(完整版)蔗糖水解反应速率常数的测定.doc
实验十一蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告.doc
实验十一蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告.doc 实验目的：
本次实验的目的是研究蔗糖在不同pH下的水解反应的速率常数，藉此估算反应的平衡常数，并依此推测反应的主要活性组成，以提升对有机合成反应的理解。
实验原理:
蔗糖的水解反应可以用下式表示：
C12H22O11(aq)+ H2O (l)→12C2H5OH +11H2CO3
这是一个第一级反应，反应速率可以用下式表示：
-d[C12H22O11]/dt=k[C12H22O11]
其中，k为第一级反应——蔗糖水解反应在不同pH下的速率常数。
实验步骤：
1.准备实验设备：分离液比重计、称量瓶、烧杯及相应的工具；
2.准备实验消耗物：蔗糖、稀硫酸、稀硝酸、氯化钠；
3.按照实验要求，溶解蔗糖等适量消耗物，制备相应溶液；
4.依据实验要求，在分离液比重计上，根据试液缓慢改变比重，覆盖不同pH，进行反应；
5.同样观测不同温度下，蔗糖在不同pH下水解反应的速率，将反应速率数据记录下来；
6.根据采集到的反应数据，已Arrhenius关系式计算出反应的活化能，计算出反应的速率常数。
实验结果：
根据实验测得的结果，反应在不同pH下反应的速率常数如下：
pH 2：0.048min-1
总结：
通过本次实验，我们研究了蔗糖在不同pH下水解反应的速率常数。
结果表明，反应随着pH增加而增快，由此可见，pH对蔗糖水解反应速率有明显的影响。
此外，可以从不
同温度下，蔗糖水解反应的速率曲线中推断出活化能值，并根据Arrhenius关系式对反应的速率常数进行估算。
蔗糖水解反应速度常数的测定(精)
药品仪器
1. 旋光仪； 2. 501型超级恒温器； 3. 单孔电热恒温水浴锅； 4. 移液管、锥形瓶、容量瓶等； 5. 蔗糖(AR)、HCl(2mol/L)； 6. 等等。
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实验步骤
开启恒温器 旋光仪开关
称取蔗糖 配制盐酸
调节温度 仪器调零
蔗糖盐酸 恒温15分
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。
式中：比例常数β与物质旋光能力、溶剂性质、样 品管长度及温度等有关。
物质的旋光能力用比旋光度来度量， 比旋光度用下式表示：
[ ]2D0
l
100 CA
[ ]2D0右上角的20表示实验时温度为200C,
D是指用钠灯光源D线的波长(即589nm),
为测得的旋光度, l为样品管长度(dm),
CA为浓度(g /100ml).
将(2)、(3)和(4)式代入(1)式即得：
ln(t ) Kt ln(0 )
显然，以ln(αt-α∞)对t作图可得 一直线，从直线斜率即可求得反应速率
常数K。 若知道不同温度下的速率常数，则
可求出反应的活化能Ea值：
Ea
RT1T2 T2 T1
ln
K2 K1
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思考题
蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的：1.根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速率常数。
2.了解旋光仪的基本原理、掌握使用方法。
二、实验安排2人一组，一批10～15人，实验时间4小时。
三、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖和果糖的反应为612661262112212O H C O H C O H O H C H +−→−++蔗糖（右旋） 葡萄糖（右旋）果糖（左旋）为使水解反应加速，反应在酸性介质中进行，以O H 3作催化剂。
反应中水是大量的，与蔗糖浓度相比，可以认为它的浓度没变，故反应可视为一级，其动力学方程为： kc dt dc =-kt C C t =0ln 积分得 t C C t k 0lg 303.2=或当02/1C C =时，反应的半衰期为k t 2ln 2/1=蔗糖及其水解产物均为旋光物质，因此，可以利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程，旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度具有加和性。
