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甲酸甲酯水解反应方程式为:HCOOCH3(l)+H2O(l)⇌HCOOH(l)+CH3OH(l)△H>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表:组分HCOOC
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甲酸甲酯水解反应方程式为:
HCOOCH3(l)+H2O(l)⇌HCOOH(l)+CH3OH(l)△H>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表:
甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间(t)的变化如图:
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(1)根据上述条件,计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率,结果见表:
请计算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-1(不要求写出计算过程).
(2)依据以上数据,写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因:___.
(3)上述反应的平衡常数表达式为:K=
,则该反应在温度T1下的K值为___.
(4)其他条件不变,仅改变温度为T2(T2大于T1),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.
HCOOCH3(l)+H2O(l)⇌HCOOH(l)+CH3OH(l)△H>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表:
组分 | HCOOCH3 | H2O | HCOOH | CH3OH |
物质的量/mol | 1.00 | 1.99 | 0.01 | 0.52 |
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(1)根据上述条件,计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率,结果见表:
反应时间范围/min | 0~5 | 10~15 | 20~25 | 30~35 | 40~45 | 50~55 | 75~80 |
平均反应速率/(10-3mol•min-1) | 1.9 | 7.4 | 7.8 | 4.4 | 1.6 | 0.8 | 0.0 |
(2)依据以上数据,写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因:___.
(3)上述反应的平衡常数表达式为:K=
c(HCOOH)•c(CH3OH) |
c(HCOOCH3)•c(H2O) |
(4)其他条件不变,仅改变温度为T2(T2大于T1),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.
▼优质解答
答案和解析
(1)15min时,甲酸甲酯的转化率为6.7%,所以15min时,甲酸甲酯的物质的量为1-1.00mol×6.7%=0.933mol;20min时,甲酸甲酯的转化率为11.2%所以20min时,甲酸甲酯的物质的量为1-1.00mol×11.2%=0.888mol,所以15至20min甲酸甲酯的减少量为0.933mol-0.888mol=0.045mol,则甲酸甲酯的平均速率=0.045mol/5min=0.009mol•min-1.
故答案为:0.045;0.009;
(2)从题给数据不难看出,平均速率的变化随转化率的增大先增大再减小,后保持不变.因为反应开始甲酸甲酯的浓度大,所以反应速率较大,后随着反应进行甲酸甲酯的浓度减小,反应速率减小,当达到平衡时,反应速率几乎不变,其规律及原因如下:
①反应初期:虽然甲酸甲酯的量较大,但甲酸量很小,催化效果不明显,反应速率较慢.
②反应中期:甲酸量逐渐增多,催化效果显著,反应速率明显增大.
③反应后期:甲酸量增加到一定程度后,浓度对反应速率的影响成主导因素,特别是逆反应速率的增大,使总反应速率逐渐减小,直至为零,
故答案为:①反应初期:虽然甲酸甲酯的量较大,但甲酸量很小,催化效果不明显,反应速率较慢.
②反应中期:甲酸量逐渐增多,催化效果显著,反应速率明显增大.
③反应后期:甲酸量增加到一定程度后,浓度对反应速率的影响成主导因素,特别是逆反应速率的增大,使总反应速率逐渐减小,直至为零.
(3)由图象与表格可知,在75min时达到平衡,甲酸甲酯的转化率为24%,所以甲酸甲酯转化的物质的量为1.00×24%=0.24mol,结合方程式可计算得平衡时,甲酸甲酯物质的量=0.76mol,水的物质的量1.75mol,甲酸的物质的量=0.25mol,甲醇的物质的量=0.76mol.所以K=(0.76×0.25)/(1.75×0.76)=1/7.
故答案为:
;
(4)因为升高温度,反应速率增大,达到平衡所需时间减少,所以绘图时要注意T2达到平衡的时间要小于T1,又该反应是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,甲酸甲酯的转化率增大,所以绘图时要注意T2达到平衡时的平台要高于T1.图象为
,
故答案为:
故答案为:0.045;0.009;
(2)从题给数据不难看出,平均速率的变化随转化率的增大先增大再减小,后保持不变.因为反应开始甲酸甲酯的浓度大,所以反应速率较大,后随着反应进行甲酸甲酯的浓度减小,反应速率减小,当达到平衡时,反应速率几乎不变,其规律及原因如下:
①反应初期:虽然甲酸甲酯的量较大,但甲酸量很小,催化效果不明显,反应速率较慢.
②反应中期:甲酸量逐渐增多,催化效果显著,反应速率明显增大.
③反应后期:甲酸量增加到一定程度后,浓度对反应速率的影响成主导因素,特别是逆反应速率的增大,使总反应速率逐渐减小,直至为零,
故答案为:①反应初期:虽然甲酸甲酯的量较大,但甲酸量很小,催化效果不明显,反应速率较慢.
②反应中期:甲酸量逐渐增多,催化效果显著,反应速率明显增大.
③反应后期:甲酸量增加到一定程度后,浓度对反应速率的影响成主导因素,特别是逆反应速率的增大,使总反应速率逐渐减小,直至为零.
(3)由图象与表格可知,在75min时达到平衡,甲酸甲酯的转化率为24%,所以甲酸甲酯转化的物质的量为1.00×24%=0.24mol,结合方程式可计算得平衡时,甲酸甲酯物质的量=0.76mol,水的物质的量1.75mol,甲酸的物质的量=0.25mol,甲醇的物质的量=0.76mol.所以K=(0.76×0.25)/(1.75×0.76)=1/7.
故答案为:
1 |
7 |
(4)因为升高温度,反应速率增大,达到平衡所需时间减少,所以绘图时要注意T2达到平衡的时间要小于T1,又该反应是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,甲酸甲酯的转化率增大,所以绘图时要注意T2达到平衡时的平台要高于T1.图象为
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故答案为:
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