Ориентировочная основа действия (ООД) для проведения самостоятельной работы студентов в учебное время

Лабораторная работа «Скорость реакции и энергия активации кислотного гидролиза этилацетата».

Цель работы: определение константы скорости, порядка и энергии активации кислотного гидролиза этилацетата.

Приборы, оборудование: погружной термостат, термометр на 150⁰С, цифровой термометр, секундомер, магнитная мешалка, штатив, бюретка на 25 мл, мерный цилиндр на 100 мл, пипетки на 5 мл (2 шт.) и 100 мл (1 шт.), коническая колба Эрленмейера на 250 мл с широким горлом (2 шт.), коническая колба Эрленмейера на 250 мл с узким горлом (2 шт.), резиновые пробки 17/22 (2 шт.), короткий стеклянный стакан на 250 мл, воронка.

Реактивы: этилацетат, раствор соляной кислоты С=1моль/л, раствор гидроксида натрия С=0,5моль/л, раствор фенолфталеина ω=1%, дистиллированная вода, лёд.

Выполнение эксперимента

Кислотный гидролиз сложного эфира происходит по уравнению

СН₃СООС₂Н₅+Н₂О↔СН₃СООН+С₂Н₅ОН, которое может быть описано кинетическим уравнением реакции I порядка:

(1) , где С_{0(Е) –} концентрация эфира в момент времени t₀

C_{t (E)} - концентрация эфира в момент времени t. Концентрации эфира могут быть заменены объёмами растворов NaOH, необходимыми для нейтрализации образцов в начале (V_0(NaOH) ), во время реакции (V_(NaOH) )и после полного превращения (V _(NaOH) ).

Тогда уравнение (1) принимает вид:

(2) .

I группа.

Определение V_0(NaOH).

Оттитровать 5 мл раствора соляной кислоты С=1моль/л, отмеренного пипеткой в колбу для титрования, раствором NaOH C=0,5моль/л в присутствии фенолфталеина до бледно - розовой окраски.

V_0(NaOH)=V_{0экс(NaOH)} ·

Определение k при комнатной температуре.

В коническую колбу с узким горлом внести пипеткой 100 мл раствора соляной кислоты С=1моль/л, добавить в колбу пипеткой 5 мл этилацетата. Закрыть колбу пробкой, встряхнуть содержимое, засечь время начала реакции и оставить на 10 минут. После этого отобрать пипеткой образец 5 мл и перенести в коническую колбу с широким горлом, в которую налито

100 мл предварительно охлаждённой на ледяной бане дистиллированной воды. Полученную смесь выдержать~2 минуты. Заполнить бюретку раствором гидроксида натрия С=0,5 моль/л и оттитровать содержимое колбы, используя в качестве индикатора фенолфталеин (2 капли), до появления устойчивого (~30 сек.) бледно – розового окрашивания.

Операцию отбора образца в количестве 5 мл повторить с интервалом 10 минут и оттитровывать по вышеописанной методике. Завершить серию измерений через 40 минут после начала реакции.

II группа.

Определение V_0(NaOH).

Оттитровать 5 мл раствора соляной кислоты С=1моль/л, отмеренного пипеткой в колбу для титрования, раствором NaOH C=0,5моль/л в присутствии фенолфталеина до бледно - розовой окраски.

V_0(NaOH)=V_{0экс(NaOH)} ·

Определение k при t=45⁰С.

В коническую колбу с узким горлом внести пипеткой 100 мл раствора соляной кислоты С=1моль/л. Закрыть колбу пробкой, поместить в термостат, нагреть до t=45⁰С, выдержать 10 минут при этой температуре. Добавить в колбу пипеткой 5 мл этилацетата, засечь время начала реакции и оставить на 10 минут. После этого отобрать пипеткой образец 5 мл и перенести в коническую колбу с широким горлом, в которую налито 100мл предварительно охлаждённой на ледяной бане дистиллированной воды. Полученную смесь выдержать ~ 2 минуты. Заполнить бюретку раствором гидроксида натрия С=0,5 моль/л и оттитровать содержимое колбы, используя в качестве индикатора фенолфталеин (2 капли), до появления устойчивого (~30 сек.) бледно – розового окрашивания.

Операцию отбора образца в количестве 5 мл повторить с интервалом 10 минут и оттитровывать по вышеописанной методике. Завершить серию измерений через 40 минут после начала реакции.

I группа.

II группа.

Определение V _(NaOH).

Температуру в термостате довести до 70⁰С и тёплый раствор этилацетата с соляной кислотой выдержать при этой температуре в течение 15 минут. Затем отобрать пипеткой 5 мл образца, перенести в колбу с широким горлом, в которую налито 100 мл предварительно охлаждённой на ледяной бане дистиллированной воды, и выдержать ~2 минуты. Затем оттитровать раствором NaOH С=0,5 моль/л, как описано выше.

 

Оформление результатов эксперимента включает следующие операции:

1. Экспериментальное определение V_0(NaOH).

2. Экспериментальное определение объёмов NaOH при комнатной температуре и t=45⁰С.

3. Экспериментальное определение V∞_(NaOH).

4. Расчёт средних значений k при комнатной температуре и t=45⁰С по уравнению (2).

5. Расчёт Е_а по уравнению

,

T₁ и k₁ - значения для комнатной температуры

T₂ и k₂ – значения для температуры 45⁰С.