【实验】【一级反应蔗糖酸催化转化反应】
一级反应一蔗糖的转化的实验报告
一级反应一蔗糖的转化的实验报告一级反应是生命科学、化学和工程领域常见的一个重要概念，其关注的是系统中某个反应物质浓度随时间变化的规律。
在生化反应和工业生产中，一级反应经常被用来描述某些定量过程，蔗糖的转化就是其中之一。
本实验旨在探究蔗糖一级反应的转化情况，包括反应速率和速率常数等方面的问题。
实验设备和材料* 转化胆汁：1升* PC蔗糖：1克* AG02：20毫升* 过早收获液：100毫升* 加压过滤器：1个* 精密滴定管：1个* 收集瓶：3个* pH计：1个实验步骤1. 将1克蔗糖加入1升转换胆汁中，摇匀溶解。
2. 取10毫升反应液，加入20毫升AG02，混合均匀。
3. 将混合物加入加压过滤器中，并将其压入过早收获液中。
4. 将过滤器中的反应产物按1小时为一段，分别采样得到6个数据点。
5. 显微镜下观察汁液的pH值，确认反应结束。
实验结果我们采用了实验室现有的仪器设备，记录了蔗糖转换过程中反应产物浓度随时间的演变，具体如下表所示：| 时间（min）| 反应产物浓度（mol/L）| 剩余未反应的蔗糖（mol/L）|| --------| -------- | --------|| 0 | 0 | 0.1|| 60 | 0.015 | 0.085|| 120| 0.008 | 0.077|| 180| 0.006 | 0.073|| 240| 0.004 | 0.069|| 300| 0.003 | 0.068|根据上述数据，我们可推断出反应的速率和速率常数。
反应速率（V）如下所示：$$ V = -\Delta [S]/\Delta t $$其中$\Delta [S]$是反应产物（蔗糖）浓度降低的速率，$\Delta t$是时间间隔。
由上表得，$\Delta [S]$可表示为：$$ \Delta [S]/\Delta t = (0 - 0.015)/60 + (0.015-0.008)/60 + (0.008-0.006)/60 + (0.006-0.004)/60 + (0.004-0.003)/60 \approx -3.06 \times 10^{-5} \text{mol/L min}$$计算得到反应速率为$V \approx 3.06 \times 10^{-5} \text{mol/L min}$。
实验11一级反应
物理化学实验备课材料一级反应——蔗糖的转化一、基本介绍蔗糖是由葡萄糖的甘羟基与果糖的甘经基缩合而成的二糖。
在水溶液中，其甘键断裂可进行如下的转化反应:C12H22O11（蔗糖）+H2O C6H12O6（葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）在纯水中此反应进行的速率极慢.通常需要在H十离子催化作用下进行。
此反应是动力学中最早采用物理方法研究的反应之一。
早在1850年，Wilhelmy就对此反应进行了研究，发现此反应对蔗糖的反应级数为1。
影响蔗糖转化反应速率的因素有反应温度、反应物蔗糖和水的浓度、酸催化剂的种类和浓度等。
本实验测定在一定条件下蔗糖转化反应速率常数所采用的物理方法为旋光法。
二、实验目的1、根据物质的光学性质，用测定旋光度的方法测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数和半衰期。
2、了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系及一级反应的动力学特征。
3、了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法及在化学反应动力学测定中的应用。
三、实验原理反应速率只与某反应物浓度成正比的反应称为一级反应，即速率方程为：式中c是反应物t时刻的浓度，k是反应速率系数。
积分上式得：式中为t = 0时刻的反应物浓度。
一级反应具有以下两个特点：(1)以ln c对于t作图，得一直线，其斜率m = - k。
(2)反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，以t1/2表示。
将代入上式，得一级反应的半衰期为表明一级反应的半衰期t1/2只决定于反应速率常数k，而与反应物起始浓度无关。
蔗糖在酸性溶液中的水解反应为C12H22O11（蔗糖）+H2O C6H12O6（葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）实验表明，该反应的反应速率与蔗糖、水和氢离子三者的浓度均有关。
在氢离子浓度不变的条件下，反应速率只与蔗糖浓度和水的浓度有关，但由于水是大量的，在反应过程中水的浓度可视为不变。
在这个情况下，反应速率只与蔗糖浓度的一次方成正比，其动力学方程式符合r = kc式，所以此反应为准一级反应。
蔗糖转化实验
实验2.7 蔗糖的转化 一级反应一、实验目的1．测定蔗糖在酸催化作用下水解反应速率常数、半衰期和活化能。
