實(shí)驗(yàn)四旋光法測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)第一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)今有1mol單原子理想氣體,始態(tài)壓力為1013kPa,體積為224dm3.經(jīng)絕熱向真空膨脹至體積為224dm3.(2)又絕熱可逆地將膨脹后的上述氣體壓縮為224dm3.分別求(1),(2)兩過(guò)程的Q,W,U,H和S.設(shè)CVm=3R/2.1mol,pgT1=273Kp1=1013kPaV1=224dm31mol,pgT2=T1p2V2=22.4dm3(1)Q

=0(1)因Q=0,W=0,U=Q+W=0,

故T=0,H=0第二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日1mol,pgT1=273Kp1=1013kPaV1=224dm31mol,pgT2=T1p2V2=22.4dm31mol,pgT3=?p3V3=224dm3(1)Q

=0(2)S=0第三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日1.了解蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度與旋光度之間的關(guān)系。2.測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)和半衰期。3.了解旋光儀的基本原理，掌握其使用方法。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡谒捻?yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)原理蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)為:C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6

蔗糖葡萄糖果糖由于反應(yīng)中水是大量的，可以認(rèn)為整個(gè)反應(yīng)中水的濃度基本是恒定的。而H+是催化劑，其濃度也是固定的。所以，此反應(yīng)可視為假一級(jí)反應(yīng)。其動(dòng)力學(xué)方程為k為反應(yīng)速率常數(shù);C為時(shí)間t時(shí)的反應(yīng)物濃度第五頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日反應(yīng)的半衰期實(shí)驗(yàn)原理第六頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日蔗糖及水解產(chǎn)物均為旋光性物質(zhì)。但它們的旋光能力不同，故可以利用體系在反應(yīng)過(guò)程中旋光度的變化來(lái)衡量反應(yīng)的進(jìn)程。為了比較各種物質(zhì)的旋光能力，引入比旋光度的概念。比旋光度可用下式表示t為實(shí)驗(yàn)溫度(℃);D為光源波長(zhǎng);α為旋光度;l為液層厚度(m);C為濃度(kg·m-3)。當(dāng)其它條件不變時(shí)，旋光度α與濃度C成正比。實(shí)驗(yàn)原理第七頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日在蔗糖的水解反應(yīng)中，反應(yīng)物蔗糖是右旋性物質(zhì),其比旋光度［α］20D=66.6°。產(chǎn)物中葡萄糖也是右旋性物質(zhì)，其比旋光度［α］20D=52.5°；而產(chǎn)物中的果糖則是左旋性物質(zhì)，其比旋光度［α］20D=-91.9°。因此，隨著水解反應(yīng)的進(jìn)行，右旋角不斷減小，最后經(jīng)過(guò)零點(diǎn)變成左旋。旋光度與濃度成正比，并且溶液的旋光度為各組成的旋光度之和。實(shí)驗(yàn)原理第八頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日t=K反

C+K生（C0-C）0=K反

C0∞=K生

C0若反應(yīng)時(shí)間為0，t，∞時(shí)溶液的旋光度分別用α0，αt，α∞表示。則:實(shí)驗(yàn)原理第九頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日以ln(αt-α∞)對(duì)t作圖為一直線，由該直線的斜率即可求得反應(yīng)速率常數(shù)k。進(jìn)而可求得半衰期t1/2ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞)實(shí)驗(yàn)原理第十頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日儀器與藥品1.儀器旋光儀（WZZ－2A2B自動(dòng)旋光儀

