Определение константы скорости реакции омыления уксусно-этилового эфира

Бимолекулярная реакция омыления уксусно-этилового эфира

CH₃COOC₂H₅ + NaOH Þ CH₃COONa + C₂H₅OH

является реакцией 2-го порядка.

Если концентрация щелочи не равна концентрации эфира, то скорость этой реакции выражается уравнением (5), а константа скорости – уравнением (6).

Цель работы – определение константы скорости реакции омыления уксусно-этилового эфира.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Для опыта берут две колбы емкостью 100 мл. В одну из них наливают из бюретки 50 мл 1/40 н. раствора NaOH, в другую мерным цилиндром немного больше 50 мл 1/60 н. раствора эфира. Колбы закрывают пробками и помещают на 30 мин в термостат, имеющий температуру 25°С. Тем временем делают следующие приготовления: наполняют бюретку 0,01 н. раствором соляной кислоты, ставят на лед колбу с дистиллированной водой, приготавливают две пипетки на 50 и 10 мл, коническую колбу для титрования, капельницу с раствором фенолфталеина и секундомер.

По истечении 30 мин переносят пипеткой 50 мл нагретого в термостате раствора уксусно-этилового эфира в колбу с раствором едкого натра и в момент смешения пускают секундомер. Реакционную смесь тщательно перемешивают и оставляют в термостате до конца опыта.

В коническую колбу наливают мерным цилиндром 50 мл охлажденной воды и 3 капли фенолфталеина. Через 4 мин после смешения растворов эфира и щелочи набирают пипеткой 10 мл и точно через 5 мин после начала реакции выливают взятую пробу в колбу с охлажденной водой. Пробу

немедленно титруют раствором соляной кислоты. Колбу ополаскивают, бюретку снова наливают соляной кислотой и перед взятием следующей пробы наливают в колбу 50 мл охлажденной воды и 3 капли фенолфталеина. Через 14 мин после начала реакции берут вторую пробу реакционной смеси и выливают ее в колбу с холодной водой точно через 15 мин после начала реакции. Пробу титруют. Такие же титрования делают через 25, 40 и 60 мин после начала реакции.

Для вычисления константы скорости необходимо сделать еще одно титрование, соответствующее состоянию реакционной смеси после окончания реакции.

Чтобы ускорить окончание реакции, последнюю пробу нужно нагреть. Для этого в чистую колбочку переносят 10 мл реакционной смеси, закрывают пробкой с вставленной в нее стеклянной трубкой, служащей обратным холодильником, и помещают в баню с кипящей водой на 30-40 мин. Затем колбочку с пробой охлаждают под краном и в ней титруют реакционную смесь соляной кислотой.

При вычислении константы скорости, входящие в уравнение (6) разности (a – b), (a – ), (a – ) и (b – ) заменяют пропорциональными им объемами 0,01 н. раствора соляной кислоты, расходуемой на титрование, или определяемыми из результатов титрований. Разность (a – b) заменяется пропорциональным ей объемом V_¥ раствора HCI, затраченного на титрование последней пробы, так как после окончания реакции проба содержит лишь то количество едкого натра, которое было в избытке по сравнению с исходным количеством эфира.

Разности (a – ) и (a – ), равные концентрациям щелочи, не успевающей прореагировать к моменту t ₁ или t ₂, соответственно пропорциональны объемам и соляной кислоты, израсходованной на титрование в моменты t ₁ и t ₂, и, наконец, разности (b – ) и (b – ) соответственно пропорциональны разностям ( – V_¥) и ( – V_¥).

После подстановки уравнение (6) принимает вид:

. (8)

в последнем уравнении отличается от K уравнения (6), так как разность (a – b) заменена не равным ей, а только пропорциональным объемом V_¥. Но постоянство сохраняется.

По уравнению (8) четыре раза вычисляют константу скорости для промежутков времени 5-15, 15-25, 25-40, 40-60 мин и находят ее среднее значение.

Результаты наблюдений и расчетов представляют в виде таблицы.

Если повторить опыт при другой температуре, то по уравнению (7) можно рассчитать энергию активации реакции омыления уксусно-этилового эфира.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7