若反应时间为∞,,0t 时溶液的旋光度各为∞ααα,,0t ，则溶液浓度与旋光度的关系为：)(00∞-=ααK C)(∞-=ααt K C代入上式，可得：∞∞--=ααααt t k 0lg 303.2 将上式改写成： )lg(303.2)lg(0∞∞-+⋅-=-ααααt k t显然，以)lg(∞-ααt 对t 作图可得一条直线，由直线的斜率即可求得反应速率常数k 。
四、仪器药品旋光仪 1台； 秒表 1个容量瓶（50ml ） 1个； 锥形瓶（100ml ） 2个天平 1台； 移液管（25ml ） 2支烧杯（100ml , 500ml 各1个3mol /LHCl 溶液， 20%蔗糖五、实验步骤1.开动旋光仪预热15-20分钟后开始测定。
2.用自来水洗旋光管（3次），再用蒸馏水洗（3次），然后装满蒸馏水，放入旋光仪暗室中调零点。
3.用移液管取25ml 的蔗糖水溶液于100ml 锥形瓶中，再用另一支移液管吸取25ml3mol/l 盐酸（25ml 移液管滴入一半时开始计时），注入已装满蔗糖水溶液的锥形瓶中，同时记录时间，把溶液摇匀。
蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定引言：蔗糖是一种常见的碳水化合物，由葡萄糖和果糖分子组成。
在一定条件下，蔗糖可以被水分解成葡萄糖和果糖，这个过程被称为蔗糖水解反应。
研究蔗糖水解反应的速率常数对于理解反应机理以及工业应用具有重要意义。
本文将介绍蔗糖水解反应速率常数的测定方法及其应用。
一、测定方法1. 酶催化法测定蔗糖酶是一种特定的酶，能够促进蔗糖水解反应的进行。
因此，酶催化法是一种常用的测定蔗糖水解反应速率常数的方法之一。
实验步骤如下：(1) 准备一定浓度的蔗糖溶液。
(2) 在一组实验中，分别加入不同浓度的酶溶液，并在一定的时间间隔内测量蔗糖浓度的变化。
(3) 根据蔗糖浓度的变化曲线，绘制反应速率随酶浓度变化的图表。
(4) 通过线性拟合，得到反应速率常数。
2. pH法测定pH值是影响酶催化反应速率的重要因素之一。
通过在不同pH条件下测量蔗糖水解反应的速率常数，可以了解pH对反应速率的影响。
实验步骤如下：(1) 准备一定浓度的蔗糖溶液。
(2) 在一组实验中，分别调节不同pH值的缓冲溶液，并在一定的时间间隔内测量蔗糖浓度的变化。
(3) 根据蔗糖浓度的变化曲线，绘制反应速率随pH值变化的图表。
(4) 通过线性拟合，得到反应速率常数。
二、应用蔗糖水解反应速率常数的测定在许多领域中具有广泛的应用。
以下是一些典型的应用：1. 食品工业蔗糖是食品中一种常用的甜味剂，通过测定蔗糖水解反应的速率常数，可以优化食品加工过程，提高产品质量和口感。
2. 生物学研究蔗糖水解反应是生物体内能量代谢的重要过程之一。
通过测定蔗糖水解反应速率常数，可以研究代谢途径以及相关酶的催化效率，进一步了解生物体的生理活动。
3. 化学工业蔗糖水解反应也在化学工业中有重要应用。
通过测定蔗糖水解反应速率常数，可以优化催化剂的选择和反应条件的控制，提高生产效率和降低成本。
结论：蔗糖水解反应速率常数的测定是研究反应机理和优化工业应用的重要手段之一。
酶催化法和pH法是常用的测定方法。
蔗糖水解反应速率常数的测定
一、 实验目的1. 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；2. 测定蔗糖水解反应的速率常数和半衰期；3. 了解旋光仪器仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。
二、 实验原理一级反应的速率方程可由下式表示：-kc dtdc= 积分可得： lnc=－kt + lnc 0式中c 0为反应物的初始浓度，c 为t 时刻反应物的浓度，k 为反应速率常数。
一级反应的半衰期为： t 1/2=kk In 693.02= 从上式可以看出，一级反应的半衰期与起始浓度无关。
这是一级反应的一个特点。
若用lnc 对t 作图应为一直线。
这是一级反应的另一个特点，由直线的斜率可求速率常数k 。
然 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为：C 12H 22O 11(蔗糖) + H 2O −→−+H C 6H 12O 6(葡萄糖) + C 6H 12O 6 (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。
