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(shí)驗(yàn)研究該反應(yīng)（反應(yīng)過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。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：

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(dá)式為K=_______________________。
（2）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；80~90min范圍內(nèi)甲酸甲酯的平均反應(yīng)速率為___________ 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：         。
（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(shí)間變化的預(yù)期結(jié)果示意圖。

Answer 1

（1）（1分）
（2）0.045 ， 9.0×10^-3，  0（3分）
（3）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。（2分）
（4）（2分）

解析試題分析：
（1）化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，平衡常數(shù)。
（2）根據(jù)圖中的轉(zhuǎn)化率可知，15min時(shí)甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率是6.7%，則消耗甲酸甲酯的物質(zhì)的量是0.067mol。20min時(shí)甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率是11.2%，則消耗甲酸甲酯的物質(zhì)的量是0.112mol，所以在15～20min內(nèi)甲酸甲酯減少了0.112mol－0.067mol＝0.045。則甲酸甲酯的平均反應(yīng)速率為0.045mol÷5min＝0.009mol/min；根據(jù)圖像可知，80min后反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不再發(fā)生變化，說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，則80～90min范圍內(nèi)甲酸甲酯的平均反應(yīng)速率為0。
（3）由于在該反應(yīng)中甲酸具有催化作用，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，甲酸量逐漸增多，催化效果顯著，反應(yīng)速率明顯增大。
（4）正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以升高溫度，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大。且反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡的時(shí)間少，即圖像是（見答案）。
考點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、化學(xué)平衡常數(shù)