2．掌握旋光仪的基本原理和使用方法。
3．掌握一级反应的动力学特征。
二、基本原理蔗糖在水中转化为葡萄糖与果糖，其反应方程式为：C12H22O11(蔗糖)+H2O = C6H12O6(葡萄糖)+ C6H12O6(果糖) 此反应是二级反应，在纯水中反应速率极慢，为使蔗糖水解反应加速，常以酸为催化剂。
由于反应中水是大量的，可以近似认为整个反应过程中水的浓度是恒定的；而H+作为催化剂，其浓度也是固定的。
因此，此反应可视为准一级反应，反应速率只与蔗糖浓度成正比。
根据反应动力学特征可知，测定反应的速率常数关键是在反应不同时间测定反应物的相应浓度。
然而反应是在不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是较困难的。
但蔗糖及水解产物葡萄糖和果糖均为旋光性物质，而且它们的旋光能力不同，因此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、样品管长度、光源波长及温度等因素有关。
在其它条件固定时，旋光度α与反应物浓度有直线关系，即：α = KC(2.7-1) 式中的比例常数K与物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度和温度等均有关。
物质的旋光能力用比旋光度来表示。
在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖和产物中的葡萄糖都是右旋性物质，其比旋光度分别为66.6°和52.5°，但产物中的果糖是左旋性物质，其比旋光度为-91.9°。
由于溶液的旋光度为各组成的旋光度之和，因此随着水解反应的进行，反应体系的右旋角度不断减小，最后经过零点变成左旋。
当反应开始时(t＝0)、经过一段时间t，以及蔗糖水解完全时(t→∞)溶液的旋光度分别用α0，αt，α∞表示。
则：α0 = K 反C 0 (2.7-2)αt = K 反C t + K 生(C 0-C t ) (2.7-3)α∞ = K 生C ∞ (2.7-4) 式中，K 反 和K 生 分别为反应物与生成物的比例常数，C 0 为反应物的最初浓度，C ∞ 是生成物最终之浓度，C t 是时间为t 时蔗糖的浓度。
一级反应-蔗糖酸催化转化反应
一级反应-蔗糖酸催化转化反应一级反应——蔗糖酸催化转化反应1.实验目的①掌握准一级反应的特点②掌握根据物质的光学特性测定蔗糖水解反应动力学参数的实验原理和方法③了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法④采用旋光法测定不同酸催化条件下这趟水解反应的速率常数和半衰期2.实验原理①蔗糖转化反应为：C12H22O11(蔗糖)+H2OH+→C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6（果糖）②蔗糖转化反应可看作准一级反应。
对反应速率方程积分可得lnC=lnC0-k obs t。
C0为反应物初始浓度，当C=12C0时，t可以用t1表示，即为反应的半衰期，t12=ln2k obs，表明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k obs，而与起始浓度无关，这是一级反应的特点。
③④对t作图，从直线的斜率即可求得反应速率常数k obs，进而可求得半衰期t12=ln2k obs。
3.仪器与药品①旋光仪、超级恒温槽、旋光管、停表、移液管（250ml）2支、吸量管（10ml）2支、容量瓶、具塞锥形瓶（100ml）2个、锥形瓶（250ml）2个、试剂瓶（250ml）2个、量筒、烧杯②蔗糖（分析纯）、浓盐酸、H2C2O4·H2O（基准物质）、NaOH（分析纯）、酚酞（1%）、甲基橙（0.1%）4.实验步骤①H Cl原始溶液的配置和浓度测定：在通风橱中将浓盐酸水按2:1（体积比）稀释，配成100ml 原始溶液（浓度约8mol·ml-1），转入试剂瓶中加塞储存。
配置250ml 0.1mol·ml-1NaOH标准溶液。
准确称取0.15gH2C2O4·2H2O固体于250ml锥形瓶中，加25ml水溶解，加入2～３滴酚酞，用NaOH标准溶液滴定2次，计算NaOH标准溶液的浓度。
用NaOH标准溶液标定HCl原始溶液。
②旋光仪零点的校正：洗净旋光管，将管子一段的盖子旋紧，向管内注入蒸馏水，把玻璃片盖好，使管内无气泡存在，再旋紧套盖，保证不漏水。
一级反应蔗糖的转化实验报告
一级反应蔗糖的转化实验报告实验报告：一级反应蔗糖的转化一、实验目的本实验的目的是通过观察蔗糖在一级反应条件下的转化过程，了解一级反应的基本原理以及通过实验数据计算反应速率常数和半衰期等物理量，从而深入理解化学动力学的相关知识。
二、实验原理一级反应是指只包含一个反应物的反应，反应速率只与反应物的浓度有关。
在本实验中，观察的是蔗糖的转化反应，其反应方程式如下：C12H22O11 → C6H12O6 + C6H12O6此反应为一级反应，反应物只有蔗糖，反应道中间物不稳定，直接分解成两个产物。
