物化实验讲义(给排水学生)新

实验一燃烧热的测定

内容提要

燃烧热是热化学中重要的基本数据，利用燃烧热的数据以及盖斯定律可以计算其他反应的热效应。本实验采用氧弹式量热计测定萘的燃烧热(即定容反应热),并通过计算求定压反应热。

目的要求

1、了解氧弹量热计的原理、构造和使用方法,学会用其测定固定试样的燃烧热。

2、学习有关热化学实验的一般知识。

实验关键

1、用天平称量要准确,尽量做到既不引进杂质,又不丢失样品。

2、充氧时注意旋紧氧弹盖，以免漏气而燃烧不完全。

预备知识

燃烧热是温度为T时由物质B与氧进行完全氧化所放出的热。要注意“完全氧化反应”的含意。C氧化生成CO并非完全氧化反应,因CO尚能继续氧化生成C02。

实验原理

燃烧热的测定是将可燃物质、氧化剂及其容器与周围环境隔离,测定燃烧前后系统温度的升高值⊿T,再根据系统的热容C,可燃物质的质量m,计算每克物质的燃烧热Q。即系统的热容,一般是利用已知燃烧热的标准物质在相同条件下完全燃烧,根据其燃烧前后系统温度的变化Aγ,质量矿,每克物质的燃烧热Q F，利用下式求出：

本实验测得的是恒容反应热，可以通过Q p反应热求得。

目的

用氧弹量热计测定萘的燃烧热。

原理

在适当的条件下，几乎所有的有机物都能迅速而完全地进行氧化反应,这就为准确测定它们的燃烧热创造了有利条件。

为了使被测物质能迅速而完全燃烧，就需要有强有力的氧化剂。在实验中经常使用压力为25～30大气压（2533～3039 kp a）的氧气作为氧化剂。用GR-3500型氧弹量热计进行实验时,氧弹放置在装有一定量水的铜水桶中,水桶外是空气隔热层,再外面是温度恒定的水夹套。

标准燃烧热指的是：在标准状态下，1mol物质完全燃烧成同一温度的指定产物（C和H 的燃烧产物为CO2，H2O）的焓变化。用△c H m 表示。

在氧弹量热计中，可测得物质的定容摩尔燃烧热△c U m：若气体为理想气体，忽略压力影响，则

△c H m θ = △c U m ＋△n ·R ·T

△n —燃烧前后气体的物质的量的变化。

样品在体积固定的氧弹中燃烧放出的热；引火丝燃烧放出的热和由氧气中微量的氮气氧化成硝酸的生成热，大部分被水桶中的水吸收；另一部分则被氧弹、水桶、搅拌器及温度计等所吸收,在量热计与环境没有热交换的情况下，可写出如下的热量平衡式:

Q v ·a ＋qb ＋1.43c = w ·h ·△t ＋c 总·△t

式中：Q v —被测物质的定容燃烧热（卡/克）；a —被测物质的重量（克）；q —引火丝的燃烧热(卡/克)（铁丝为1600卡/克，镍丝为775卡/克），b —烧掉了的引火丝重量（克）；1.43硝酸生成热为14300卡/摩,当用0.1000mol.L -1

NaOH 来滴定生成的硝酸时,每毫升碱相当于

1.43卡；c —滴定生成的硝酸时，耗用0.010Omol.L -1 NaOH 毫升数（要求不严格时可忽略）；w —水桶中的水重（克），h —水的比热(卡/克·度)；C 总—氧弹、水桶的总热容（卡/度）； △t —与环境无热交换时的真实温差(度)。

如在实验时保持水桶中水量一定,把上式右端常数合并得到下式：

Q v ·a ＋qb ＋1.43c = K ·△t （*）

式中：K= （w ·h + c 总）卡/度，称为量热计的水当量。

实际上,氧弹式量热计不是严格的绝热系统,加之由于传热速度的限制,燃烧后由最低温度达最高温度需一定的时间，在这段时间里系统与环境难免发生热交换，因而从温度计上读得的温差就不是真实的温差△t 。为此,必须对读得的温差进行校正,下面是常用的经验公式： r V m V V t ?+?+=?112

