一级反应-蔗糖酸催化转化反应
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。
一级反应
反应时间 t/s 反应体系测量旋光度α 真实旋光度α 反应时间 t/s 反应体系测量旋光度α 真实旋光度α 反应时间 t/s 反应体系测量旋光度α
150 9.80 9.533 505 5.50 5.233 750 3.20
210 9.10 8.833 575 4.45 4.183 780 3.00
280 8.00 7.733 612 4.40 4.133 810 2.80
8
6
旋光度
4
2
y=8.9499-0.007x
0
-2 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
t
α 0=8.9499，α ∞=-3.867 α 0—α ∞=12.8169 ln(α 0—α ∞)= 2.550765
2.8 2.6
ln(αt-α∞) Linear Fit of Sheet1 ln(αt-α∞)
一级反应—蔗糖酸催化转化反应
实验者：1351686 黎碧云合作者：叶键伟、马婧 实验日期：2015 年 5 月 15 日 Abstract:The sucrose conversion reaction is a pseudo-first-order reaction. Thehydrolysis of sucrose to reducing sugars will be faster in the presence of an acid catalyst.The experiment using the polarimeter to measure the optical rotation in the process of the reaction. The optical rotation of the reaction system changes by time and plotting a curve can gain the optical rotation which sucrose conversion completely. Key words: pseudo-first-order reaction, sucrose conversion reaction,Polarimetry, physical chemistry 实验目的： 1) 了解并掌握准一级反应特点 2) 根据物质的光学性质测定蔗糖水解反应参数 3) 学会使用旋光仪 实验原理： C12H22O11+H2O→C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖) 蔗糖在催化剂（常用 H+和蔗糖酶）下反应 速率加快 反应速率方程为− dt =k[C12H22O11] [H2O] [H+] ，α =1，β =6，γ =1（表明蔗糖转化反应实际 为八级反应） 由于实验中水和 H+过量， 由此认为反应过程二者浓度不变， 速率方程改成− dt =kobs[C12H22O11] kobs:表观速率常数（由实验测定） ，上式积分有 lnc=lnc0-kobst 反应半衰期：t1/2=
蔗糖转化反应的速率常数
实验一 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数1目的要求(1) 测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。
(2)了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的使用方法。
2基本原理(1) 蔗糖转化的反应式为果糖葡萄糖蔗糖 O H C O H C O H O H C 62166126H2112221+−→−++在纯水中此反应的速度极慢，通常需要在H +催化作用下进行，该反应为二级反应。
但是由于水是大量存在的，尽管有部分水分子参加了反应，但仍可认为在反应过程中水的浓度是恒定的，而H +起催化作用，其浓度也保持不变。
因此，蔗糖转化反应可看作是一级反应。
一级反应的速率方程表达式如下：-dc/dt=kc (1)积分可得： lnc=-kt+lnc 0 (2) 式中：c —反应时间为t 时的反应物浓度；c 0—反应物起始浓度；t —反应时间； k —反应速率常数。
当c= 1/2c 0时，时间t 可用t 1/2表示，即反应的半衰期t 1/2=ln2/k=0.693/k (3)由式(2)可以看出，lnc 对t 作图为一直线，直线的斜率为反应速率常数k 。
若要直接测量不同时刻的反应物浓度非常困难，但蔗糖及其转化产物都有旋光性，而且旋光能力不同，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。
(2) 测量旋光性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、溶液的浓度、样品管长度、光源及温度等均有关系。
当其它条件固定时，旋光度与反应物浓度呈线性关系。
即α=Kc (4)式中K 为比例系数，与旋光物质的本性有关。
蔗糖是右旋物质，而反应产物混合物中，葡萄糖是右旋的，果糖是左旋的，但其旋光能力较葡萄糖大，所以从总体上反应产物呈左旋性质。
随着反应的进行，系统的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，系统的旋光度恰好等于零，而后就变成左旋，直到蔗糖完全转化，这时左旋角达到最大值α∞。
