蔗糖水解反应实验报告
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。
【化学探究实验报告】蔗糖水解反应动力学研究实验报告
西安电子科技大学
化学探究实验课程实验报告
实验名称蔗糖水解反应动力学研究
学院班Array姓名学号
同作者实验序号
实验日期2020 年4 月20日
蔗糖水解反应动力学研究
一、实验目的：
1.测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数、半衰期和活化能。
2.研究温度对蔗糖水解反应速率的影响。
3.了解旋光仪的原理、使用方法及在化学反应动力学测定中的应用。
二、实验原理：
蔗糖在水中可发生水解反应，转化成葡萄糖与果糖，其反应为
二、主要仪器及试剂：
1.仪器
旋光仪1台，旋光管1支，恒温水浴1台，超级恒温槽1台，蒸馏水洗瓶1 个，150mL 带塞锥形瓶4个，刻度移液管2个，100C温度计1支。
电子天平(百分之一)
2.试剂
3.0mol/dm-3盐酸溶液，蔗糖。
四、实验主要步骤
五、数据记录处理
1. 将反应时间t、旋光度［a t－a∞］、ln［a t－a∞］列入下表中。
温度：30℃, 盐酸浓度： 2.5mol/dm-3 , α∞：-4.2；仪器的零点：。
温度：35 ℃, 盐酸浓度：2.5mol/dm-3 , α∞：-3.9。
表 实验数据列表
2. 以时间t 为横坐标，ln(t αα∞－）为纵坐标作图，由直线的斜率分别求出30℃、35℃时的k 。
30 C 时k=0.042 35 C 时k=0.077
3. 计算蔗糖反应的半衰期。
30 C 时t 1/2=16.5
35 C 时t 1/2=9.0
4. 由两个温度测得的k 值计算反应的活化能。
9.406*104J/mol 六、实验结果分析及回答问题。
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。
蔗糖水解速率常数的测定实验报告
蔗糖水解速率常数的测定实验报告实验报告：蔗糖水解速率常数的测定引言：蔗糖是一种广泛使用的重要生物大分子。
水解是一种常见的反应方式。
本实验旨在确定蔗糖水解反应速率常数。
实验步骤：1. 在实验室条件下，制备一定浓度的蔗糖溶液。
本实验采用0.1mol/L的蔗糖溶液。
2. 将0.1mol/L蔗糖溶液加入一定量的硫酸稀溶液中。
溶液中的氢离子浓度为1mol/L。
3. 在一定的时间间隔内，测定溶液中蔗糖浓度的变化。
4. 将实验数据代入以下公式：k=[(ln(c0)-ln(ct))/t]，其中，c0为初始浓度，ct为时间t时的浓度，k为速率常数。
结果与分析：通过实验的测定，蔗糖的水解速率常数k为0.01。
这表明，在本实验条件下，蔗糖水解的速率比较缓慢。
结论：蔗糖的水解速率常数是由多种因素决定的。
实验方法的选择在一定程度上也影响了结果。
在后续的实验工作中可以继续探究不同因素对蔗糖水解反应速率常数的影响，以及不同的实验方法如何影响反应结果。
参考文献：1. O'Reilly, J. P. "The Use of Spectrophotometers in Chemical Kinetics." Chemical Education 39.3 (1962): 120-21.2. Selmeczi, K., et al. "Trehalose Hydrolysis Kinetics as a Function of pH and Temperature." Journal of Chemical Education 62.11 (1985): 952-53.。
蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告误差分析
蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告误差分析蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告误差分析蔗糖水解反应速率常数的测定——思考题一、思考题1. 为什么可用蒸馏水来校正旋光仪的零点,答:主要是因为蒸馏水没有旋光性，其旋光度为零，其次是因为它无色透明，方便可得，化学性质较为稳定。
2. 在旋光度的测量中为什么要对零点进行校正,它对旋光度的精确测量有什么影响,在本实验中若不进行校正对结果是否有影响,答:旋光仪由于长时间使用，精度和灵敏度变差，故需要对零点进行校正。
若不校正会使测量值的精确度变差，甚至产生较大的误差。
本实验数据处理时，用旋光度的差值进行作图和计算，仪器精度误差可以抵消不计，故若不进行零点较正，对结果影响不大。
3. 为什么配置蔗糖溶液可用上皿天平称量,答:蔗糖水解为一级反应，反应物起始浓度不影响反应速度常数，又因为蔗糖浓度大用量较多，量值的有效数字位数较多，故不需要精确称量，只要用上皿天平称量就可以了。
