Question

【題目】Ⅰ、在298K、100kPa時，在1L水中可溶解0.09mol氯氣，實驗測得溶于水的Cl2約有三分之一與水反應(yīng)。請回答下列問題：

（1）列式近似計算該反應(yīng)在298K的平衡常數(shù)___________。

（2）如果增大氯氣的壓強(qiáng)，平衡將向______________移動。

Ⅱ、甲酸甲酯水解反應(yīng)方程式為：HCOOCH3（1）+H2O（1）HCOOH(l)+CH3OH（1） △H＞0

某小組通過試驗研究該反應(yīng)（反應(yīng)過程中體積變化忽略不計）。反應(yīng)體系中各組分的起始量如下表：

組分	HCOOCH3	H2O	HCOOH	CH3OH
物質(zhì)的量/mol	1.00	1.99	0.01	0.52

甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率在溫度T1下隨反應(yīng)時間（t）的變化如下圖：

（3）請計算15～20min范圍內(nèi)甲酸甲酯的減少量為____________________mol

（4）根據(jù)上述條件，計算不同時間范圍內(nèi)甲酸甲酯的平均反應(yīng)速率，結(jié)果見下表：

反應(yīng)時間 / min	0~5	10~15	20~25	30~35	40~45	50~55	60~65
平均反應(yīng)速率 /(10-3mol·min-1)	1.9	7.4	7.8	4.4	1.6	0.8	0.0

依據(jù)以上數(shù)據(jù)，出該反應(yīng)的反應(yīng)速率在不同階段的變化規(guī)律：________，其原因是：_________ 。

（5）其他條件不變，僅改變溫度為T2（T2大于T1），在答題卡框圖中畫出溫度T2下甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時間變化的預(yù)期結(jié)果示意圖。__________

Answer 1

【答案】0.00045 正反應(yīng)方向 0.045 先增大后減小。 隨著反應(yīng)進(jìn)行，生成HCOOH的量增多，使溶液酸性增強(qiáng)，對水解促進(jìn)作用增大，反應(yīng)速率增大；反應(yīng)到一定時間，HCOOCH3的濃度減小，水解速率減慢。

【解析】

在1L水中可溶解0.09mol氯氣,近似氯氣濃度為0.09mol/L ;結(jié)合平衡計算平衡狀態(tài)微粒的濃度,根據(jù)平衡常數(shù)概念計算得到; 表格中平均反應(yīng)速率的數(shù)據(jù)顯示反應(yīng)速率先增大后減小，因該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，排除溫度升高的影響，則只能是反應(yīng)體系中的某物質(zhì)對該反應(yīng)起到催化作用。

(1)在1L水中可溶解0.09mol 氯氣,近似氯氣濃度為0.09mol/L;根據(jù)平衡三段式列式計算得到平衡濃度:

Cl2 + H2O H+ + Cl- + HClO
起始濃度:0.09 0 0 0
轉(zhuǎn)化濃度:0.03 0.03 0.030.03
平衡濃度:0.06 0.030.030.03

K==(0.030.030.03)/0.06=0.00045
因此，答案是: 0.00045 ;

（2）在上述平衡中如果增大氯氣的壓強(qiáng),平衡向氣體體積減小的反應(yīng)方向進(jìn)行,平衡都向正反應(yīng)方向移動,因此，答案是:正反應(yīng)方向;

（3）HCOOCH3（1）+H2O（1）HCOOH(l)+CH3OH（1） △H＞0,15 min甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為6.7,20min甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為11.2，HCOOCH3的初始量為1mol，所以15～20min范圍內(nèi)甲酸甲酯的減少量為1mol (11.2-6.7)=0.045mol,答案：0.045

（4）表格中平均反應(yīng)速率的數(shù)據(jù)顯示反應(yīng)速率先增大后減小，因該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，排除溫度升高的影響，則只能是反應(yīng)體系中的某物質(zhì)對該反應(yīng)起到催化作用。該反應(yīng)中甲酸具有催化作用。①反應(yīng)初期：雖然甲酸甲酯量較大，但甲酸量很小，催化效果不明顯，反應(yīng)速率較慢；②反應(yīng)中期：甲酸量逐漸增多，催化效果顯著，反應(yīng)速率明顯增大；③反應(yīng)后期：甲酸量增加到一定程度后，濃度對反應(yīng)速率的影響成為主導(dǎo)因素，特別是逆反應(yīng)速率的增大，使總反應(yīng)速率逐漸減小，直至為零達(dá)到平衡狀態(tài)。答案：先增大后減小、隨著反應(yīng)進(jìn)行，生成HCOOH的量增多，使溶液酸性增強(qiáng)，對水解促進(jìn)作用增大，反應(yīng)速率增大；反應(yīng)到一定時間，HCOOCH3的濃度減小，水解速率減慢。

（5）因為該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，T2>T1，溫度升高，既能加快反應(yīng)速率，又能縮短達(dá)到平衡的時間，提高轉(zhuǎn)化率。其他條件不變，僅改變溫度為T2（T2大于T1），在溫度T2下甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時間變化的預(yù)期結(jié)果示意圖為：。