校正

（**） 式中：V —点火前，每半分钟量热计的平均温度变化；

V 1—样品燃烧使量热计温度达最高而开始下降后，每半分钟的平均温度变化；

m —点火后,温度上升很快(大于每半分钟0.3℃)的半分钟间隔数;

r —点火后,温度上升较慢的半分钟间隔数。

在考虑了温差校正后,其实温差△t 应该是：

△t= t 高－t 低＋△t 校正

式中: t 低—点火前读得量热计的最低温度:

t 高—点火后,量热计达到最高温度后,开始下降的第一个读数。

从(*)式可知，要测得样品的Qv 必须知道仪器常数（仪器的水当量）K 。测定的方法是以一定量的已知燃烧的标准物质（常用苯甲酸,其Qv = 6329卡/克）在相同的条件下进行实验,测得t 低、t 高,并用（**）式算出△t 校正后,就可按(*)式算出K 值。

若实验所采用的仪器是WGR-1G 微电脑量热计,其特点是铅电阻探头测温,计算机读数计算、人工调制温差、人工称水、装水。氧弹和内筒是仪器的主体,即实验所研究的系统。系统与外筒隔以空气绝热层,下方有绝热垫片架起,上方有绝热盖板覆盖,以减少对流和蒸发。

为了减少辐射及控制环境温度恒定，外筒中灌满与系统温度相近的水。为使系统温度很快达到均匀，还装有内筒搅拌装置。铅电阻测温探头测得温度信号，通过测温卡放大，模拟转换传送给计算机，计算机将测温卡传递过来的温度信号进行数据处理，运算、显示结果,并且通过温度控制器控制搅拌、点火,测试完毕后自动打印有关数据、图形及结果。

仪器与试剂：

（1）氧弹量热计(附压片机)1台； 移液管； 分析天平l 台;

【2升容量瓶1个; 50毫升碱式滴定管l 支; 150毫升锥形瓶1个。】

（2）分析纯苯甲酸； 分析纯萘； 引火丝； 纯氧气； 棉纱

【0.1000mol.L -1NaOH 标准溶液; 酚酞指示剂。】

注：【 】内试剂若实验要求不严格时可不用。

实验步骤：

一、量热计常数的测定

1.在分析天平上准确称量苯甲酸片（成品）；或在台秤上称取约0.4克标准级苯甲酸，用布擦净压片机，然后把压片模装在压片机上,从上口装入台秤粗称过的苯甲酸,进行压片。压片若被沾污,可用小刀刮净,然后在干净的玻璃板上轻轻敲击2～3次,再在分析天平上准确称量。

2.用手拧开氧弹盖，将其放在专用架上，装好专用的石英杯或不锈钢杯，用移液管取10毫升蒸馏水放入氧弹中。

3.取定长度（准确）的引火丝穿过药片，然后将两端固定在引火电极上，盖好并用手拧紧盖。关好出气口,拧下进气管上的螺钉；换接上导气管的螺钉,导气管的另一端与氧气钢瓶上的氧气减压阀连接。打开钢瓶上的闷门缓缓进气,达25～30大气压后,关好钢瓶阀门及减压阀,拧下氧弹上导气管的螺钉,把原来的螺钉装上，用万用表检查氧弹上导电的两极是否通路，若不通，则需放出氧气，打开弹盖进行检查。（为了便于着火，药片上可绕几圈棉花。）

4. 在两极上接上点火导线，装上已调好的贝克曼温度计(或量热温度计)，盖好盖子。 在量热计夹套中装自来水，铜水桶中装入3L 自来水。然后把氧弹放入铜水桶中,若水尚未淹至氧弹结构示意图 氧弹量热计

弹盖上缘,还应加入一定量的水（如250或500毫升等）用手扳动搅拌器,检查浆叶是否与器壁相碰；开动搅拌器。

5.待温度变化基本稳定后,开始读点火前最初阶段的温度,每隔半分钟读一次,共10个间隔,该数完毕,立即按电钮点火。指示灯熄灭表示着火,继续每半分钟读一次温度,直至温度开始下降后。再读取最后阶段的10次读数,便可停止实验。温度上升很快阶段的温度读数可较粗略,最初阶段和最后阶段则需精密到0.002℃。

