蔗糖水解反应速率常数的测定实验数据处理
又分析可知拟合曲线的斜率为-0.01855。
亦即：-k=-0.01855
K=0.01855 min-1
蔗糖水解反应的半衰期t 1/2= k 693.037.3585
Intercept Intercept Slope Slope Statistics Value Standard
Error
Value Standard Error Adj. R-Square (K 。-Kt)/t 2.25136 0.05577 -0.01855
9.31041E-4 0.9542
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
速率常数与化学平衡常数综合分析 1．T 1温度时在容积为2 L 的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O 2(g) 2NO 2(g) ΔH <0。 实验测得：v 正＝v (NO)消耗＝2v (O 2)消耗＝k 正c 2(NO)·c (O 2)，v 逆＝v (NO 2) 消耗＝k 逆c 2(NO 2)，k 正、k 逆 为速率常数，只受温度影响。不同时刻测得容器中n (NO)、n (O 2)如表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 n (NO)/mol 1 0.6 0.4 0.2 0.2 0.2 n (O 2)/mol 0.6 0.4 0.3 0.2 0.2 0.2 (1)T 1温度时，k 正 k 逆 ＝______________。 (2)若将容器的温度改变为T 2时，其k 正＝k 逆，则T 2_______(填“>”“<”或“＝”)T 1。 答案 (1)160 (2)> 解析 (1)根据v 正＝v (NO)消耗＝2v (O 2)消耗＝k 正c 2(NO)·c (O 2)，得出k 正＝v (NO )消耗 c 2(NO )·c (O 2)，根据v 逆 ＝v (NO 2)消耗＝k 逆 ·c 2(NO 2)，得出k 逆 ＝ v (NO 2)消耗c 2(NO 2)，因为v (NO)消耗＝v (NO 2 )消耗，所以k 正 k 逆 ＝c 2(NO 2) c 2(NO )·c (O 2)＝K ，表格中初始物质的量：n (NO)＝1 mol ，n (O 2)＝0.6 mol ，体积为2 L ，则列 出三段式如下： 2NO(g)＋O 2(g) 2NO 2(g) 始/mol·L － 1 0.5 0.3 0 转/mol·L － 1 0.4 0. 2 0.4 平/mol·L －1 0.1 0.1 0.4 K ＝c 2(NO 2)c 2(NO )·c (O 2)＝0.420.12×0.1 ＝160。 (2)若将容器的温度改变为T 2时，其k 正＝k 逆，则K ＝1＜160，因反应：2NO(g)＋O 2(g)2NO 2(g) ΔH ＜0，K 值减小，则对应的温度增大，即T 2＞T 1。 2．顺-1,2-二甲基环丙烷和反-1,2-二甲基环丙烷可发生如下转化： 该反应的速率方程可表示为v (正)＝k (正)c (顺)和v (逆)＝k (逆)c (反)，k (正)和k (逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：
（三）预习报告参考格式 目的要求： (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和半衰期。 基本原理： 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为： C12H22O11 ( 蔗糖)+ H2O →C6H12O6 (葡萄糖)+ C6H12O6( 果 糖) 右旋右旋左旋 将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： 当C=时,时间t可用t1/2表示,既为反应半衰期:t1/2 =ln2 / k = / k
设体系最初的旋光度为：α0=β反C o ( t=0,蔗糖尚未转化) 体系最终的旋光度为：α∞=β生C o ( t=∞,蔗糖已完全转化) 最终得到： ln(αt-α∞)=-kt+ln(αo-α∞) 显然,以ln(α0-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。 实验步骤 一、请仔细阅读仪器九“旋光仪”章节，了解旋光仪的构造和原理，掌握使用方法。 二、旋光仪的零点校正 三、反应过程的旋光度的测定 四、α∞的测量 五、将恒温水浴和恒温箱的温度调高5℃，按上述步骤三和四再测量一套数据。 数据记录
1. 将实验数据记录于下表: 温度：℃c(HCl): α∞: 文献数据 温度与盐酸浓度对蔗糖水解速率常数的影响
注意事项 1、反应溶液腐蚀性很强，不要滴在仪器上，实验完毕要洗干净样品管。 2、测量完毕的溶液要倒入烧杯中，以防丢失样品管的盖玻璃。 3、为确保能尽快读出第一个数据，事先要熟悉装样方法和旋光值的读法。 4、用反应溶液涮洗样品管时，用量要少，以免溶液不够。 5、秒表要连续计时，不能中途停止。 实验中可能的误差来源 1、反应开始时数据变化太快，记录的数据不够准确，存在误差。
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：
【数据处理】 ① 25℃的反应速率常数k T 1，将实验数据及计算结果填入下表： 恒温温度=24.9℃ 0κ=1.994m s ·cm -1 V 乙酸乙酯=10.00mL [乙酸乙酯]=0.0200mol/L V NaOH =10.00mL [NaOH]=0.0200mol/L c 0=0.5×0.0200=0.01mol/L t/min t κ/ms ·cm -1 t t 0κκ-/ms ·cm -1·min -1 2 1.835 0.159 0.079500 4 1.759 0.235 0.058750 6 1.675 0.319 0.053167 8 1.602 0.392 0.049000 10 1.542 0.452 0.045200 12 1.49 0.504 0.042000 14 1.444 0.55 0.039286 16 1.404 0.59 0.036875 18 1.368 0.626 0.034778 20 1.335 0.659 0.032950 22 1.306 0.688 0.03127 3 2 4 1.281 0.713 0.029708 26 1.259 0.73 5 0.028269 28 1.237 0.757 0.02703 6 30 1.217 0.777 0.025900 图1：25℃t κ- t t 0κκ- 由于第一个数据偏离其它数据太多，有明显的误差，所以舍去。