则α0=K反c0 (蔗糖尚未分解t=0) (5)最后的溶液旋光度为α∞=K产c0 (蔗糖全部转化t=∞)(6)式中K反、K产分别表示反应物与产物之比例系数，c0为反应物的起始浓度，亦是生成物最后的浓度。
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。
蔗糖的转化
六. 思考题
6.混合酸溶液和蔗糖溶液的次序怎样？ 是否可颠倒？为什么？
7.实验中，利用蒸馏水来校正旋光仪 的零点，试问蔗糖转化反应过程中所 测的旋光度αt是否必需要进行零点校 正？为什么？
附录
圆盘旋光仪是采用三分视野法来确定光学零 位的。其构造见下图。
图中：S为钠光光源，N1为起偏镜，N2为石英 片，N3为检偏镜，P为旋光管(内盛待测液)，A 为目镜的视野，N3上附有刻度盘，当旋转N3 时，刻度盘随同转动，其旋转的角度可以从刻 度盘上直接读出。
6.实验完毕，关闭电源，将测定液倒入 回收瓶中，然后清洗干净旋光管。
五.数据记录和处理
1.数据记录 室温__24.50 _℃ 大气压 101.30 Pa
t/min
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
α t
11.50 9.20 7.30 5.60 4.15 2.80 1.60 0.60 0.05 -0.40
四. 实验步骤
1.开动旋光仪预热10-15min后开始测定。 2.用自来水洗旋光管（3次），再用少
量蒸馏水洗（3次），然后装满蒸馏水， 放入旋光仪暗室中调零点，平行读取3 次取其平均值。
四. 实验步骤
3. 用移液管取25.00 mL蔗糖水溶液于 100 mL锥形瓶中，再用另一支移液管 吸取25.00 mL 4 mol/L盐酸注入已装入 蔗糖水溶液的锥形瓶中，把溶液混合 均匀，同时启动秒表记时。
二. 实验原理
蔗糖转化的反应方程式为
C12H22O11+ H2O H→+ C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖(右旋)
葡萄糖(右旋) 果糖(左旋)
其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。当[H+]一定，蔗糖溶液较稀时，转化反应可视 为一级反应，其动力学方程式为
实验十五 一级反应---蔗糖的转化
lnc ＝ -k1t + lnc0
半衰期为：
0.69＝KcB
[]t —比旋光度：当温度、波长、溶剂一定时，B物质的
比旋光度为一定值，蔗糖：＋66.6；葡萄糖：+52.5；果糖： -91.9。l—旋光管长度；M—摩尔质量；当比旋光度、旋光管 长度一定时，溶液的旋光度与B物质的浓度成正比。
C12H22O11 + H2O → C6H12O6(葡) + C6H12O6(果)
[]t t=0 t=t t=∞
+66.6 c0 c 0
+52.5 0 c0 - c c0
-91.9 0 c0 - c c0
0＝ K反 · c0 t＝K反c + K生 (c0-c) ∞＝ K 生 · c0
0 - ∞＝(K反 - K生)· c0
t - ∞＝(K反 - K生)· c
ln( t - ∞)＝-k1· t + ln(0 - ∞) 若以 ln( t - ∞)对t作图应得一条直线。
斜率＝-k1
实验步骤
1. 了解和熟悉旋光仪的使用方法，并用蒸馏水校正旋光仪 的零点。 2. 调节超级恒温槽的温度为25±1℃。 3. 测 t： 移取蔗糖溶液、盐酸溶液各25ml，恒温10min。把已恒温的 HCl溶液倒入蔗糖溶液中（不可反之），倒入一半时按下秒表， 开始计时，并测定 t，每隔10min测一次，一小时后，每15min测 一次，共测90min。
4. 测∞ 把剩余的反应液在50～60℃的水浴上加热30min，冷却恒温 后测∞。
注意事项：
1、在进行蔗糖水解速率常数测定之前，要熟练掌握旋光仪的 使用，能正确迅速地读出其数值。 2、旋光管管盖不要旋的过紧，不漏水即可。
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。
【实验】【一级反应蔗糖酸催化转化反应】
实验名称：__一级反应---蔗糖酸催化转化反应__ 姓名： _________李健 ___________ 学号： ________1251654___________ 合作者： ________ 靳凯 ___________ 院系： ______材料科学与工程________ 专业班级：___材料科学与工程 2012 级 2 班___ 实验日期：________2014/4/29__________
一、摘要：
蔗糖本身是右旋性物质，其催化转化生成的葡萄糖也是右旋性物质、果糖 是左旋性物质，本实验采用旋光法根据三者的旋光能力的差别结合体系旋光度 的变化历程来度量反应进程，并测定酸催化条件下蔗糖水解反应动力学参数： 反应速率常数 Kobs 和半衰期 t1/2。
二、关键词：
旋光度、反应速率常数、半衰期。
ln（αt -α∞）
2.608843551 2.749405387 2.619825968 2.63068908 2.423326711 2.427748236 2.414424575 2.418885549 2.330524462 2.340201957
14
4.7
15
4.45
16
3.6
17
2.75
lnC=lnCO-Kobs t
（1）
t1/2=ln2/Kobs
由于反应不断进行时浓度不易测得，引入旋光度，通过体系旋光度的变化来
度量反应进程。
