甲酸甲酯水解反应方程式为:HCOOCH3(l)+H2O+CH3OH(l),△H＞0某小组通过试验研究该反应(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表:组分HCOOCH3H2OHCOOHCH3OH物质的量/mol1.001.990.010.52甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间(t)的变化如图:(1)根据上述条件.计算不同时间范围内甲酸甲� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

甲酸甲酯水解反应方程式为：HCOOCH₃（l）+H₂O（l）?HCOOH（l）+CH₃OH（l）；△H＞0
某小组通过试验研究该反应（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）的变化如图：
（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^-3mol?min^-1）	1.9	7.4	7.8	4.4	1.6	0.8	0.0

请计算15-20min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．
（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：K=

c(HCOOH)?c(CH3OH)

c(HCOOCH3)?c(H2O)

，则该反应在温度T₁下的K值为

．

考点：化学平衡的计算,化学平衡建立的过程

专题：化学平衡专题

分析：（1）由图表可知，15min时，甲酸甲酯的转化率为6.7%；20min时，甲酸甲酯的转化率为11.2%，两次时刻剩余的甲酸甲酯的物质的量之差，即为15～20min范围内甲酸甲酯的减少量；根据题目图表可知反应速率为单位时间内物质的量的变化，15～20min范围内甲酸甲酯的平均速率为

△n

△t

，据此求解；
（2）甲酸具有催化作用，加快反应，开始氢离子浓度小，催化效果不明显，随着反应进行氢离子浓度增大，催化效果明显，甲酸增加到一定程度后，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，当达到平衡时，反应速率几乎不变；
（3）由图象与表格可知，在75min时达到平衡，甲酸甲酯的转化率为24%，计算出平衡时反应混合物各物质的物质的量，代入表达式计算．

解答： 解：（1）15min时，甲酸甲酯的转化率为6.7%，所以15min时，甲酸甲酯的物质的量为1-1.00mol×6.7%=0.933mol；20min时，甲酸甲酯的转化率为11.2%所以20min时，甲酸甲酯的物质的量为1-1.00mol×11.2%=0.888mol，所以15至20min甲酸甲酯的减少量为0.933mol-0.888mol=0.045mol，则甲酸甲酯的平均速率=0.045mol/5min=0.009mol?min^-1．
故答案为：0.045mol；0.009；
（2）从题给数据不难看出，平均速率的变化随转化率的增大先增大再减小，后保持不变．因为反应开始甲酸甲酯的浓度大，所以反应速率较大，后随着反应进行甲酸甲酯的浓度减小，反应速率减小，当达到平衡时，反应速率几乎不变．
故答案为：①反应初期：虽然甲酸甲酯的量较大，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）由图象与表格可知，在75min时达到平衡，甲酸甲酯的转化率为24%，所以甲酸甲酯转化的物质的量为1.00×24%=0.24mol，结合方程式可计算得平衡时，甲酸甲酯物质的量=0.76mol，水的物质的量1.75mol，甲酸的物质的量=0.25mol，甲醇的物质的量=0.76mol．所以K=（0.76×0.25）/（1.75×0.76）=

，
故答案为：

．

点评：本题考查考生对化学反应速率概念，化学平衡的了解及其影响因素的理解，对化学平衡常数简单计算的掌握，注重考查学生知识迁移、读图及表达能力，题目难度中等．