数据处理： t κ对 t t 0κκ-作图,求出斜率m ，并由 0kc 1 m = 求出速率常数. 直线公式：y=16.616x + 0.7888 R 2=0.9998 m=16.616，k T 1=1/(mc 0)=1/(16.616*0.01)mol ·L -1·min= 6.02L/(mol ·min) 文献参考值：k （298.2K ）=（6±1）L/(mol ·min) ② 用同样的方法求37℃的反应速率常数k T 2，计算反应的表观活化能Ea ： 恒温温度=35.0℃ 0κ=2.27ms ·cm -1 V 乙酸乙酯=10.00mL [乙酸乙酯]=0.0200mol/L V NaOH =10.00mL [NaOH]=0.0200mol/L c 0=0.5×0.0200=0.0100mol/L 实验数据记录及处理表2：
盐酸溶液 等体积混合，用旋光仪测定旋光度随时间的变化关系，然后推算蔗糖的水解程度。因为蔗糖具有右旋光性，比旋光度为 =66.37o ，而水解产生的葡萄糖为右旋性物质，其 比旋光度为 =52.7o ；果糖为左旋光性物质，其比旋光度为 = -92o ，由于果糖的左旋性比较大，故反应进行时，右旋数值逐渐减小，最后变成左旋，因此蔗糖水解作用又称为转化作用。用旋光仪器测得旋光度的大小与溶液中被测物质的旋光性、溶剂性质与光源波长、光源经过的的厚度、测定时温度等因素有关。当这些条件固定时，旋光度α与被测溶液的浓度a 呈直线关系，所以 α0=A 反a （t =0蔗糖未转化时的旋光 度） （3.6） α∞=A 生a （t =∞蔗糖全部转化时的旋 光度） （3.7） αt =A 生(a-x )+ A 生x {t = t 蔗糖浓度为 (a-x )时的旋光度} （3.8） 式中，A 反、A 生为反应物与生成物的比例常 数，a 为反应物起始浓度也是水解结束生成物的20][D α20 ][D α20][D α
浓度，x 为t 时生成物的浓度。 由（3.6），（3.7），（3.8）式得： （3.9） 将式（3.9）代入（3.3），则得： （3.10） 将 式（ 3.10）整理得： (3.11) 以lg(αt -α∞)对t 作图，由直线斜率求出速率常数k 。 如果测出不同温度时的k 值，利用Arrhenius 公式求出反应在该温度范围内的平均活化能。 三、仪器与药品 旋光仪及其附件1套，叉形反应管2只，恒温槽及其附件1套，停表1只，容量瓶（100mL ）1个，（25mL ）3只。移液管（25mL ，胖肚）1根，移液管（25mL ，刻度）1根，烧杯（50mL ）1只，洗瓶1只，洗耳球1个。蔗糖（分析纯），盐酸1.8mol .L -1。 四、实验步骤 1.仪器装置 ∞ ∞--=-ααααt x a a 0∞∞--=ααααt t k 0 ln 1)ln()ln(0∞∞-+-=-ααααkt t 2 ln RT E dT k d a =
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 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
一级反应速率常数测量 一、 实验原理 1. 蔗糖水解反应是典型的一级，是一个准一级反应而已。 C 12H 22O 11＋H 2O （酸催化）＝ C 6H 12O 6（葡萄糖）＋C 6H 12O 6（果糖） 本是二级反应，由于水是大量的， 成为准一级反应。 －dc/dt ＝k 1c 积分： lnc ＝ k 1t ＋ B 或 lnc 0/c ＝ k 1t 2. 旋光度α与浓度的关系。 20℃时，蔗糖的比旋光度〔α〕＝66.6°；葡萄糖比旋光度〔α〕＝52.5°； 果糖的比旋光度〔α〕＝－91.9° 蔗糖水解反应，开始体系是右旋的角度大，随反应进行，旋光角度减少，变成左旋。旋光角度α与浓度关系式：α＝〔α〕Lc L 是旋光管长度，〔α〕仅与温度有关，当温度，旋光管长度一定，α与浓度c 成正比。可写成 α＝Kc 3 .用α表示的一级反应动力学方程： A ――→ B ＋ D t=0 C 0 α0＝K A C 0 （1） t=t CA C B ＝C 0－C A ； C D ＝C 0－C A αt ＝αA ＋αB ＋αD ＝K A C A ＋（K B ＋K D ） （C B ＋C D ） （2） t=∞ 0 C 0 ； C 0 α∞＝（K B ＋K D ）C 0 （3） (1)－(3)： α0－α∞＝（K A －K B －K D ）C 0 C0＝（α0－α∞）/（K A －K B －K D ） (2)－(3)：α0－αt ＝（K A －K B －K D ）C A C A ＝（α0－αt ）/（K A －K B －K D ） 代入一级反应动力学方程： ∝-∝-==ααααt A c c t k 001ln ln 或 B t k c +-=1ln 得到 ')ln(1B t k t +-=-∝αα 二、仪器药品（略）
