Question

（09廣東卷）.（分） 甲酸甲酯水解反應(yīng)方程式為：

HCOOCH₃(l)+H₂O(l)HCOOH(l)+CH₃OH(l)；△H>0

某小組通過(guò)試驗(yàn)研究該反應(yīng)（反應(yīng)過(guò)程中體積變化忽略不計(jì)）。反應(yīng)體系中各組分的起始量如下表：

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

甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率在溫度T₁下隨反應(yīng)時(shí)間（t）的變化如下圖：

（1）根據(jù)上述條件，計(jì)算不同時(shí)間范圍內(nèi)甲酸甲酯的平均反應(yīng)速率，結(jié)果見(jiàn)下表：

反應(yīng)時(shí)間范圍/min	0~5	10~15	20~25	30~35	40~45	50~55	75~80
平均反應(yīng)速率/(10－3mol·min－1)	1.9	7.4	7.8	4.4	1.6	0.8	0.0

請(qǐng)計(jì)算15-20min范圍內(nèi)甲酸甲酯的減少量為           mol，甲酸甲酯的平均反應(yīng)速率為       mol·min^-1(不要求寫出計(jì)算過(guò)程)。

   （2）依據(jù)以上數(shù)據(jù)，寫出該反應(yīng)的反應(yīng)速率在不同階段的變化規(guī)律及其原因：          。

   （3）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：，則該反應(yīng)在溫度T₁下的K值為              。

    （4）其他條件不變，僅改變溫度為T₂（T₂大于T₁），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(shí)間變化的預(yù)期結(jié)果示意圖。

Answer 1

（1）15—20min范圍內(nèi)甲酸甲酯的減少量為0.045mol；甲酸甲酯的平均反應(yīng)速率為0.009mol·min^-1

（2）反應(yīng)速率隨著反應(yīng)的進(jìn)行，先逐漸增大再逐漸減小，后不變；原因：隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，應(yīng)開(kāi)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(jìn)行，甲酸甲酯的物質(zhì)的量濃度不斷減少，反應(yīng)速率不斷減慢，所以轉(zhuǎn)化率增大的程度逐漸減小，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，轉(zhuǎn)化率不變。

（3）1/7

（4）圖略。作圖要點(diǎn)：因?yàn)門₂>T₁，溫度越高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率下降，T₂達(dá)到平衡時(shí)的平臺(tái)要低于T₁；另外溫度越高，越快達(dá)到平衡，所以T₂達(dá)到平衡的時(shí)間要小于T₁。

解析:

（1）15min時(shí)，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為6.7%，所以15min時(shí)，甲酸甲酯的物質(zhì)的量為1—1.00mol×6.7%==0.933mol；20min時(shí)，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為11.2%所以20min時(shí)，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。（2）從題給數(shù)據(jù)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?yàn)榉磻?yīng)開(kāi)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(jìn)行甲酸甲酯的濃度減小，反應(yīng)速率減小，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)速率幾乎不變。

（3）由圖象與表格可知，在75min時(shí)達(dá)到平衡，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為24%，所以甲酸甲酯轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為1.00×24%==0.24mol，結(jié)合方程式可計(jì)算得平衡時(shí)，甲酸甲酯物質(zhì)的量==0.76mol，水的物質(zhì)的量1.75mol，甲酸的物質(zhì)的量==0.25mol 甲醇的物質(zhì)的量==0.76mol

所以K=（0.76×0.25）/（1.75×0.76）=1/7

（4）因?yàn)樯�高溫度，反�?yīng)速率增大，達(dá)到平衡所需時(shí)間減少，所以繪圖時(shí)要注意T₂達(dá)到平衡的時(shí)間要小于T₁，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(dòng)，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率減小，所以繪圖時(shí)要注意T₂達(dá)到平衡時(shí)的平臺(tái)要低于T₁。