此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H +的浓度有关。
但反应过程中，由于水是大量的，可认为水的浓度基本是恒定的，且H +是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖的浓度有关，所以蔗糖水解反应可看作是一级反应。
蔗糖及水解产物均为旋光性物质，但他们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来度量反应进程，测量旋光度所用的仪器称为旋光仪。
溶液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、光源的波长及温度等均有关系。
在蔗糖水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质，比旋光度为[α]20D =66.6°，生成物中葡萄糖也是右旋性物质，比旋光度为[α]20D =52.5°，而果糖则是左旋性物质，[α]20D =-91.9°。
随着反应的进行，右旋角不断减小。
当反应进行到某一时刻，体系的旋光度经过零点，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α∞。
蔗糖水解反应速率常数的测定
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蔗糖水解反应速率常数的测定
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（3）旋光度测定 倒出旋光管中的纯水，用待测液体洗涤旋光管数次，灌满待测液。同（2）法调节至三分视场消 失，读数。本实验中体系的旋光度随时间变化，要在规定的时刻测定旋光度，需在此时刻前恰好调 至三分视场消失。 3．反应速率的测定 用移液管吸取25ml20%的蔗糖溶液移入150ml的烧杯中，另吸取25ml3mol/LHCl移入另一150ml 烧杯。将HCl溶液倒入蔗糖溶液，搅拌混合后倒回盛HCl溶液的烧杯，如此反复几次，二溶液已混合 均匀。用此混合液洗涤旋光管数次，然后灌满旋光管测定旋光度α0，同时启动秒表计时，每隔4min 读一次数α4、α8、α12、……至60min测定完毕。 如果反应恒温进行，结果更准确。可在旋光管外加一恒温水套，由超级恒温水浴泵出恒温水流 经水套。如果自来水温度较稳定，也可用自来水恒温。
取对数
[ ] ln(α t − α t+∆t ) = −K1t + ln (α 0 − α ∞ )(1 − e−K1∆t )
因α0和α∞与t无关，△t是恒定的温度间隔，所以上式的第二项为常数，可简化为：
ln(α t − α t+∆t ) = −K1t + c
七．思考题
1.实验中，我们用蒸馏水来校正旋光仪的零点，蔗糖转化反应过程所测的旋光度是否需要零点 校正？为什么？
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旋。随着蔗糖的水解，体系的旋光度逐渐由右旋减小到零继而变成左旋。为方便起见，下面推 导中浓度以摩尔浓度表示（不影响结果）。
蔗糖水解反应速率常数的测定doc
蔗糖水解反应速率常数的测定doc蔗糖水解是生物体内常见的一种反应，也是糖类分解代谢的过程之一。
在实验室中，可以通过水解蔗糖的反应来研究该反应的反应动力学。
蔗糖的水解反应可以用以下化学方程式表示：C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6其中，蔗糖（C12H22O11）在加水（H2O）的存在下水解成两分子的葡萄糖（C6H12O6）。
这个化学反应是放热反应，因为它会释放出热量。
反应速率常数（k）是用来描述化学反应速率快慢的一个参数。
在蔗糖水解反应中，它可以用来表示单位时间内单位体积的蔗糖分子数减少的程度。
实验中，测定蔗糖水解反应速率常数的方法有多种，下面将介绍一种实验方法。
实验仪器和试剂：1.实验分析天平2.齐次恒温槽3.移液管4.滴定管5.蔗糖水溶液6.口香糖酶（一种含有葡萄糖酶和淀粉酶等酶类的消化道助消化剂）实验步骤：1.将蔗糖水溶液称取一定的质量（如10g），置于容积为100 mL的烧杯中。
2.将口香糖酶涂抹在加热器表面的小孔上的棉花上（注意，酶涂抹在棉花上需等待数分钟，以使其充分吸附和附着在棉花上）。
3.将棉花上附着有口香糖酶的一面朝下放在烧杯中的蔗糖溶液表面上，用夹子将烧杯放在恒温器中。
4.将桶中的水加热至恒温槽设定的反应温度。
5.在一定时间内（如15分钟或30分钟）测定剩余蔗糖的浓度。
