2mol/L α∞=-0.311×α0= -3.88 表一 2min间隔数据 表二 3min间隔数据 表三 5min间隔数据 表四 10mim间隔数据
采用30 min前的数据点，采用二次曲线拟合，可以准确得到α0，结果如图 图1外推法求α0图 求得α0=12.47 表五数据综合 t\min αt αt-α∞ln(αt-α∞) 2 11.05 14.9 3 2.70 4 10.5 5 14.43 2.67 6 9.58 13.46 2.60 8 8.65 12.53 2.53 10 7.71 11.59 2.45 12 6.82 10.70 2.37 15 5.58 9.46 2.25 18 4.45 8.33 2.12 21 3.41 7.29 1.99
24 2.47 6.35 1.85 27 1.64 5.52 1.71 30 0.91 4.79 1.57 35 -0.13 3.57 1.27 40 -0.94 2.94 1.07 45 -1.56 2.32 0.84 50 -2.02 1.86 0.62 55 -2.35 1.53 0.43 60 -2.51 1.37 0.31 70 -2.80 1.08 0.08 80 -2.93 0.95 -0.05 90 -2.97 0.91 -0.09 以ln(αt-α∞)对t作图 图2ln(αt-α∞)对t的关系 ln (αt-α∞)= ln (ao—α∞)一k t 得k=0.03682 其半衰期为t=ln2/k=18.82min
蔗糖转化反应动力学实验报告
蔗糖转化反应动力学 姓名 学号 班级 实验日期 1 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) 学习旋光度测量方法及在化学反应动力学研究中的应用。 2 实验原理 蔗糖溶液在酸性介质中可水解生成葡萄糖和果糖。反应如下： ()() 果糖葡萄糖612661262112212O H C O H C O H O H C H +→++ 水解反应中，水是大量的，虽然有部分水分子参加了反应，但与溶质浓度的改变相比可以认为它的浓度是恒定的，而且氢离子是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖浓度有关，可视为一级反应，其速率方程为：kc dt dc =- 积分上式得：kt c c =0 ln 反应的半衰期与反应速率常数的关系式为：k k t 693 .02ln 2 1== 由积分式不难看出：只要测得不同反应时刻对应的反应物浓度，就可以lnc 对c 作图得 到一条直线，由直线斜率求得反应速率常数。然而，反应是在不断进行，要快速分析出不同时刻反应物的浓度是困难的。在本实验中，蔗糖及其水解产物都具有旋光性，即能够通过它们的偏振光的偏振面旋转一定的角度(该角度称为旋光度，常以α 符号表示)，来量度其浓度。蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，所以随水解反应的进行，反应体系的旋光度会由右旋逐渐转变为左旋，因此可以利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。 当其它条件不变时，旋光度与物质浓度成正比，即AC =α 蔗糖是右旋物质，产物中葡萄糖也是右旋物质，果糖是左旋物质。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。 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。 由AC =α可导出 )(00∞-=ααK C )(0∞-=ααt K C 由0 ln c kt c =可导出 0 ln t kt αααα∞∞-=- 以0ln()αα∞-对时间t 作图可得一条直线，由直线的斜率即可求得反应速率常数。