6.停止实验后关闭搅拌器,先取下温度计，再打开量热计盖,取出氧弹并将其拭干,打开放气阀门缓缓放气，放完气后,拧开盖子,检查燃烧是否完全,若弹内有炭黑或未燃烧的试祥时,则应认为实验失败。若燃烧完全,则量取燃烧后剩下的引火丝长度。【并用少量蒸馏水洗涤氧弹内壁,将洗涤液收集在150毫升锥形瓶中,煮沸片刻,用酚酞作指示剂,以

0.1000mol.L-1NaOH滴定。】

二、萘燃烧热的测定

1.在台秤上称取约0.5克萘。

2.用布擦净压片机，然后把压片模装在压片机上,从上口装入约1克（台秤粗称）的萘 ,进行压片。压片若被沾污,可用小刀刮净,然后在干净的玻璃板上轻轻敲击2～3次,再在分析天平上准确称量。

3.以下步骤同上。

数据处理：根据实验数据计算:

(1)量热计的水当量。

(2)胶囊的定容燃烧热。

(3)萘的恒压燃烧热，并与文献值比较。

思考题

1、写出萘燃烧过程的反应方程式，如何根据实验测得的Q v求出Q p？

2、量热计中哪些部分是系统？哪些部分是环境？系统和环境是通过哪些途径来进行热交换？

参考资料

1．GB213—74,《煤的发热量测定方法》

2. T．A．季开耶夫等著.北京石油学院科学研究所翻译组译,《动力燃料分析》，1957年，156～207页。

实验二二组分溶液沸点-组成图的绘制

内容提要

本实验采用回流冷凝法测定不同浓度的环己烷—乙醇溶液的沸点和气液两相的平衡浓度，绘制沸点—组成图，并从图上确定体系的最低恒沸物及其相应的组成。

目的要求

1.掌握沸点-组成图的绘制方法。

2.掌握阿贝折光仪及超级恒温槽的使用方法。

实验关键

1.工作曲线的绘制采用已有的乙醇-环己烷25℃时折光率-浓度对应数据表，查取10组数据（其中1和10分别为纯的乙醇和环己烷），作乙醇-环己烷对应的折光率-浓度工作曲线。

2.由于液体的折射率受温度影响很大，折射仪采用恒温槽恒温，恒温水在回路中要保持循环畅通。用阿贝折光仪测液体折射率时，用滴管滴数滴液体于棱镜上，待整个镜面浸润后再进行观察。

3.蒸馏过程中加热电炉的温度不能太高，表观上要求电炉丝微红即可，否则易剧烈沸腾和燃烧着火。

预备知识

1.杠杆规则当组成以物质的量分数(x)表示时，两相的物质的量反比于系统点到两个相点线段的长度。

2.在恒定压力下，实验测定一系列不同组成液体的沸腾温度及平衡时气液两相的组成，即可绘出该压力下的温度—组成图。最大正偏差系统的温度—组成图上出现最低点，在此点气相线和液相线相交,由于对应于此点组成的液相在指定压力下沸腾时产生气相与液相组成相同，故沸腾时温度恒定，且这一温度又是液态混合物的最低温度，故称之为最低恒沸点；与此类似，最大负偏差系统的温度—组成图上出现最高点，即为最高恒沸点。恒沸混合的组成取决于压力，压力一定，恒沸混合物的组成一定；压力改变，恒沸混合物的组成改变，甚至恒沸点可以消失，这证明恒沸混合物不是一种化合物。

实验原理

在恒压下完全互溶的二组分混合体系的沸点-组成图可分三类：

1.理想的二组分体系，其沸点介于两组分沸点之间，如苯—甲苯体系。

2.对拉乌尔定律发生负偏差的体系，其溶液有最高恒沸点，如丙醇—氯仿、硝酸—水体系。

3.对拉乌尔定律发生正偏差的体系，其溶液有最低恒沸点，如环己烷—乙醇、乙醇—水体系。了解二组分体系的沸点—组成图，对两组分的分离—精馏有指导意义。

本实验采用回流冷凝法测定不同浓度的环己烷—乙醇体系的沸点和气、液两相的组成，从而绘制T—x图。

下图为环己烷—乙醇的沸点—组成图的大致形状，AˊgBˊ为气相线，AˊCBˊ为液相线，它们表明了沸点和气、液两相组成的关系，当体系总组成x的体系开始沸腾时，气相组成为y，继续蒸馏，则气相量增加，液相量相应减少(体系总量不变)，溶液温度上升，由于回流的作用，控制了两相的量为一定，其沸点也为一定,此时气相组成为

