旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数-实验报告.pdf

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1、（六）（六）旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数一、目的要求一、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。二、仪器与试剂二、仪器与试剂WZZ-2B 自动旋光仪，样品管，秒表，恒温槽，量筒，锥形瓶，蔗糖水溶液，盐酸水溶液三、实验原理三、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为C12H22O11（蔗糖）+H2OC6H12O6（葡萄糖）+C6H12O6（果糖）为使水解反应加速，反应常常以 H+为催化剂。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

2、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。反应进程中，溶液的旋光度变

3、化情况如下：当反应开始时，t=0，溶液只有蔗糖的右旋，旋光度为正值，随着反应的进行，蔗糖溶液减少，葡萄糖和果糖浓度增大，由于果糖的左旋能力强于葡萄糖的右旋。整体来说，溶液的旋光度随着时间而减少。当反应进行完全时，蔗糖溶液为零，溶液中只有葡萄糖和果糖，这时，溶液的旋光度为负值。可见，反应过程中物质浓度的变化可以用旋光度来代替表示。ln（t）=k t ln（t0）从上式可见，以 ln（求得速度常数 k。四、实验步骤四、实验步骤）对 t 作图，可得一直线，由直线斜率可1、从烘箱中取出锥形瓶。恒温槽调至 55。2、开启旋光仪，按下“光源”和“测量”。预热 10 分钟后，洗净样品管，然后在样品管中装人蒸

4、馏水，测量蒸馏水的旋光度，之后清零。3、量取蔗糖和盐酸溶液各 30 毫升至干净干燥的锥形瓶，盐酸倒入蔗糖中，摇匀，然后迅速用此溶液洗涮样品管3 次，再装满样品管，放入旋光仪中，开始记时。将锥形瓶放入恒温槽中加热，待 30 分钟后取出，冷却至室温。4、记时至 2 分钟时，按动“复测”，记录。如此，每隔2 分钟测量一次，直至 30 分钟（注意：数值为正值时使用“+复测”，数值为负值时使用“-复测”）。5、倒去样品管中的溶液，用加热过的溶液洗涮样品管3 次，再装满样品管，测其旋光值，共测 5 次，求平均值。五、实验数据记录五、实验数据记录时间实验前实验后时间2/min.t/度时间18/min.t/度

5、204室温大 气 压68101214162224262830、。的平均值为：六、数据处理六、数据处理tt/度Ln（t-）2468101214-0.593-0.593-0.593-0.593-0.59316-0.18202224262830-0.593-0.593-0.593-0.593-0.593-0.593-0.593593旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数4.0003.5003.0002.5002.0001.5001.0000.5000.000-0.50005101520t/min253035y=-0.1182x+4.0087R2=0.9758y=-0.0662x+1.4062R2=0.35

6、04t-tLn（t-）线性(t-t)线性(Ln（t-）)线性(t-t)线性(Ln（t-）)由 Ln（t-）t 直线 y=+可求得：蔗糖的转化反应速率 K=In20.693半衰期：t1=kk2七、思考题七、思考题1.实验中，为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点 在蔗糖转化反应过程中，所测的旋光度t 是否需要零点校正为什么答：蒸馏水无旋光性，消除旋光仪的系统误差；实验中，所测的旋光度t 可以不校正零点，因t-，已将系统的零点误差消除掉。2.蔗糖溶液为什么可粗略配制答：初始浓度对于数据影响不大。速率常数 K 与温度和催化剂的浓度有关，实验测定反应速率常数 k，以 ln(t-)对 t 作图，由所得直线的斜

7、率求出反应速率常数 k，与初始浓度无关3.蔗糖的转化速度和哪些因素有关答：温度，催化剂得浓度、种类等。4.溶液的旋光度与哪些因素有关答：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。5.反应开始时，为什么将盐酸溶液倒入蔗糖溶液中，而不是相反答：因为盐酸是作为催化剂。若把蔗糖倒入盐酸当中，会导致反应液中盐酸的浓度过大，使得蔗糖在还没检测的时候就反应完全，使实验存在很大误差。若那盐酸倒入蔗糖溶液中，可以避免这种事情发生，最大地降低了误差的出现。八、八、实验结果与讨论：实验结果与讨论：本实验测得蔗糖的转化反应速率 K=,半衰期为，测得的旋光度变化趋势是从大到小，最终出现负值。证明果糖的旋光度为负值，并在数值上大于葡萄糖的旋光度值。而最终的旋光度几乎不变，这说明反应几乎已经达到极限。通过该实验，了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系，同时明白旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法。