Question

在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密封隔板，两侧分别进行如图所示的可逆反应．各物质的起始加入量如下：A、B和C均为4.0摩、D为6.5摩、F为2.0摩，设E为x摩．当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器的正中位置．请填写以下空白：
（1）若x=4.5，则右侧反应在起始时向______（填“正反应“或“逆反应“）方向进行．欲使起始反应维持向该方向进行，则x的最大取值应小于______．
（2）若x分别为4.5和5.0，则在这两种情况下，当反应达平衡时，A的物质的量是否相等？______（填“相等“、“不相等“或“不能确定“）．其理由是：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）左右两部分温度、体积、压强相同，平衡时，两反应混合气体的总的物质的量相同，左边反应前后气体体积不变，平衡后混合气体的总的物质的量为4.0mol×3=12mol，所以右边平衡时混合气体的总的物质的量为12mol，由此判断右边反应向哪个方向进行；
令达平衡时E的消耗量为2a摩，求出平衡时各组分的物质的量，利用反应混和物总的物质的量为12mol列出等式，再利用可逆反应反应物不能完全反应列不等式，联立求解．
（2）这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的，平衡状态不同，所以A的物质的量也不同．
解答：解：（1）左右两部分温度、体积、压强相同，平衡时，两反应混合气体的总的物质的量相同，左边反应前后气体体积不变，平衡后混合气体的总的物质的量为4.0mol×3=12mol，所以右边平衡时混合气体的总的物质的量为12mol，x=4.5时右边开始总的物质的量为6.5mol+2.0mol+4.5mol=13mol，大于12mol，所以反应向体积减小的方向进行，即向正反应方向进行；
设达平衡时E的消耗量为2a mol． 
             D+?2E?2F，
起始（mol）：6.5     x                2.0     
变化（mol）：a       2a               2a
平衡（mol）：6.5-a   x-2a            2.0+2a    
因左侧反应混合物总的物质的量为12 mol所以达平衡时，右侧反应需满足：?
    （6.5-a）+（x-2a）+（2.0+2a）=12 且  x-2a＞0  
即
 解之得，x＜7.0?
故答案为：正反应；7.0；
（2）两种情况下，反应到达平衡时反应混合物总的物质的量为12mol，所以这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的，平衡状态不同，所以A物质的量也不同．
故答案为：不相等；因为这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的，平衡状态不同，所以物质的量也不同．
点评：本题考查化学平衡的计算，难度中等，关键在于确定右侧反应到达平衡时反应混合物总的物质的量．