Để nghiên cứu sự thủy phân của methyl acetate, một nhóm học sinh pha 500 mL dung dịch hỗn hợp gồm methyl acetate (có nồng độ là 0,4M) và nước với xúc tác H2SO4 [đã giải]

Để nghiên cứu sự thủy phân của methyl acetate, một nhóm học sinh pha 500 mL dung dịch hỗn hợp gồm methyl acetate (có nồng độ là 0,4M) và nước với xúc tác H2SO4. Hỗn hợp được chia vào các ống nghiệm kín (mỗi ống lấy 5 mL), đặt trong bể điều nhiệt.
Tại thời điểm t = 0, một ống được lấy ra chuẩn độ ngay để xác định lượng NaOH cần dùng để trung hòa riêng xúc tác H2SO4 (kí hiệu là V₀). Tại các thời điểm t tiếp theo, lấy các ống còn lại ra và chuẩn độ bằng NaOH 0,1 M (kí hiệu là Vt). Kết quả thu được như sau:

t (phút)…..V(NaOH) (mL)

0…………………2,00

10……………….6,20

20……………….9,70

40……………….13,80

60……………….15,00

100………………15,34

150………………15,34

200………………15,34

Để giải thích dữ liệu này, ba mô hình được đề xuất:
• Mô hình I: Phản ứng xảy ra một chiều và hoàn toàn.
• Mô hình II: Phản ứng thuận nghịch, tiến tới trạng thái cân bằng hóa học.
• Mô hình III: Phản ứng một chiều nhưng dừng lại sớm do xúc tác H+ bị mất hoạt tính.
a) Mô hình III không phù hợp vì xúc tác H+ ở trong dung dịch không bị biến tính và cũng không bị mất đi sau phản ứng.
b) Theo Mô hình I, nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, thể tích dung dịch NaOH 0,1 M cần dùng tại thời điểm phản ứng kết thúc phải là 22,00 mL. Do đó mô hình I là không phù hợp.
c) Tại thời điểm 100 phút, phản ứng đã đạt trạng thái cân bằng; lúc này nồng độ methyl acetate còn lại trong ống nghiệm là 0,153 M.
d) Thể tích V₀ = 2,00 mL là lượng NaOH cần dùng để trung hòa H2SO4 sử dụng làm chất xúc tác.