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蔗糖水解實驗報告
隨著社會一步步向前發(fā)展，報告有著舉足輕重的地位，其在寫作上具有一定的竅門。我敢肯定，大部分人都對寫報告很是頭疼的，以下是小編為大家整理的蔗糖水解實驗報告，僅供參考，大家一起來看看吧。
蔗糖水解實驗報告1
一、實驗?zāi)康?/strong>
1、根據(jù)物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)研究蔗糖水解反應(yīng)，測量其反應(yīng)速率常數(shù)。
2、了解旋光儀的基本原理，掌握使用方法。
3、研究不同種類酸催化對蔗糖水解反應(yīng)反應(yīng)速率常數(shù)的影響，驗證布朗斯特德定律。
4、研究不同濃度酸對蔗糖水解反應(yīng)反應(yīng)速率常數(shù)的影響，了解催化劑的比活性概念。
二、實驗原理
1、蔗糖的水解反應(yīng)和利用旋光法測水解速率常數(shù)的原理
蔗糖在水中轉(zhuǎn)化為葡萄糖和果糖：
C12H22O11 + H2O —→ C6H12O6 + C6H12O6 （蔗糖） （葡萄糖）（果糖）
其中，20℃時，蔗糖的比旋光度〔α〕＝66.6°；葡萄糖比旋光度〔α〕＝52.5°；果糖的比旋光度〔α〕＝－91.9°蔗糖水解反應(yīng)，開始體系是右旋的角度大，隨反應(yīng)進行，旋光角度減少，變成左旋。
蔗糖水解反應(yīng)是一個二級反應(yīng)，在純水中此反應(yīng)的速率極慢，通常在H+催化作用下進行，由于反應(yīng)時水是大量存在的，盡管有部分水分子參加了反應(yīng)，仍可近似地認(rèn)為整個反應(yīng)過程中水的濃度是恒定的，而且H+是催化劑，其濃度也保持不變。因此，蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)可作為一級反應(yīng)。
如果以c表示到達t時刻的反應(yīng)物濃度，k表示反應(yīng)速率常數(shù)，則一級反應(yīng)的速率方程為：
- dc / dt = kt
對此式積分可得：
ln c = - kt + ln c 0
式中c為反應(yīng)過程中的濃度，c 0為反應(yīng)開始時的濃度。
當(dāng)c = c 0 / 2時，時間為t 1/2，稱為半衰期。
代入上式，得：
t 1/2 = ln 2 / k = 0.693 / k
測定反應(yīng)過程中的反應(yīng)物濃度，以ln c對t作圖，就可以求出反應(yīng)的速率常數(shù)k。
但直接測量反應(yīng)物濃度比較困難。在這個反應(yīng)中，利用體系在反應(yīng)進程中的旋光度不同，來度量反應(yīng)的進程。
用旋光儀測出的旋光度值，與溶液中旋光物質(zhì)的旋光能力、溶劑的性質(zhì)、溶液的濃度、溫度等因素有關(guān)，固定其它條件，可認(rèn)為旋光度α與反應(yīng)物濃度c成線性關(guān)系。物質(zhì)的旋光能力用比旋光度來度量：
蔗糖的'比旋光度[α]D20=66.6°，葡萄糖的比旋光度[α]D20=52.5°，果糖是左旋性物質(zhì)，它的比旋光度為[α]D20=-91.9°。因此，在反應(yīng)過程中，溶液的旋光度先是右旋的，隨著反應(yīng)的進行右旋角度不斷減小，過零后再變成左旋，直至蔗糖完全轉(zhuǎn)化，左旋角度達到最大。
當(dāng)t=0時，蔗糖尚未開始轉(zhuǎn)化，溶液的旋光度為：
α0 = β反應(yīng)物c0 ...... 1
當(dāng)蔗糖已完全轉(zhuǎn)化時，體系的旋光度為：
α∞ = β生成物c0 ...... 2
此處，β為旋光度與反應(yīng)物濃度關(guān)系中的比例系數(shù)。
時間t時，蔗糖濃度為c，旋光度應(yīng)為：
αt = β反應(yīng)物c + β生成物(c0 - c) ...... 3
由
1、2式：
由
2、3式：
代入 ln c = - kt + ln c 0式，可得：
ln (αt - α∞) = - kt + ln (α0 - α∞)
根據(jù)實驗測得的反應(yīng)過程中的旋光度值計算ln (αt - α∞)，再對時間作圖，可得一條直線，根據(jù)直線斜率可求得反應(yīng)速率常數(shù)。
2、均相酸催化布朗斯特德定律
