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1、实验八十一 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数1. 简述旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数的实验 原理。答：蔗糖在水中转化为葡萄糖与果糖，其反应为：由于水是大量存在斷CH是催化剂C6，反蛊中它们 浓度基本不变，因此蔗糖在酸性溶液中的转化反应是 准一级反应。ln c = ln c 一 kt0 由一级反应的积分方程可知，在不同时间测定反应物 的相应浓度，并以 lnc 对 t 作图，可得一直线，由直 线斜率可得氐。然而反应是不断进行的，要快速分析 出反应物的浓度是困难的。但蔗糖及其转化产物，都 具有旋光性，而且它们的旋光能力不同，故可以利用 体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应的进程。溶液的旋光度与溶
2、液中所含旋光物质的旋光能力、溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关，当其他条件均固定时，a=fico物质的旋光能力用比旋光度来度量：L 20亠100D l - cA入D=589nm, l为样品管长度（dm）, cA为浓度 （ g/100ml）蔗糖是右旋性物质，其L 20=66.6。，葡萄糖是右旋D性物质，其L 20=52.5。，果糖是左旋性物质，其L20L 一 91.9。，DD因此随着反应的进行反应体系的旋光度由右旋变为 左旋。C H O(蔗糖)+ H O12 22 11 2 t = 0c0t=tc=c -x0tTg T0肛tC H O 6萄糖)+6012CH O (果糖)6 12 60
3、t = 0时：a = P c0 反 0t = t 时：a = P c + P (c - c)t 反 生 0Tc0a -a00P卩片反生t = g 时：a P cc = tj = p, (a a )生 0P Pt *反生=P,Cx -a )0g带入 ln c = ln c - kt得:ln Ca - a ) ln Ca - a )kt0tg0g在某一温度下测出反应体系不同反应时刻 t 时的at及aj以ln(a -a )对t作图可得一直线，从直线斜tg率即可求得反应速率常数h半衰期t =说上。1 22. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，如 果所用蔗糖不纯，对实验有何影响？答：本实验通过旋
4、光度的测定来测蔗糖反应速率，蔗糖是右旋性物质，其L 2066.6。，葡萄糖是右旋性物质，D其L 20 52.5。，果糖是左旋性物质，其L20L - 91.9 o，因此DD随着反应的进行反应体系的旋光度由右旋变为左旋。若蔗糖不纯，所含杂质如果无旋光性对实验无影响，如果具有一定的旋光性会影响实验旋光度的测量，使实验结果不准确。3. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测 旋光度时不作零点校正，对实验结果有无影响？答：无影响，本实验中，所测的旋光度at可以不校正 零点，因at-a，已将系统的零点误差消除掉。4. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，蔗 答：蔗糖初始浓度对于数据影响不大。速
5、率常数K与 温度和催化剂的浓度有关，实验测定反应速率常数 k， 以ln(at-a )对t作图，由所得直线的斜率求出反应速 率常数k,与初始浓度无关，蔗糖的称取本不需要非 常精确，用台称称量即可。5. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测 出的旋光度与光源的波长，旋光管的长短、温度和溶 液浓度有关吗？答 ： 物质的 旋光能力用比旋光度 来度 量：L20/ io。，可见溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋D l - cA 光能力、溶液性质、溶液浓度、光源的波长、样品管 长度及温度等均有关系。6. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测 出速率常数与温度、溶液浓度、催化剂浓度和反应时 间的
6、长短有关吗？答：蔗糖转化反应的速率常数与温度、催化剂浓度有 关，与溶液浓度、反应时间的长短无关。7. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中， 在混合蔗糖溶液和 HCl 液时，我们将 HCl 液加到蔗 糖溶液里去，可以反过来混合吗？答：不能，因为H+是催化剂，将反应物蔗糖加入到大 量HCl溶液时，H+浓度很大，一旦加入则马上会分解 产生果糖和葡萄糖，则在开始测量时，已经有大部分 蔗糖产生了反应，记录 t 时刻对应的旋光度已经不再 准确。反之，将 HCL 溶液加到蔗糖溶液中去，由于 H+的浓度小，反应速率小，计时之前所进行的反应的量很小。8. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，开 始时
7、旋光度在单位时间内变化较快，随着时间的延 长，旋光度在单位时间内变化愈来愈小，是否可得出 这样的结论，即反应速率常数和反应速率随着时间的 延长愈来愈小。反应速率常数是以Ln(a0-a )对t作图得一直线，从直 线斜率求得反应速率常数0 k0。答：不能，反应速率常数与反应时间无关，只与温度、 催化剂浓度有关，反应速率是随着时间的延长愈来愈 小。在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，9. 蔗糖的转化速率常数和哪些因素有关？ 答：温度、催化剂的浓度及催化剂的种类有关。10. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，用蒸馏水来校正旋光仪的零点，试问在蔗糖转化反应过程中所测定的旋光度勺是否必须要进
8、行零点校正？ 答：因为蒸馏水无旋光性，故可用纯蒸馏水作零点校 正。在蔗糖转化反应过程中所测定的旋光度at可以不 进行零点校，因反应速率常数是以Ln(a0%)对t作图 得一直线，从直线斜率求得反应速率常数k0, at%可 将系统的零点误差消除掉。 t11. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，物 质的比旋光度与光源的波长，旋光管的长短、温度和 溶液浓度有关吗？答：物质的旋光能力用比旋光度来度量：L 20 L io。，D l - cA比旋光度是物质本身的性质，仅与光源的波长和温度有关，而与旋光管的长短和溶液浓度无关。12. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测定at和是否要用同一根旋
9、光管，为什么？答：物质的旋光能力用比旋光度来度量：r 1 a 100,a 20 D lcA由上式公式可知，溶液的旋光度与溶液中所含旋光物 质的旋光能力、溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及 温度等均有关，当其他条件均固定时，溶液的旋光度 才与浓度成正比关系，a=pc。13. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中， 如何测量a ?答：将混合液的一半放入50-60C的恒温水浴中恒温 40min,取出冷至实验温度下测定其旋光度，在10-15 min 内读取 5-7 个数据，如在测量误差范围内，则取 其平均值，即为a8值。14. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中， 测量a8时，溶液没有冷至实验
10、温度下就测定其旋光 度，对结果有无影响？由上式公式答：有影响，因为溶液的旋光度与温度有关。物质的 旋光能力用比旋光度来度量：L 20 L 土型，D l - CA可知，溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能 力、溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有 关，当其他条件均固定时，溶液的旋光度才与浓度成 正比关系，a=0c。15. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中， 如何判断测量溶液的旋光度即为a8?答：将混合液的一半放入50-60C的恒温水浴中恒温40min,取出冷至实验温度下测定其旋光度，在10-15 min 内读取 5-7 个数据，如在测量误差范围内，则取 其平均值，即为.值。16. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中， 何时开始计时？为什么？答：分别取50mL蔗糖水溶液和50 mL 4molL-1HCL 溶液于两个 100mL 锥形瓶中，并浸入恒温槽使恒温 到实验的温度。然后将 HCl 溶液全部倒入蔗糖溶液锥 形瓶中(两瓶来回倒几次，使两者混合均匀 )，同时记 下时间。因为in匕_a Lin (a -a )- kt成立的前提是債。时，tg0g产物浓度为零。17. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，实验结束后，能否直接将旋光收起来？ 答：不能，实验结束时，应将旋光管洗净干燥，防止 酸对旋光管的腐蚀。
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数思考题答案
