Номер 4, страница 70 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Примените свои знания. Параграф 12. Обратимость химических реакций. Химическое равновесие и способы его смещения. Глава II. Химические реакции - номер 4, страница 70.

Условие.

4. Дайте характеристику реакции этерификации и рассмотрите условия смещения равновесия вправо.

Решение.

Решение 2.

Решение

Характеристика реакции этерификации

Реакция этерификации — это реакция образования сложного эфира при взаимодействии карбоновой кислоты со спиртом. Эта реакция является обратимой, медленно протекающей и катализируется сильными минеральными кислотами (например, концентрированной серной $H_2SO_4$ или соляной $HCl$). Общее уравнение реакции выглядит следующим образом:

$R-COOH + R'-OH \rightleftarrows R-COO-R' + H_2O$

где $R$ и $R'$ — это углеводородные радикалы. Реакция относится к типу реакций нуклеофильного замещения (в частности, конденсации), так как в процессе её протекания отщепляется низкомолекулярный продукт — вода.

Условия смещения равновесия вправо

Поскольку реакция этерификации обратима, для получения максимального выхода сложного эфира необходимо сместить химическое равновесие в сторону продуктов (вправо). Согласно принципу Ле Шателье, этого можно достичь, изменяя условия проведения реакции. Основные способы смещения равновесия:

• Изменение концентрации веществ. Это наиболее эффективный способ влияния на равновесие в данной реакции.
  • Создание избытка одного из реагентов. В соответствии с законом действующих масс, увеличение концентрации одного из исходных веществ (карбоновой кислоты или спирта) приводит к смещению равновесия вправо. На практике обычно используют избыток более дешёвого и доступного реагента, которым чаще всего является спирт.
  • Удаление одного из продуктов из реакционной смеси. Уменьшение концентрации продуктов реакции (сложного эфира или воды) также смещает равновесие вправо. Воду можно удалять либо физическим методом — отгонкой (часто в виде азеотропной смеси с одним из реагентов или растворителем, используя насадку Дина-Старка), либо химическим — связывая её водоотнимающими средствами. Эту функцию часто выполняет катализатор — концентрированная серная кислота. Если сложный эфир имеет самую низкую температуру кипения, его также можно отгонять из реакционной смеси по мере образования.
• Влияние температуры. Реакция этерификации является слабо экзотермической или близкой к термонейтральной, то есть её тепловой эффект невелик ($\Delta H \approx 0$). Поэтому изменение температуры оказывает незначительное влияние на константу равновесия и положение равновесия. Однако, как и для большинства химических реакций, повышение температуры значительно увеличивает скорость как прямой, так и обратной реакции. Таким образом, реакцию проводят при нагревании с целью ускорить достижение равновесного состояния, а не для смещения равновесия.
• Роль катализатора. Катализатор (сильная кислота) одинаково ускоряет как прямую, так и обратную реакции, поэтому он не смещает положение равновесия, а лишь ускоряет его достижение. Однако, как было упомянуто выше, концентрированная $H_2SO_4$ дополнительно выполняет функцию водоотнимающего агента, что уже является фактором, смещающим равновесие вправо.

Ответ: Реакция этерификации представляет собой обратимое взаимодействие карбоновой кислоты и спирта, приводящее к образованию сложного эфира и воды. Смещение равновесия в сторону продуктов (вправо) для увеличения выхода сложного эфира достигается главным образом за счёт увеличения концентрации одного из реагентов (обычно спирта) или путём непрерывного удаления одного из продуктов (чаще всего воды) из реакционной смеси.