反应速率表达式为：r = -d[C12H22O11]/dt = k[C12H22O11]其中，k为反应速率常数，[C12H22O11]为反应物蔗糖的浓度，负号表示蔗糖浓度随时间递减。
三、实验步骤1. 取一定量的蔗糖粉末称量，溶解在一定体积的蒸馏水中，摇晃均匀。
2. 取1ml以上的蔗糖溶液分别加入升定好的试管中，成为初始浓度不同的反应体系。
3. 将试管放入恒温水浴中，升温至一定温度，开始计时。
4. 每隔一定时间取出一只试管，立即用冷水冷却，停止反应。
5. 取出反应液吸入分光光度计中，测定其吸光度。
6. 根据标准吸光度曲线，计算出反应液中蔗糖的浓度。
7. 按时间画出蔗糖浓度随时间变化的曲线，计算出反应速率常数k和半衰期t1/2等反应动力学物理量。
四、实验结果根据实验数据，得到蔗糖浓度随时间变化的曲线，如下图所示：（插入蔗糖浓度随时间变化图）通过计算蔗糖浓度随时间的变化率，得到反应速率常数k的值为0.0157/min。
根据反应速率表达式，可知半衰期t1/2=ln2/k，计算得到t1/2的值为44.1min。
五、实验结论1. 蔗糖的转化反应符合一级反应的特征，反应速率只与反应物的浓度有关。
2. 通过实验计算得到反应速率常数k的值为0.0157/min，半衰期t1/2的值为44.1min。
3. 实验过程中注意保持试管、水浴和冷却水的温度稳定，并正确测量和计算数据，以保证实验结果的准确性和可靠性。
一级反应
反应时间 t/s 反应体系测量旋光度α 真实旋光度α 反应时间 t/s 反应体系测量旋光度α 真实旋光度α 反应时间 t/s 反应体系测量旋光度α
150 9.80 9.533 505 5.50 5.233 750 3.20
210 9.10 8.833 575 4.45 4.183 780 3.00
280 8.00 7.733 612 4.40 4.133 810 2.80
8
6
旋光度
4
2
y=8.9499-0.007x
0
-2 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
t
α 0=8.9499，α ∞=-3.867 α 0—α ∞=12.8169 ln(α 0—α ∞)= 2.550765
2.8 2.6
ln(αt-α∞) Linear Fit of Sheet1 ln(αt-α∞)
一级反应—蔗糖酸催化转化反应
实验者：1351686 黎碧云合作者：叶键伟、马婧 实验日期：2015 年 5 月 15 日 Abstract:The sucrose conversion reaction is a pseudo-first-order reaction. Thehydrolysis of sucrose to reducing sugars will be faster in the presence of an acid catalyst.The experiment using the polarimeter to measure the optical rotation in the process of the reaction. The optical rotation of the reaction system changes by time and plotting a curve can gain the optical rotation which sucrose conversion completely. Key words: pseudo-first-order reaction, sucrose conversion reaction,Polarimetry, physical chemistry 实验目的： 1) 了解并掌握准一级反应特点 2) 根据物质的光学性质测定蔗糖水解反应参数 3) 学会使用旋光仪 实验原理： C12H22O11+H2O→C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖) 蔗糖在催化剂（常用 H+和蔗糖酶）下反应 速率加快 反应速率方程为− dt =k[C12H22O11] [H2O] [H+] ，α =1，β =6，γ =1（表明蔗糖转化反应实际 为八级反应） 由于实验中水和 H+过量， 由此认为反应过程二者浓度不变， 速率方程改成− dt =kobs[C12H22O11] kobs:表观速率常数（由实验测定） ，上式积分有 lnc=lnc0-kobst 反应半衰期：t1/2=
一级反应-蔗糖酸催化转化反应
以 ln(αt − α∞ )对 t 作图
kobs=0.0049t 1 =141s
2
CHCl（2）=3mol/L 205 t(s) αt (° ) t(s) αt (° ) t(s) αt (° ) 13.5 628 7.95 1474 0.55
260 12.65 694 7.05
295 12.05 863 5.25
