Question

甲酸甲酯水解反應(yīng)方程式為：

   

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下表：

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

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

請計算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(不要求寫出計算過程)。

（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)時間變化的預(yù)期結(jié)果示意圖。

Answer 1

【答案】（1）0.045  9.0×10^-3

（2）該反應(yīng)中甲酸具有催化作用

①反應(yīng)初期：雖然甲酸甲酯的量較大，但甲酸量很小，催化效果不明顯，反應(yīng)速率較慢。

②反應(yīng)中期：甲酸量逐漸增多，催化效果顯著，反應(yīng)速率明顯增大。

③反應(yīng)后期：甲酸量增加到一定程度后，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，使總反應(yīng)速率逐漸減小，直至為零。

（3）0.14

（4）

【解析】（1）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。

（2）參考答案。
（3）由圖象與表格可知，在75min時達到平衡，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)合方程式可計算得平衡時，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)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)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。
【考點分析】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，考查學(xué)生知識遷移、讀圖及表達能力。