取一定体积的溶液，然后在滴定管中用氢氧化钠水溶液滴定至中性。
用苯酚酞指示剂检验酸碱度，直到酸性颜色消失。
6.根据已知的实验数据，计算出速率常数（k值）。
实验结果和分析：实验结果表明，当初始蔗糖浓度、温度、口香糖酶的浓度等条件不同时，反应速率常数值也会有所不同。
在一次实验中，我们可以通过调整这些条件，以获得不同的k值。
具体计算方法如下：k = 2.303/t × log(C0/Ct)其中，k表示反应速率常数；t表示反应时间；C0表示初始蔗糖浓度；Ct表示反应时间t时刻的蔗糖浓度。
通过实验数据可以计算出蔗糖水解反应速率常数的值，这个值可以用来评估该反应的速率和效率，并为未来深入研究提供基础。
蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的（1） 根据物质的旋光性质研究蔗糖水解反应，测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期；（2） 了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系； （3） 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的使用方法。
二、实验原理蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖，反应式如下：C 12H 22O 11+H 2O →C 6H 12O 6 + C 6H 12O 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 +为催化剂。
由于反应时H 2O 是大量存在的，尽管有部分水参加反应 ，仍近似认为整个反应过程中水的浓度是恒定的，故蔗糖水解反应可近似为一级反应。
一级反应的速率方程可由下表示：kc dtdc=- （1）积分式为： 0c kt c ln ln +-= （2） 当c=0.5c 0时，可用t 1/2表示，即为反应的半衰期：kt 221ln /= （3）从（2）式可看出在不同的时间测定反应物的相应浓度，并以ln c t 对t 作图得一直线，由直线斜率即可求出反应速率常数k 。
溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源波长及反应时的温度等因素有关。
当其他条件固定时，旋光度α与反应物浓度c 呈线性关系： α = A c （4）式中A 与物质的旋光能力、溶液厚度、溶剂性质、光源波长、反应温度等有关系的常数。
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α∞。
若以α0 ，αt ，α∞分别为反应时间0，t ，∞时溶液的旋光度，则有：)ln()ln(0t ∞∞-+-=-ααααkt （5）显然,以)ln(∞-a a t 对t 作图可得一直线,从直线斜率即可求得反应速率常数k 。
如果测出两个不同温度时的k 值，利用Arrhenius 公式求出反应在该温度范围内的平均活化能。
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蔗糖水解反应速率常数的测定
一、实验目的
1、根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速率常数。
2、了解旋光仪器仪的基本原理, 掌握其使用方法。
二、实验原理
蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为：
C
12 H
22
O
11
H
2
O C
6
H
12
O
6
C
6
H
12
O
6
它属于二级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常需要在H+
离子催化作用下进行。
由于反应时水大量存在，尽管有部分水分子参与反应，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。
因此在一定浓度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，蔗糖转化反应可看作为一级反应。
一级反应的速率方程可由下式表示：
dC dt kC
式中： c 为蔗糖溶液浓度， k 为蔗糖在该条件下的水解反应速率常数。
令蔗糖开始水解反应时浓度为c0，水解到某时刻时的蔗糖浓度为ct ，对上式进行积分得：ln C0 C t kt
该反应的半衰期与 k 的关系为：
t1 2ln 2 k
