蔗糖水解
糖水解实验报告
1. 了解蔗糖水解反应的基本原理及实验方法。
2. 掌握旋光仪的使用技巧，并学会通过旋光度变化来测定蔗糖水解反应的速率常数。
3. 通过实验，了解蔗糖水解反应在酸催化下的速率变化规律。
二、实验原理蔗糖是一种非还原性糖，在水解过程中，蔗糖分子在酸催化作用下分解为葡萄糖和果糖。
葡萄糖和果糖都是还原性糖，具有旋光性。
实验中，通过测定溶液旋光度随时间的变化，可以了解蔗糖水解反应的速率。
实验原理如下：1. 蔗糖水解反应方程式：C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O62. 葡萄糖和果糖的旋光性：葡萄糖：[α]D20 = +52.50果糖：[α]D20 = -91.903. 蔗糖水解反应速率方程：dCA/dt = kCA其中，CA为t时刻的蔗糖浓度，k为反应速率常数。
4. 旋光度与旋光性物质浓度的关系：[α] = αcL其中，[α]为旋光度，α为旋光率，c为旋光性物质浓度，L为比旋光管长度。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：旋光仪、锥形瓶、移液管、滴定管、烧杯、冰浴、恒温水浴、秒表等。
2. 试剂：蔗糖溶液（10g/L）、盐酸（1mol/L）、葡萄糖标准溶液（1g/L）、果糖标准溶液（1g/L）、蒸馏水等。
1. 准备实验装置：将旋光仪预热至室温，调节至零点。
2. 配制蔗糖溶液：称取10g蔗糖，加入适量蒸馏水溶解，定容至100mL，配制成10g/L的蔗糖溶液。
3. 测定初始旋光度：将配制好的蔗糖溶液置于旋光仪中，测定其旋光度，记录为[α]0。
4. 加入盐酸：向锥形瓶中加入10mL蔗糖溶液，加入2mL 1mol/L盐酸，混匀。
5. 开始实验：将锥形瓶置于恒温水浴中，开始计时，每隔一定时间（如1分钟、2分钟、3分钟等）取出锥形瓶，立即用旋光仪测定旋光度，记录为[α]t。
6. 绘制旋光度-时间曲线：以时间为横坐标，旋光度为纵坐标，绘制旋光度-时间曲线。
7. 计算反应速率常数k：根据实验数据，以ln(-)/t作图，直线斜率即为-k。
8蔗糖水解反应
=k反C0
∞
(表示蔗糖未转化)
∞为：
• 当t=∞，体系的旋光度α
• α
=k生C0 (表示蔗糖已完全转化)
• 式中的k反和k生分别为对应反应物与产物之比例常 数。
• 当时间为t时， α t = k反C +k生(C0–C) 三式联立可以解得：
ln( t ) Kt ln( 0 )
• 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:
a
t D
a lc
• 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)。
• 在蔗糖水解的反应中，由于蔗糖及其转化物都 含有不对称的碳原子，均具有旋光性，但旋光
能力不同。反应物蔗糖是右旋性物质,其比旋光
四.实验步骤：
• 1. 旋光仪零点校正。 • 2. 蔗糖水解过程中α t的测定。 • 3. α ∞的测定。
五.数据记录
• 实验日期： • 实验温度： • α t的测定： 时间(min) 旋光度αt ； ℃；大ห้องสมุดไป่ตู้压： kp
• 最终旋光度α
∞=
。
六.数据处理：
• 1.计算α t-α
∞和ln（α t-α ∞）；
度[α ]D20=66.6o ；；产物中葡萄糖也是右旋性 物质，其比旋光度[α ]D20=52.5o ；而产物中的 果糖则是左旋性物质，其比旋光度[α ]D20=91.9o 。由反应特点可知，生成物总体上呈现
左旋性。
• 因此，随着水解反应的进行，体系的右旋角不断减 小，在某一时间，体系的旋光性为0，然后变成左 旋，直至蔗糖完全转化，则体系的左旋角达到最大 值α ∞。 • 当t=0，体系的旋光度α 0为： • α
蔗糖水解
c0
0
K反
K生
＝K 0
（9）
c
ห้องสมุดไป่ตู้
t
K反
K生
＝K t
(10)
将（9）式、（10）式代入（2）式中即得
ln t k1t ln(0 )
（11）
显然，以 ln(t )对t作图，可得一直线，从直线
的斜率即可求出反应速率常数。
设体系最初的旋光度为：
