蔗糖水解教案邱金恒
实验十一--蔗糖水解反应
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 dtdC=-(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：kk 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：[]lCt D αα= (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。
蔗糖水解电子教案
蔗糖水解蔗糖水解反应常数的测定实验一：实验目的：1：了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。
2：根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速度常数。
二：实验仪器：自动指示旋光仪1台，25ml移液管2只，超级恒温槽1台，150ml烧杯2个，恒温水浴1台，洗耳球1个，秒表1块，50ml容量瓶1个，100ml容量瓶2个，蔗糖AR，2mol/LHCl溶液。
三：实验原理：蔗糖在水中水解成葡萄糖和果糖的速率方程积分的lnC0/C t=Kt，该反应的半衰期与K的关系为t1/2=ln2/K，在其他条件不变时，旋光度与反应物的浓度C成正比即α=K‘C，经数学得C0=（α0-α∞）/[K蔗糖-（K葡-K果）]，C t =（αt-α∞）/[K蔗糖-（K葡-K果）]，将这两个式子代入lnC0/C t=Kt得ln（α0-αt）=-Kt+ln（α0-α∞），以ln（αt-α∞）对t作图，可得一直线，由直线的斜率可求得速度常数K。
四：实验步骤：1：温度设定与准备。
2：溶液配制与恒温。
3：仪器零点校正。
4：αt的测定。
5：α∞的测定。
6：其他温度下水解反应速率常数的测定。
五：思考题：1：蔗糖水解反应常数与那些因素有关？答：对指定的反应，速率常数和温度和催化剂有关。
2：为什么可以用蒸馏水来校正旋光仪的零点？答：主要是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。
六：数据记录与处理：通过外推法将和αt 时间t 求出α0Y : t X ：t/min由图可知α0=22.998，再由公式α∞=-0.311α0得出α∞=-7.152。
t αt αt -α∞ ln(αt -α∞)2 21.123 28.275 3.3424 20.97 28.122 3.3366 20.79 27.942 3.338 20.645 27.797 3.32510 20.304 27.456 3.31315 19.605 26.757 3.28720 18.735 25.887 3.25430 16.752 23.904 3.17440 14.59 21.742 3.07950 12.31 19.462 2.96860 10.966 18.118 2.897Y :l n (ατ-α) X:t/min由图可知，蔗糖水解反应速度常数k=0.00793.。
蔗糖水解
三、仪器与药品
手动旋光仪；电热水浴恒温锅；计时器； 150mL锥形瓶；25mL移液管； 150mL锥形瓶；25mL移液管； w（B）＝0．2蔗糖溶液；。（HCl）＝ ）＝0 蔗糖溶液；。（HCl）＝ 3mol· 3mol·L－１盐酸溶液。
旋光仪的基本结构
旋光仪光学系统 1—光源；2—透镜；3—起偏镜；4—石英片；5— 光源；2 透镜；3 起偏镜；4 石英片；5 光栏；6 旋光管；7 检偏镜；8 光栏；6—旋光管；7—检偏镜；8—目镜；
dc = kc dt
式中
