[实验关键提示]
 
本实验是以ln(αt - α)t作图,由所得直线的斜率求出k,其中k包含了温度和催化剂(H+)浓度的影响因素。因此实验操作应考虑这些影响因素和αtα测定的准确性。
 
1. 实验所用的HCl溶液应准确配置,并且用移液管准确量取。
 
2. 因温度对反应速率影响较大,所以整个实验过程应保持恒温。反应液需要预先恒温,混合后的操作要迅速。
 
3. 为避免反应液装入光管时产生气泡,可将玻璃片从正上方盖下。另外,用反应液清洗光管时,不要用量太多,以免影响到α的测量。如果测定α时反应液不足时,可利用测定αt的反应液,重新用水浴加热。
 
4. 用水浴加热反应液时,温度不宜过高,以免产生副反应,使溶液变黄。
 
5. 由于反应初始阶段速率较快,旋光度变化大,因此要注意时间的准确性。
[讨论]
 
蔗糖水解反应动力学早在1850年即为Wilhelmy所建立,它是化学动力学中最早经过定量研究的一个反应。不论在实验原理上还是在实验测定方法上都具有代表性,因而几乎被国内所有的物理化学实验教材所选用。
  精确的实验结果表明,蔗糖水解的反应速率为:式中c为蔗糖的浓度,即反应实际上为8级反应。在本实验条件下,8克蔗糖溶于40ml水中,其浓度为:
    
而水的浓度为: ,即 >>c。而在反应过程中保持不变,在这种情况下,反应速率可表示为 ,其中 。 因此,H2O的高浓度和 不变是蔗糖水解表现为一级反应的条件,这种一级反应为“准一级反应”(或称“假一级”反应)。
  本实验所导出的α0-αcαt - α两式,是基于旋光度与浓度的线性关系α=Kc以及旋光度所具有的加和性。事实上,对于具有这种性质的其它物理量F(如压力、体积、电导、透光率等),也有 F0 - FcFt - F正比关系,但选用哪个物理量,要根据反应体系的特点而定。
  本实验的实验手段——旋光度的测定,在基础物理化学实验中独树一帜。利用物质的旋光度可以鉴别光学异构体、检验物质的纯度及测量液体的密度等。
   如果学时允许,可以再测定30℃时的速率系数,利用阿累尼乌斯公式即可求得反应的活化能。