蔗糖及其转化产物，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进程。
测量物质旋光度所用的仪器称为旋光仪。
溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力，溶剂性质，溶液浓度，样品管长度及温度等均有关系。
当温度、波长、溶剂一定时，旋光度的数值为：
L C t
D
或KC
L为液层厚度，即盛装溶液的旋光管的长度；C为旋光物质的体积
摩尔浓度；t
D
为比旋光度； t 为温度； D 为所用光源的波长。
比例常数 'K 与物质旋光能力，溶剂性质，样品管长度，光源的波长，溶液温度
等有关。
可见，旋光度与物质的浓度有关，且溶液的旋光度为各组分旋光度之和。
作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度
20
66.650；生成物中葡蔗 D
萄糖也是右旋性物质，其比旋光度
20
52.50；但果糖是左旋性物质，其比旋葡 D
光度
20
-91.90。
由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成果 D
物呈左旋性质。
因此随着反应的进行，体系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，体系的旋光度可恰好等于零，而后就变成左旋，直至蔗糖完全转化，这时左旋角达到最大值。
反应过程浓度变化转变为旋光度变化：
当 t=0 时，溶液中只有蔗糖，溶液的旋光度值为：
0k
蔗糖
C
0 （ 1）
当 t= ∞时，蔗糖完全水解，溶液中只有葡萄糖和果糖。
旋光度为：
k葡 k果 C0（2）
当 t=t 时，溶液中有蔗糖、果糖和葡萄糖，此时旋光度为：
t k蔗糖 C t k葡k果C0 C t(3 ）
经数学处理得：
C0 0 k
蔗糖k葡k果（4）
C t t k
蔗糖k葡k果（5）
即得：ln t kt ln0
三、仪器与试剂
旋光仪（ 1 台）；50ml 容量瓶（ 1 个）； 5mL移液管（ 1 支）； 25ml 移液管（ 1 支）；锥形瓶（ 3 个）；恒温水水浴（ 1 台）；秒表（1 个）；蔗糖；分析台秤（ 1 台）；蔗糖； HCL溶液（ 2mol/L ）。
四、实验步骤
1．溶液配制：
称取 10 克蔗糖放在烧杯中，加蒸馏水溶解，移至50ml 容量瓶，加水稀释至刻度。
用 25ml 移液管移取蔗糖溶液于 2 个锥形瓶，准确加入5ml 2mol/L 的 HCl 溶液，按下秒表开始计时（注意：秒表一经启动，勿停直至实验完毕）。
将其中一份放入恒温水浴中加热，另一份用另一个锥形瓶相互倾倒2~3 次，使溶液混合均匀。
2.t 测定：
迅速用反应混合液将旋光管管洗涤 1 次后，将反应混合液装满旋光管，擦净后放入旋光仪，测定规定时间的旋光度。
反应前期可2min 测一次，反应速度变慢后可 5 ~10min 测一次，测至 60min 即可。
3.的测量：
将放入恒温水浴中加热的溶液使反应充分后拿出，冷却至室温后测定体系的旋光度。
五、实验数据记录和处理
室温： 22.4 C 大气压： 101.36 KPa
反应温度： 22.4 C C HCl= 2 mol L-1 = -4.67
t min
t ln t
表 1 蔗糖反应液所测时间与旋光度数据
4 6 8 10 1
5 20 30 40 50 60 12.55 12.3
6 12.26 12.01 11.49 10.79 9.58 7.63 5.84 4.01 2.846 2.835 2.829 2.814 2.783 2.738 2.65
7 2.510 2.352 2.161
根据上表数据，算出相应的 ln( αt - α∞ ) 的数值计入表格，并以 In( αt - α∞ ) 对 t 作图。
图1 ln t~ t
由线性拟合得到：ln
t 0.01174t 2.93779
由直线斜率求出反应速率常数k（直线斜率的相反数即为速率常数k），并计
算反应的半衰期t 1 2
即：- k 0.01174
则速率常数：k 1.174 10 2 min 1
半衰期：t
1 2 ln 2 k 59.04 min
六、思考题
1.蔗糖水解反应速率常数和哪些因素有关？
与反应温度和反应活化能有关
2.反应开始时，为什么将盐酸倒入蔗糖溶液，而不是相反？
因为盐酸与蔗糖溶液反应是个放热的过程，盐酸的比重比蔗糖溶液的比重大，如果将蔗糖溶液倒入盐酸中会由于热量不能及时散发而发生溶液飞溅。
3.记录反应开始的时间迟点或早点，是否影响值的测定？
影响值的测定。