Question

甲酸甲酯水解反應(yīng)方程式為：HCOOCH₃+H₂O?HCOOH+CH₃OH-Q（Q＞0）
某小組通過實驗研究該反應(yīng)（反應(yīng)過程中體積變化忽略不計）．反應(yīng)體系中各組分的起始量如表．甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率在溫度T₁下隨反應(yīng)時間（t）的變化如圖：

組分	物質(zhì)的量/mol
HCOOCH3	1.00
H2O	1.99
HCOOH	0.01
CH3OH	0.52

（1）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=

c(HCOOH)?c(CH3OH)

c(HCOOCH3)?c(H2O)

．
（2）計算15～20min范圍內(nèi)：甲酸甲酯的減少量為

0.045

mol，甲酸甲酯的平均反應(yīng)速率為

0.009

mol/min；80～90min范圍內(nèi)甲酸甲酯的平均反應(yīng)速率為

0

 mol/min．
（3）依據(jù)以上數(shù)據(jù)，推斷該反應(yīng)在10min后反應(yīng)速率迅速加快的原因：

該反應(yīng)中甲酸具有催化作用，甲酸量逐漸增多，催化效果顯著，反應(yīng)速率明顯增大

．
（4）其他條件不變，提高溫度為T₂，在答題卡框圖中畫出溫度T₂下甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時間變化的預(yù)期結(jié)果示意圖．

Answer 1

分析：（1）學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫；
（2）由圖表可知，15min時，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為6.7%；20min時，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為11.2%，兩次時刻剩余的甲酸甲酯的物質(zhì)的量之差，即為15～20min范圍內(nèi)甲酸甲酯的減少量；
根據(jù)題目圖表可知反應(yīng)速率為單位時間內(nèi)物質(zhì)的量的變化，15～20min范圍內(nèi)甲酸甲酯的平均速率為

△n

△t

，據(jù)此求解；
由圖可知，80～90min常用平衡轉(zhuǎn)化，甲酸甲酯的物質(zhì)的量變化為0；
（3）甲酸具有催化作用，加快反應(yīng)，由圖中數(shù)據(jù)可知，開始氫離子濃度小，催化效果不明顯，隨著反應(yīng)進行氫離子濃度增大，催化效果明顯，甲酸增加到一定程度后，濃度對反應(yīng)速率的影響成主導(dǎo)因素，特別是逆反應(yīng)速率的增大，當(dāng)達到平衡時，反應(yīng)速率幾乎不變；
（4）因為升高溫度，反應(yīng)速率增大，達到平衡所需時間減少，又該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率減�。�

解答：解：（1）HCOOCH₃+H₂O?HCOOH+CH₃OH的平衡常數(shù)表達式k=

c(HCOOH)?c(CH3OH)

c(HCOOCH3)?c(H2O)

，
故答案為：

c(HCOOH)?c(CH3OH)

c(HCOOCH3)?c(H2O)

；
（2）15min時，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為6.7%，所以15min時，甲酸甲酯的物質(zhì)的量為1-1.00mol×6.7%=0.933mol；20min時，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為11.2%所以20min時，甲酸甲酯的物質(zhì)的量為1-1.00mol×11.2%=0.888mol，所以15至20min甲酸甲酯的減少量為0.933mol-0.888mol=0.045mol，則甲酸甲酯的平均速率=0.045mol÷5min=0.009mol?min^-1．
由圖可知，80～90min常用平衡轉(zhuǎn)化，甲酸甲酯的物質(zhì)的量變化為0，反應(yīng)速率為0；
故答案為：0.04；0.009；0；
（3）從圖中轉(zhuǎn)化率不難看出，平均速率的變化隨轉(zhuǎn)化率的增大先增大再減小，后保持不變．因為反應(yīng)開始甲酸甲酯的濃度大，所以反應(yīng)速率較大，后隨著反應(yīng)進行甲酸甲酯的濃度減小，反應(yīng)速率減小，當(dāng)達到平衡時，反應(yīng)速率幾乎不變，故反應(yīng)在10min后反應(yīng)速率迅速加快的原因為：該反應(yīng)中甲酸具有催化作用，甲酸量逐漸增多，催化效果顯著，反應(yīng)速率明顯增大，
故答案為：該反應(yīng)中甲酸具有催化作用，甲酸量逐漸增多，催化效果顯著，反應(yīng)速率明顯增大；
（4）因為升高溫度，反應(yīng)速率增大，達到平衡所需時間減少，所以繪圖時要注意T₂達到平衡的時間要小于T₁，又該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率增大，所以繪圖時要注意T₂達到平衡時的平臺要高于T₁，
故答案為：．

點評：本題考查考生對化學(xué)反應(yīng)速率概念，化學(xué)平衡的了解及其影響因素的理解，對化學(xué)平衡常數(shù)簡單計算的掌握，注重考查學(xué)生知識遷移、讀圖及表達能力．