蔗糖轉化反應動力學
班級：09111101
組號：第八組
一、 實驗目的
（1） 測定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反應速率常數和半衰期
（2） 了解旋光度的概念，學習旋光度的測量方法及在化學反應動力學研究中的應用
二、 原理
蔗糖砸水溶液中的轉化反應
c12h22o11（蔗糖）+h20 h+c6h12o6(葡萄糖) + c6h12o6（果糖）
這是乙個二級反應，在純水中反應速度極慢，通常需要在h的催化作用下進行。當蔗糖含量不是很大的時候，反應過程中的水是大量存在的，儘管有部分水分子參與了反應，但是仍可以認為整個反應中的水的濃度是不變的；h+是催化劑，其濃度保持不變。則此蔗糖轉化反應可以看做是準一級反應，其反應速率是：
式中，k為蔗糖轉化反應速率常數，c蔗為時間t時蔗糖的濃度。
當t=0時，蔗糖的濃度為c0，蔗，對上式積分：
當c蔗=時，相應的時間t即為半衰期t1/2，且有：
t1/2=
測定不同的時間t時的c蔗可求得k。
旋光性物質的旋光角為：
式中αm為旋光性物質的質量旋光本領，與溫度、溶劑、偏振光波長等有關；m為旋光性物質在截面積為a的線性偏振光束途徑中的質量。由此式可得：
α式中，a為常數。
已知在293.15k，以鈉的d光線為光源時，蔗糖、葡萄糖、果糖的旋光本領1.16×10-2rad·m2·kg-1,0.
92×10-2rad·m2·kg-1,-1.60×10-2rad·m2·kg-1。因此，隨著反應的進行。
旋光角會發生變化，蔗糖和葡萄糖為右旋，果糖為左旋，所以在反應的過程中右旋角不斷減少，反應完畢時溶液為左旋。
蔗糖水解反應中，不同的時間t時，反應物、生成物的濃度為：
當t=0時， 0=a蔗；
當t=t時， t= a蔗+a葡 - ）+a果（ - ）；
當t=∞時，∞=（a葡+a果）co,蔗；
整理有：
co,蔗=
c蔗=因此：
k=以對t作圖，則圖為一條直線，有直線的斜率可以求得蔗糖轉化反應的速率常數k.
三、 儀器與試劑
旋光儀、恆溫槽、秒錶、容量瓶（250ml）、容量瓶（50ml）、磨口塞錐形瓶（250ml）、燒杯（100ml、1000ml）、移液管（50ml）、hcl溶液（3.0mol·dm-3）
四、 實驗操作
1） 開啟恆溫槽兩個，分別設定溫度為25℃、55℃；
2） 開啟旋光儀電源開光預熱10min，然後開啟光源開關預熱20min。
3） 稱取10.0g蔗糖用少量水溶解，轉移至50ml容量瓶中，定容。
4） 用裝有去離子水的樣品管放入旋光儀樣品室，待讀數穩定後按「清零」鍵
5） 用移液管取50mlhcl溶液（3.0mol·dm-3）於乾燥、潔淨磨口塞錐形瓶（250ml）中
6） 將定容的蔗糖溶液倒入另乙隻乾燥、潔淨磨口塞錐形瓶（250ml）中，將上述乾燥、潔淨磨口塞錐形瓶中液倒入蔗糖溶液中，同時啟動秒錶。兩瓶來回倒幾次。
7） 迅速用混合溶液洗滌旋光測試管兩次，然後再測試管中裝滿溶液，用擦鏡紙將測試管兩端擦乾，迅速放入旋光儀中，測的第乙個資料α1，以後每隔1—3min測量一次，同時記錄相應的時間，每次測量後將測試管置於25℃恆溫槽，測量時在取出用擦鏡紙擦乾測量。15分鐘之後可延長時間間隔，直至旋光度出現負值。
8） 將測試液倒入剩餘混合液置於50℃—60℃水浴中保溫30min，然後放入25℃恆溫槽中冷卻至25℃，再測得α∞。
9） 充分洗滌測試管，擦淨之後放回儀器盒，以防酸蝕。
五、 資料記錄與處理
實驗原始資料：
n(hcl)=3.0mol/dm3 反應溫度：25℃ α∞=-3.920rad
根據實驗資料繪製
根據實驗資料繪製
通過直線擬合可以知道擬合直線的斜率為。
k=由t1/2=可知：t1/2==17.781min
六、 分析：
從影象可以看出，剛開始時曲線斜率比較小，隨後增大，與擬合曲線斜率相近，最後斜率逐漸變小。
1） 剛開始時溶液混合是在室溫，在盡量完第一次之後才放在恆溫箱中，並且前幾次測量時間間隔比較短，反應體系溫度還沒有達到25℃，隨著溫度增加反應速率加快，所以斜率逐漸增大。
2） 隨著反應的進行，蔗糖的濃度降低，使得k值減小
3） 測量旋光角時,兩次放置測試管的位置會有差異,產生測量誤差。
4） 測量室和恆溫槽存在溫差造成反應速率的回來變動。
七、 思考題
1） 根據蔗糖、葡萄糖、果糖的質量旋光本領資料，計算本實驗的α0和α∞。
在測試管中蔗糖的濃度:
c=3°
=-0.0715rad=-4.09°
實驗中測得的第一組資料為2.500min時旋光角為12.126°與理論值比較好的吻合了，實驗測得的為-3.920°，說明反應還沒有完全進行到底。
2）配製蔗糖溶液時，使用0.1精度的天平，而無需使用0.1mg精度的天平，為什麼？
答：因為要求配10.0g的蔗糖溶液，只要稱到小數點後第一位,即0.
1g就可以了,因此只需用精度為0.1g的普通天平而不需用精度為0.0001g的分析天平。
這樣能夠更快的完成稱量，又不影響實驗的整體精度。
3） 將鹽酸溶液於蔗糖溶液混合的時候，是將鹽酸溶液加入到蔗糖溶液中，反之是否可以，為什麼？
答：將蔗糖加到鹽酸溶液中使不科學的。
因為將鹽酸加到蔗糖溶液中，在加的過程中蔗糖的溶度變化不是很大，而如果將蔗糖溶液往鹽酸溶液中倒，那麼蔗糖溶液濃度變化很大，這樣做是不科學的。
蔗糖轉化反應動力學實驗報告
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