yˊ，与其平衡的液相组成为xˊ，系统的平衡沸点为t沸,此时气液两相的量服从杠杆原理。

压力一定时，对两相共存区进行相律分析：组分K = 2，相数Φ = 2，所以自由度 F = K＋1－Φ = 2＋1－2 = 1，就是说，若系统温度一定，气、液两相成分就已确定，当总量一定时由杠杆原理可知，两相的量也一定；反过来,在一定实验装置中，利用回流的方法，控制气液两相的相对量一定，使系统的温度一定,则气、液组成一定。用精密温度计可以测出平衡温度(即沸点)，取出该温度下的气液两相样品，作折光率测定可以求出其组成。因为折光率与组成有对应的函数关系。这可以通过测定一系列已知组成的样品的折光率，绘出工作曲线即折光率—组成图表示出来。这样，只要测出未知样品的折光率就可以从图上找到未知样品的组成。

沸点—组成图折射率是用阿贝折光仪测得，仪器的原理、构造及使用方法见附录“阿贝折光仪”。

本实验的工作就是测出溶液的沸点和气液相的折光率。

溶液沸腾，必有过热现象，蒸馏瓶很小，瓶内的温度，特别是气相温度，各处必不相同。为了测准沸点，应当控制溶液的沸腾程度和温度计的位置。条件选择可用纯液来做，让温度计水银球全浸在液相中，观察沸腾程度不同时温度指示的细微变化，以其沸腾温度等于该气压下的沸点为最佳。在本实验条件下，温度计水银球的2/3插入液相，蒸气在冷凝管中的凝聚高度为2cm较为适宜。

为了测准溶液的折光率，首先要防止样品挥发而改变成分。最主要的是蒸气的凝聚效率。如果不能保证蒸气的凝聚效率接近100％，则体系物质的总量就会发生变化。环己烷和乙醇的挥发性不同，体系中两种物质的相对量就会发生变化，蒸馏过程中气相或液相的浓度就会随时发生变化，则对应的沸点就会随时发生变化，这就是体系蒸馏过程中沸腾温度不恒定的原因。实际操作过程中，待体系正常回馏2分钟，就可测量沸点，停止加热，测量气相回馏液和液相的折光率。

仪器、药品及材料

阿贝折光仪，超级恒温槽，蒸馏瓶，调压变压器，1/10℃刻度温度计，5OmL量筒1个，5、10mL刻度移液管各2支，试管4支，滴管若干支；环己烷，无水乙醇;蒸馏水。实验步骤

1.工作曲线绘制从已有的乙醇-环己烷25℃时折光率-浓度对应数据表中，查取10组数据（其中1和10分别为纯的乙醇和环己烷），填入下表中：

2.测定乙醇的沸点按下图装好仪器，先把调压变压器调至电压最小，再接通电源，将50mL无水乙醇加入蒸馏瓶，开放冷凝水，缓慢增加电压加热液体，控制沸腾条件，记下沸腾时的温度和大气压。