k—反应速度常数； c—时间t时的反应物浓度。 时间t
二、实验原理
令反应开始时，即t 时蔗糖的浓度为c 令反应开始时，即t＝0时蔗糖的浓度为c0； 时间为t时，蔗糖浓度为c,对上式积分可得 时间为t时，蔗糖浓度为c,对上式积分可得
2 . 303 lg c0 c = kt
× t + lg c 0
四、实验步骤（手动旋管仪） 实验步骤（手动旋管仪）
1．旋光仪零点的寻找 接通旋光仪电源。将旋光管装满蒸馏水， 管内应无气泡，擦干旋光管，若两端玻璃 片不干净，用擦镜纸擦净，将旋光管放人 旋光仪，测定仪器零点。反复测定几次， 直到能熟练地找到等暗面，并会正确读数， 倒出旋光管中的蒸馏水。
四、实验步骤（手动旋管仪） 实验步骤（手动旋管仪）
或 若测得不同时间t时的c值，以lgc对 若测得不同时间t时的c值，以lgc对t作图， 可得一直线，由直线斜率可求得反应速度 常数k 常数k。
k lg c = − 2 . 303
二、实验原理
因为蔗糖、葡萄糖和果糖都是旋光性物质，所以 可用反应过程中溶液旋光角的变化来代替蔗糖浓 度的变化。在一定温度下，对于一定波长的光源 和一定长度的试样管，旋光性物质溶液的旋光角α 和一定长度的试样管，旋光性物质溶液的旋光角α 与溶液的浓度成正比： α＝hc 式中h 式中h为比例常数。对于由两种以上旋光性物质组 成的混合溶液，其旋光角则是各物质旋t=0时，蔗 在蔗糖水解反应中，当反应时间t=0时，蔗 糖的浓度为c ，所以反应溶液的旋光角α 糖的浓度为co，所以反应溶液的旋光角α0为： α0＝h蔗c0 当反应时间为t时，蔗糖浓度为c 当反应时间为t时，蔗糖浓度为c，而葡萄糖、 果糖的浓度都为（c 果糖的浓度都为（co－c），此时旋光角αt应 ），此时旋光角α 为 αt=h蔗c+h葡（c0－c) ＋h果(c0－c)
蔗糖水解物化实验报告
均相酸催化蔗糖水解反应指导老师：孙艳辉一、实验目的1、根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测量其反应速率常数。
2、了解旋光仪的基本原理，掌握使用方法。
3、研究不同种类酸催化对蔗糖水解反应反应速率常数的影响，验证布朗斯特德定律。
4、研究不同浓度酸对蔗糖水解反应反应速率常数的影响，了解催化剂的比活性概念。
二、实验原理1、蔗糖的水解反应和利用旋光法测水解速率常数的原理蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖：C12H22O11+ H2O —→C6H12O6+ C6H12O6（蔗糖）（葡萄糖）（果糖）其中， 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。
蔗糖水解反应是一个二级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常在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，蔗糖转化反应可作为一级反应。
如果以 c 表示到达 t 时刻的反应物浓度，k 表示反应速率常数，则一级反应的速率方程为：- dc / dt= kt对此式积分可得：ln c = - kt + ln c式中 c 为反应过程中的浓度，c0为反应开始时的浓度。
当 c = c/ 2 时，时间为 t1/2，称为半衰期。
代入上式，得：t1/2= ln 2 / k = 0.693 / k测定反应过程中的反应物浓度，以 ln c 对 t 作图，就可以求出反应的速率常数 k。
但直接测量反应物浓度比较困难。
在这个反应中，利用体系在反应进程中的旋光度不同，来度量反应的进程。