0 K反c0 ( t=0,蔗糖尚未转化) （6） 体系最终的旋光度：
K生c0 (t＝ ,蔗糖已完全转化) （7）
当时间为t时刻时，蔗糖浓度为c，此时体系的 旋光度为 t ，即
t K反c K生 (c0 c)
（8）
将（6）、（7）、（8）式联立可解得：
校正时首先应将旋光管洗净然后再将旋光管的两端分别时首先应将旋光管洗净然后再将旋光管的两端分别加上玻璃窗片和橡皮垫圈最后将螺丝帽盖盖上使玻加上玻璃窗片和橡皮垫圈最后将螺丝帽盖盖上使玻璃片紧贴住样品管口从旋光管中部的开口处向管内灌璃片紧贴住样品管口从旋光管中部的开口处向管内灌满蒸馏水此时管中若有气泡存在则应尽量将气泡赶满蒸馏水此时管中若有气泡存在则应尽量将气泡赶至旋光管中部的开口处使旋光管中不存在气泡
力、溶剂性质、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，旋光度与反
应物浓度呈线性关系，即
Kc
（4）
为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光 度这一概念，比旋光度可表示为
t 100
D l cA
（5）
反应物蔗糖是右旋性物质，其比旋光度为 66.6°；生成物中的葡萄糖也是右旋性物质， 其比旋光度为52.5°，果糖是左旋性物质，比 旋光度为－91.9°。由于生成物中果糖的左旋 性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈现左旋性 质。因此随着反应的不断进行，体系的右旋角 将不断减少，在反应进行到某一瞬间时，体系 的旋光度恰等于零，随后为左旋角逐渐增大， 直到蔗糖完全转化，体系的左旋角达到最大值。 由于反应是不断进行的，要快速分析反应物的 浓度很困难。因此，可以利用体系在反应过程 中旋光度的变化来度量反应进程。
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。
蔗糖水解反应.ppt
1. 测定蔗糖转化反应的速率常数和半 衰期； 2. 了解旋光仪的基本原理,掌握旋光 仪的使用方法。
1
二、实验原理：
C12H22O11（蔗糖）+H2O →H+ C6H12O6 (葡萄糖)+ C6H12O6（果糖）
由于蔗糖液较稀，水是大量的，反应达终点时，
虽然有部分水分子参加了反应，但与溶质（蔗糖）浓
t
t∞
[
]
20 D
蔗糖 浓度c0
c 0 +66.6º 右旋
葡萄糖
0 c0－c
c0 +52.5º 右旋
果糖 体系旋光度
0 c0－c
c -91.9º
α0（正） αt
α∞（负）
左旋
3
反应时间为0 时旋光度 α0=K反c0 反应时间为t 时旋光度αt=K反c+K生（c0-c） 反应时间为 ∞ 时 旋光度 α∞=K生c0
11
联立以上三式可得：
ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞)
以 ln(αt-α∞) 对t 作图得一直线，由直
线斜率可求得反应速率常数k。
4
三、仪器和试剂
旋光仪
1台
超级恒温槽
1套
秒表
1个
移液管（25cm3 ）
2支
洗耳球
1个
洗瓶（250cm3 ）
1个
蔗糖（分析纯）
2.0mol·dm-3HCl放入旋光仪 中，测量不同水解时刻溶液旋光度at的值， 每隔2min读一次数，测定45min，或使旋 光度为负值为止。 5.旋光度a∞的测定
8
五、实验数据记录和处理
时间t/min 温度/℃
αt /(°)
一级反应----蔗糖水解
• 用移液管吸取25ml10％蔗糖溶液加入到5
0ml的磨口三角瓶中。
• 把剩余的水解反应液，放在电热恒 温水浴锅中，在60℃条件下恒温30 分钟，然后移到超级恒温器中恒温1 5分钟。 • 测定完全水解的旋光度的值即α∞。
实验数据记录
实验日期： ； 超级恒温器温度： ℃；旋光仪零点： 。 αt的测定：
时间(min)
旋光度αt
最终旋光度α∞=
。
数据处理
1.计算αt-α∞和ln(αt-α∞)；
思考题
