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=0 C0β1 0 0 α= C0β1
t=t Cβ1 (C-C0)β2 (C-C0)β3 αt=Cβ1+(C-C0)β2+(C-C0)β3
t=∞ 0 β2C0 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
~ 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∞＝×2×10/100×（52.2-91.9）＝－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?
答：根据公式[α]t℃D＝α×100/Lc，在其它条件不变的情况下，α与浓度成正比。配制若干不同浓度的溶液，测定其旋光度。即可判断。
6．配制蔗糖溶液时称量不够准确或实验所用蔗糖不纯对实验有什么影响?
答：此反应对蔗糖为一级反应，利用实验数据求k时不需要知道蔗糖的初始浓度。所以配溶液时可用粗天平称量。若蔗糖中的不纯物对
反应本身无影影响，则对实验结果也无影响。
第二篇：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告
杭州师范大学学生实验报告
实验名称 最大泡压法测定溶液的表面张力
一、实验目的
1.掌握旋光仪的正确使用方法，了解反应物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。
二、实验原理
蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应式为：
C12H22O11+H2O C6H12O6 + C6H12O6
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 。
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：
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、实验仪器及试剂
圆盘旋光仪 1 台
恒温水浴 2 台
具塞大试管（50mL）2 支
移液管(25mL) 2 支
烧杯（250ml） 1 个
量筒（100ml）1 个
秒表 1 个
洗耳球1个
HCl溶液( )
蔗糖(分析纯)
蒸馏水
四、实验步骤
1、恒温准备
将恒温水浴调至30℃，并令循环水经由旋光仪中玻璃恒温夹套样品管。
2、旋光仪调零
①先洗净样品管，将管的一端加上盖子，并由另一端向管内灌满蒸馏水，在上面形成一凸液面。
②盖上玻璃片和套盖，玻璃片紧贴于旋光管，此时管内不应有气泡存在。（装样）
③用吸水纸将管外的水擦干，再用擦镜纸将样品管两端的玻璃片擦净，放入旋光仪的光路中。
④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（或二分视野）暗度相等为止。
⑤记下检偏镜的旋光度 ，重复测量数次，取其平均值即为零点，用来校正仪器系统误差。当读数圆盘有偏心时，左右两边读数不一致，此时应将左右两边的平均值作为样品的旋光度值。
3、测定
①用天平称取20g蔗糖（分析纯）置于烧杯中，加入100mL蒸馏水，使蔗糖完全溶解。
②用移液管分别移取25mL的蔗糖溶液和25mlHCl溶液于两支50mL具塞大试管中，加盖，置于恒温水浴约10min。
③将HCl溶液倒入蔗糖溶液中，当HCl溶液和蔗糖溶液混合一半时用秒表开始计时 ，来回倒3—4次使之均匀后，立即用少量反应液润洗样品管两次。
④用反应液装满样品管，旋上套盖以不漏水为准，擦干管外液体，放进已预先恒温的旋光仪中，测量各时间的旋光度。 （润洗和装样只能用去一半左右的反应液，剩余的用做测量 ）
注：测量 时，要求在反应开始后2-3min内测定一次数据，在以后的15min内，每隔一分钟测一次，随后可适当放宽时间间隔，记录数据。
4、测定
将剩余的反应液置于50—60℃ 恒温水浴约40min，之后冷却至反应温度，测量 ，直到数据稳定不变
注意：
测量 时，可将剩余的反应液置于50—60℃恒温，但温度不可超过60℃，否则会发生副反应，此时溶液变黄。
实验过程中，旋光仪中的钠光灯不宜长时间开启，测量间隔较长时应熄灭，以免灯管过热。
五、数据处理
a与t图：30℃: 零点值：-0.05
30℃:
Ln(a-a++)与t图: 30℃：
Y=2.6978+-0.02286x 所以k=0.02286
半衰期t1/2=ln2/k=30.3min
35℃:
Y= 2.74005+ -0.04191x 所以k=0.04191
半衰期t1/2=ln2/k=16.54min
六、问题讨论
1、实验中，为什么蔗糖溶液可以粗略配制？
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(αt-α∞)对 t 作图，由所得直线的斜率求出反应速 率常数 k，与初始浓度无关。
2、实验中，用蒸馏水来校正旋光仪的零点，有何意义？
答：蒸馏水无旋光性，消除旋光仪的系统误差。
七、实验小结
通过此次实验我掌握了旋光仪的使用方法，了解了反应物浓度与旋光度之间的关系，并测定了蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。