旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验名称：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 班组:姓名： 同组人姓名： 日期：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1、蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应式为:C12H22O11+H2O蔗糖H + C6H12O6 + C6H12O6这是一个二级反应，葡萄糖 果糖但在H+浓度和水量保持不变时，反应可视为一级反应，速 de C率方程式可表示为:-d _ "e，积分后可得：ln—~~k 0由此可知：在不同时间测定反应物的相对浓度，并以In 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k2、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:a = Pe反应时间t=0，蔗糖尚未转化：a0 = P/° ；反应时间为t，蔗糖部分转化:气=P反c +p生（c° - e）；反应时间t = 8，蔗糖全部转化：七=P生C0，联立上述三式并代入积分式可得：& "七）=-如+ ln（ a 0 - % ）以ln（a -a ）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1台;具塞大试管（50mL） 4支;移液管（25mL）2 支； 锥形瓶（150ml） 1 个；HCl 溶液（2mol • L-i）;蔗糖（分析纯）四、实验步骤1、 恒温准备：将恒温水浴调至30°C，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* t：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）4、 测定七：将剩余的反应液置于50—60°C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5、将恒温水浴调至35C，重复以上实验五、实验数据处理1、分别在30C及35C温度下反应过程中所测得的旋光度与对应时间列表，做t-t 图：平均校正值a 0=0①实验测得的数据:恒温水浴30C恒温水浴35C时间t/min旋光度a时间t/min旋光度a311.70411.9049.8058.8559.5567.8069.4077.0079.2586.7089.0096.5098.70106.20108.35115.50118.10125.00127.85134.60137.30144.30147.20154.00156.95163.60166.70173.20176.45182.80186.20192.50205.50202.30225.00221.80244.70241.30264.55261.00284.10280.40303.50300.00323.0031-0.10342.85362.50382.30402.10431.45461.25490.85520.65550.30580.1061-0.50②校正后的数据:恒温水浴30°C恒温水浴35C时间t/min旋光度a时间t/min旋光度a311.70411.9049.8058.8559.5567.8069.4077.0079.2586.7089.0096.5098.70106.20108.35115.50118.10125.00127.85134.60137.30144.30147.20154.00156.95163.60166.70173.20176.45182.80186.20192.50205.50202.30225.00221.80244.70241.30264.55261.00284.10280.40303.50300.00323.0031-0.10342.85362.50382.30402.10431.45461.25490.85520.65550.30580.1061-0.50aI恒温水浴30°C时：a =-3.00,其t-t图如下:8t -t图如下:方程式为:a =-0.19231t+10.07292aII恒温水浴35°C时：a =-3.05,其8t/min方程式为：a =-0.35904t+9.921792、分别从两条 七一t曲线上10—40min的区间里，等间隔取8个（a广t）数 组，做ln（彳一气）-t图，求反应速率常数k，并求半衰期t1/2：I恒温水浴30°C时：t/min9.9914.1918.2222.0926.1929.7834.4539.68a t8.257.286.575.825.074.343.452.44a t-a无穷11.2510.289.578.828.077.346.455.44In"气）2.422.332.262.182.091.991.861.69其匝（彳一气）-t图如下:方程式为：匝（彳—气）=-0.02412t+2.6893，反应速率常数k=0.02412，半衰期 t1/2=ln2/k= （ln2） /0.02412=28.74min；II恒温水浴35C时:t/min10.2513.7916.3619.3122.0024.3027.0129.70a t6.274.944.072.991.931.160.28-0.73a t-a无穷9.327.997.126.044.984.213.332.32ln( *-ap2.232.081.961.801.611.441.200.84其]n(彳一气)-t图如下:方程式为：匝(彳一气)=-0.06900t+3.04845，反应速率常数k=0.06900 半衰期 t1/2=ln2/k= (ln2) /0.06900=10.05min。
3、利用上述所求的不同温度下的反应速率常数k1、k2，求活化能Ea：T1=303.15K， k1=0.02412 ； T2=308.15K， k2=0.06900Ea=(2.3Rln(k2/k1))/(1/T1-1/T2) = [2.3 X 8.314 X In (0.06900/0.02412) ]/[ ( 1/303.15 ) -(1/308.15)] =217.67kJ/mol六、实验注意事项1、测量以8时，可将剩余的反应液置于50—60°C恒温，但温度不可超过60°C， 否则会发生副反应，此时溶液变黄；2、 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；3、 实验前，HCl溶液与蔗糖溶液都要预恒温至实验温度；4、 计时间的时候，要等到HCl溶液和蔗糖溶液混合一半时开始计时；七、 实验思考题1、 实验中，为什么蔗糖溶液可以粗略配置？答：实验测定反应速率常数k，以ln(a t-a 8)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，所以蔗糖溶液可以粗略配置2、 实验中，用蒸馏水来校正旋光仪的零点，有何意义？答：因为蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂，这样就消除了溶剂对实验结果的影响，且蒸 馏水没有旋光性，其旋光度为零；若不进行零点校准，则各个时间所得的溶液旋 光度会存在偏差，故用蒸馏水来校正旋光仪的零点，来消除系统误差。
八、 实验小结本实验中温度对反应速率影响很大，所以在试验中永恒温水浴来控制温度 实验时由于旋光管内存有少许气泡或者在以盐酸流出一半为反应计时时，由于无 法准确判断所以导致反应时间存在误差实验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 值而最终的旋光度没有表现出几乎不变的趋势，说明反应还没有达到极限，实 验时间应该可以再适当地加长一点了解了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此次实验是本学 期的最后一次物化实验，这也让我学到了之前几乎没有接触过的测蔗糖转化反应 速率常数的办法，这学期的物化实验让我收获颇多。