）;旋光管;恒溫槽;臺(tái)稱;停表;燒杯;移液管(量筒）;2.藥品HCl溶液(4mol·dm-3);蔗糖(分析純)。第十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日1.旋光儀零點(diǎn)的校正：旋光管內(nèi)注入蒸餾水，使管內(nèi)無(wú)氣泡存在。旋緊套蓋，勿使漏水。放入旋光儀中蓋上槽蓋，打開(kāi)光源，調(diào)節(jié)目鏡使視野清晰，然后旋轉(zhuǎn)檢偏鏡至觀察到的三分視野暗度相等為止，記下檢偏鏡之旋轉(zhuǎn)角α，重復(fù)操作三次，取其平均值，即為旋光儀的零點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)步驟第十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日2.蔗糖水解過(guò)程中αt的測(cè)定用臺(tái)稱稱取10g蔗糖，放入100mL燒杯中，加入50mL蒸餾水配成溶液。用移液管取25mL蔗糖溶液置于100mL燒杯中。移取25mL4mol·dm-3HCl溶液迅速倒入蔗糖中，并且在加入一半HCl時(shí)開(kāi)始記時(shí)，將混合液裝滿旋光管。裝好擦凈立刻置于旋光儀中，蓋上槽蓋。測(cè)量不同時(shí)間t時(shí)溶液的旋光度αt。每隔一分鐘，讀取一次旋光度，測(cè)定45分鐘。實(shí)驗(yàn)步驟第十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日3.α∞的測(cè)定：將剩余的25mL蔗糖溶液與25mL4mol·dm-3HCl溶液混合，置于50℃的恒溫槽中，恒溫40min以加速反應(yīng)，然后冷卻至實(shí)驗(yàn)溫度，按上述操作，測(cè)定其旋光度，此值即可認(rèn)為是α∞實(shí)驗(yàn)步驟第十四頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日1．將儀器電源插頭插入220V交流電源，（要求使用交流電子穩(wěn)壓器1KVA），并將接地可靠接地。2．向上打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，這時(shí)鈉光燈的交流工作狀態(tài)下起輝，經(jīng)5分鐘鈉光燈激活后，鈉光燈才發(fā)光穩(wěn)定。3.向上打開(kāi)光源開(kāi)關(guān)，（若光源開(kāi)并扳上后，鈉光燈熄滅，則再將光源開(kāi)關(guān)上下重復(fù)扳動(dòng)1到2次，使鈉光燈在直流下點(diǎn)亮，為正常）。WZZ－2B自動(dòng)旋光儀操作方法：第十五頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.打開(kāi)測(cè)量開(kāi)關(guān)，這時(shí)數(shù)碼管應(yīng)有數(shù)字顯示。5.將裝有蒸餾水或其它空白溶劑的試管放入樣品室，蓋上箱蓋，待示數(shù)穩(wěn)定后，按清零按鈕。試管中若有氣泡，應(yīng)先讓氣泡浮在凸頸處；通光面兩端的霧狀水滴，應(yīng)用軟布揩干試管螺帽不宜旋得過(guò)緊，以免產(chǎn)生應(yīng)為，影響讀數(shù)。試管安放時(shí)應(yīng)注意標(biāo)記的位置和方向WZZ－2B自動(dòng)旋光儀操作方法：第十六頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)處理將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于下表溫度:

;鹽酸濃度：

;α∞:

1.以ln(αt-α∞)對(duì)t作圖，由所得直線的斜率求出反應(yīng)速率常數(shù)k。2.計(jì)算蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的半衰期t1/2。反應(yīng)時(shí)間αtαt-α∞ln(αt-α∞)第十七頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日思考問(wèn)題

1.實(shí)驗(yàn)中，為什么用蒸餾水來(lái)校正旋光儀的零點(diǎn)?在蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)過(guò)程中，所測(cè)的旋光度αt是否需要零點(diǎn)校正?為什么?2.蔗糖溶液為什么可粗略配制?3.蔗糖的轉(zhuǎn)化速度和哪些因素有關(guān)?第十八頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日WZZ-2B型自動(dòng)旋光儀第十九頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日WZZ-2B型自動(dòng)旋光儀第二十頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)A盤(pán)旋光儀第二十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日WZZ－2A2B自動(dòng)旋光儀使用說(shuō)明WZZ－2型自動(dòng)旋光儀采用光電自動(dòng)平衡原理，進(jìn)行旋光測(cè)量，測(cè)量結(jié)果由數(shù)字顯示，它既保持了WZZ－1自動(dòng)指示旋光儀穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)了它的讀數(shù)不方便的缺點(diǎn)，具有體積小，靈敏度高，沒(méi)有人為誤差，讀數(shù)方便等特點(diǎn)。對(duì)目視旋光儀難以分析的低旋光儀品也能適應(yīng)。旋光儀廣泛用于醫(yī)藥、食品、有機(jī)化工等各個(gè)領(lǐng)域，第二十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日農(nóng)業(yè)：農(nóng)用抗菌素、家用激素、微生物農(nóng)藥及農(nóng)產(chǎn)品淀粉含量等成份分析。醫(yī)藥：抗菌素、維生素、葡萄糖等藥物分析，中草藥藥理研究。食品：食糖、味精、醬油等生產(chǎn)過(guò)程的控制及成品檢查，食品含糖量的測(cè)定。石油：礦物油分析、石油發(fā)酵工藝的監(jiān)視。香料：香精油分析。衛(wèi)生事業(yè)：醫(yī)院臨床糖尿病分析。儀器用途第二十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日將待測(cè)樣品注入試管，蓋好箱蓋，儀器數(shù)顯窗將顯示出該樣品的旋光度。逐次按下復(fù)測(cè)按鈕，重復(fù)讀