蔗糖水解平衡常数的测定

学号：

基础物理化学实验报告

实验名称: 蔗糖水解平衡常数的测定

班级：应化 一 班 2 组号

实验人姓名：

同组人姓名：

指导老师：

实验日期:2013年10月14日

一、实验目的：

1、 根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速度常数K及半衰期t1/2

2、了解旋光仪的基本原理、掌握使用方法 3、了解该反应的反应浓度与旋光度之间的关系 4、掌握影响速率与反应常数的诸因素 二、基本原理： 1.蔗糖的转化为一级反应

蔗糖在H+催化作用下水解或葡萄糖和果糖，反应方程式为：

C6H12O6 + C6H12O6 C12H22O11 + H2OH



蔗糖 葡萄糖 果糖

由于在较稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反应过程中水的浓度可以认为不变，因此在一定酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，而反应速度与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应，故蔗糖的转化反应视为一级反应。 (1)反应速度公式和半衰期

rkc,

k—反应速度常数，为单位浓度是的反应速度,v—反应速度。

v也可以写为

r

dc

kt, dt

t 反应时间，c为时间 t 时蔗糖的浓度。

当反应进行一半所用的时间称为半衰期，用t1/2表示，t1/2

ln20.6932



kk

旋光度与比旋光度

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因素有关。

为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度这一概念，并以下式表示：

tD





lc

（1）

式中：t 为实验时的温度；D为所用光源的波长；为旋光度；l为

液层厚度（常以10cm

为单位）；c为浓度（常用100ml溶液中溶有m克物质来表示），式（1）可写成：

tD



lm/100

（2）

或

tDlc （3）

由（3）式可以看出，当其他条件不变时，旋光度与反应物成正比，即

Kc

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系的常数。

20

66.6°蔗糖是右旋性物质（比旋光度D），产物中葡萄糖也是20

52.5°右旋性物质（比旋光度D），果糖是左旋性物质（比旋光度

-91.9°）。因此当水解反应进行时，右旋角不断减小，当反应终

20

D

了时体系将经过零变成左旋。 2.2旋光度变化与浓度变化的对应关系

蔗糖水解反应中，反应物与生成物都有旋光性，旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度为各旋光度的和（加和性）。若反应时间为0，t,∞时溶液旋光度各为0，t，。可推导出：

C0K[0]， C0K[t]

0为开始时蔗糖的右旋角；t为反应进行到t 时的混合物的旋角；

为水解完毕时的左旋角。可用（0）代表蔗糖的总量，（t）代表t时的蔗糖量。

简单的推导证明方法可以如图示看出

0正比， t正比

3.反应速度常数k的求法

1c1K010

kln0lnln tctKttt

以ln(t-)对t作图,由图所得直线斜率求k值，进而求半衰期t1/2。 以ln(t-)对t作图,由图所得直线斜率求k值，进而求半衰期t1/2。 三、仪器和试剂

自动旋光仪 1台 秒表 1块

恒温水浴槽 1套 粗天平1台 烧杯（200ml） 1只 量筒（100ml）1只 锥形瓶（150ml） 3个 移液管（25ml）2支 玻璃漏斗 1个 玻璃棒 1个 洗耳球 1个 橡胶塞子 1个 滤纸，擦镜纸 若干 蔗糖（分析纯） 4M HCl溶液

四、实验步骤：

1、将仪器的电源插好。

2、先打开自动旋光仪的电源开关，钠灯点亮后，预热十分钟，打开光源开关。知道发光稳定。如果打开光源开关后，钠光灯点亮后自动熄灭，则需要将旋光仪的光源开关重复打开1—2次，使得钠光灯在只留下点亮，仪器工作转为正常。 3、校正旋光度仪零点

打开旋光度仪器预热几分钟，旋光管内注满蒸馏水，旋紧套盖，用纸擦净两端玻璃片，放入旋光仪内，盖上槽盖。调节目镜使视野清晰。然后旋转检偏镜能观察到明暗相等的三分视野为止，记下刻度盘读数，重复操作三次，取其平均值，此即为旋光仪零点。测毕取出旋光管，倒出蒸馏水。 4、配制溶液

用粗天平称取12.5g的蔗糖溶于小烧杯中，并加入50ml蒸馏水，用玻璃棒搅拌，使蔗糖溶解 5、蔗糖水解过程中t的测定

用移液管量取50ml蔗糖水溶液于锥形瓶中，再用另一只移液管加入50ml4.000mol/L的HCl溶液，当HCl溶液从移液管中流出一半时开始计时，立即摇匀，装入样品管擦净，先记录时间，再读取旋光度 6、 的测定

将反应剩余的混合液置55C的热水浴中，温热60分钟，以加速

转化反应的进行，然后冷却，再恒温至25C，测旋光度，此值即为反应终了时的旋光度。

5、实验结束时，立刻将旋光管洗净干燥，以免酸对旋光管的腐蚀。 五、数据记录和处理

实验温度 25 ℃ HCl浓度 4mol/L =-4.500 1.实验数据填入下表

lg(a1-a2)

