物理化学实验报告实验名称： 蔗糖的转化学 号： 班 级： 姓 名： 实验日期： 一、实验目的1. 利用物理分析法（借旋光度改变）测定蔗糖水解反应速率常数 k 及半衰期 t1/22. 掌握影响反应速率与反应速率常数的诸多因素3. 熟悉旋光仪的基本原理及使用方法2、实验原理蔗糖水解反应的计量方程式为：C12H22O11+H2O ==== C6H12O6 + C6H12O6 蔗糖葡萄糖果糖蔗糖水解速率极慢，在酸性介质中反应速率大大加快，故 H3O+为催化剂反应中，H 2O 是大量的，反应前后与溶质浓度相比，看成它的浓度不变，故蔗糖水解反应可看做一级反应其动力学方程式如下：－ =K1C 积分式为：ln =K1t dtc CO∴ K1 = ln 或 K= lg 反应的半衰期 = （1）tOt30.2O2/1tklnK1：速率常数 t：时间 Co：蔗糖初始浓度 C：蔗糖在 t 时刻的浓度可见一级反应的半衰期只决定于反应速率常数 K，而与反应物起始浓度无关。
若测得反应在不同时刻时蔗糖的浓度，代入上述动力学的公式中，即可求出 K 和 2/1t测定反应物在不同时刻浓度可用化学法和物理法，本实验采用物理法即测定反应系统旋光度的变化蔗糖及其水解产物均为旋光性物质，蔗糖是右旋的，但水解后的混合物葡萄糖和果糖则为左旋，这是因为左旋的果糖比右旋的葡萄糖旋光度稍大的缘故因此，当蔗糖开始水解后，随着时间增长，溶液的右旋光度渐小，逐渐变为左旋，即随着蔗糖浓度减小，溶渡的旋光度在改变因此，借助反应系统旋光度的测定，可以测定蔗糖水解的速率所谓旋光度，指一束偏振光，通过有旋光性物质的溶液时，使偏振光振动面旋转某一角度的性质其旋转角度称为旋光度（ ） 使偏振光按顺时针方向旋转的物质称为右旋物质， 为正值，反之称为左旋物质， 为负值物质的旋光度，除决定于物质本性外，还与温度、浓度、液层厚度、光源波长等因素有关当蔗糖水解反应进行时，右旋角度不断减小，当反应终了时，系统经过零度变为左旋蔗糖水解反应中，反应物与生成物都具有旋光性，旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度为各组成旋光度之和（有加和性） 当反应进行到某一时刻，体系的旋光度进过零点，然后左旋角不断增加当蔗糖完全转化时，左旋角达到最大值 ∞。
设蔗糖尚未转化时，体系最初的旋光度为 0=K 反 C0，体系最终的旋光度为 ∞=K 生 C0K 反 ，K 生 分别为反应物与生成物的比例系数，C 0 为反应物的初始浓度，也是生成物的最后浓度，当反应时间为 t,蔗糖的浓度为 C，旋光度为 tt=K 反 C+K 生 (C0-C)C0=C∞=K（ 0- ∞） ，C-C ∞=K（ t- ∞）C0=K（ 0- ∞） ，C=K（ t- ∞）= =k1tcoaKt0lnt若以 ln（a t- a∝）～t 作图，得一直线，由直线斜率可求出速率常数 k1根据（1）式可求反应的半衰期三、实验仪器和试剂实验仪器：旋光仪，停表，恒温水浴一套，移液管（50mL） ，磨口锥形瓶（100mL） ，烧杯（100mL） ，台秤，洗耳球实验试剂：蔗糖（A.R） ，盐酸（3mol·L -1,，A.R） 四、实验步骤一、旋光仪的校正1、了解和熟悉旋光仪的构造和使用方法2、开启水浴恒温的电源开关，并将水浴温度槽的温度控制在 60℃3、旋光仪零点的校正蒸馏水为非旋光物质，可用它校正仪器的零点将旋光管的一端盖子旋紧，由其另一端加入蒸馏水，然后旋紧套盖，但不要过紧，以不漏水为准。
如果管中有气泡，可将气泡导入旋光管粗肚部分用滤纸将旋光管外部擦干旋光管两端的玻璃片可用镜头纸擦净打开光源，把旋光管放入旋光仪内，调整目镜焦距使视野清楚然后旋转检偏镜至视野中所观察到明暗相等的三分视野为止记下检偏镜之旋转角，重复几次，取平均值此值为仪器的零点二、测定1、配制蔗糖溶液：用天平称取 10g 蔗糖放入烧杯内，加少量蒸馏水溶解后转移到 50mL 容量瓶中，稀释至刻度2、旋光度的测定：将 50mL 配置好的蔗糖溶液，置于干净的锥形瓶中，再用 50mL 移液管吸取 3moL·L-1HCL 注入蔗糖溶液中当盐酸溶液流出一半时，开始计时（作为反应开始的时间） HCL 全加入后混合均匀，迅速用少量的混合溶液洗旋光管两次，然后将反应液加入旋光管内，测量各时间的旋光度（操作必须迅速） ，先记录时间，再度旋光度反应开始时，反应速录较快，前 15 分钟每两分钟测一次，以后反应速率变慢，每次测量的时间间隔适当延长 10 分钟，从而反应大约连续测量 100 分钟（1 小时后 15 分钟测一次） 3、 ∞的测定在上述测定开始后同时将装有所剩余反应混合液的磨口锥形瓶放在 50~60 ℃的水浴中反应 0.5~1 小时。
然后冷却至试验温度，则其旋光度即为 ∞水浴温度不可过高，锥形瓶不要浸的太深，要盖好瓶塞试验结束后洗净样品管5、数据记录与处理实验温度：25.5 ℃ 盐酸浓度：2 mol.L -1 ∞： -2.60计时 时间（min） tt - ∞ lg（ t- ∞）1 02 5.013 12.40 15.00 1.1763 7.013 11.70 14.30 1.1554 9.013 10.08 12.68 1.1035 11.013 9.96 12.56 1.0996 13.016 9.90 12.50 1.0977 15.013 9.85 12.45 1.0958 17.013 9.67 12.27 1.0899 27.013 7.70 10.30 1.01310 37.013 6.10 8.70 0.94011 47.013 4.80 7.40 0.86912 57.013 3.00 5.60 0.74813 72.013 -1.60 1.00 0以上数据以 lg（ t- ∞）为纵坐标，以 t 为横坐标作图，从而算出 k0 10 20 30 40 50 60 70 8000.20.40.60.811.21.4时 间 /minlg（αt-α∞）由图可以得：k= -0.013反应的半衰期： =ln2/k=0.6931/0.013=53.32 min2/1t6、实验讨论1、实验中所测的旋光度 t 为什么不必零点校正？答：主要是因为蒸馏水没有旋光性，其旋光度为零，其次是因为它无色透明，方便可得，化学性质较为稳定。
蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂，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、蔗糖为什么可用上粗天平称量?答：蔗糖水解为一级反应,反应物起始浓度不影响反应速度常数，又因为蔗糖浓度大用量较多，量值的有效数字位数较多，故不需要精确称量，只要用上粗天平称量就可以了。