用旋光仪测出的旋光度值，与溶液中旋光物质的旋光能力、溶剂的性质、溶液的浓度、温度等因素有关，固定其它条件，可认为旋光度α与反应物浓度c 成线性关系。
蔗糖水解实验报告
蔗糖水解实验报告引言：蔗糖（C12H22O11）是一种常见的二糖，在日常生活中被广泛应用于食品和饮料制作中。
蔗糖可以通过水解反应被分解成葡萄糖（C6H12O6）和果糖（C6H12O6）。
本实验旨在探究蔗糖水解反应的条件和速率，了解这一过程的化学原理。
一、实验材料和方法：实验材料：- 蔗糖- 稀硫酸（H2SO4）溶液- 水中浴- 反应釜或烧杯- 玻璃棒或搅拌子实验方法：1. 在一个反应釜中或烧杯中，加入适量的蔗糖。
2. 慢慢加入稀硫酸溶液，同时用玻璃棒或搅拌子搅拌反应混合物。
3. 在水中浴中保持溶液温度恒定，观察水解反应的进行。
二、实验过程：本实验分为两部分，分别是室温下和加热条件下的蔗糖水解反应。
1. 室温下的实验：首先，我们将适量的蔗糖加入到一个烧杯中，再缓慢加入稀硫酸溶液。
观察到蔗糖开始溶解，并且溶液变得黄色。
这是因为稀硫酸使蔗糖水解成果糖和葡萄糖。
这种反应是一个水解反应，需要时间来完成。
2. 加热条件下的实验：接下来，我们将在水浴中加热蔗糖与稀硫酸混合物。
加热过程中，观察到反应速率明显增加，溶液也迅速变为深黄色。
这是因为加热可以提供额外的活化能，促进水解反应的进行。
此外，加热还可以加快反应速率，使反应更快速地达到平衡。
三、实验结果与讨论：1. 实验结果：在室温下的实验中，我们观察到蔗糖逐渐溶解，在水解反应进行的同时，溶液逐渐变为黄色。
当我们加热反应混合物时，溶液迅速转为深黄色，反应速率加快。
2. 结果讨论：蔗糖的水解反应是一个缓慢的过程，除非加热促进反应速率。
这是因为水解过程需要破坏蔗糖分子内的化学键，形成新的糖分子。
而稀硫酸作为催化剂，可以提供反应所需的活化能，促进水解反应的进行。
此外，加热也能够加快分子间碰撞的速率，使反应更快速地达到平衡。
四、结论：本实验结果表明，蔗糖可以通过与稀硫酸反应被水解成果糖和葡萄糖。
蔗糖水解反应的速率可以通过加热提高。
总结：蔗糖水解反应是一项重要的化学过程，可以产生不同的糖类物质，这对食品和饮料行业起着重要作用。
一种新的蔗糖水解反应实验设计方案
一种新的蔗糖水解反应实验设计方案
实验方案设计：
一、实验材料：
（1）白色蔗糖；
（2）6N硫酸铵溶液；
（3）纯水。
二、实验步骤：
（1）将65毫升的6N硫酸铵溶液加入50克的白色蔗糖；
（2）将混合物放入容器并加入100毫升的纯水；
（3）将容器放入恒温器中，使其温度调节至90℃；
（4）观察反应液的PH值变化；
（5）放入不同PH值的NaOH溶液进行平衡缓冲；
（6）将反应液放入蒸馏器中，将其分离为酸性液体和碱性液体；
（7）用分光光度计测定溶液中各成分的浓度，以确定反应浓度；
（8）使用热分析仪测定温度，以了解反应过程；
（9）将分离的液体中糖类物质含量分析出来；
（10）将温度控制在120℃，测定各类物质的变化。
三、实验安全措施：
（1）实验过程中应穿防护服，佩戴安全眼镜；
（2）硫酸铵及相关溶液禁止喷射；（3）水解过程中注意通风；
（4）实验室应严格执行安全生产标准；（5）实验过程中应注意火源的控制。
蔗糖水解实验报告标准版
蔗糖水解实验报告(标准版) 蔗糖水解实验报告一、实验目的1.学习和掌握蔗糖水解反应的原理和方法。
2.观察蔗糖在不同条件下的水解速度和产物。
3.培养实验操作技能和观察能力，提高对科学实验的兴趣。
二、实验原理蔗糖是一种双糖，可溶于水，具有甜味。
在酸或酶的作用下可水解成单糖（葡萄糖和果糖），此反应称为蔗糖的水解。
本实验采用酸水解和酶水解两种方法进行比较，观察反应速度、产物的量和纯度。