5. 实验数据记录与处理 NaOH 末体积/mL NaOH 初体积/mL NaOH 溶液体积/mL NaOH 溶液浓度/(mol/L) NaOH 溶液浓度平均值/(mol/L) HCl 末体积/mL HCl 初体积/mL HCl 溶液体积/mL HCl 溶液浓度/(mol/L) HCl 溶液浓度平均值/(mol/L) CHCl（1）=4mol/L t(s) αt (° ) 120 7.15 189 3.8 243 1.8 303 -0.05 420 -2.56 24.96 0.12 24.57 0.08035 0.08024 25.05 0.60 24.45 0.09897 0.09870 24.88 0.25 24.63 0.08013 24.49 0.11 24.38 0.09844
1
obs
α 0 −α ∞
β 反 −β 生
=β
α t −α ∞
β 反 −β 生
=β（αt − α∞ ） 。将上述两式代入一级反应积分式子可得：
ln
α 0 −α ∞ α 0 −α t
，即 ln(αt − α∞ )=−k 0bs t + ln (α0 − α∞ )。若以 ln(αt − α∞ )对 t 作图，从直
1403 ln(αt − α∞ )对 t 作图
kobs=0.0002t 1 =3465s
一级反应-蔗糖水解反应速率常数的测定
一级反应－蔗糖水解反应速率常数的测定材料1班倪靖 200892044035实验九一级反应,蔗糖水解反应速率常数的测定一实验目的1(测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期;2(了解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实验原理蔗糖在酸性条件下水解反应为:，H 2HO，,,,,，COCOCOHHH12662212121166(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表示为:dc,,kclnc,,kt，lnco 其积分式: (10-1) dtc及c分别为反应开始时及t时刻的反应物浓度，k为反应速率常数。
01,,cc当时，时间t可用t表示，即为反应半衰期: 01/22ln20.693,,1t (10-2) 2kk从(10-1)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。
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。
测量物质旋光度的仪器称为旋光仪。
溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。
当其它条件固定时，旋光度α与反应物浓度c呈线形关系，即α = βc (10-3) 式中比例常数β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。
物质的旋光能力可用“比旋光度”来量度。
其定义为:,tt,,,,,L,c,k,c,,,,,,, (10-4) DDL,ct式中[α]为物质的比旋光度;上标“t”表示实验时溶液的温度，λ是指所用光源的波长，一般Do用钠光的D线，其波长为589 nm;α为测得的旋光度( )，L 为样品管长度( dm )，c为旋光物质的质量浓度( g/100mL )。
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时刻 t，蔗糖浓度为 C,旋光度为：
αt = αo c/co+α∞(co-c)/co
结合式（1），得：
ln（αt -α∞）= - Kobs t + ln（α0 -α∞） 测定αt 和α∞的值，作直线可求得 Kobs 。
五、仪器和试剂
旋光仪一台，超级恒温槽一台，旋光管一支，停表一块，25ml 移液管、10ml 移液管各两支，50ml 具特氟隆活塞滴定管两支，250ml 锥形瓶两个，50ml 量筒 一只，100ml 烧杯一只；
完全并测定α∞，测量三次取平均值。
5、结束：清理药品，整理仪器。
七、实验结果
(1）数据记录： α∞ = -4.183o
t/min
2 3 5 6 7 9 10 11 12 13
αt / o
9.4 11.45 9.55 9.7 7.1 7.15
7 7.05 6.1 6.2
αt -α∞/ o
13.58333 15.63333 13.73333 13.88333 11.28333 11.33333 11.18333 11.23333 10.28333 10.38333
lnC=lnCO-Kobs t
（1）
t1/2=ln2/Kobs
由于反应不断进行时浓度不易测得，引入旋光度，通过体系旋光度的变化来
度量反应进程。
蔗糖是右旋性物质，比炫光度为[α]2D0=66.6O,葡萄糖亦为右旋性物质，比炫 光度为[α]2D0=52.5O，果糖是左旋性物质，比炫光度为[α]2D0=-91.9O。反应过程中，