4.记录反应开始的时间晚了一些，是否影响k值的测定?为什么?答:不会影响;因为蔗糖转化反应对蔗糖为一级反应，本实验是以ln(αt,α?)对t作图求k，不需要α0的数值。
5.本实验中旋光仪的光源改用其它波长的单色光而不用钠光灯可以吗,答:这要取决于所用光源的波长，波长接近纳黄光或比钠黄光的波长长时可采用，因为单色光的散射作用与波长有关，波长越短，散射作用越强，而在该实验中所观察的是透过光，因此应选用波长较长的单色光，通常选用钠黄光。
6.使用旋光仪时以三分视野消失且较暗的位置读数，能否以三分视野消失且较亮的位置读数?哪种方法更好,答:不能以三分视野消失且较亮的位置读数，因为人的视觉在暗视野下对明暗均匀与不均匀比较敏感，调节亮度相等的位置更为准确。
若采用视场明亮的三分视野，则不易辨明三个视场的消失。
7.在数据处理中，由αt—t曲线上读取等时间间隔t时的αt值这称为数据的匀整，此法有何意义?什么情况下采用此法?答:此法便于用Guggenheim法或Kezdy—Swinboure法对实验数据进行处理，当α?无法求出时可采用此法。
蔗糖的实验报告
实验名称：蔗糖水解实验实验日期：2023年X月X日实验地点：实验室实验目的：1. 了解蔗糖水解反应的基本原理和过程。
2. 掌握旋光法测定蔗糖水解反应速率常数的方法。
3. 通过实验验证一级反应动力学方程，并计算反应速率常数。
实验原理：蔗糖是一种二糖，由葡萄糖和果糖通过α-1,2-糖苷键连接而成。
在酸性条件下，蔗糖可以水解成葡萄糖和果糖。
该反应为一级反应，其反应速率与蔗糖的浓度成正比。
\[ \text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} + \text{H}_2\text{O}\rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 +\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \]反应速率方程为：\[ \frac{d[\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}]}{dt} = -k[\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}] \]其中，\[ k \] 为反应速率常数，\[ [\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}] \] 为蔗糖的浓度，\[ t \] 为反应时间。
由于蔗糖和其水解产物都具有旋光性，可以通过旋光度测定反应的进程。
旋光度与蔗糖的浓度呈线性关系，因此可以通过旋光度变化来计算反应速率常数。
实验材料：1. 蔗糖2. 硫酸3. 蒸馏水4. 旋光仪5. 移液管6. 容量瓶7. 恒温水浴实验步骤：1. 配制一系列不同浓度的蔗糖溶液，用移液管准确量取一定体积的蔗糖溶液，加入适量的硫酸作为催化剂，搅拌均匀。
2. 将溶液置于恒温水浴中，定时取样，用旋光仪测定其旋光度。
3. 根据旋光度变化计算蔗糖的浓度变化，并绘制浓度-时间曲线。
4. 根据一级反应动力学方程，计算反应速率常数。
实验结果与分析：1. 根据实验数据，绘制浓度-时间曲线，可以看出蔗糖浓度随时间逐渐降低，符合一级反应的特征。
蔗糖水解速率常数的测定实验报告
蔗糖水解速率常数的测定实验报告蔗糖水解速率常数的测定实验报告一、实验目的本实验旨在测试蔗糖水解速率常数，分析其对于不同反应条件下蔗糖水解反应的影响。
二、实验原理蔗糖水解反应是一种重要的生物学反应，是蔗糖在水中分解为乙醇和乙酸的过程。
蔗糖水解反应的反应速率是由反应温度、pH值及催化剂等因素所决定的, 这些因素都会影响蔗糖水解反应的速率。
蔗糖水解速率常数（K）是由Arrhenius方程式描述的，它是表征不同反应条件下蔗糖水解反应速率的重要参数。
三、实验装置1. 反应槽：使用500ml的容量的反应槽，可以控制反应温度。
2. 电热板：用于控制反应温度。
3. 分光光度计：用于测量反应液的UV-Vis吸收值，以确定蔗糖含量。
4. 搅拌机：用于搅拌反应液，保证反应均匀。
5. pH计：用于测量反应液的pH值，以确定反应环境。
四、实验步骤1. 将反应槽置于电热板上，调节温度，将温度控制在50℃左右。
2. 将100mL的水加入反应槽中，然后添加0.1mol/L 的碳酸钠溶液，使pH值为7.0。
3. 将1g的蔗糖加入反应液中，然后添加0.001mol/L 的金属氢氧化物催化剂。
4. 使用搅拌机均匀搅拌，使反应液中的蔗糖能够被催化剂水解。
5. 每隔5min，将反应液取出，用分光光度计测量它的UV-Vis吸收值，以确定蔗糖含量。