三、实验步骤1.准备实验用品：50%蔗糖溶液、盐酸盐酸盐酸（浓度）、恒温水浴、硫酸、淀粉试纸、碘试剂、玻璃棒、试管、滴定管、计时器。
2.酸水解：将一定量的50%蔗糖溶液放入试管中，加入盐酸盐酸盐酸，摇匀。
将试管放入恒温水浴中，用计时器记录时间。
随着反应的进行，不断搅拌溶液，并使用碘试剂检测溶液中的还原糖。
当溶液颜色发生变化时，表示蔗糖已经水解完全。
记录水解所需时间。
3.酶水解：将一定量的50%蔗糖溶液放入试管中，加入适量的蔗糖酶，摇匀。
将试管放入恒温水浴中，用计时器记录时间。
随着反应的进行，不断搅拌溶液，并使用碘试剂检测溶液中的还原糖。
当溶液颜色发生变化时，表示蔗糖已经水解完全。
记录水解所需时间。
4.测定还原糖：取两个试管，分别加入酸水解和酶水解得到的溶液各1mL，再加入9mL蒸馏水稀释。
用碘试剂进行显色反应，记录颜色变化所需时间，并比较颜色的深浅，从而判断还原糖的含量。
四、实验结果与分析1.酸水解与酶水解的比较：酸水解反应快，但产物果糖含量较高；酶水解反应慢，但产物葡萄糖含量较高。
酸水解产生的果糖具有较高的甜度，而葡萄糖的甜度较低。
因此，在实际应用中应根据需要选择合适的蔗糖水解方法。
2.影响因素分析：酸水解与酶水解的速度受温度、浓度、催化剂等因素的影响。
在实验过程中，应控制变量，以排除干扰因素的影响。
同时，实验操作过程中要注意安全问题，如酸的使用、加热等环节应规范操作。
3.实验误差分析：由于实验操作和环境因素的影响，实验结果可能存在误差。
蔗糖水解
蔗糖水解一、实验目的：测定蔗糖在酸存在下的水解速率常数。
二、实验原理：蔗糖水溶液在有氢离子存在时将产生水解反应：（果糖）（葡萄糖）（蔗糖）612661262112212O H C O H C O H O H C +→+蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性物质，它们的比旋光度为：︒=65.66][20D 蔗α，︒=5.52][20D 葡α，︒-=9.91][20D 果α 式中：a 表示在20℃用钠黄光作光源测得的旋光度。
正值表示右旋，负值表示左旋。
由于蔗糖的水解是能进行到底的，并且果糖的左旋远大于葡萄糖的右旋性，因此在反应进程中，将逐渐从右旋变向左旋。
当氢离子浓度一定，蔗糖溶液较稀时，蔗糖水解为假一级反应，其速率方程式可写成： kt x a a=-ln式中：a ——蔗糖初浓度；x ——反应了蔗糖浓度。
当某物理量与反应物和产物浓度成正比，则可导出用物理量代替浓度的速率方程。
为简单起见，设反应方程式为： A+B X+Y设反应物和生成物对某物理量λ（这里是旋光度）的贡献分别是λa 、λb 、λx 、λy ，它们与浓度的关系分别是：λa =L[A]；λb =m[B]；λx =n[X]；λy =P[Y]式中，L 、m 、n 、p 为比例常数。
因λ=λa +λb +λx +λy而在反应进程中：λa=L(a-x)；λb=m(b-x)=m[(b-a)=(a-x)]；λx=nx ；λy=px 。
故 λ=(L+m)(a-x)+m(b-a)+(n+p)x (2)在（2）式右端加、减a(n+p)，然后合并得λ=(L+m-n-p)(a-x)+m(b-a)+a(n+p) （3）反应开始时，a-x=a ；反应完毕时，a-x=0故 λ0=(L+m-n-p)a+m(b-a)+a(n+p) （4）λ8=m(b-a)+a(n+p) （5）（3）式—（5）式 λ-λ8=（L+m-n-p ）（a-x ） （6）（4）式—（5）式 λ0-λ8=（L+m-n-p ）a （7）将（6）、（7）式代入一级反应速度方程式（1），得：蔗糖水解实验仪器kt =--∞∞λλλλ0ln （8）如果m 、n 、p 为零，即这些物质与λ无关，则λ8=0，（8）式简化为： kt =λλ0ln （9）物性λ可以是旋光度、吸光度、体积、压力、电导等。