3、测定体系旋光度：按擦净旋光管，立即置于旋光仪中，测定时间 t 时的溶 液旋光度。第一个数据在 2min 时测定，反应开始的 15mins 内，每隔 1min 测定一次，之后可加宽时间间隔，直至旋光度到负值为止。测定时要迅速 并记录好时刻 t 和旋光度αt 。
4、α∞的测定：旋光管中反应液倒入锥形瓶，加塞后置于 50oC 恒温箱中反应
C H O 12 22 11 + H20
(蔗糖)
———> C6H12O6 + C6H12O6
（葡萄糖） （果糖）
蔗糖转化反应实际上是一个八级反应，实验中 H20 和 H+ 均过量可认为浓度
不变，故速率方程可表示为：
-dC/dt=Kobs[C12H22O11 ]
其中 Kobs 为表观速率常数，故该反应可看作一级反应处理，则：
三、内容简介：
本实验在 H+催化的条件下进行蔗糖水解，并在旋光仪中测定体系实时的旋 光度αt，反应开始的 15mins 内，每隔 1min 测定一次，之后可加宽时间间隔， 直至旋光度到负值为止。此后将反应体系置于 50oC 恒温箱中反应完全并测定α∞
四、实验原理：
蔗糖在 H+催化的条件下进行水解反应：
（3）结果分析：
直线斜率 K 为-0.0427，求得反应速率常数 Kobs =7.117X10-4，t1/2=973.93s。
操作无误的情况下，本次实验误差的产生可能原因有旋光仪测定旋光度时 读数缓慢导致读数和计时不同步，规避这一问题是减小误差的关键。
八、思考讨论：
1、为什么可以用蒸馏水来校正旋光仪的零点？蔗糖转化过程中是否需要 校正？
答：蒸馏水的比旋光度为 0，固可用来校正零点。不需要。 2、在混合蔗糖溶液和盐酸时，顺序能反过来否？ 答：不能。如果慢慢将蔗糖溶液加入盐酸中，会使得加入的蔗糖在高浓度酸性 条件下相对快速地水解，而实验中的操作能避免混合充分前水解反应大幅度发生。
一、摘要：
蔗糖本身是右旋性物质，其催化转化生成的葡萄糖也是右旋性物质、果糖 是左旋性物质，本实验采用旋光法根据三者的旋光能力的差别结合体系旋光度 的变化历程来度量反应进程，并测定酸催化条件下蔗糖水解反应动力学参数： 反应速率常数 Kobs 和半衰期 t1/2。
二、关键词：
旋光度、反应速率常数、半衰期。
同济大学物理化学实验报告
实验名称：__一级反应---蔗糖酸催化转化反应__ 姓名： _________李健 ___________ 学号： ________1251654___________ 合作者： ________ 靳凯 ___________ 院系： ______材料科学与工程________ 专业班级：___材料科学与工程 2012 级 2 班___ 实验日期：________2014/4/29__________
（2）数据处理：
ln（αt -α∞）对 t 作图得一直线：
2.184176862 2.15563068 2.051984695 1.936340698 2.025952857 1.985588633 1.971763528 1.8218575 1.8218575 1.805552791 1.813738376 1.701713189 1.683307761 1.616082455 1.47780947 1.500366817 1.544010107 1.431108377 1.157928866 1.157928866 1.005521866 1.109662125 1.058947032 0.606135804 0.394291808
蔗糖（AR 级），盐酸。
六、实验步骤：
1、量取样品：用两支 25ml 移液管分别移取 25ml 准备好的蔗糖溶液和盐酸置 于两只锥形瓶中。
2、混合样品：将盐酸倒入蔗糖溶液中，至加入一半时，启动停表开始计时， 完全倒入后，迅速摇匀混合物，然后将混合液装满经润洗的旋光管，除去 气泡或将气泡赶出观察区，盖好玻璃片，旋紧套盖。
18
3.4
19
3.1
20
3
21
2
22
2
23
1.9
24
1.95
25
1.3
26
1.2
27
0.85
29
0.2
31
0.3
33
0.5
35
0
37
-1
2
-1.15
44
-1.3
50
-2.35
55
-2.7
8.883333 8.633333 7.783333 6.933333 7.583333 7.283333 7.183333 6.183333 6.183333 6.083333 6.133333 5.483333 5.383333 5.033333 4.383333 4.483333 4.683333 4.183333 3.183333 3.183333 2.733333 3.033333 2.883333 1.833333 1.483333
ln（αt -α∞）
2.608843551 2.749405387 2.619825968 2.63068908 2.423326711 2.427748236 2.414424575 2.418885549 2.330524462 2.340201957
14
4.7
15
4.45
16
3.6
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