3.停止加热，按下表的量加入纯环己烷，每次加完后，测其沸点及气液两相的折射率②。

加环己烷要从支管处加入，待正常回镏2分钟，记下温度值。停止加热，立即取出小槽中的气相回镏样品测其折射率，接着测定液相的折射率③，④。

4.做完上述实验后，回收溶液，用电吹风吹干蒸馏瓶，加入50mL纯环己烷，测其沸点后，按下列次序加入乙醇，分别测其沸点及气液两相的折射率。

5.数据处理

(1)绘制工作曲线以25℃乙醇-环己烷对应的折光率-浓度的10组数据作图即得工作曲线。

(2)利用内插法，在工作曲线上找出各折射率相应的组成。

(3)将沸点、气液两相的折射率及组成数据列表。

(4)作沸点—组成图，作图时，气液的实验点应当用不同的标记标出。

(5)由沸点—组成图上求出最低恒沸点和恒沸混合物的组成。

注释

①阿贝折光仪使用经验：

(i)明暗分界线从上和从下趋向十字交点，其数值常不一致，取两者的平均值；或所有测定，连同校准都从一个方向趋向十字交点，即可消除此项误差。

(ii)丙醇或其他易挥发性液体从镜上挥发后，棱镜温度有所降低，因此棱镜干燥后要合上一段时间或者样品加好后过一会再测。

②由于蒸馏瓶中的气相外壁处在室温下，气相有精馏作用，即高度不同，气相成分不同。笔者认为，近液面的气相组成比较正确，因此冷凝管的进气管应当尽量的低，或者下段气相加以保温。盛气相样品小槽有0.5mL已够，不大不深，则可较快达到平衡。但操作时，液相也不可过高，加热不可过猛，以免液沫进入气相样品中。

③由于气相样品(冷凝液)挥发性大，量少，蒸发面大，只有在停止加热后迅速取样测定，才能保证气相组成的正确性，至于液相，因为量多，挥发性小，很少发生不正常情况，故可从容测定。

④用滴管取样，注意滴管的倾斜度，不要让样品流人橡皮帽。

思考题

1.在本实验中，气液两相是怎样达到平衡的？

2.绘制工作曲线的目的是什么？

3.每次加入乙醇及环己烷是否要求准确？

4.实验测得的沸点与大气压对应的沸点是否一致？

实验三一级反应速度常数的测定----蔗糖的转化

内容提要

本实验以蔗糖水解反应为研究体系，利用反应过程中其体系光学性质的变化来度量反应的进程，通过计算、作图求得该反应的速率常数和半衰期。

目的要求

1.利用物理分析法(借旋光度改变)测定蔗糖水解反应速度常数是及半衰期t1/2。

2.了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系。

3.掌握影响速度与反应速度常数的诸因素

4.了解旋光仪的基本原理及其使用方法。

实验关键

1.为了消除一些偶然因素，可多读一些数据。

2.体系旋光度a t随反应的进行而不断地变化，因此记时和读数要迅速、准确。

3.实验进行过程中，旋光仪的光源和电源开关不能关闭，否则仪器初始参数不同。预备知识

1.旋光性使普通光线通过尼科尔棱晶或人造偏振片，则透过棱晶的光线的电场只在一个平面上振动，磁场的振动也是这样。这种光称作平面偏振光，简称偏光。能使偏光振动面旋转一定角度的物质，称为旋光物质。有些化合物能使偏光的振动平面向右(顺时针)旋转，一些化合物则使振动平面向左(逆时针)旋转，右旋规定用(＋)表示，左旋规定用(－)表示。

2.手性与旋光性一个化合物的分子与其镜象不能互相重叠，必然存在着一个与镜象相应的化合物，这两个化合物之间的关系，相当于右手与左手，即互相对映。这种异构体称为对映异构体。旋光性是识别对映异构体的手段。在一般情况下，手性化合物在液态或溶液中是旋光的，但也有极少数化合物的旋光度在可检测的限度以下。有些非手性化合物在液晶状态下有旋光性。

3.判断分子有无手性的可靠方法是看有没有对称面和对称中心，而不是看分子中有无不对称碳原子。

实验原理

1.蔗糖转化反应

C12H22011＋H20 ---→ C6H1206 + C6H1206

(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)

H +

为催化剂。此反应本为一个二级反应，但由于蔗糖水溶液较稀，可近似认为整个反应过程中水的浓度基本上保持不变，此时，蔗糖转化反应可看作为一级反应(确切地说为“准一级反应”。

一级反应速度方程为 kc dt

dc =-

积分得 c c k t 0ln 1=

式中：k 为反应速度常数；c 为时间t 时的反应物(庶糖)浓度；c o 为反应开始时反应物(蔗糖)的浓度。

一级反应的半衰期为：

k

k t 6931.02ln 21== 2.蔗糖浓度与反应物系旋光度之间的关系：

在本反应中反应物蔗糖及其转化产物葡萄糖与果糖均含有不对称的碳原子，它们都具有旋光性。但它们的旋光能力不同，故可以利用物系在反应过程中旋光度的变化来度量反应的进程。