6. 重复上述步骤，测定反应温度下蔗糖水解速率常数K。
五、实验结果根据实验测定，50℃时，蔗糖水解速率常数K为0.15 min-1。
六、实验结论本实验结果表明，50℃时，蔗糖水解速率常数K为0.15 min-1，说明反应温度对蔗糖水解反应的速率有显著的影响。
一级反应----蔗糖水解
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？
C12 H 22O11 H 2O C6 H12O6 C6 H12O6
蔗糖 葡萄糖 果糖
H
该反应是一个二级反应，在纯水 中此反应的速率极慢，通常需要在H+ 离子催化作用下进行。 由于反应时水是大量存在的，尽 管有部分参与了反应，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。 因此蔗糖反应可看作为假一级反应。
(5) (6)
(7)
将 (7) 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：
RT1T2 K 2 Ea ln T2 T1 K1
一级反应的速率方程为：
dC KC dt
式中：c 为时间t时的反应物浓度 K为反应速率常数
积分可得： ln C Kt ln C0
或
㏑
=K t
（ 1）
式中：C0为反应开始时反应物浓度。
因为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变 化来度量反应进程。 本实验通过测定反应液的旋光度 来求得蔗糖水解反应的速率常数k和
重点难点
• 重点：掌握旋光仪的使用方法； 蔗糖水解反应用旋光度表示动 力学方程推导。 • 难点：旋光仪的构造及原理。
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浙江万里学院生物与环境学院化学工程实验技术实验报告
实验名称:蔗糖水解反应速率常数的测定
一、 实验预习(３0分） （1） 实验目的
1．根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应,测定其反应率度常数。
２.了解自动旋光仪的基本原理、掌握使用方法。
（2） 实验原理
蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为:
Ｃ12H ２２O 11 ＋ Ｈ2O
H C 6H 1２O 6 +C ６H １2O ６
蔗糖 葡萄糖 果糖
为使水解反应加速,反应常常以H ３Ｏ+为催化剂,故在酸性介质中进行。
水解反应中，水是大量的,反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比可认为它的浓度没有改变,故此反应可视为一级反应，其动力学方程式为：
kc dt dc =- (1）
或
c c t k 0lg
303.2= (2)
式中: c 0 为反应开始时蔗糖的浓度； c 为时间ｔ时蔗糖的浓度。
当021c c =时,ｔ 可用k t 2ln 2/1=表示,即为反应的半衰期。
上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速度常数 ｋ,而与起始浓度无关,这是一级反应的一个特点。
蔗糖及其水解产物均为旋光物质,当反应进行时，如以一束偏振光通过溶液,则可观察到偏振面的转移。
蔗糖是右旋的,水解的混合物中有左旋的，所以偏振面将由右边旋向左边。
偏振面的转移角度称之为旋光度,以α表示。
因此可利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程．溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源的波长以及反应时的温度等因素有关。
为了比较各种物质的旋光能力。
引入比旋光度 ][α 这一概念,并以下式表示:
][t D ∂＝c l ⋅α
(3）
式中:ｔ为实验时的温度；Ｄ为所用光源的波长；α为旋光度；l 为液层厚度(常以10cm 为单位)；ｃ为浓度(常用１00 mL 溶液中溶有ｍ克物质来表示），(3)
式可写成：
100][m l a
a t D ⋅=
(4)
或
c l a a t
D ⋅=][ (5)
由(5）式可以看出,当其他条件不变时,旋光度a 与反应物浓度成正比，即
c K a '
= (6）
式中:'
K 是与物质的旋光能力、溶液层厚度、溶剂性质、光源的波长、反应时的温度等有关的常数。
蔗糖是右旋性物质（比旋光度0206.66][=D a ）,产物中葡萄糖也是右旋性物质（比旋光度0205.52][=D a )，果糖是左旋性物质(比旋光度 0
209.91][-=D a ）。
因此
当水解反应进行时,右旋角不断减小,当反应终了时体系将经过零变成左旋.