热分析教案邱金恒物理化学实验教案
白云石分解－气氛的影响
白云石分解为氧化镁和氧化钙的过程分为两个步骤。第一步为碳酸镁分解，第二步为碳酸 钙分解。在氮气气氛下两步分辨得不明显。但是在二氧化碳气氛下两步分解明显分开。其 原因在于，二氧化碳的存在延迟了分解反应，而且对第二步反应的影响尤其显著
非晶态金属
高温DSC仪器可用于检测非晶态金属的 玻璃化转变以及后续的一系列相变。
(2) 阶梯高度 代表经历一个物理或化学过程重量 变化的多少，由它可以计算中间产物或最终产 物的量以及结晶水分子数或水含量等，故阶梯 高度是进行定量计算的基础。
(3) 阶梯斜度 对于同一过程，它与实验条件有关； 而对于相同的实验条件，它取决于变化过程。 阶梯斜度越大，说明对应过程的变化速率越快，
反之，则慢。由于阶梯斜度与反应速率有关， 由此可以求得动力学参数。
熔点与熔融热焓（DSC）
根据熔点，可以对结晶高分子进行大致的定性鉴别。 根据熔点，可以判断体系是无规共聚物还是共混物，以及共混的程度。 根据熔融峰面积，可以计算部分结晶样品的结晶度。 结晶性聚合物共混组成的测定（DSC） 图中对HDPE/PP 共混物的熔融过程进行了测定，可以清楚地看到熔融过程分为两
换句话说，试样在物理变化或化学反应时产生 的热量变化，由于及时输入电功率得到补偿。 所以实际记录的是试样和参比物下面两只加热 器电热补偿的热功率之差随时间t的变化。在程 控线性升温中，也即热功率之差随时间t（或温 度T）的变化,其积分峰面积对应的即为热效应 。 若事先用已知相变热的试样（如纯金属锡、铅、 铟等）的熔化来标定仪器常数，则峰面积就可 以得到 ΔH的绝对值。
1)热重法（TG，Thermogravimetry）
在热重法中，被测物理量即为试样受热反应而 产生的质量变化。许多物质在加热过程中若发 生如熔化、蒸发、升华、吸附等物理变化，或 是脱水、解离、氧化、还原等化学变化，即引 起质量改变。在程序控温的情况下，温度T与 时间t成线性关系。以质量对时间t或温度T作图， 得热重曲线（TG曲线）。TG曲线所提供的信 息主要有：物理或化学过程对应的质量变化以 及温度区间。热重法使用的基本仪器为热天平， 一般包括天平、加热炉、控温系统、记录系统 等几个部分。有的热天平还配有通入气氛或真 空装置。
蔗糖水解实验报告
蔗糖水解实验报告实验目的：了解蔗糖水解反应的基本原理，探究酶对蔗糖水解速率的影响。
实验器材和试剂：1. 高温恒温槽2. 恒温振荡器3. 进气管4. 磷酸盐缓冲溶液（pH 6.8）5. 蔗糖溶液6. 酶液7. 间隔时间计时器8. 甘露醇溶液（作对照）实验步骤：1. 准备所需的酶液、缓冲液、蔗糖溶液和甘露醇溶液。
将恒温槽温度设定为37℃。
2. 在实验管中加入3ml缓冲溶液。
3. 分别加入1ml蔗糖溶液和1ml酶液，迅速混合，并将实验管放入恒温槽中开始反应，同时开始计时。
4. 每隔一定时间（如10秒）取出实验管，立即加入1ml甘露醇溶液停止反应，即可便于比色。
5. 在不同时间点停止反应后，使用间隔时间计时器计算下一次取样时间，并重复步骤4，直至5次实验取样完成。
6. 将取样液体的吸光度的数值记录下来。
实验数据记录与处理：根据所得的吸光度数值绘制时间与吸光度的关系曲线。
根据曲线的形状可以初步判断蔗糖的水解反应速率。
实验注意事项：1. 实验过程中要保持恒温槽温度的稳定，以保证实验条件的一致性。
2. 在取样之前，要确保甘露醇溶液的加入能够迅速停止反应，避免产生误差。
3. 实验过程中要注意操作的准确性，避免实验误差的引入。