t

lg(αt-α∞）=

t

k

tc，则k=-2.303*(-0.0136)=0.0313 2.303

ln20.69310.6931

22.14s kk0.0313

实验分析：

1、实验刚开始时，时间没有把握得太好，造使实验刚开始时出现了一定的误差！

2、实验过程中，旋光仪的镜片应保持干净！

3、实验过程当中，将样品管放入旋光仪内，放入样品管时，使管中

残留的微小气泡进入凸出部分，否则会影响实验。

学号：

基础物理化学实验报告

实验名称: 蔗糖水解平衡常数的测定

班级：应化 一 班 2 组号

实验人姓名：

同组人姓名：

指导老师：

实验日期:2013年10月14日

一、实验目的：

1、 根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速度常数K及半衰期t1/2

2、了解旋光仪的基本原理、掌握使用方法 3、了解该反应的反应浓度与旋光度之间的关系 4、掌握影响速率与反应常数的诸因素 二、基本原理： 1.蔗糖的转化为一级反应

蔗糖在H+催化作用下水解或葡萄糖和果糖，反应方程式为：

C6H12O6 + C6H12O6 C12H22O11 + H2OH



蔗糖 葡萄糖 果糖

由于在较稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反应过程中水的浓度可以认为不变，因此在一定酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，而反应速度与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应，故蔗糖的转化反应视为一级反应。 (1)反应速度公式和半衰期

rkc,

k—反应速度常数，为单位浓度是的反应速度,v—反应速度。

v也可以写为

r

dc

kt, dt

t 反应时间，c为时间 t 时蔗糖的浓度。

当反应进行一半所用的时间称为半衰期，用t1/2表示，t1/2

ln20.6932



kk

旋光度与比旋光度

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因素有关。

为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度这一概念，并以下式表示：

tD





lc

（1）

式中：t 为实验时的温度；D为所用光源的波长；为旋光度；l为

液层厚度（常以10cm

为单位）；c为浓度（常用100ml溶液中溶有m克物质来表示），式（1）可写成：

tD



lm/100

（2）

或

tDlc （3）

由（3）式可以看出，当其他条件不变时，旋光度与反应物成正比，即

Kc

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系的常数。

20

66.6°蔗糖是右旋性物质（比旋光度D），产物中葡萄糖也是20

52.5°右旋性物质（比旋光度D），果糖是左旋性物质（比旋光度

-91.9°）。因此当水解反应进行时，右旋角不断减小，当反应终

20

D

了时体系将经过零变成左旋。 2.2旋光度变化与浓度变化的对应关系

蔗糖水解反应中，反应物与生成物都有旋光性，旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度为各旋光度的和（加和性）。若反应时间为0，t,∞时溶液旋光度各为0，t，。可推导出：

C0K[0]， C0K[t]

0为开始时蔗糖的右旋角；t为反应进行到t 时的混合物的旋角；

为水解完毕时的左旋角。可用（0）代表蔗糖的总量，（t）代表t时的蔗糖量。

简单的推导证明方法可以如图示看出

0正比， t正比

3.反应速度常数k的求法

1c1K010

kln0lnln tctKttt

以ln(t-)对t作图,由图所得直线斜率求k值，进而求半衰期t1/2。 以ln(t-)对t作图,由图所得直线斜率求k值，进而求半衰期t1/2。 三、仪器和试剂

自动旋光仪 1台 秒表 1块

恒温水浴槽 1套 粗天平1台 烧杯（200ml） 1只 量筒（100ml）1只 锥形瓶（150ml） 3个 移液管（25ml）2支 玻璃漏斗 1个 玻璃棒 1个 洗耳球 1个 橡胶塞子 1个 滤纸，擦镜纸 若干 蔗糖（分析纯） 4M HCl溶液

四、实验步骤：

1、将仪器的电源插好。

2、先打开自动旋光仪的电源开关，钠灯点亮后，预热十分钟，打开光源开关。知道发光稳定。如果打开光源开关后，钠光灯点亮后自动熄灭，则需要将旋光仪的光源开关重复打开1—2次，使得钠光灯在只留下点亮，仪器工作转为正常。 3、校正旋光度仪零点

打开旋光度仪器预热几分钟，旋光管内注满蒸馏水，旋紧套盖，用纸擦净两端玻璃片，放入旋光仪内，盖上槽盖。调节目镜使视野清晰。然后旋转检偏镜能观察到明暗相等的三分视野为止，记下刻度盘读数，重复操作三次，取其平均值，此即为旋光仪零点。测毕取出旋光管，倒出蒸馏水。 4、配制溶液

用粗天平称取12.5g的蔗糖溶于小烧杯中，并加入50ml蒸馏水，用玻璃棒搅拌，使蔗糖溶解 5、蔗糖水解过程中t的测定

用移液管量取50ml蔗糖水溶液于锥形瓶中，再用另一只移液管加入50ml4.000mol/L的HCl溶液，当HCl溶液从移液管中流出一半时开始计时，立即摇匀，装入样品管擦净，先记录时间，再读取旋光度 6、 的测定

将反应剩余的混合液置55C的热水浴中，温热60分钟，以加速

转化反应的进行，然后冷却，再恒温至25C，测旋光度，此值即为反应终了时的旋光度。

5、实验结束时，立刻将旋光管洗净干燥，以免酸对旋光管的腐蚀。 五、数据记录和处理

实验温度 25 ℃ HCl浓度 4mol/L =-4.500 1.实验数据填入下表

lg(a1-a2)

t

lg(αt-α∞）=

t

k

tc，则k=-2.303*(-0.0136)=0.0313 2.303

ln20.69310.6931

22.14s kk0.0313

实验分析：

1、实验刚开始时，时间没有把握得太好，造使实验刚开始时出现了一定的误差！

2、实验过程中，旋光仪的镜片应保持干净！

3、实验过程当中，将样品管放入旋光仪内，放入样品管时，使管中

残留的微小气泡进入凸出部分，否则会影响实验。