Выполнение работы

Приготовить приблизительно 0,03 н. растворы НС1 и NaOH. Концентрация одного из них (кислоты) должна быть точно установлена.

Затем приготовить раствор эфира с концентрацией несколько ниже 0,03н. (например, 0,027н.). Для этого вычисляют количество эфира, необходимого для приготовления 500 см³ раствора данной концентрации. Эфир отмеривают по объему с помощью пипетки, разделённой на десятые доли миллилитра (плотность уксусноэтилового эфира ²⁰ = 0,901 г/см³), выливают в мерную колбу на 500 см³, доливают до метки дистиллированной водой и тщательно взбалтывают.

В сухую склянку объемом несколько более 1 л налить 500 см³ приготовленной щёлочи. Растворы эфира и щелочи 15 – 20 мин выдержать водяном термостате при температуре опыта. После этого в склянку со щёлочью влить раствор эфира и тщательно взболтать. Момент сливания растворов (с точностью до 1 мин) является моментом начала реакции. После этого склянку снова поместить в водяной термостат.

Так как разведенный раствор щелочи энергично поглощает углекислый газ, реакционная смесь должна быть всегда хорошо закрыта пробкой. Открывать её только на время отбора пробы.

Взять 4 – 5 конических колб на 100-200 см³ и в каждую из них влить при помощи бюретки точно отмеренное количество кислоты (несколько большее, чем необходимо для нейтрализации щёлочи). Через заданные промежутки времени (3 – 5 мин) влить в каждую приготовленную колбу с кислотой 50 см³ реакционной смеси. По мере хода реакции скорость её уменьшается, поэтому последующие пробы отбирать уже через каждые 10-15 мин. Это позволяет приступить к титрованию первых проб. Для титрования нагревают смесь в колбе почти до кипения и быстро титруют щелочью в присутствии фенолфталеина до появления розового окрашивания. Обычно при охлаждении раствора окраска исчезает. Это происходит вследствие нейтрализации избытка щёлочи углекислым газом из воздуха, а не оттого, что смесь была недотитрована.

За ходом реакции наблюдают в течение 1,5 – 2 часов, последовательно отбирая для анализа пробы.

Реакция омыления заканчивается при комнатной температуре приблизительно за сутки. Чтобы довести её до конца за более короткий срок, отдельную порцию реакционной смеси (100-200 мл) нагревают на песчаной бане не менее 1часа при 50 – 60°. с обратным холодильником (во избежание улетучивания эфира), не прибавляя кислоту. После этого охлаждают смесь и титруют несколько проб, как было описано ранее.

Задания

1. Определить константу скорости реакции. Вычислить время омыления данного количества эфира па 50, 90 и 99%.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется скоростью реакции? Какие факторы влияют на её величину?

2.Что называется порядком реакции? От чего он зависит?

3. Зависит ли численное значение константы скорости химической реакции от используемых методов выражения концентрации реагирующих веществ?

4. Предложите схему проведения лабораторной работы с использованием физико-химического метода анализа. Обоснуйте предлагаемый метод. Оцените его преимущества и недостатки по сравнению с титраметрическим методом анализа.

5. Что подтверждает описанный выше механизм реакции омыления сложного эфира?

Задачи

1. 0,01 М раствор уксусноэтилового эфира омыляется 0,002 М раствором КОН за 23 минуты на 10 %. Учитывая, что данная реакция бимолекулярная, определить, через сколько минут эфир будет омылен до такой же степени 0,005 М раствором NaOH.

2. Определить время, в течение которого прореагирует 85 % муравьиного альдегида, если смешать 1 л 1М Н₂О₂ и 1 л 0,5 М раствора муравьиного альдегида, если константа скорости реакции в данных условиях равна 0,70 моль^–1ч^–1.

3. Для превращения цианата аммония в мочевину при 35 С были найдены следующие периоды полураспада при разных исходных концентрациях: при концентрации 0,20 моль/л период полураспада равен 9,45 часа. А при концентрации 0,10 моль/л – 19,15 часа и при 0,05 моль/л – 37,03 часа. Каков порядок этой реакции?

4. Для реакции омыления метилуксусного эфира щелочью, протекающей по уравнению:

CH₃COOCH₃ + NaOH  CH₃COONa + CH₃OH

при 298 К, изменение концентрации щелочи со временем показано в таблице:

t, мин.	3	5	7	10	15	25
c, моль/л	0,00740	0,00634	0,00550	0,00464	0,00363	0,00254

Исходные концентрации щелочи и эфира одинаковы и равны 0,01 г-экв/л. Показать, что омыление эфира является реакцией второго порядка и графически определить константу скорости, проверив результат по уравнению для реакции второго порядка.

5. Вычислить среднее значение константы скорости бимолекулярной реакции омыления этилацетата едким натром, если найдено, что при взаимодействии 0,3114 молей этилацетата с 0,5638 молей щёлочи количество этих веществ в реакционной смеси изменялись следующим образом:

t, сек	0	393	669	1010	1265
NaOH, моль	0.5638	0.4866	0.4467	0.4113	0.3879
Этилацетат, моль	0.3114	0.2342	0.1943	0.1589	0.1354