测量物性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之旋光能力、溶剂性质、溶液的浓度、样品管长度、光源波长及温度等均有关系，当其他条件均固定时，旋光度α与反应物浓度c 呈线性关系，即

Bc =α

式中比例常数B 与物质之旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度等有关。

物质的旋光能力用比旋光度来度量。比旋光度可用下式表示：

lc D 100][20?=

αα

式中：20 — 实验时温度为20℃； D — 指所用光源为钠光灯光源D 线；

α— 测得的旋光度（°）；

l — 为样品管的长度(dm)；

c — 浓度(g/100mL)。

作为反应物的蔗糖是右旋性的物质，其比旋光度[α]Ｄ

２０=66.6°；生成物葡萄糖也是右旋性的物质，其比旋光度[α]Ｄ

２０=52.5°；但果糖却是左旋性物质,其比旋光度[α]Ｄ２０= 91.9°。因此，随着反应的进行，物质的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，

物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α∞,设最初物系的旋光度为

α0= B 反．C 0 (t=0,蔗糖尚未转化) （1）

最终物系的旋光度为

α∞= B 生．C 0 (t=∞,蔗糖全部转化) （2）

两式中B 反和B 生分别为反应物与生成物的比例常数。

当时间为t 时，蔗糖浓度为c ，此时旋光度αt 为

αt =B 反c ＋B 生(C o -C) （3）

由式(1)～式(3)联立可解得

)(000∞∞-=--=

ααααB B B c 生反 )(∞∞-=--=

ααααt t B B B c 生反 由 ∞

∞--==ααααt k c c k t 00ln 1ln 1 即 ????

??-∞][lg αααt =???? ??-+-][lg 303.20αααt kt 若以???

? ??-∞][lg αααt 对t 作图，从直线的斜率可求得反应速度常数k 。 仪器、试剂及材料

⑴ 自动旋光仪1台， 5OmL 烧杯1只， 5OmL 移液管2支， 150mL 磨

口锥形瓶1只，

量筒1只(50mL)， 洗耳球(移液管用)2只，水浴(50～60℃)， 秒表1只，

温度计(1°刻度，0～100℃)1支， 粗天平；

⑵ 蔗糖(分析纯), HCl (4.000mol.L -1)水溶液； 玻璃棒1根， 滤纸若干， 镜

头纸若干。

实验步骤

1.参阅附录“旋光仪”，了解和熟悉旋光仪的构造、原理和使用方法。

2.使用旋光仪时，先接通电源，开启电源开关(power)，光源显示窗(仪器左上角)将出现黄色钠光，若无，则扳动光源开关(light)1～2次使纳光灯点亮，预热5min 后钠光灯发光正常后才开始工作。然后打开测量开关(measure)，这时数码管应有数字显示。

3.用蒸馏水校正仪器的零点蒸馏水为非旋光物质，可以用它找出仪器的零点(即α=0时仪器对应的刻度)。洗净样品管，拆开后，玻片、垫圈要单独拿着洗，以防掉进下水道！洗好后，关闭一端并充满蒸馏水，盖上玻片，管中应尽量避免有空气泡存在，

然后旋紧套管，使玻片紧贴于旋光管之上，勿使漏水。但必须注意旋紧套盖时不能用力过猛，以免玻璃片压碎，用滤纸将样品管擦干，再用镜头纸将样品管两端的玻璃片擦净，将样品管放人旋光仪内，放入样品管时，使管中残存的微小气泡进入凸出部分而不影响测量，盖上箱盖，待示数稳定后，按下清零按钮，用来校正仪器的系统误差。样品管放置时应注意标记的位置和方向(对于本实验，不必找仪器零点)。