蔗糖是右旋性物质，比炫光度为[α]2D0=66.6O,葡萄糖亦为右旋性物质，比炫 光度为[α]2D0=52.5O，果糖是左旋性物质，比炫光度为[α]2D0=-91.9O。反应过程中，
（2）数据处理：
ln（αt -α∞）对 t 作图得一直线：
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 。
物理化学实验报告 蔗糖的转化
实验名称：蔗糖的转化实验日期：2011年3月29日姓名：王一航编号：14—1学号：00927003室温：23.1 ℃大气压：101.99kPa【摘要】蔗糖转化是一级反应，若催化剂H+浓度固定，水大量存在，则其反应速率只与蔗糖浓度成正比。
本实验利用反应物蔗糖(右旋性)及生成物果糖(左旋性)的旋光度不同，旋光度与物质浓度的正比关系，通过测定反应不同时间的旋光度，拟合lg(αt－α∞)与t关系曲线，即可测定蔗糖转化的反应级数、求得反应速率常数k，并由k值计算反应的半衰期t1/2【引言】一、实验目的：1． 根据物质的光学性质研究蔗糖转化反应，测定其反应级数、速度常数和半衰期 2． 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： 1. 一级反应：反应速率只与某反应物浓度成正比：—kc dtdc=，ln(c 0/c t )=kt K:反应速率常数；c t ：反应物在时间t 时浓度。
设反应物起始浓度为a ，t 时间内已经起反应的反应物浓度为x ，则在t 时反应速率为：-d(a-x)/dt=k(a-x)，积分可得t=1/k*ln(a/a-x)半衰期(x=a/2时所需时间)： t 1/2=1/k*ln(a/a-1/2a)=0.693/k 2. 蔗糖反应：反应式：C 12H 22O 11 + H 2O −→−+H C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6(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[]20D α=66.6°，生成物葡萄糖为右旋性，[]20D α=52.5°，果糖为左旋性，[]20D α=-91.9°.因为旋光度与反应物浓度成正比α=Kc,（ K 与物质旋光度、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。
物理化学实验思考题及参考答案2
1、旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数1. 简述旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数的实验原理。
答：蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖，其反应为：由于水是大量存在的，是催化剂，反应中它们浓度基本不变，因此蔗糖在酸性溶液中的转化反应是准一级反应。
由一级反应的积分方程可知，在不同时间测定反应物的相应浓度，并以对t 作图，可得一直线，由直线斜率可得k 。
然而反应是不断进行的，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的进程。
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、样品管长度及温度等均有关，当其他条件均固定时，α＝βc 。
在某一温度下测出反应体系不同反应时刻t 时的及a ∞，以()∞-ααt ln 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 ，半衰期k t 2ln 21=。
2. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，如果所用蔗糖不纯，对实验有何影响？答：本实验通过旋光度的测定来测蔗糖反应速率，蔗糖是右旋性物质，其[] 6.66 20＝Dα，葡萄糖是右旋性物质，其[] 5.52 20＝D α，果糖是左旋性物质，其[] 9.91 20-＝Dα，因此随着反应的进行反应体系的旋光度由右旋变为左旋。
若蔗糖不纯，所含杂质如果无旋光性对实验无影响，如果具有一定的旋光性会影响实验旋光度的测量，使实验结果不准确。
3. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测旋光度时不作零点校正，对实验结果有无影响？答：无影响，本实验中，所测的旋光度αt可以不校正零点，因αα∞，已将系统的零点误差消除掉。
4. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，蔗糖水解实验中配制溶液为何可用台称称量？答：蔗糖初始浓度对于数据影响不大。
速率常数K和温度和催化剂的浓度有关，实验测定反应速率常数k，以(αα∞)对t作图，由所得直线的斜率求出反应速率常数k，和初始浓度无关，蔗糖的称取本不需要非常精确，用台称称量即可。
实验11一级反应
物理化学实验备课材料一级反应——蔗糖的转化一、基本介绍蔗糖是由葡萄糖的甘羟基与果糖的甘经基缩合而成的二糖。
在水溶液中，其甘键断裂可进行如下的转化反应:C12H22O11（蔗糖）+H2O C6H12O6（葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）在纯水中此反应进行的速率极慢.通常需要在H十离子催化作用下进行。
此反应是动力学中最早采用物理方法研究的反应之一。
早在1850年，Wilhelmy就对此反应进行了研究，发现此反应对蔗糖的反应级数为1。
