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1、旋光法测定蔗糖转化反应的速 率常数思考题答案( ) ( ) ( )+12 22 11 2 6 12 6 6 12 6a20=D66.6a52.5a 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：C H O 蔗糖 +H O HC H O 葡萄糖 +C H O 果糖 由于水是大量存在的，H+是催化剂，反应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 -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
2、直 线斜率可得 k。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， c。物质的旋光能力用比旋光度来度量： a100l cA =589nm，l 为样品管长度（ dm ），c 为浓度 D A（g/100ml）蔗糖是右旋性物质，其 20 Do，葡萄糖是右旋性物质，其 20Do，果糖是左旋性物质，其a 20 -91.9 Do，因此随着反应的进行反应体系的旋光度由
3、右旋变为 左旋。( ) ( ) ( )+()生 0t66.6a52.5a t C H O 蔗糖 +H O HC H O 葡萄糖 +C H O 果糖 12 22 11 2 6 12 6 6 12 6t =0 c 0 00t =t c =c - x x x0t 0 c c0 0t =0时： a b c0 反 0t =t时： ab c +bt 反生(c-c ) 0c =0a -a0 b -b反 生=b,(a-a0 )a -at =时： a b c c = t =b, a -ab -b反 生带入 ln c =ln c -kt得： ln (a-a)ln(a-a)-kt0 t 0 在某一温度下测出反应体系
4、不同反应时刻 t 时的 at 及 a，以 ln (a-at)对 t 作图可得一直线，从直线斜率即可求得反应速率常数k，半衰期t1 2=ln 2 k。2. 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：本实验通过旋光度的测定来测蔗糖反应速率，蔗糖是右旋性物质，其 20 Do，葡萄糖是右旋性物质，其 20Do，果糖是左旋性物质，其a 20 -91.9 Do，因此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
5、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 t 可以不校正 零点，因 - ，已将系统的零点误差消除掉。t a20=4. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，蔗 糖水解实验中配制溶液为何可用台称称量？答：蔗糖初始浓度对于数据影响不大。速率常数 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( - )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
6、？答 ： 物 质 的 旋 光 能 力 用 比 旋 光 度 来 度 量 ： Da100l cA，可见溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、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
7、 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0 0 0 t a20=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。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
8、糖转化反应的速率常数实验中， 反应速率常数是以 Ln( - )对 t 作图得一直线，从直 线斜率求得反应速率常数 k 。09. 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 a 是否必须要进行零点校正？t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a 可以不t进行零点校，因反应速率常数是以 Ln( - )对 t 作图 得一直线，从直线斜率求得反应速率常数 k ， - 可 将系统的零点误差消除掉。11.在
9、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： Da100l 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。a20=a=12. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中， 测定a 和a 是否要用同一根旋光管，为什么？t 答：物质的旋光能力用比旋光度来度量： Da100l cA，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， c。13.
10、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 50-60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 a 值。14. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中， 测量a 时，溶液没有冷至实验温度下就测定其旋光度，对结果有无影响？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：20 Da100l cA，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，
11、溶液的旋光度才与浓度成 正比关系， c。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a ？答：将混合液的一半放入 50-60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 a 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-1 HCL 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ln(a-a)ln(a-a t 0)-kt成立的前提是 t=0 时，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。