实验结果与分析：根据时间与吸光度关系曲线的形状，可以初步判断蔗糖的水解反应速率。
如果曲线呈现逐渐增加并趋于平缓的趋势，则表示蔗糖水解速率较慢；如果曲线呈现急速增加并逐渐趋于稳定的趋势，则表示蔗糖水解速率较快。
通过对比甘露醇溶液的吸光度曲线，可以排除其他因素对吸光度的影响，准确评估酶对蔗糖水解的影响。
实验结论：通过本实验可以得到蔗糖水解反应速率与酶浓度的关系，进而了解蔗糖被酶水解的机理和速率。
根据实验结果可以得出结论：酶浓度越高，蔗糖水解速率越快。
这一实验结果有助于探究生物体内各种代谢反应的速率调节和调控机制。
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实验十三蔗糖水解速率常数的测定一.实验目的及要求1.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。
2.利用旋光仪测定蔗糖水解作用的速率常数。
二.教学提问1.预习提问a.蔗糖水解反应是什么类型的?一级反应有什么特点?b.为什么要以旋光度的测量来求解蔗糖水解反应速率方程式?c.旋光仪的测量原理是什么?2.实验中间启发性提问a.在旋光度的测量中,为什么要对零点校正?为什么要用蒸馏水校正?不校正会影响实验结果吗?b.记录开始反应时间晚一些,是否影响速率常数的测定?c.如何判断某一物质是左旋还是右旋?d.配制蔗糖溶液时测量不够准确或实验所用蔗糖不纯时对实验有影响吗?三.实验原理1.蔗糖水解反应类型如下所示: 设反应进行到t时刻,生成物的浓度为x.C12H22O11 + H2O →C6H12O6 + C6H12O6蔗糖果糖葡萄糖t=0 a b 0 0t=t a-x b-x x x则有: dx/dt=k(a-x)(b-x) ……………(1) k---水解反应速率常数K与反应温度以及作为催化剂的酸的种类和氢离子浓度有关。
水在这里作为溶剂,其量远大于蔗糖,可看作常数(对100g,,20%的蔗糖水溶液而言,,含蔗糖为20/342=0.06mol/l,含水为80/18=4.4mol/l,由上式反应知道,当0.06mol/l的蔗糖全部水解后,水的含量仍有4.34mol/l,所以相对而言,水的量可看作不变).故(1) 式可化为: dx/dt=k＇(a-x) …………… (2) k＇=k(b-x)对(2)式进行积分可得: k＇ =2.303/t ²lg(a/a-x) (3)因此,蔗糖水解反应属于一级反应,根据(3)式可知,如果能准确测得任意t时刻的生成物的浓度x,就可以求出水解速率常数k＇,但用化学方法很难准确测定x.2.蔗糖水解速率常数k＇与旋光度α的关系蔗糖具有右旋光性,水解生成的葡萄糖为右旋性物质,果糖为左旋性物质,且它们的旋光能力各不相同,所以可以反应体系过程中旋光度的变化来度量反应的进程.用旋光仪测得旋光度的大小与溶液中被测物质的旋光性质、溶液的浓度、溶剂性质以及光源波长、光源所经过的溶液厚度、测定时温度等因素有关,当除溶液的浓度以外的条件固定时,旋光度α与被测溶液的浓度呈直线关系:α0=A反a(t=0蔗糖未转化时的旋光度)α∞=A生a(t=∞蔗糖全部转化时的旋光度)αt=A反(a-x)+ A生x(任意t 时刻蔗糖浓度为(a-x)时的旋光度)整理以上的三式得:a/a-x=α0-α∞/αt-α∞ (4)将(4)代入(3)式得: k＇ =2.303/t ²lg(α0-α∞/αt-α∞)即: lg(αt -α∞)=- k＇²t/2.303 + lg(α-α∞)所以只要测定蔗糖水解反应过程中不同时间的旋光度αt 以及水解反应完成后的α∞，以lg(αt -α∞) 对t 作图,,由直线斜率得到k＇.如果在两个不同的温度T1、T2下测定，就可得到对应的k1＇、k2并进一步利用Arrhenius公式求出反应温度范围的平均活化能:lnk1/k2=△E/R(1/T2–1/T1)由于任意t时刻的旋光度α可以由旋光仪快速(30s)读出,与化学方法相比,旋光法具有快速、准确的特点。
