2025年果糖轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)探究報(bào)告

姓名成績班級學(xué)號同組姓名試驗(yàn)日期指導(dǎo)教師簽字批改日期一、試驗(yàn)預(yù)習(xí)(30分)1.根據(jù)物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)研究蔗糖水解反應(yīng)，測定其反應(yīng)率度常數(shù)。2.理解自動(dòng)旋光儀的基本原理、掌握使用措施。蔗糖在水中水解成葡萄糖與果糖的反應(yīng)為：蔗糖葡萄糖果糖為使水解反應(yīng)加速，反應(yīng)常常以H?O*為催化劑，故在酸性介質(zhì)中進(jìn)行。水解反應(yīng)中，水是大量的，反應(yīng)達(dá)終點(diǎn)時(shí)，雖有部分水分子參與反應(yīng)，但與溶質(zhì)濃度相比可認(rèn)為它的濃度沒有變化，故此反應(yīng)可視為一級反應(yīng)，其動(dòng)力學(xué)方程式為：或式中：co為反應(yīng)開始時(shí)蔗糖的濃度；c為時(shí)間t時(shí)蔗糖的濃度。上式闡明一級反應(yīng)的半衰期只決定于反應(yīng)速度常數(shù)k,而與起始濃度無關(guān)，這是一級反應(yīng)的一種特點(diǎn)。蔗糖及其水解產(chǎn)物均為旋光物質(zhì)，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，如以一束偏振光通過溶液，則可觀測到偏振面的轉(zhuǎn)移。蔗糖是右旋的，水解的混合物中有左旋的，因此偏振面將由右邊旋向左邊。偏振面的轉(zhuǎn)移角度稱之為旋光度，以α表達(dá)。因此可運(yùn)用體系在反應(yīng)過程中旋光度的變化來量度反應(yīng)的進(jìn)程。溶液的旋光度與溶液中所含旋光物質(zhì)的種類、濃度、液層厚度、光源的波長以及反應(yīng)時(shí)的溫度等原因有關(guān)。為了比較多種物質(zhì)的旋光能力。引入比旋光度[α]這一概念，并如下式表達(dá)：式中：t為試驗(yàn)時(shí)的溫度；D為所用光源的波長；α為旋光度；l為液層厚度(常以10cm為單位);c為濃度(常用100mL溶液中溶有m克物質(zhì)來表達(dá)),(3)式可寫或由(5)式可以看出，當(dāng)其他條件不變時(shí)，旋光度a與反應(yīng)物濃度成正比，即式中：K是與物質(zhì)的旋光能力、溶液層厚度、溶劑性質(zhì)、光源的波長、反應(yīng)時(shí)的溫度等有關(guān)的常數(shù)。蔗糖是右旋性物質(zhì)(比旋光度[a]°=66.6°),產(chǎn)物中葡萄糖也是右旋性物質(zhì)(比旋光度[a]3=52.5°),果糖是左旋性物質(zhì)(比旋光度[a]0=-91.9°)。因此當(dāng)水解反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，右旋角不停減小，當(dāng)反應(yīng)終了時(shí)體系將通過零變成左旋。由于上述蔗糖水解反應(yīng)中，反應(yīng)物與生成物都具有旋光性。旋光度與濃度成正比，且溶液的旋光度為各構(gòu)成旋光度之和(加和性)。若反應(yīng)時(shí)間為0、t、0時(shí)溶液的旋光度為ao、a、a則由(6)式即可導(dǎo)出：將(7)、(7)式代入(2)式中可得：將上式改寫成：由(10)式可以看出，如以lg(a?-a)對t作圖可得一直線，由直線的斜率即可求得反應(yīng)速度常數(shù)k。本試驗(yàn)就是用旋光儀測定a、a值，通過作圖由截距可得到ao。取8.33ml濃鹽酸于燒杯中，加入少許蒸餾水混合，轉(zhuǎn)移到50ml容量瓶，定容至50ml,搖勻靜置。取10g于燒杯中，加入少許蒸餾水混合，轉(zhuǎn)移到50ml容量瓶，定容至50ml,搖勻靜置。分別將2溶液倒入燒杯中，將鹽酸溶液倒到蔗糖溶液中，溶液倒入二分之一時(shí)開始計(jì)時(shí)，然后分別測反應(yīng)5min、10min、15min、20min、30min、50min時(shí)的旋光度值。將剩余的溶液放入60℃左右的水浴中溫?zé)?0min,以加速水解反應(yīng)，然后冷卻至試驗(yàn)溫度。測得旋光度值為a(4)試驗(yàn)操作要點(diǎn)：1、裝上溶液后的樣品管內(nèi)不能有氣泡產(chǎn)生，樣品管要密封好，不要發(fā)生漏液現(xiàn)象；2、樣品管洗滌及裝液時(shí)要保管好玻璃片和橡皮墊圈，防止摔碎或丟失；3、配制蔗糖溶液時(shí)要注意使蔗糖固體所有溶解，并充足混均溶液；4、測定a時(shí)，要注意被測樣品在50~60℃條件恒溫50min后(但不能超過60℃,否則有副反應(yīng)發(fā)生),移到超級恒溫器中再恒溫20min;5、必須對旋光儀調(diào)零校正，若調(diào)不到零，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。溫度：13℃;鹽酸濃度：2mol-L-1;α00:-1.190反應(yīng)時(shí)間三、數(shù)據(jù)處理成果(30分)2.計(jì)算蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的半衰期ti2。3.由兩個(gè)溫度測得的k值計(jì)算反應(yīng)的活化能。反應(yīng)時(shí)間T/min0四、思索題(20分)1.試驗(yàn)中，為何用蒸餾水來校正旋光儀的零點(diǎn)?在蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中，所測的旋光度α,與否需要零點(diǎn)校正?為何?答：1)由于待測液是以蒸餾水作為溶劑的蔗糖水溶液，以蒸餾水的旋光度作為零點(diǎn)，則待測液的旋光度的變化反應(yīng)出蔗糖的轉(zhuǎn)化過程旋光度的變化。2)本試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程時(shí)，用旋光度的差值進(jìn)行作圖和計(jì)算，儀器精度誤差可以抵消不計(jì)，故若不進(jìn)行零點(diǎn)校正，對成果2.蔗糖溶液為何可粗略配制?這對成果有無影響?答：由于蔗糖的初始濃度對試驗(yàn)測定成果沒有影響。答：蔗糖的轉(zhuǎn)化速率常數(shù)k與溫度，催化劑的濃度、種類等答：(1)光源波長，須恒定。(2)溫度，應(yīng)等溫度恒定后在開始試驗(yàn)測量。(3)操作誤差，為減少誤差，玻璃片應(yīng)擦凈，旋光管