Question

甲酸甲酯水解反應(yīng)方程式為：HCOOCH3(l)＋H2O(l)HCOOH(l)＋CH3OH(l)　ΔH>0，某小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究該反應(yīng)(反應(yīng)過(guò)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：

組分	HCOOCH3	H2O	HCOOH	CH3OH
物質(zhì)的量/ mol	1.00	1.99	0.01	0.52

 

甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率在溫度T1下隨反應(yīng)時(shí)間(t)的變化見(jiàn)下圖：

 

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

反應(yīng)時(shí)間 范圍/min	0～5	10～15	20～25	30～35	40～45	50～55	75～80
平均反應(yīng)速率 /(10－3 mol·min－1	1.9	7.4	7.8	4.4	1.6	0.8	0.0

 

請(qǐng)計(jì)算15～20 min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(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。

(2)依據(jù)以上數(shù)據(jù)，寫(xiě)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：

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(3)其他條件不變，僅改變溫度為T2(T2大于T1)，畫(huà)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)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(duì)反應(yīng)速率的影響成為主導(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，直至為零達(dá)到平衡狀態(tài)。

【解析】(1)由圖中數(shù)據(jù)可以看出15～20 min內(nèi)甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率提高了4.5%，利用轉(zhuǎn)化率和速率的計(jì)算式計(jì)算。

(2)表格中平均反應(yīng)速率的數(shù)據(jù)顯示反應(yīng)速率先增大后減小，因該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，排除溫度升高的影響，則只能是反應(yīng)體系中的某物質(zhì)對(duì)該反應(yīng)起到催化作用。

(3)注意該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，T2>T1，溫度升高，既能加快反應(yīng)速率，又能縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，提高轉(zhuǎn)化率。