3.旋光仪的测量原理(1)旋光仪的光学系统123S———光源, 实验所用的光源为钠黄光;N1———起偏镜,将自然光变成具有一定方向性的光源;N2———石英片,具有旋光性,用来形成三分视野;P———旋光管,用来装待测溶液;N3———检偏镜,上面附有刻度盘,只有当其透射面与N1的透射面平行,透过N1的光线才能完全透过N3A———目镜(2)旋光仪的测量原理普通光源发出的光称为自然光，其光波在垂直于传播方向的一切方向上振动，如果我们借助于某种方法，从这种自然聚集体中挑选出只在平面内的方向上振动的光线,这种光线乘为偏振光，尼柯尔棱镜就是根据这种原理设计成的。
旋光仪的主体是两块尼柯尔棱镜,尼柯尔棱镜是将方解石晶体沿一对角面剖成两块直角棱镜，再用加拿大树脂沿剖面粘合起来,如下图所示：当光线进入棱镜后，分解为两束相互垂直的平面偏振光，一束折射率为1.658的寻常光，一束折射率为1.468的非寻常光，这两束光线到达方解石与加拿大树脂粘合面上时，折射率为1.658的一束光线就被全反射到棱镜的底面上(因加拿大树脂的折射率为1.550)。
若底面是黑色涂层，则折射率为1.658的寻常光将被吸收，折射率为1.486的非寻常光则通过树脂而不产生全反射现象，就获得了一束单一的平面偏振光。
用于产生平面偏振光的棱镜称为起偏镜，从起偏镜出来的偏振光仅限于在一个平面上振动。
假如再有另一个尼柯尔棱镜，其透射面与起偏镜的透视面平行，则起偏镜出来的一束光线也必能通过第二个棱镜，第二个棱镜称为检偏镜。
若起偏镜与检偏镜的透射面相互垂直，则由起偏镜出来的光线完全不能通过检偏镜。
如果起偏镜和检偏镜的两个透射面的夹角（θ角）在0°～90°之间，则由起偏镜出来的光线部分透过检偏镜，如下图所示:CB 偏镜E·s inθ检偏镜一束振幅为E的OA方向的平面偏振光，可以分解为互相垂直的两个分量，其振幅分别为Ecosθ和Esinθ，但只有与OB重合的具有振幅为Ecosθ的偏振光才能透过检偏镜，透过检偏镜的振幅为OB=Ecosθ,由于光的强度I正比于光的振幅的平方,因此: I=OB2=E2cosθ2=Icosθ 2式中I 为透过检偏镜的光强度；I0为透过起偏镜的光强度。
当θ=0°时, Ecosθ=E，此时透过检偏镜的光最强。
当θ=90°时,Ecosθ=0，此时没有光透过检偏镜，光最弱。
旋光仪就是利用透光的强弱来测定旋光物质的旋光度的。
四.实验部分1.实验所用仪器及药品旋光仪及其附件一套,叉形反应管2只,恒温水槽及其附件一套, 100ml容量瓶1只，移液管25ml1只，烧杯100ml1只，洗耳球1只。
蔗糖(CR)，盐酸1.8mol/l。
2.实验步骤(1)实验准备工作a. 打开电源,开启三个恒温水槽，分别设定为25℃，35℃和50℃，并开启搅拌；b.打开旋光仪，预热。
c.清洗叉形管和和烧杯，在烘箱里干燥。
d.称取20g蔗糖，配成100ml 20%的蔗糖水溶液。
(2)旋光仪的零点校正在干净的旋光管里装入蒸馏水，测定其旋光度。
(3)待测物质旋光度的测定a.用移液管吸取20%的蔗糖溶液25ml放入叉形管一侧，再用另一支移液管吸取25ml1.8mol/l的HCl溶液放入叉形管的另一侧，将叉形管置于25℃恒温水槽中恒温约10min后,摇动叉形管使溶液混合并即开始计时。
b.迅速用混合均匀的溶液荡洗旋光管2～3次后装满旋光管即将旋光管置于恒温水槽中。
剩余在叉形管里的溶液塞上塞子，放入50℃水浴中恒温。
旋光管在25℃恒温10min左右,迅速将其取出擦干并测定反应15min时的旋光度，测后速将旋光管放回恒温水槽恒温。
