Задание 2. Изучение скорости гидратации уксусного ангид­рида

Дата: 2025-06-14; Просмотры: 6

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

В данной работе следует использовать один из электрохимических методов анализа, например, определение электропроводности, для изучения кинетики реакции, определить аналити­чески и графически среднюю константу скорости, энергию активации и предэкспоненциальный множитель реакции гидратации уксусного ангидрида:

(СН₃СО)₂О + Н₂O = 2СН₃СООН

Эта реакция бимолекулярна в ацетоне или уксусной кислоте. Однако в разбавленном водном растворе она протекает как реакция первого порядка и практически до конца (принадлежит к классу псевдомоно-молекулярных реакций). Кинетику этой реакции следует изучать методами физико-химического анализа. К наиболее удобным методам относится метод измерения электропроводности в течение реакции, который позволяет непрерывно наблюдать за ходом реакции без отбора проб. Электропроводность системы со временем значительно возрас­тает вследствие образования уксусной кислоты.

Примечание. Вязкости растворов уксусного ангидрида и уксусной кислоты близки, поэтому изменение вязкости раствора в ходе реакции очень мало и практи­чески не влияет на электропроводность.

Концентрация образующейся уксусной кислоты определяется по электропроводности раствора.

Последовательность выполнения работы. После установки термо­стата на указанную температуру и проверки постоянства температур­ного режима (допустимые колебания температуры 0,1 - 0,2°С) следует собрать схему для измерения электропроводности и включить прибор в сеть. В мерную колбу емкостью 50 мл поместить 6 мл уксусного ангидрида и довести объем раствора дистиллированной (предварительно термостатированной) водой до метки. В момент начала растворения уксусного ангидрида включить секундомер и не выключать его до конца опыта (до установления постоянного значения электропровод­ности). Отметить по секундомеру время начала и конца растворения, (при приливании воды четко видна граница раздела двух жидких слоев после взбалтывания наблюдается помутнение. Момент исчезновения мути принять за конец растворения). Среднее время принять за время начала реакции. Растворение проводить при энергичном перемешивании. Сосуд для измерения электропроводности, снабжен­ный притертой крышкой, после двукратного промывания (ополаски­вания) исследуемым раствором заполнить этим же раствором. Электроды должны быть погружены в раствор на 0,5—1 см ниже уровня раствора. Сосуд погрузить в термостат, в котором встряхивать его в течение 3 мин до установления постоянного температурного режима.

Один из работающих измеряет электропроводность, другой следит за секундомером и записывает показания секундомера и реохорда.

Измерение электропроводности проводится тем чаще, чем выше тем­пература опыта. Два-три измерения произвести через 30 сек, четыре-пять измерений — через 1 мин, два-три измерения — через 5 мин одно после другого, далее сделать измерения через 10 мин, через 1 ч и еще через 1 ч. Постоянство показаний указывает на конец реакции. Результаты измерений записать в таблицу 29.

Таблица 29

Температура опыта ……… Концентрация раствора…….

При обработке результатов измерений следует учитывать, что иссле­дуемая реакция является реакцией первого порядка.

Увеличение электропроводности во времени пропорционально кон­центрации образовавшейся уксусной кислоты. Количество образовав­шейся уксусной кислоты пропорционально количеству взятого уксус­ного ангидрида, поэтому увеличение электропроводности в течение ре­акции будет пропорционально начальной концентрации уксусного ан­гидрида. Если обозначить электропроводность раствора в момент начала реакции ĸ₀, электропроводность в данный момент ĸ _х , электропроводность, соответствующую последнему измерению ĸ _кончеч, когда она уже не меняется, тогда

Вычислив константу скорости реакции для каждого момента, определяют среднее ее значение и сравнивают с k_ср, полученной графически (тангенс угла наклона прямой к оси t). По константам скорости при двух температурах (вторую константу взять из справочника) рассчитать энергию активации данной реакции.