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实验十一蔗糖水解反应.doc

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文档介绍:实验十一 蔗糖水解反响
【实验目的】
1. 测定不同温度时蔗糖转化反响的速率常数和半衰期,并求算蔗糖转化反响的活化能。
2. 了解旋光仪的构造、工作原理,掌握旋光仪的使用方法。
【根本要求】
1.了解在蔗糖反响的动力学方程式中,任何时刻t的蔗糖浓渡可以被反响体系在该时刻的选光度与反响终了时的选光度之差所替代的依据。
2 测定蔗糖转化率的速率常数的半衰期。
3 了解旋光仪的根本原理,掌握其实用方法。
【实验原理】
蔗糖转化反响为: C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖 葡萄糖 果糖
为使水解反响加速,常以酸为催化剂,故反响在酸性介质中进行。由于反响中水是大量的,可以认为整个反响中水的浓度根本是恒定的。而H+是催化剂,其浓度也是固定的。所以,此反响可视为准一级反响。其动力学方程为
(1)
式中,k为反响速率常数;C为时间t时的反响物浓度。
将(1)式积分得: (2)
式中,C0为反响物的初始浓度。
当C=1/2C0时,t可用t1/2表示,即为反响的半衰期。由(2)式可得:
                           (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响过程中旋光度的变化来衡量反响的进程。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。

为了比拟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:
(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。
在蔗糖的水解反响中,反响物蔗糖是右旋性物质,其比旋光度[α] =66.6°。产物中葡萄糖也是右旋性物质,其比旋光度[α]=52.5°;而产物中的果糖那么是左旋性物质,其比旋光度[α]=-91.9°。因此,随着水解反响的进行,右旋角不断减小,最后经过零点变成左旋。旋光度与浓度成正比,并且溶液的旋光度为各组成的旋光度之和。假设反响时间为0,t,∞时溶液的旋光度分别用α0,αt,α∞表示。那么:
α0=K反C0 (表示蔗糖未转化) (6)
α∞=K生C0 (表示蔗糖已完全转化) (7)
式(6)、(7)中的K反和K生分别为对应反响物与产物之比例常数。
αt =K反C +K生〔C0-C〕 (8)
由(6)、(7)、(8)三式联立可以解得:
(9)
(10)
将(9)、(10)两式代入(2)式即得:
(11)
由(11)式可见,以ln(αt-α∞)对t作图为一直线,由该直线的斜率即可求得反响速率常数

k。进而可求得半衰期t1/2。
根据阿累尼乌斯公式,可求出蔗糖转化反响的活化能Ea。
【仪器试剂】
旋光仪1台;恒温旋光管1只;恒温槽1套;台称1台;停表1块;烧杯(100mL)1个;移液管(30mL)2只;带塞三角瓶(100mL)2只。
HCl溶液(4或2mol·dm-3);蔗糖(分析纯)。
【实验步骤】
1. ±0.1)℃恒温,然后在恒温旋光管中接上恒温水。
2. 旋光仪零点的校正
洗净恒温旋光管,将管子一端的盖子旋紧,向管内注入蒸馏水,把玻璃片盖好,使管内无气泡〔或小气泡〕存在。再旋紧套盖,勿使漏水。用吸水纸擦净旋光管,再用擦镜纸将管两端的玻璃片擦净。放入旋光仪中盖上槽盖,翻开光源,调节目镜使视野清晰,然后旋转检偏镜至观察到的三分视野最暗且暗度相等为止,记下检偏镜之旋转角α,重复操作三次,取其平均值,即为旋光仪的零点。
3. 蔗糖水解过程中αt的测定
用台称称取20g蔗糖,放入250mL烧杯中,参加100mL蒸馏水配成溶液(假设溶液混浊那么需过滤)。用移液管取30mL蔗糖溶液置于100mL带塞三角瓶中。移取

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上传人:bodkd 2021/12/4 文件大小:113 KB

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