影响蔗糖转化反应速率的因素有反应温度、反应物蔗糖和水的浓度、酸催化剂的种类和浓度等。
本实验测定在一定条件下蔗糖转化反应速率常数所采用的物理方法为旋光法。
二、实验目的1、根据物质的光学性质，用测定旋光度的方法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、了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系及一级反应的动力学特征。
3、了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法及在化学反应动力学测定中的应用。
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，即速率方程为：式中c是反应物t时刻的浓度，k是反应速率系数。
积分上式得：式中为t = 0时刻的反应物浓度。
一级反应具有以下两个特点：(1)以ln c对于t作图，得一直线，其斜率m = - k。
(2)反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，以t1/2表示。
将代入上式，得一级反应的半衰期为表明一级反应的半衰期t1/2只决定于反应速率常数k，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C12H22O11（蔗糖）+H2O C6H12O6（葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）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，在反应过程中水的浓度可视为不变。
在这个情况下，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r = kc式，所以此反应为准一级反应。
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。
蔗糖转化反应动力学
蔗糖转化反应动力学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()()()果糖葡萄糖蔗糖61266126][H 2112212O H C O H C O H O H C +−−→−++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 dtdcdt dc dt dc ===-=υ （C18.1）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 (C18.2)当蔗蔗,021c c =时，相应的时间t 即为半衰期21t ，且kk t 6931.02ln 21== (C18.3) 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Amm αα=（C18.4） 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 AlnMlm m ααα==（C18.5） 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(C18.6) 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，随着反应的进行，蔗糖、葡萄糖、果糖的浓度发生变化，总旋光角也发生变化。
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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 2O H +→ 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∞)。
若以ln(αt−α∞)对t作图，从直线的斜率即可求得反应速率常数kobs，进而可求得半衰期t1=ln2k obs。
3.仪器与药品①旋光仪、超级恒温槽、旋光管、停表、移液管（250ml）2支、吸量管（10ml）2支、容量瓶、具塞锥形瓶（100ml）2个、锥形瓶（250ml）2个、试剂瓶（250ml）2个、量筒、烧杯②蔗糖（分析纯）、浓盐酸、H2C2O4·H2O（基准物质）、NaOH（分析纯）、酚酞（1%）、甲基橙（0.1%）4.实验步骤①H Cl原始溶液的配置和浓度测定：在通风橱中将浓盐酸水按2:1（体积比）稀释，配成100ml 原始溶液（浓度约8mol·ml-1），转入试剂瓶中加塞储存。
配置250ml 0.1mol·ml-1NaOH标准溶液。
准确称取0.15gH2C2O4·2H2O固体于250ml锥形瓶中，加25ml水溶解，加入2～３滴酚酞，用NaOH标准溶液滴定2次，计算NaOH 标准溶液的浓度。
用NaOH标准溶液标定HCl原始溶液。
②旋光仪零点的校正：洗净旋光管，将管子一段的盖子旋紧，向管内注入蒸馏水，把玻璃片盖好，使管内无气泡存在，再旋紧套盖，保证不漏水。
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：打开旋光仪电源开关，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暗度相等为止。
记下检偏镜的旋光度，重复测量数次，取其平均值。
此平均值即为零点，用来校正仪器系统误差。