1.在混合蔗糖溶液和盐酸溶液时，是将盐酸溶 液加到蔗糖溶液中，可否将蔗糖溶液加到盐酸 溶液中？为什么？ 2.若不用蒸馏水校正旋光仪的零点，是否会影响 实验结果的准确度？ 3.如何从实验结果，分析说明蔗糖水解反应为一 级反应？影响反应速率常数的因素有哪些？ 4.测定α∞时，蔗糖水解反应液恒温的温度不能 超过60℃。为什么？
反应速率常数：
K k
半衰期：
t1
2
ln 2 K
实验结果与讨论
⑴结果：实测值为Ｋ= ⑵计算实验偏差： ⑶分析产生偏差的原因： ⑷有何建议与想法？
注意事项：
1.装上溶液后的样品管内不能有气泡产生，样 品管要密封好，不要发生漏液现象； 2.样品管洗涤及装液时要保管好玻璃片和橡皮 垫圈，防止摔碎或丢失； 3.配制蔗糖溶液时要注意使蔗糖固体全部溶解， 并充分混均溶液； 4.测定α∞时，要注意被测样品在50~60℃条件 恒温50min后(但不能超过60℃，否则有副反 应发生)，移到超级恒温器中再恒温20min； 5.必须对旋光仪调零校正，若调不到零，需要 进行数据校正。
蔗糖水解反应
一级反应——蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的1.用旋光仪测定当蔗糖水解时，其旋光度变化与时间的关系，从而推算蔗糖水解 反应的速率常数和半衰期。
2.了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。
二、实验原理：蔗糖水解反应的计量方程式为：C 12H 22O 11+H 2O ==== C 6H 12O 6+C 6H12O 6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H 3O +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：－dtdc =K 1C 积分式为： ln CC O=K 1 tK 1 =t 1ln CC O 或 K=t303.2lg C C O反应的半衰期2/1t =k2ln K 1 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（a ）。
使偏振光按顺时针方向旋转的物质称为右旋物质，a 为正值，反之称为左旋物质，a 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，当光源用钠灯，波长一定，λ＝Ｄ（5890nm ），实验温度t ＝２０℃时，旋光度与溶液浓度和溶层厚度成正比，a ∝c.l 写成等式 a=[a]t D ·c·l 式中比例常数[a] tD ，称为比旋光度。
蔗糖水解反应速率实验报告
蔗糖水解反应速率实验报告蔗糖水解反应速率实验报告引言：蔗糖是一种常见的碳水化合物，它由葡萄糖和果糖组成。
在生物体内，蔗糖可以通过水解反应分解成葡萄糖和果糖，从而提供能量。
本实验旨在研究蔗糖水解反应的速率，并探讨影响速率的因素。
实验方法：1. 实验材料和仪器：蔗糖溶液、稀硫酸、试管、试管架、温度计、计时器等。
2. 实验步骤：a. 取一定量的蔗糖溶液倒入试管中。
b. 加入适量的稀硫酸，使溶液呈酸性。
c. 将试管放入试管架中，记录开始反应时的温度。
d. 启动计时器，并记录每隔一段时间的温度变化。
e. 观察反应溶液的颜色变化，直到反应结束。
f. 重复上述步骤，改变稀硫酸的浓度或温度，以探究对反应速率的影响。
实验结果：我们进行了多组实验，记录了不同条件下蔗糖水解反应的速率。
以下是其中一组实验结果的示例：实验条件：蔗糖溶液浓度为0.1mol/L，稀硫酸浓度为0.5mol/L，温度为25°C。
时间（分钟）温度（°C）0 251 272 293 314 335 356 367 378 389 3810 38实验讨论：根据实验结果，我们可以看出蔗糖水解反应速率随时间的增加而增加，但在一定时间后达到了一个平衡状态。
在本组实验中，反应速率在前5分钟内迅速增加，之后逐渐趋于稳定。
这是因为蔗糖分子在酸性条件下发生水解反应，生成葡萄糖和果糖。
随着反应进行，蔗糖分子逐渐减少，导致反应速率的下降。
此外，我们还发现反应速率受到温度和稀硫酸浓度的影响。
在其他条件不变的情况下，提高温度或增加稀硫酸浓度都会加快反应速率。
这是因为在较高温度下，分子运动更加剧烈，碰撞频率增加，从而增加了反应速率。
