问题 填空题

甲酸甲酯水解反应方程式为:HCOOCH3 + H2O  HCOOH + CH3OH – Q(Q>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左下表。甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间(t)的变化如右下图:

组分物质的量/mol
HCOOCH31.00
H2O1.99
HCOOH0.01
CH3OH0.52

上述反应的平衡常数表达式为K=_______________________。

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;80~90min范围内甲酸甲酯的平均反应速率为___________ mol/min。

依据以上数据,推断该反应在10min后反应速率迅速加快的原因:         。

其他条件不变,提高温度为T2,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。

答案

(1分)0.045 , 9.0×10-3,  0(3分)

该反应中甲酸具有催化作用,甲酸量逐渐增多,催化效果显著,反应速率明显增大。(2分)

(2分)

题目分析:(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的化学方程式可知,平衡常数

(2)根据图中的转化率可知,15min时甲酸甲酯的转化率是6.7%,则消耗甲酸甲酯的物质的量是0.067mol。20min时甲酸甲酯的转化率是11.2%,则消耗甲酸甲酯的物质的量是0.112mol,所以在15~20min内甲酸甲酯减少了0.112mol-0.067mol=0.045。则甲酸甲酯的平均反应速率为0.045mol÷5min=0.009mol/min;根据图像可知,80min后反应物的转化率不再发生变化,说明反应已经达到平衡状态,则80~90min范围内甲酸甲酯的平均反应速率为0。

(3)由于在该反应中甲酸具有催化作用,随着反应的进行,甲酸量逐渐增多,催化效果显著,反应速率明显增大。

(4)正反应是吸热反应,所以升高温度,反应物的转化率增大。且反应速率快,达到平衡的时间少,即图像是(见答案)。

点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题贴近高考,综合性强,在注重对学生基础知识巩固与训练的同时,侧重对学生能力的培养与解题方法的指导和训练,旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的逻辑推理能力和应试能力。

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