在酸催化反應(yīng)中包含了催化劑分子把質(zhì)子轉(zhuǎn)移給反應(yīng)物，因此催化劑的效率常與酸催化劑的酸強度有關(guān)。
在酸催化時，酸失去質(zhì)子的趨勢可用它的解離常數(shù)K來衡量：
HA + H2O = H3O+ + A-
酸催化反應(yīng)速率常數(shù)ka應(yīng)與酸的解離常數(shù)Ka成比例，實驗表明，兩者有如下的關(guān)系：
ka =GaKaα
或 lg ka = lgGa +αlgKa
式中Ga，α均為常數(shù)，它決定于反應(yīng)的種類和反應(yīng)條件。
對于堿催化的反應(yīng)，堿的催化作用速率常數(shù)kb同樣與它的解離常數(shù)Kb有如下的關(guān)系：
kb =GbKbβ
式中Gb，β均為常數(shù)，它決定于反應(yīng)的種類和反應(yīng)條件。
3、催化劑的比活性
催化活性是指催化劑催化物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的能力，是催化劑的重要性質(zhì)之一。物質(zhì)的催化活性是針對給定的化學(xué)反應(yīng)而言的。通常，催化劑并不按照化學(xué)方程式計量關(guān)系進行作用，其用量可以是任意的。在相同條件下，反應(yīng)速率與催化劑用量成正比，在均相催化中可以用生成中間化合物來解釋。
為了描述不同物質(zhì)催化活性的差異，工業(yè)生產(chǎn)上常以每單位容積(或質(zhì)量)催化劑在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)化原料反應(yīng)物的數(shù)量來表示，如每立方米催化劑在每小時內(nèi)能使原料轉(zhuǎn)化的千克數(shù)。
對于液相催化反應(yīng)，通常用速率常數(shù)與催化劑濃度之比來表示比催化劑活性。
比催化活性表明，催化劑的催化作用取決于其本性，而與用量無關(guān)。
三、儀器藥品
旋光儀 1臺; 停表 1塊
錐形瓶（100 ml） 2個; 移液管（20 ml） 2支
蔗糖（分析純）；HCl溶液（2M）；HCl溶液（4M）；磷酸（4 M）；硫酸（2M）；
四、實驗操作步驟
1．測定不同濃度鹽酸(2M和4M)催化蔗糖水解的速率常數(shù)，計算鹽酸的比催化活性。
（1）在室溫下進行實驗。
�。�2）旋光儀零點校正：開啟旋光儀,將光源開關(guān)拔至交流(AC),鈉燈亮,經(jīng)20分鐘預(yù)熱后使之發(fā)光穩(wěn)。
按測量開關(guān),儀器進入待測狀態(tài)。將裝有蒸餾水的旋光管放入樣品測量室,蓋好箱蓋,待顯示讀數(shù)穩(wěn)定后,按清零鈕完成校零。
�。�3）2MHCl催化蔗糖水解過程中at的測定：用移液管取30mL蔗糖溶液置于100mL帶塞三角瓶中，然后再移取30mL6mol/LHCl溶液于另100mL帶賽三角瓶中。將HCl溶液迅速倒入蔗糖溶液中，來回倒三次，使之充分混合。并在加HCl時同時啟動秒表以記錄反應(yīng)時間,立即用少量反應(yīng)液蕩洗旋光管兩次,然后將反應(yīng)液裝滿旋光管,旋上端蓋,外部用濾紙擦干后放進旋光儀內(nèi),蓋好箱蓋,先記下時間，再讀取旋光度值。每隔一定時間，讀取一次旋光度，開始時，可每3分鐘讀一次，30min后，每5min讀一次。
（4）a∞的測定：將步驟
�。�3）剩余的混合溶液置于近60℃的水浴中，恒溫30min以加速反應(yīng)，然后冷卻至實驗溫度，按上述操作，測定其旋光度，此值即可認(rèn)為是a∞。
�。�5）3MHCl催化蔗糖水解過程中at的測定：將步驟
（3）的2MHCl換成4MHCl，重復(fù)步驟
�。�3）、
（4）。
2．測定不同種類酸對催化速率常數(shù)的影響，包括HAC（4 M）、磷酸（4 M）、硫酸（4M）、驗證布朗斯特德定律: lg ka = lgGa +αlgKa 。
�。�6）不同種類酸催化蔗糖水解過程的測定：將2MHCl分別換成4 M磷酸、2M硫酸按照步驟
�。�3）測定水解過程中at，然后再按照步驟
�。�4）測定a∞。
五、數(shù)據(jù)記錄與處理
1、2mol/L HCl催化蔗糖水解數(shù)據(jù)記錄與處理：
�。�1）蔗糖溶液完全水解旋光度a∞= -1.302
（2）2mol/L HCl催化蔗糖水解數(shù)據(jù)記錄
