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，两侧分别进行如下图所示的可逆反应。各物质的起始加入量如下：M为2.5mol，N为3mol，P为0，A、C、D各为0.5mol，B为xmol。当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应达到平衡，并且隔板恰好处于反应器的正中位置。

若达到平衡后测得M的转化率为75%，请填写下列空白：
（1）达到平衡后，反应器左侧气体总物质的量为__________mol。
（2）若欲使右侧反应开始时v正>v逆，x的取值范围为_________。
（3）若欲使右侧反应开始时v正<v逆，x的取值范围为_________。

Answer 1

见解析
【试题分析】
解析：左侧的可逆反应是反应前后气体的物质的量不变的反应，右侧的可逆反应的正反应是气体的物质的量缩小的反应。隔板在中间意味着左右两侧可逆反应在一定条件下达到平衡时，气体的总物质的量相等。已知左侧气体的起始量共2.5mol，由此展开讨论。
（1）因隔板左侧是气体体积不变的反应，故平衡时气体总物质的量仍为2.5mol。
（2）设右侧反应达到平衡时，A消耗amol，则有：
　　                A（g）　+ 4B（g）2C（g）　+　D（g）
起始量（mol）  0.5　　     x　　　       　　0.5　　　     0.5
转化量（mol）   a　　　     4a　　　　       2a　　　       a
平衡量（mol）　0.5-a　   x-4a　　　    0.5+2a　   0.5+a
因为当两侧都达到平衡时隔板在正中位置，故左、右两侧气体的总物质的量相等。即（0.5-a）+（x-4a）+（0.5+2a）+（0.5+a）=2.5，解得x=1+2a。要使v正>v逆，需满足a>0；又因为是可逆反应，所以0.5-a>0，则有：1<x<2。
（3）同理，要使v正<v逆，需满足a<0，且0.5+2a>0，得0.5<x<1。