的测定：用移液管分别向③蔗糖水解过程中αt两只干燥锥形瓶中移入25.00ml蔗糖溶液（20%）和25.00mlHCl原始溶液，同时置于恒温槽中恒温10~15min（若旋光管无恒温夹套，可不恒温，直接在室温中测量）。
待恒温后，取出锥形瓶擦干外壁，将HCl溶液倒入蔗糖溶液，并在加入一半时，开动停表。
采用相互倾倒、不断振摇的方法混合均匀，并迅速用少量混合溶液荡洗旋光管两次，然后将混合溶液装满旋光管，盖好玻璃片，旋紧套盖（检漏，检查有无气泡）。
擦净旋光管两端玻璃片，擦去旋光管外残留的溶液，立刻置于旋光仪中测定旋光度。
第一个值要求在反应起始时间1~2min 内测定。
在反应开始15min内，每分钟测一次，以后的测定时间间隔可逐渐加宽，一直到旋光度为负值为止。
的测定：将旋光管中反应液与锥形瓶中剩④α∞余混合液混合，置于50~60℃水浴中温热50分钟以上。
冷却至实验温度，按上述操作测其旋光度，在15min内，读取5~7个数据，如在。
实测量误差范围内，取平均值，认为是α∞验结束立即将旋光管洗净擦干，防止酸对旋光管的腐蚀。
⑤探究酸催化剂浓度的影响：在50ml容量瓶中移取适当体积原始HCl溶液并稀释，控制反应体系中盐酸的浓度在0.5~4mol·ml-1范围内，重复步骤3、4，共测5个酸浓度下的反应速率。
记录室温、大气压等常规实验数据。
将旋光管槽内外用纸擦干，防止酸液腐蚀。
清理实验台面。
5.实验数据记录与处理NaOH末体积/mL 25.05 24.49NaOH初体积/mL 0.60 0.1124.45 24.38 NaOH溶液体积/mL0.09897 0.09844 NaOH溶液浓度/(mol/L)NaOH溶液浓度0.09870平均值/(mol/L)HCl末体积/mL 24.96 24.88 HCl初体积/mL 0.12 0.2524.57 24.63 HCl溶液体积/mLHCl溶液浓度0.08035 0.08013/(mol/L)0.08024HCl溶液浓度平均值/(mol/L)C=4mol/LHCl（1）t(s) 120 189 243 303 420αt(°)7.15 3.8 1.8 -0.05 -2.56以ln(αt −α∞)对t 作图k obs =0.0049 t 1=141sC HCl （2）=3mol/Lt(s) 205260 295 350 401 457 508 565αt(°)13.5 12.65 12.05 11.4 10.7 9.85 9.15 8.55 t(s) 628 694 863 946 1035 1121 1243 1376 αt(°)7.95 7.05 5.25 4.35 3.95 3.05 2.05 1.15 t(s) 1474αt(°)0.55以ln(αt−α∞)对t作图kobs=0.0010 t12=693sCHCl（3）=2mol/Lt(s) 133 228 426538 630 772 9021035αt(°)15.25 13.75 11.45 10.15 9.4 7.8 6.65 5.5 t(s) 1263 1398 1524 1672 1747 1812 1898 1955 αt(°) 3.6 2.9 2.15 0.95 0.75 0.55 0.15 -0.1以ln(αt−α∞)对t作图k obs =0.0008 t 12=866sC HCl （4）=1mol/L t(s)93214319509 800 1403 1995 2656αt (°) 16.25 15.9 15.55 14.85 13.8 11.7 9.6 7.3t(s) 2969 3280 3600 αt (°) 6.55 5.55 4.95t∞kobs=0.0002 t12=3465sCHCl（5）=0.8mol/Ltt ∞k obs =0.00016 t 1=4931sα∞的测定序号 旋光度（°） 旋光仪零点平均值（°） 1 -4.95 -4.972 -4.95 3-4.95 4 -5.05 5 -4.95[H +](mol/L)k obs 4 0.0049 3（舍弃）0.00102 0.00081 0.00020.8 0.00018 作kobs~[H+]图外推至[H+]=0求出k= -0.0014作ln(kobs -k)~ln([H+])图直线斜率为0.8684，即H+的反应级数γ=16.思考与讨论①为什么可用蒸馏水来校正旋光仪零点？试问在蔗糖转化反应过程中所测得旋光度是否要进行零点校正？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；蔗糖溶液以作蒸馏水溶剂，且蒸馏水没有旋光性，旋光度为零，故用纯蒸馏水作零点校正。
蔗糖转化反应过程中，无须再作零点校正，因都以蒸馏水作校正，只需校正一次。
②在测量蔗糖转化速率常数时，选用长的旋光管好，还是短的好？答：选用较长的旋光管好。
根据公式[α]＝α×100/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。
③如何判断某一旋光物质是左旋还是右旋？答：用旋光仪测定物质的旋光度，若为负值，则为左旋；若为正值，则为右旋。
④在混合蔗糖溶液和盐酸溶液时，我们将盐酸加到蔗糖溶液里去，可否将蔗糖溶液加到盐酸里？为什么？答：不能。
由于反应中水是大量的，消耗的水可忽略不计，所以该反应可看作是一级反应。
反应速率只与蔗糖的浓度有关。
盐酸只作催化剂。
如果将蔗糖加入盐酸中，蔗糖的起始浓度就是一个变化的值，而且先加入的蔗糖会先水解，影响起始浓度和反应速率。
只有将盐酸加入到蔗糖溶液中，所有实验才是在相同条件下进行的。
并且盐酸加入糖液中会使瞬间体系中氢离子浓度较高，导致局部反应速率过快而严重影响速率常数的测定。