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1、蔗糖水解反应速度常数的测定,一、实验目的,二、实验原理,三、药品仪器,四、实验步骤,五、实验记录,六、数据处理,八、注意事项,九、思考题,七、结果分析与讨论,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。,实验原理,蔗糖是从甘蔗内提取的一种纯有机化合物，也是和生活关系最密切的一个天然碳水化合物，它是由D-(-)-果糖和D-(+)-葡萄糖通过半缩酮和半缩醛的羟基相结合而生成的。蔗糖经酸性水解后，产生一分子D-葡萄糖和一分子D-果糖：蔗糖 葡萄糖 果糖,该反应是一个二级反应，在纯水中此反应的速率极
2、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：,式中：c 为时间t时的反应物浓度,积分可得：,式中：C0为反应开始时反应物浓度。,K为反应速率常数,（1）,或,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和半衰期t1/2。,=C 式中：比例常数与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度及温度等有关。物质
3、的旋光能力用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示：,反应物蔗糖是右旋性物质，其比旋光度D20=66.6o；生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度D20=52.5o；但果糖是左旋性物质，其比旋光度D20=-91.9o。,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少，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，直至蔗糖完全水解，这时左旋角达到最大值。,设体系最初的旋光度为：,（t=0，蔗糖尚未转化）,当时间为t时，蔗糖浓度为C，此时旋光度为t，即：,体系最终的旋光度为：,（t=，蔗糖已完全转化）,（2）,（3）,（4）,0-
4、=(反-生)C0(5),t-=(反-生)C(6),(5)式除以(6)式，得：,(7),将(7)式代入(1)式即得：,显然，以ln(t-)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：,药品仪器,1.旋光仪；2.超级恒温器；3.电热恒温水浴锅；4.移液管、锥形瓶、容量瓶等；5.蔗糖(10)、HCl(2mol/L)等。,实验步骤,开启恒温器旋光仪开关,调节温度仪器调零,关闭旋光仪整理实验台,蔗糖盐酸恒温15分,水解过程的旋光度测定,完全水解的旋光度测定,温度设定及旋光仪零点校正,温度设定：调节恒温器的接点温度计，至25（以玻璃温度计
5、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50ml的磨口三角瓶中。用移液管吸取25ml2mol/L盐酸加入到50ml的磨口三角瓶中。把两个三角瓶同时放入超级恒温器中，恒温15分钟。,待蔗糖与盐酸溶液恒温15分钟后取出，把盐酸溶液倒入到蔗糖溶液中，加入一半时开始计时，全部加入后摇匀；混合后的溶液，倒入旋光管中（不产生气泡），用滤纸吸干管外壁的溶液，将旋光管放入旋光仪中，每5分钟测一次旋光度的值，20分钟后，每10分钟测一次，在40分钟、55分
6、钟、75分钟、100分钟各测一次旋光度的值，实验结束。,把剩余的水解反应液，放在电热恒温水浴锅中，在60条件下恒温30分钟，然后移到超级恒温器中恒温15分钟。测定完全水解的旋光度的值即。,实验数据记录,实验日期：；超级恒温器温度：；旋光仪零点：。t的测定：最终旋光度=。,数据处理,1.计算t-和ln(t-)；2.作ln(t-)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t-和ln(t-)的结果,t1 t2 t(min),ln(t-),0,A,B,ln(t-)1,ln(t-)2,直线斜率：,反应速率常数：,半衰期：,实验结果与讨论,结果：实测值为=计算实验偏差：分
7、析产生偏差的原因：有何建议与想法？,注意事项：,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.测定时，要注意被测样品在5060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。,思考题,1.在混合蔗糖溶液和盐酸溶液时，是将盐酸溶液加到蔗糖溶液中，可否将蔗糖溶液加到盐酸溶液中？为什么？2.若不用蒸馏水校正旋光仪的零点，是否会影响实验结果的准确度？3.如何从实验结果，分析说明蔗糖水解反应为一级反应？影响反应速率常数的因素有哪些？4.测定时，蔗糖水解反应液恒温的温度不能超过60。为什么？,重点难点,重点：掌握旋光仪的使用方法；蔗糖水解反应用旋光度表示动力学方程推导。难点：旋光仪的构造及原理。,文献值：,温度和盐酸浓度对蔗糖水解速率常数K的影响,注：蔗糖溶液的浓度均为10%活化能Ea=108kJ/mol,