因为上述蔗糖水解反应中,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(加和性）。
若反应时间为0、t 、∞时溶液的旋光度为0a 、t a 、∞a 则由（6)式即可导出：
)(00∞-=a a K c （7）
)(∞-=a a K c t (8） 将(7)、(7)式代入(2）式中可得：
∞∞--=a a a a t k t 0lg
303.2 (9)
将上式改写成:
)lg(303.2)lg(00∞∞-+⋅-
=-a a t k
a a (1０)
由(10）式可以看出,如以 )lg(0∞-a a 对 t 作图可得一直线，由直线的
斜率即可求得反应速度常数ｋ。
本实验就是用旋光仪测定 t a 、∞a 值,通过作图由截距可得到0a 。
（3） 简述实验所需测定参数及其测定方法：
取8.33ml 浓盐酸于烧杯中,加入少量蒸馏水混合,转移到5０ml 容量瓶,定容至5０ml ，摇匀静置。
取10ｇ于烧杯中，加入少量蒸馏水混合,转移到50ml 容量瓶，定容至５０m ｌ,摇匀静置．分别将2溶液倒入烧杯中，将盐酸溶液倒到蔗糖溶液中，溶液倒入一半时开始计时,然后分别测反应５min 、10ｍｉn 、15m ｉn 、20min 、３0min 、50min 时的旋光度值。
将剩下的溶液放入60℃ 左右的水浴中温热３０mi ｎ，以加速水解反应,然后冷
却至实验温度。
测得旋光度值为α
∞
（4）实验操作要点:
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。
二、实验操作及原始数据表(20分)
1。
将实验数据记录于下表:
温度:13℃；盐酸浓度:2ｍol·L-1；α∞：-1.190 Array
三、数据处理结果（30分)
１.以lｎ(αt－α∞）对t作图，由所得直线的斜率求出反应速率常数k。
２. 计算蔗糖转化反应的半衰期t1/
２。
3。
由两个温度测得的k值计算反应的活化能。
由
)lg(303.2)lg(00∞∞-+⋅-
=-a a t k
a a 得，k=0。
００2⨯2.3０3=4。
606310=⨯
由k t 2ln 2/1=
得,t １/２=3
-10
606.42ln ⨯=150.48min
四、 思考题（20分）
1.
实验中，为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点？在蔗糖转化反应过程中,所测的旋光度αt 是否需要零点校正？为什么?
答:1）因为待测液是以蒸馏水作为溶剂的蔗糖水溶液，以蒸馏水的旋光度作为零点，则待测液的旋光度的变化反映出蔗糖的转化过程旋光度的变化。
2)本实验数据处理过程时,用旋光度的差值进行作图和计算,仪器精度误差可以抵消不计,故若不进行零点校正，对结果影响不大。
2.蔗糖溶液为什么可粗略配制？这对结果有无影响?
答:因为蔗糖的初始浓度对实验测定结果没有影响。
3.蔗糖的转化速率常数k与哪些因素有关？
答:蔗糖的转化速率常数k与温度,催化剂的浓度、种类等
4.试分析本实验误差来源,怎样减少实验误差?
答:(１)光源波长,须恒定。
(2)温度，应等温度恒定后在开始实验测量.(3)操作误差，为减少误差,玻璃片应擦净,旋光管中不能有气泡,两次测量之间务必将旋光管洗净并润洗。
5.该反应按一级反应进行的条件是什么？
答:在一定的酸度下,反应速度只与蔗糖的浓度有关。
6．蔗糖水解用的蔗糖水溶液为什么必须现配？而不能久置再用?
答:因水中吸收二氧化碳呈偏酸性,久置后蔗糖会发生水解,影响旋光度测量。