题目内容

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)其他条件不变,仅改变温度为T2(T2大于T1),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。

(1)0.045 9.0×10-3
(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为主导因素,特别是逆反应速率的增大,使总反应速率逐渐减小,直至为零达到平衡状态。

解析

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