Question

甲酸甲酯水解反應方程式為：
HCOOCH₃（l）+H₂O（l）?HCOOH（l）+CH₃OH（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量如下表：

組分	HCOOCH3	H2O	HCOOH	CH3OH
物質的量/mol	1.00	1.99	0.01	0.52

甲酸甲酯轉化率在溫度T₁下隨反應時間（t）的變化如下圖：

（1）根據上述條件，計算不同時間范圍內甲酸甲酯的平均反應速率，結果見下表：

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

請計算15～20min范圍內甲酸甲酯的減少量為

 

mol，甲酸甲酯的平均反應速率為

 

mol?min-1（不要求寫出計算過程）．
（2）依據以上數據，推測該反應在10-40分鐘間反應速率較快的原因：

 

．

Answer 1

考點：轉化率隨溫度、壓強的變化曲線,化學反應速率的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）由圖表可知，15min時，甲酸甲酯的轉化率為6.7%；20min時，甲酸甲酯的轉化率為11.2%，兩次時刻剩余的甲酸甲酯的物質的量之差，即為15～20min范圍內甲酸甲酯的減少量；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范圍內甲酸甲酯的平均速率為

△n

△t

，據此求解；
（2）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）15min時，甲酸甲酯的轉化率為6.7%，20min時，甲酸甲酯的轉化率為11.2%，故15至20min甲酸甲酯的減少量為1.00mol×（11.2%-6.7%）=0.045mol，則甲酸甲酯的平均速率=

0.045

5

=0.009mol?min^-1，
故答案為：0.045mol；0.009；
（2）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，故甲酸具有催化作用，加快反應，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．
故答案為：該反應中甲酸具有催化作用；在反應中期，甲酸量逐漸增多，催化效果顯著，反應速率明顯增大．

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，難度不大．要注意甲酸具有催化作用．