1、实验八 蔗糖的转化一、实验目的要求一、实验目的要求二、实验原理二、实验原理三、仪器试剂三、仪器试剂四、实验步骤四、实验步骤五、实验注意事项五、实验注意事项六、数据处理六、数据处理七、思考题七、思考题一、实验目的要求 在化学反应的进行过程中，参与反应各物质的浓度在不在化学反应的进行过程中，参与反应各物质的浓度在不断变化，直接测定不同时刻的浓度往往是困难的，甚至是不断变化，直接测定不同时刻的浓度往往是困难的，甚至是不可能的。本实验是利用物质的旋光性来研究蔗糖的水解反应。可能的。本实验是利用物质的旋光性来研究蔗糖的水解反应。 本实验教学要求：本实验教学要求： 1. 了解在蔗糖水解反应的动力学方程中，
2、任何时刻了解在蔗糖水解反应的动力学方程中，任何时刻t的蔗的蔗 糖浓度可以被反应体系在该时刻的旋光度糖浓度可以被反应体系在该时刻的旋光度与反应终了时与反应终了时旋光度旋光度 之差所替代的依据。之差所替代的依据。 2. 测定蔗糖转化的速率常数的半衰期。测定蔗糖转化的速率常数的半衰期。 3. 了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。二、实验原理二、实验原理 实验装置图如下图所示。实验装置图如下图所示。图图8-1 蔗糖的转化实验装置图蔗糖的转化实验装置图 蔗糖转化反应: 蔗糖 葡萄糖 果糖 为使水解反应加速，常以酸为催化剂，故反应中酸性介质中进行。由于反应中水是大量
3、存在的，尽管有部分水分子参加了反应，但仍可近似地认为整个反应中水电浓度是恒定的。而H+是催化剂，其浓度也保持不变。因此，蔗糖转化反应可视为一级反应。其动力学方程为 式中，k为反应的速率常数；c为时间t时代反应物浓度。 将式（1）积分得 c0：反应物的初始浓度。612661262112212OHCOHCOHOHC(1) kcdtdc(2) 0clnktcln 当 时，t可用t1/2表示，即反应的半衰期。由式（2）得： 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应过程中旋光度的变化来衡量反应的过程。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
4、波长及温度等因素有关。 为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度的概念。比旋光度可用下式表示： 式中，t为实验温度（）；D为光源波长；为旋光度；l为液层厚度，m；c为浓度，kgm-320cc k.klnt/6930221 (4) lctD 由式（4）可知，当其他条件不变时，旋光度与浓度C成正比，即 （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。 在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质，其比旋光度 产物中葡萄糖也是右旋物质，其比旋光度 而产物中的果糖是左旋物质，其比旋光度 因此，随着水解反应的进行，右旋角不断减小，最后经过零点变成左旋。旋光度与浓度
5、呈正比，并且溶液的旋光度为各组成的旋光度之和，若反应时间为0，t，时溶液的旋光度分别用 表示，则Kc 020D6 .66 020D5 .52 020D9 .91,t0(6) )(00表示蔗糖未转化反cK(7) )(0表示蔗糖已完全转化生cK(8) 0ccKcKt生反(9) 000KKKC生反(10) ttKKKC生反式(6)、(7)中的K生，K反分别为对应反应物与产物之比例常数。由（6）（7）（8）三式可以解得： 将（9）（10）代入式（2）即得： 由式（11）可见，以 对t作图为一直线，由该直线的斜率即可求得反应速率常数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
6、应的活化能Ea。(11) 0lnktlnttln211212lnTRTTTEkka三、仪器试剂旋光仪1台旋光管1只恒温槽1台台秤1台停表1块烧杯1只（100mL）移液管2支（25mL）带塞三角瓶2只（100mL）HCl（3 mol/L）蔗糖（A.R.）四、实验步骤四、实验步骤1.将恒温槽调至（25.00.1），旋光管中接上恒温水。2.旋光仪零点的校正3.蔗糖水解过程中t测定4.的测定5.将恒温槽调节到（ 30.00.1）恒温，按实验步骤3、4测定30.0时的t及五、实验注意事项1.装样品时，旋光管管盖旋至不漏液体即可，不要用力过猛，以免压碎玻璃片。2.在测定时，通过加热使反应速度加快转化完全。
7、但加热温度不要超过60，加热过程要防止水的挥发致使溶液浓度变化。3.由于酸对仪器有腐蚀，操作时应特别注意，避免酸液滴漏到仪器上。实验结束后必须将炫光管洗净。六、数据处理1.设计实验数据表，记录温度、盐酸浓度、 t、等数据，计算不同时刻的2.以 对t作图，由所得直线的斜率求出反应的速率常数k。3.计算蔗糖转化反应的半衰期t1/24.由两个温度下测得的k值计算反应的活化能。tlntln七、思考题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，所测得旋光度t是否需要零点校正？为什么？2.蔗糖溶液为什么可粗略配制？3.蔗糖的转化速率常数k与哪些因素有关？4.试分析本实验误差来源，怎样减少实验误差？谢谢欣赏THANK YOU FOR WATCHING
