Question

在一個容積固定的反應器中，有一個可左右滑動的密封隔板，兩側分別進行如圖所示的可逆反應．各物質的起始加入量如下：A、B和C均為：4.0mol，D為6.5mol，F為2.0mol，設E為xmol．當x在一定范圍內變化時，均可以通過調節反應器的溫度，使兩側反應都達到平衡，并且隔板恰好處于正中位置．

請填寫以下空白：

(1)若x=4.5，則右側反應在起始時向________(填“正反應”或“逆反應”)方向進行．欲使起始反應維持向該方向進行，則x的最大取值應小于________．

(2)若x分別為4.5和5.0，則在這兩種情況下，當反應達平衡時，A的物質的量是否相等？________(填“相等”、“不相等”或“不能確定”)．其理由是_________________________________．

Answer 1

答案：略
解析：

(1)正反應,7.0 (2)不相等在這兩種情況下溫度不同，達到的平衡不是相同的平衡狀態

提示：

本題考查化學平衡及其移動的有關概念，解此題目要求有較高的思維能力． 　　首先，要通過閱讀領會題意．要正確理解本題的意思，特別是弄清進行反應的條件很不容易，原因是題目對于反應的條件，沒有說得很明白． 　　(1)題中給出了反應的容器，給出了隔板兩邊氣體物質A、B、C、D、F的物質的量，對于(1)小題來說，也給出了E的物質的量(4.5mol)．要求隔板兩邊的反應達到平衡時，隔板處于正中位置．問右側的反應在起始時向哪個方向進行？從左側的反應來看，反應物與生成物中氣體的物質的量相等，反應無論怎么進行其氣體總體積不變化；右側的反應則是反應物氣體總體積大于生成物氣體總體積．左側反應的氣體物質總量為12mol，而且無論反應怎么進行都是12mol右側起始時氣體物質的總量為6.5＋2.0＋4.5=13mol．假如隔板左、右兩邊的反應溫度相同，那么只有當右邊的反應向正反應方向進行，使其氣體總物質的量減小到12mol時，隔板才能處于中間位置．如果隔板兩邊反應溫度不同，反應是在同壓不同溫的條件下進行，那么，右側反應的方向就無法確定了．由以上分析可知，兩側的反應必須是在同溫同壓下進行的(題目的條件指明了同壓，但是否同溫，沒有說得很清楚)．(1)小題的第一個空的答案應是向正反應方向進行． 　　欲使右側的反應維持向正反應方向進行，x應該有一個最小值．這個最小值應該使起始時右側的總的物質的量大于12(如小于12，則反應向逆反應方向進行)．即；6.5＋2.0＋x＞12則x＞3.5． 　　至于x的最大值，應該保證右側的反應達到平衡時各物質的量之和等于12．如果x的值大于某個數值以后，無論反應怎樣向正反應方向進行，平衡時總物質的量都可能大于12． 　　設平衡時消耗D的物質的量為a． 　　∴(6.5－a)＋(x－2a)＋2＋2a=12 　　解得：x=3.5＋a　　① 　　達到平衡時，E的物質的量不能為零． 　　∴x－2a＞0　　② 　　解①和②組成的不等式組得：x＜7.0． 　　(2)從以上分析可知，當3.5＜x＜7.0時，右側的反應可以在達到化學平衡狀態時，總的物質的量為12mol．因此，x分別取4.5和5.0時，都可能在一定條件下達到平衡，且平衡時右側的總物質的量為12．但是，起始時E的物質的量不同，而平衡時總的物質的量相同，說明這兩種條件下達平衡時溫度是不相同的．左邊的反應如前面的分析，與右邊的反應是在同溫同壓下進行的．既然右邊的反應在x分別取4.5和5.0時，達平衡時的反應溫度不同，那么左邊反應達平衡的溫度也必然不同．因此A舶物質的量在這兩種情況下必然不相等．所以(2)的答案是，當x分別取4.5和5.0這兩種情況下，當反應達平衡時，A的物質的量不相等，其理由是在這兩種情況下溫度不同，達到的平衡不是相同的平衡狀態．