Question

甲酸甲酯水解反应方程式为：

HCOOCH₃（l）+H₂O（l）HCOOH（l）+CH₃OH（l） ΔH＞0

某小组通过实验研究该反应（反应过程中体积变化忽略不计）。反应体系中各组分的起始量如下表：

组分	HCOOCH3	H2O	HCOOH	CH3OH
物质的量/mol	1.00	1.99	0.01	0.52

甲酸甲酯转化率在温度T₁下随反应时间（t）的变化见下图：

（1）根据上述条件，计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率，结果见下表：

反应时间范围/min	0～5	10～15	20～25	30～35	40～45	50～55	75～80
平均反应速率/（10-3 mol·min-1）	1.9	7.4	7.8	4.4	1.6	0.8	0.0

请计算15～20 min范围内甲酸甲酯的减少量为_____________________mol，甲酸甲酯的平均反应速率为__________________________mol·min^-1（不要求写出计算过程）。

（2）依据以上数据，写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因：_______________________________________________________________________________。

（3）上述反应的平衡常数表达式为:，则该反应在温度T₁下的K值为___________________________________。

（4）其他条件不变，仅改变温度为T₂（T₂大于T₁），在答题卡框图中画出温度T₂下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图。

Answer 1

（1）0.045 9×10^-3

(2)该反应中甲酸具有催化作用

①反应初期：虽然甲酸甲酯量较大，但甲酸量很小，催化效果不明显，反应速率较慢；

②反应中期：甲酸量逐渐增多，催化效果显著，反应速率明显增大；

③反应后期：甲酸量增加到一定程度后，浓度对反应速率的影响成主导因素，特别是逆反应速率的增大，使总反应速率逐渐减小，直至为零

（3）0.14

（4）

解析：（1）由15 min、20 min时的转化率即可求甲酸甲酯在15～20 min的减少量及反应速率。

（3）由图象知，平衡状态下HCOOCH₃的转化率为24%。

    HCOOCH₃+H₂OHCOOH+CH₃OH

n₀   1.00 mol   1.99 mol0.01 mol  0.52 mol

n_平 0.76 mol   1.75 mol0.25 mol  0.76 mol