此后分别在相隔30、45、60、90、120、150、180min测定。
c.改变测定温度为35℃，用同b的方法测定。
测定时间间隔为5min，至旋光度变为负值为止。
d.将在50℃水浴中恒温约2小时的混合液取出装管，分别在25℃、35℃下恒温后测定其旋光度。
五.实验注意事项1.熟练掌握旋光仪的读数方法，能快速准确的读数是本次实验的关键之一.教会学生读数后，让他们练习一下,测定物质旋光度的第一个数据要检查,保证实验的顺利进行。
2.速率常数对温度的敏感性很大，一般温度每升高10℃速率常数就要增大到原来的4倍，因此在实验中读数一定要迅速,控制读数时间在30s内。
3.本实验中蔗糖水解反应速率常数K与反应温度以及作为催化剂的酸的种类和氢离子浓度有关，因此盐酸的浓度和体积一定要准。
4.正确使用叉形管很重要，实验中叉形管中的蔗糖和盐酸溶液一定要恒温到测定温度下才能混合，因此应该避免提前混合。
5.往旋光管装入反应溶液要尽量装满，测定前除了擦干水还须赶气泡。
（提问：为什么？）6.旋光管盖只要旋至不漏水即可，旋的过紧会挤压玻片,造成假旋光。
7.实验结束时应将旋光管洗干净，充上蒸馏水，以防酸对旋光管的腐蚀。
六.数据处理、图解以及结果要求1.数据处理及图解要求a.将时间t、旋光度[αt-α∞]、 lg(αt-α∞)数据列表。
b.以时间t为横坐标, lg(αt-α∞)为纵坐标作图,从斜率分别求出两温度时的k(T1)和k(T2),并求出两温度下的反应半衰期,以及由图外推求出t=0时的两个α,即α。
c.将k(T1)、k(T2)和T1、T2代入Arrhenius公式求反应的平均活化能。
2.结果要求a.[α]D298.2K=66.0±1°。
b.lg(αt -α∞)～t 图形线型关系良好。
c.k(298.2K)=(11±1)³10-3min-1,k(308.2K)=(47±1)³10-3min-1,E=108KJ/mol。
七. 实验数据处理,图解结果以及结论1.原始数据记录旋光管长l=20cm,旋光仪系统误差为0.6°.a.T=298.8.2Kb.2. 数据处理依据实验数据作图如下:l g (α0-α∞)图1 25℃下lg(α0-α∞)～t 图0.20.30.40.50.60.70.80.91.01.1l g (α0-α∞)图2 35℃下lg(α0-α∞)～t 图a. T 1＝298.5K取点(55,0.94),(65,0.89)得到: 0.94＝55B+b0.89＝65B+b由上两式得B ＝-0.005＝-k 1/2.303 k 1＝0.01152min -1 由图外推求得: lg(α0-α∞)＝1.205 α0=＝11.58°； b. T 2＝308.2K取点(25,0.73),(36,0.49)得到:0.73＝25B ＋b0.49＝36B ＋b由上两式得B ＝-0.0218＝-k 2/2.303 k 2＝0.05025min -1 由图外推求得: lg(α0-α∞)＝1.265 α0＝14.75°.d. 298.2K 和308.2K 范围内的平均活化能由 ln(0.01152/0.05025)＝△E/8.31 ² (1/308.2 －1/298.2) 得 △E ＝113 kJ/mol3. 实验结论由所求得的不同温度下的蔗糖水解速率常数的值可以知道，在其他条件不变的情况下，温度对速率常数的影响很大，一般温度升高10℃，速率常数大约变为原来的4倍。
八. 思考题1. 蔗糖水解速率常数与哪些因素有关?答:蔗糖水解反应速率方程式是dx/dt=k [C 12H 22O 11][H 2O][H +]n= k ′[C 12H 22O 11]当[H 2O]视为常数且酸的种类及浓度选定时，可视其为准一级反应。