2、4mol/L HCl催化蔗糖水解數(shù)據(jù)記錄與處理：
（1）蔗糖溶液完全水解旋光度a∞= -1.345
�。�2）4mol/L HCl催化蔗糖水解數(shù)據(jù)記錄
3、2mol/L H2SO4催化蔗糖水解數(shù)據(jù)記錄與處理
（1）蔗糖溶液完全水解旋光度a∞= -1.003。
蔗糖水解實驗報告2
一、實驗?zāi)康?/strong>
1、用旋光法測定蔗糖在酸存在下的水解速率常數(shù)。
2、掌握旋光儀的原理與使用方法。
二、實驗原理
蔗糖水溶液在有氫離子存在時將發(fā)生水解反應(yīng)：C12H22O11（蔗糖）+H2O→C6H12O6（葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性物質(zhì)，它們的比旋光度為：[α蔗]D=66.650，[α葡]D=52.50，[α果]D=—91.90式中：表示在20℃用鈉黃光作光源測得的比旋光度。正值表示右旋，負(fù)值表示左旋。由于蔗糖的水解是能進行到底的，并且果糖的左旋遠(yuǎn)大于葡萄糖的右旋性，因此在反應(yīng)進程中，將逐漸從右旋變?yōu)樽笮�。�?dāng)氫離子濃度一定，蔗糖溶液較稀時，蔗糖水解為假一級反應(yīng)，其速率方程式可寫成：
�。�1）式中：CA0——蔗糖初濃度；CA——反應(yīng)t時刻蔗糖濃度。當(dāng)某物理量與反應(yīng)物和產(chǎn)物濃度成正比，則可導(dǎo)出用物理量代替濃度的速率方程。對本實驗而言，以旋光度代入（1）式，得一級反應(yīng)速度方程式：（2）以ln（α—α∞）/對t作圖，直線斜率即為—k。
通常有兩種方法測定α∞ 。一是將反應(yīng)液放置48小時以上，讓其反應(yīng)完全后測；一是將反應(yīng)液在50—60℃水浴中加熱半小時以上再冷到實驗溫度測。
前一種方法時間太長，而后一種方法容易產(chǎn)生副反應(yīng)，使溶液顏色變黃。本實驗采用Guggenheim法處理數(shù)據(jù)，可以不必測α∞ 。
把在t和t+△（△代表一定的時間間隔）測得的分別用αt和αt+△表示，則有（3）（4）（3）式—（4）式：取對數(shù)：（5）
從（5）式可看出，只要△保持不變，右端第一項為常數(shù)，從ln（αt—αt+△）對t作圖所得直線的斜率即可求得k。△可選為半衰期的2—3倍，或反應(yīng)接近完成的時間之半。本實驗可取△=30min，每隔5min取一次讀數(shù)。
儀器與試劑旋光儀全套；25ml容量瓶1個；25ml移液管1支；100ml錐形瓶1個；50ml燒杯1個。
4molL—1HCl；蔗糖。
三、實驗步驟
1、先作儀器零點校正。將空的`或裝滿水的旋光管置于旋光儀暗匣內(nèi)，開亮光源，眼對目鏡，旋轉(zhuǎn)檢偏鏡，同時調(diào)整焦距，直至視野亮度均勻，觀察此時讀到的旋光度是否為零，（見零度視場）。如不是零，需調(diào)整到零。
2、在小燒杯中稱取蔗糖約5g，用少量蒸餾水溶解，傾入25ml容量瓶中，稀釋至刻度，再傾入100ml錐形瓶中。又用25ml移液管吸取4molL—1鹽酸溶液放入錐形瓶中。及時記錄反應(yīng)開始時間，混合均勻，盡快用此溶液淌洗旋光管后立即裝滿旋光管，蓋上玻璃片，注意勿使管內(nèi)存在氣泡，旋緊管帽后即放置在旋光儀中測出比旋光度。每隔5min測一次，經(jīng)1小時后停止實驗。
四、園盤旋光儀的使用
1、接通電源，約點燃10min，待完全發(fā)出鈉黃光后，才可觀察使用。
2、檢驗度盤零度位置是否正確。（見零度視場）
3、把待測溶液盛入試管時，應(yīng)注意試管兩端螺旋不能旋得太緊（一般以隨手旋緊不漏水為止），以免護玻片產(chǎn)生應(yīng)力而引起視場亮度發(fā)生變化，影響測定準(zhǔn)確度，并將兩端殘液揩拭干凈。
4、打開鏡蓋，把試管放入鏡筒中測定，并應(yīng)把鏡蓋蓋上和試管有圓泡一端朝上，以便把氣泡存入，不致影響觀察和測定。
5、調(diào)節(jié)視度螺旋至視場中三分視界清晰時止。（a）或（b）
6、轉(zhuǎn)動度盤手輪，至視場照度相一致（暗視場）時止。
7、從放大鏡中讀出度盤所旋轉(zhuǎn)的角度。
8、試管使用后，應(yīng)及時用水或蒸餾水沖洗干凈，揩干藏好。
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