Question

在一個容積固定的反應器中，有一可左右滑動的密封隔板，兩側分別進行如下圖所示的可逆反應.各物質的起始加入量如下：A、B和C均為4.0摩爾，D為6.5摩爾，F為2.0摩爾，設E為x摩爾.當x在一定范圍內變化時，均可以通過調節(jié)反應器的溫度，使兩側反應都達到平衡，并且隔板恰好處于反應器的正中位置.請?zhí)顚懸韵驴瞻祝?/span>

    (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：
解析：

(1)正反應；7.0 (2)不相等；因為這是在兩個不同溫度下達到的化學平衡，兩種情況的平衡狀態(tài)并不相同，所以它們A的物質的量，也不相同

提示：

第一問，既然左箱有氣體12摩爾，那么，右箱也必須有12摩爾.題設D＋E＋F是6.5＋4.5＋2.0＝13摩爾.所以平衡應該向減小體積(減少物質的量)的方向移動，即“向正反應方向”進行.現在將x作變換，它當然應該大于3.5，這樣才能使總投料量超過12摩爾.但是，它是否可以無限增大呢?這當然可以用平衡移動前后物料變化的情況立式求解.     設到達平衡時E的消耗量為2α摩爾，則可由下列反應：                D     ＋     2E         2F     起始時    6.5            x                2.0     平衡時    6.5－α      x－2α          2.0＋2α 得到兩個數學方程式，(6.5－α)＋(x－2α)＋(2.0＋2α)＝12和x－2a＞0， 即  x=3.5＋α  &nb sp;  x＞2α 解之，x＜7.0 但是也可以通過仔細觀察反應方程式的化學計量數(即化學式前面的系數)可知，設2E到2F，其體積是不變的，減小的僅是D的體積；而且縮小的D體積僅是縮小的E體積的一半，則到達平衡時，應該滿足總物質的量等于12的條件是：，解之，x＝7.這是極限情況，回答問題應該寫出x＜7.因為本題并不要求思維過程，并不要求立式求解，所以這樣回答，可以更加簡捷.     第二問又提問，x分別為4.5和5.0時，A的物質的量是否相等?為使右箱保證物料是12摩爾，必須用調節(jié)溫度平衡移動才能達到.那么，左箱的溫度也只好隨之改變，雖然它始終保持12摩爾，但平衡實際上是發(fā)生了移動的，因此在這兩種平衡狀態(tài)時A的物質的量是不同的.