Question

（09廣東卷）.（分） 甲酸甲酯水解反應方程式為：

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

某小組通過試驗研究該反應（反應過程中體積變化忽略不計）。反應體系中各組分的起始量如下表：

組分	HCOOCH3	H2O	HCOOH	CH3OH
物質的量/mol	1.00	1.99	0.01	0.52

甲酸甲酯轉化率在溫度T₁下隨反應時間（t）的變化如下圖：

（1）根據上述條件，計算不同時間范圍內甲酸甲酯的平均反應速率，結果見下表：

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

請計算15-20min范圍內甲酸甲酯的減少量為           mol，甲酸甲酯的平均反應速率為       mol·min^-1(不要求寫出計算過程)。

   （2）依據以上數據，寫出該反應的反應速率在不同階段的變化規律及其原因：          。

   （3）上述反應的平衡常數表達式為：，則該反應在溫度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下甲酸甲酯轉化率隨反應時間變化的預期結果示意圖。

Answer 1

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

（2）反應速率隨著反應的進行，先逐漸增大再逐漸減小，后不變；原因：隨著反應的不斷進行，應開始甲酸甲酯的濃度大，所以反應速率較大，后隨著反應進行，甲酸甲酯的物質的量濃度不斷減少，反應速率不斷減慢，所以轉化率增大的程度逐漸減小，當反應達到平衡后，轉化率不變。

（3）1/7

（4）圖略。作圖要點：因為T₂>T₁，溫度越高，平衡向逆反應方向移動，甲酸甲酯的轉化率下降，T₂達到平衡時的平臺要低于T₁；另外溫度越高，越快達到平衡，所以T₂達到平衡的時間要小于T₁。

解析:

（1）15min時，甲酸甲酯的轉化率為6.7%，所以15min時，甲酸甲酯的物質的量為1—1.00mol×6.7%==0.933mol；20min時，甲酸甲酯的轉化率為11.2%所以20min時，甲酸甲酯的物質的量為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）從題給數據不難看出，平均速率的變化隨轉化率的增大先增大再減小，后保持不變。因為反應開始甲酸甲酯的濃度大，所以反應速率較大，后隨著反應進行甲酸甲酯的濃度減小，反應速率減小，當達到平衡時，反應速率幾乎不變。

（3）由圖象與表格可知，在75min時達到平衡，甲酸甲酯的轉化率為24%，所以甲酸甲酯轉化的物質的量為1.00×24%==0.24mol，結合方程式可計算得平衡時，甲酸甲酯物質的量==0.76mol，水的物質的量1.75mol，甲酸的物質的量==0.25mol 甲醇的物質的量==0.76mol

所以K=（0.76×0.25）/（1.75×0.76）=1/7

（4）因為升高溫度，反應速率增大，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，又該反應是吸熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，甲酸甲酯的轉化率減小，所以繪圖時要注意T₂達到平衡時的平臺要低于T₁。