Алгоритм выполнения задания б

В этом задании студент, не проводя опытов, обрабатывает имеющиеся экспериментальные данные о величине удельной электропроводности растворов в различные моменты времени.

Исследуемая реакция – омыление метилацетата щелочью NaOH:

CH₃COOCH₃ + NaOH = CH₃COONa + CH₃OH.

Температура опытов 298 К, исходные концентрации щелочи и эфира в вариантах 1-12 одинаковы. Методика определения константы скорости аналогична методике, рассмотренной ранее при выполнении задания А.

В этом задании кроме нахождения величины константы скорости реакции (решения обратной кинетической задачи) нужно также выразить аналитически и построить графически зависимости концентрации щелочи от времени, т.е. кинетическую кривую.

Однако есть такие опыты (варианты 13-18), в которых начальная концентрация щелочи больше чем начальная концентрация эфира. В этом случае дифференциальное и интегральное кинетические уравнения будут иметь вид:

,

. (11)

Как видно из уравнения (11), является линейной функцией времени (рис.5) с угловым коэффициентом .

Это позволяет определить константу скорости k графически по угловому коэффициенту .

Рис. 5

Расчет углового коэффициента производится по формуле:

,

где ; и ; – координаты двух произвольных точек М₁ и М₂ на прямой (рис. 5).

Из кондуктометрических данных следует, что

æ_о /( ) ( æ_о æ_τ) /( );

(æ_τ  æ_)/( ),

где æ_ – удельная электропроводность раствора по окончании реакции.

Вариант 1 сщ,о = 20 моль/м3 сэф,о = 20 моль/м3		Вариант 2 сщ,о = 20 моль/м3 сэф,о = 20 моль/м3		Вариант 3 сщ,о = 20 моль/м3 сэф,о = 20 моль/м3
, мин	æ, Ом−1м−1	, мин	æ, Ом−1м−1	, мин	æ, Ом−1м−1
0	0,497	0	0,497	0	0,497
1	0,436	1	0,436	1	0,436
2	0,395	2	0,395	2	0,395
3	0,365	4	0,343	4	0,343
5	0,325	5	0,325	6	0,311
6	0,311	7	0,299	8	0,290
9	0,282	8	0,290	10	0,275
10	0,275	11	0,268	13	0,258
14	0,254	13	0,258	15	0,250
17	0,244	16	0,247	18	0,241
20	0,236	19	0,239	20	0,236

Вариант 4 сщ,о = 25 моль/м3 сэф,о = 25 моль/м3		Вариант 5 сщ,о = 25 моль/м3 сэф,о = 25 моль/м3		Вариант 6 сщ,о = 25 моль/м3 сэф,о = 25 моль/м3
, мин	æ, Ом−1м−1	, мин	æ, Ом−1м−1	, мин	æ, Ом−1м−1
0	0,621	0	0,621	0	0,621
1	0,530	1	0,530	1	0,530
2	0,473	2	0,473	2	0,473
4	0,406	5	0,385	3	0,435
6	0,368	7	0,354	5	0,385
8	0,343	10	0,326	8	0,343
9	0,334	13	0,308	11	0,319
12	0,313	16	0,295	14	0,303
15	0,299	18	0,289	17	0,292
18	0,289	19	0,286	18	0,289
20	0,284	20	0,284	20	0,284
Вариант 7 сщ,о = 22 моль/м3 сэф,о = 22 моль/м3		Вариант 8 сщ,о = 22 моль/м3 сэф,о = 22 моль/м3		Вариант 9 сщ,о = 22 моль/м3 сэф,о = 22 моль/м3
, мин	æ, Ом−1м−1	, мин	æ, Ом−1м−1	, мин	æ, Ом−1м−1
0	0,546	0	0,546	0	0,546
1	0,465	1	0,465	1	0,465
2	0,414	2	0,414	2	0,414
4	0,355	3	0,380	5	0,337
7	0,310	6	0,322	7	0,310
10	0,285	8	0,300	9	0,292
13	0,269	11	0,279	12	0,274
16	0,259	15	0,262	14	0,265
17	0,256	18	0,253	16	0,259
19	0,251	19	0,251	18	0,253
20	0,249	20	0,249	20	0,249

Вариант 10 сщ,о = 24 моль/м3 сэф,о = 24 моль/м3		Вариант 11 сщ,о = 24 моль/м3 сэф,о = 24 моль/м3		Вариант 12 сщ,о = 24 моль/м3 сэф,о = 24 моль/м3
, мин	æ, Ом−1м−1	, мин	æ, Ом−1м−1	, мин	æ, Ом−1м−1
0	0,596	0	0,596	0	0,596
1	0,501	1	0,501	1	0,501
2	0,444	2	0,444	2	0,444
4	0,380	3	0,407	5	0,359
7	0,331	6	0,344	8	0,321
10	0,305	9	0,312	11	0,299
13	0,289	12	0,293	14	0,285
16	0,278	15	0,281	15	0,281
17	0,275	17	0,275	16	0,278
19	0,270	18	0,272	18	0,272
20	0,267	20	0,267	20	0,267
Вариант 13 сщ,о = 20 моль/м3 сэф,о = 10 моль/м3		Вариант 14 сщ,о = 20 моль/м3 сэф,о = 10 моль/м3		Вариант 15 сщ,о = 20 моль/м3 сэф,о = 10 моль/м3
, мин	æ, Ом−1м−1	, мин	æ, Ом−1м−1	, мин	æ, Ом−1м−1
0	0,497	0	0,497	0	0,497
1	0,474	1	0,474	1	0,474
2	0,455	4	0,428	2	0,455
5	0,418	6	0,409	3	0,440
8	0,395	9	0,389	6	0,409
11	0,379	12	0,376	7	0,401
14	0,369	16	0,364	10	0,384
15	0,366	17	0,362	13	0,372
17	0,362	18	0,360	17	0,362
18	0,360	19	0,358	18	0,360
	0,339		0,339		0,339

Вариант 16 сщ,о = 40 моль/м3 сэф,о = 20 моль/м3		Вариант 17 сщ,о = 40 моль/м3 сэф,о = 20 моль/м3		Вариант 18 сщ,о = 40 моль/м3 сэф,о = 20 моль/м3
, мин	æ, Ом−1м−1	, мин	æ, Ом−1м−1	, мин	æ, Ом−1м−1
0	0,994	0	0,994	0	0,994
1	0,911	2	0,856	3	0,817
3	0,817	4	0,789	5	0,768
5	0,768	6	0,751	7	0,738
7	0,738	8	0,728	9	0,719
9	0,719	10	0,713	10	0,713
11	0,707	12	0,702	12	0,702
13	0,699	15	0,693	14	0,695
15	0,693	17	0,689	17	0,689
17	0,689	20	0,685	20	0,685
	0,679		0,679		0,679

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какой вид имеет кинетическое уравнение исследуемой реакции? Покажите, как интегрируется в случае, когда с_щ.о = с_эф.о .

2. Как рассчитать константу скорости реакции омыления сложного эфира в щелочной среде по кинетическим кривым?

3. Как найти концентрацию щелочи в системе по данным кондуктометрических измерений?

4. Каким образом готовится исследуемый раствор?

5. Как производят измерения удельной электропроводности?