Question

某種甲酸酯水解反應方程式為：
HCOOR（l）+H₂O（l）?HCOOH（l）+ROH （l）△H＞0
某小組通過實驗研究該反應（反應過程中體積變化忽略不計）．反應體系中各組分的起始濃度如下表：

組分	HCOOR	H2O	HCOOH	ROH
物質的量濃度/mol?L一1’	1.00	1.99	0.01	0.52

甲酸酯轉化率在溫度T₁下隨反應時間（t）的變化如圖：
根據上述條件，計算不同時間范圍內甲酸酯的平均反應速率，結果見下表：

反應時間/min	0～5	10～15	20～25	30～35	40～45	50～55	75～80
平均速率/10-3mol?L-1?min-1	1.9	7.4	7.8	4.4	1.6	0.8	0.0

（1）該反應的平衡常數K的表達式

 

（不要求計算）；T₁溫度下平衡體系中．c（ROH ）為

 

 mol?L^一1
（2）15～20min范圍內用甲酸酯表示的平均反應速率為

 

 mol?L^一1?min^一1，（不要求寫出計算過程）．
（3）根據題給數據分析，從影響反應速率的角度來看，生成物甲酸在該反應中還起到了

 

的作用．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,化學平衡建立的過程

專題：化學平衡專題

分析：（1）平衡常數K=

各生成物平衡濃度系數次冪之積

各反應物平衡濃度系數次冪之積

，依據平衡常數概念列式得到；由圖象與表格可知，在75min時達到平衡，甲酸某酯的轉化率為24%，計算出平衡時反應混合物各物質的物質的量，代入表達式計算；
（2）由圖表可知，15min時，甲酸某酯的轉化率為6.7%；20min時，甲酸某酯的轉化率為11.2%，兩次時刻剩余的甲酸某酯的物質的量之差，即為15～20min范圍內甲酸某酯的減少量；根據題目圖表可知反應速率為單位時間內物質的量的變化，15～20min范圍內甲酸某酯的平均速率為

△n

△t

，據此求解；
（3）甲酸具有催化作用，加快反應，開始氫離子濃度小，催化效果不明顯，隨著反應進行氫離子濃度增大，催化效果明顯，甲酸增加到一定程度后，濃度對反應速率的影響成主導因素，特別是逆反應速率的增大，當達到平衡時，反應速率幾乎不變．

解答： 解：（1）某種甲酸酯水解反應方程式為：HCOOR（l）+H₂O（l）?HCOOH（l）+ROH （l），反應平衡常數K=

各生成物平衡濃度系數次冪之積

各反應物平衡濃度系數次冪之積

=

c(HCOOH)?c(ROH)

c(HCOOR)?c(H2O)

；由圖象與表格可知，在75min時達到平衡，甲酸某酯的轉化率為24%，所以甲酸某酯轉化的物質的量濃度為1.00×24%=0.24mol/L，結合方程式可計算得平衡時，甲酸某酯物質的量濃度=0.76mol/L，水的物質的量濃度1.75mol/L，甲酸的物質的量濃度=0.25mol/L，某醇的物質的量濃度=0.76mol/L；
故答案為：

c(HCOOH)?c(ROH)

c(HCOOR)?c(H2O)

；0.76；
（2）15min時，甲酸某酯的轉化率為6.7%，所以15min時，甲酸某酯的物質的量濃度為1-1.00mol/L×6.7%=0.933mol/L；20min時，甲酸甲酯的轉化率為11.2%，所以20min時，甲酸甲酯的物質的量濃度為1-1.00mol/L×11.2%=0.888mol/L，所以15至20min甲酸甲酯的減少量為0.933mol/L-0.888mol/L=0.045mol/L，則甲酸甲酯的平均速率=

0.045mol/L

5min

=0.009mol/（L?min）．
故答案為：0.009；
（3）從題給數據不難看出，平均速率的變化隨轉化率的增大先增大再減小，后保持不變．因為反應開始甲酸甲酯的濃度大，所以反應速率較大，后隨著反應進行甲酸甲酯的濃度減小，反應速率減小，當達到平衡時，反應速率幾乎不變．①反應初期：雖然甲酸甲酯的量較大，但甲酸量很小，催化效果不明顯，反應速率較慢．②反應中期：甲酸量逐漸增多，催化效果顯著，反應速率明顯增大．③反應后期：甲酸量增加到一定程度后，濃度對反應速率的影響成主導因素，特別是逆反應速率的增大，使總反應速率逐漸減小，直至為零，
故答案為：催化劑．

點評：本題考查考生對化學反應速率概念，化學平衡的了解及其影響因素的理解，對化學平衡常數簡單計算的掌握，注重考查學生知識遷移、讀圖及表達能力．