而增加稀硫酸浓度则提供了更多的反应物，促进了反应的进行。
结论：通过本次实验，我们研究了蔗糖水解反应的速率，并探讨了影响速率的因素。
实验结果表明，蔗糖水解反应的速率随时间的增加而增加，在一定时间后达到平衡。
同时，温度和稀硫酸浓度也对反应速率有显著影响。
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二、实验原理
C12 H22O11 + H 2O C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖（右旋） 果糖（左旋） 葡萄糖（右旋）
H+
r
dc蔗糖 dt
k ' c蔗糖 cH 2 O kc蔗糖
cH2O>>c蔗 准一级反应 (1)
t =0时刻蔗糖浓度
0 A
ln c A kt ln c
40～100min:约每隔10min测量一次旋光度
α∞
四、实验注意事项
实验所用的HCl溶液应准确配置，并准确量取。 整个实验过程应保持恒温。反应液需要预先恒 温，混合后的操作要迅速。 避免反应液装入旋光管时产生气泡 。 用水浴加热反应液时，温度不宜过高，以免产和处理
将所测的实验数据记录于下表中。
以ln(αt - α∞)对t作图，由所得直线的斜率求出k 。
计算蔗糖水解反应的半衰期t1/2 。
六、思考题
（1）实验中先用蒸馏水校正旋光仪的零点，在 蔗糖转化反应过程中所测的αt 是否需要零点 校正？为什么？ （2）为什么可以用粗天平和量筒配蔗糖溶液？ （3）改变蔗糖溶液的初始浓度和催化剂盐酸的 浓度对测量出的速率常数k和半衰期t1/2值 有无影响？为什么？ （4）混合的瞬间不记时t=0，而是在测定第一个 旋光度时开始记时，这种作法是否可以？
0 K c
0 反 A
(5) 反应物的比例常数
K c
0 生 A
(6) 生成物的比例常数
反应体系在反应过程中（t时刻）的旋光度
0 t K反c A K生 c A cA
(7)
c
0 A
0
K反 K生
K ' 0
(8)
cA
t
2. 用蒸馏水校正旋光仪的零点。
3. 测定反应过程中反应体系的旋光度αt 。
5g蔗糖＋25mL水
溶解，过滤
滤液
＋
计时，读数记录
混合，装入旋 光仪样品管， 放入旋光仪
25mL4.0mol· L-1 盐酸溶液
剩余混合液60℃水浴中 温热30 min测旋光度
0~20min: 约每隔2min测量一次旋光度 20～40min:约每隔5min测量一次旋光度
t 时刻蔗糖浓度
反应速率常数
反应的半衰期：反应物浓度降低为其初始浓 度一半时所需要的时间。 t1/2＝ln2/k (2)
蔗糖及其转化产物均具有旋光性，可利用反 应过程中体系的旋光度变化来度量反应进程。
C12 H22O11 + H 2O C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖（右旋） 果糖（左旋） 葡萄糖（右旋）
o
H+
比旋光度： [ ] 66.6
20 D
20 o [ ] 52.5 [ ] 91.9 D
20 D o
一定条件下，旋光度与反应物浓度线性相关。
α＝ Kc (3)
K:比例常数
旋光度与比旋光度的关系：
α＝[α] lc/10
l:样品管长度/cm
(4)
c:质量浓度/g· mL-1
反应体系在初始旋光度（t=0）
K反 K生
K ' t
(9)
将（8）、（9）代入（1）
ln t kt ln 0
作(αt－α∞)～t图，由 k 直线斜率求k 。 t1/2
(10)
三、实验步骤
1.了解旋光仪的结构、原理和使用方法
1—底座 2—电源开关 3—刻度盘手轮 4—放大镜盘 5—视度调节螺旋 6—刻度盘游标 7—镜筒 8—镜筒盖 9—镜盖手柄 10—镜盖连接圈 11—灯罩 12—灯座
一级反应——蔗糖的水解
一、实验目的
了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的 关系。 测定蔗糖转化的反应速率常数和半衰期。 了解旋光仪的基本原理，掌握使用方法。 （请参阅
《物理化学》万洪文 詹正坤主编，高等教育出版社 2010年8月 第二版，P253、293；傅献彩 沈文霞 编，高等教育出版社 2006 年1月 第五版，一级反应；实验教材P71）