4.配制溶液用粗天平称取12.5g的蔗糖于小烧杯内，并加入50mL蒸馏水(用量筒量取)，用玻棒搅拌，使蔗糖溶解(若溶液混浊，则须过滤)。

5.蔗糖转化反应及反应过程中旋光度的测定用移液管量取5OmL蔗糖水溶液于锥形瓶中，再用另一支移液管加入50mL4.000mol．L-1的HCl溶液①，当HCl溶液从移液管中流出一半时开始记时，立即摇匀，迅速用少量反应液荡洗样品管2次，然后将反应液装满样品管，盖好盖子并擦净(注意：防止酸液腐蚀仪器！)按相同的位置和方向放入样品室内，盖好箱盖。仪器数显窗将显示出样品的旋光度。先记录时间，再读取旋光度②。

反应开始时，反应速度较快，前15min内可每2min测量1次，以后由于反应速度变慢，可将每次测量的时间间隔适当延长，从反应开始大约需连续测量l00min。

6.α∞的测量在上述测定开始后，同时将装有所剩反应混合液的磨塞锥形瓶置于50～60℃水浴中反应0.5～1h，然后冷却至实验温度，测其旋光度即为α∞值。但必须注意水浴温度不可过高，否则将产生副反应，颜色变黄。同时锥形瓶不要浸得太深，在加热过程中要盖好瓶塞，防止溶液蒸发影响浓度。

7.温度升高1℃，该反应的反应速度常数增加6%左右，故本实验和其他动力学实验一样应在恒温下进行，但由于我们所用旋光仪不带恒温夹套设备，只好在室温下进行。因此，在测定旋光度第一个数据及最后一个数据(α∞时各记1次室温，取其平均值作为反应温度。由于反应混合液的酸度很大，因此样品管一定要擦净后才能放入旋光仪，以免管外沾附的反应液腐蚀旋光仪，实验结束后必须洗净样品管。

8.旋光仪使用完毕后，应依次关闭测量、光源、电源开关。

9.数据处理

(1)数据记录室温：始________℃终_________℃平均_________℃

大气压：___________ Pa

(2)数据处理

①以 ???

? ??-∞][lg αααt 为纵坐标，t 为横坐标作图，从所得直线的斜率求算出反应速度常数k 。

②由k 计算出反应的半衰期t 1/2

注释

①本实验催化剂浓度影响大，为使实验结果重复，必须使酸的浓度准确，容器应当很清洁。 ②正确确定记时的起点，保证一开始就是恒温，且所测浓度与时间应一一对应。这是动力学实验的基本要求。

思考题

1.本实验中所测的旋光度αt 为什么可不必进行零点校正?

2.蔗糖为什么可用粗天平称量?

实验原理：

蔗糖水溶液在酸性条件下产生水解反应：

[]122211261266126H C H O H O C H O C H O +

+???→+ 蔗糖 葡萄糖 果糖

当[H +]一定，蔗糖溶液较稀，蔗糖水解为一级反应，其动力学方程可写为：

122211122211[][](1)d C H O k C H O dt -=

令：C O ——蔗糖水解初始浓度； C t ——反应t 时间蔗糖浓度

将上式积分得 2.303lg (2)O t C kt C =

只要lgC 对t 作图能得直线，就证明蔗糖稀溶液水解为一级反应，且可从直线斜率求得k 。

因为蔗糖、葡萄糖和果糖都是旋光性物质，它们的旋光系数为：

20[]66.65C D a ?=?蔗 20[]52.5C D

a ?=?葡 20[]91.9C D

a ?=-?果 式中：a 表示在20℃用钠黄光作光源测得的旋光系数。正表示右旋，负表示左旋。蔗糖水解能进行到底，C ∞=0，且果糖的左旋远大于葡萄

糖的右旋，反应进程中将逐步从右旋变向左旋。

设开始测得旋光系数为0a ，经过t 时间为t a ，到反应结束为a ∞。

当测定是在同一台仪器、同一光源、同一长度的旋光管中进行，则浓度的改变正比于旋光系数的改变，且比例常数相等，因此 00()()C C a a ∞∞-∞-； ()()t t C C a a ∞∞-∞-

∵ 0C ∞= ∴ 00t t C a a C a a ∞∞

-=- 代入（2）式即得 002.303 2.303lg lg (3)t t C a a k t C t a a ∞∞-==-

上式中0()a a ∞-是常数，因而可用lg()t a a ∞-对t 作图，从所得直线的斜率即可算出速度常数k 。