Question

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下表。甲酸甲酯转化率在温度T₁下随反应时间（t）的变化如下图：

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

 
 
（1）上述反应的平衡常数表达式为K=_______________________。
（2）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。
（3）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：         。
（4）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。

Answer 1

（1）（1分）
（2）0.045 ， 9.0×10^-3，  0（3分）
（3）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）
（4）（2分）

试题分析：
（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）。