旋光法测定蔗糖转化反应的活化能 一、实验目的 1.了解蔗糖转化反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。 2.测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。 3.了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。 二、 基本原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖，其反应为： C 12H 22O 11+H 2O C 6H 12O 6+C 6H 12O 6 （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很慢，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是准一级反应。 一级反应的速率方程可由下式表示： – dt dc A =A kc (1) C A 为时间t 时反应物的浓度，k 为反应速率常数。 积分可得： 0,ln ln A A c kt c +-= (2) 式中， C A,0为反应物的初始浓度。 当C A =1/2C A,0时，t 可用t 1/2表示，即为反应的半衰期。由(2)式可得: (3) 从上式可以看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，并以c ln 对t 作图，可得一条直线，由直线的斜率可求得反应速率常数k ，由于反应是不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是很困难的。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旋光物质的旋光能力、溶剂性质、溶液浓度、样品管的长度及温度均有关系。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
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)
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数 07化四 20072401175 钟国莉 指导老师：李国良 小组成员：肖玉婵 黄婷 钟国莉 【实验目的】 ①学习电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法以及活化能的测定方法； ②了解二级反应的特点，学会用图解计算法求二级反应的速率常数； ③熟悉电导仪的使用。 【实验原理】 （1）速率常数的测定 乙酸乙酯皂化反应时典型的二级反应，其反应式为： CH 3COOC 2H 5＋NaOH = CH 3OONa ＋C 2H 5OH t=0 C 0 C 0 0 0 t=t Ct Ct C 0 - Ct C 0 -Ct t=∞ 0 0 C 0 C 0 速率方程式 2kc dt dc =-，积分并整理得速率常数k 的表达式为： t 0t 0c c c c t 1k -?= 假定此反应在稀溶液中进行，且CH 3COONa 全部电离。则参加导电离子有Na ＋ 、OH － 、 CH 3COO －,而Na ＋反应前后不变，OH －的迁移率远远大于CH 3COO － ，随着反应的进行， OH － 不断减小，CH 3COO － 不断增加，所以体系的电导率不断下降，且体系电导率（κ） 的下降和产物CH 3COO － 的浓度成正比。 令0κ、t κ和∞κ分别为0、t 和∞时刻的电导率，则： t=t 时，C 0 –Ct=K （0κ-t κ） K 为比例常数 t →∞时，C 0= K （0κ-∞κ） 联立以上式子，整理得： ∞+-?= κκκκt kc 1t 00t 可见，即已知起始浓度C 0，在恒温条件下，测得0κ和t κ，并以t κ对 t t 0κκ-作图， 可得一直线，则直线斜率0 kc 1 m = ，从而求得此温度下的反应速率常数k 。
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 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
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）
实验九旋光度法测定蔗糖转化反应的速率常数和活化能一、实验目的 1.了解蔗糖转化反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。 2.测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。 3.了解旋光仪的构造和使用方法。 二、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,此反应为准一级反应。其动力学方程和半衰期公式为 ,0ln C kt C =蔗糖蔗糖 1/2 ln 2t k = ,0,C C 蔗糖蔗糖可通过旋光仪测反应体系旋光度α来求之。 α与体系中所含旋光性物质的旋光能力、浓度、溶剂的性质、样品管长度、光源波长及温度等因素有关。
[]t D lC αα= 式中,[]t D α为反映物质旋光能力的比旋光度,t 为实验温度(℃; D 为旋光仪所用的钠光源波长(即589nm ;α为旋光度; l 为样品管长度(m; C 为浓度(kg·m -3。 当其它条件不变时,旋光度α与浓度C 成正比。即: KC α= 式中的K 是一个与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度、光源波长、温度等因素有关的常数。 蔗糖的比旋光度[]t D α=66.6、葡萄糖[]t D α=52.5、果糖[]t D α= -91.9°。随水解反应的进行,右旋角不断减小,最后经过零点变成左旋,直至蔗糖完全转化、左旋度达最大值α∞。 C 12H 22O 11+H 2O → C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 00,t C =蔗糖, ,t t C x =?蔗糖,0 x x ,0t =∞ 0C 蔗糖,0C 蔗糖,00 E K C αα=蔗糖蔗糖,+ 0 (t E K C x K x K x αα=?++蔗糖蔗糖,葡萄糖果糖+ 00
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 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）
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