Question

如图：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 mol，D为6.5 mol，F为2.0 mol，设E为x mol。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，并且隔板恰好处于正中位置。请填写以下空白：

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_________（填“相等”“不相等”或“不能确定”）。其理由是_______________。

Answer 1

（1）正反应  7.0 （2）不相等 两种情况是在两个不同温度下建立的化学平衡，平衡状态不同，所以物质的量也不相同

（1）要使隔板处于反应器的中间位置，则隔板两边气体的体积必须相等，即气体的物质的量相等，由于左侧反应前后气体物质的量保持不变为12 mol，而右侧当x=4.5时，起始的物质的量之和为6.5 mol+4.5 mol+2 mol="13" mol＞12 mol，反应需向物质的量减小的方向移动才可能等于12 mol，所以起始向正方向进行。若维持起始时向正方向进行，设达平衡时E的转化量为a mol，则由：
D（g）  +  2E（g）   2F（g）
起始：    6.5         2.0               0
转化：             a                a
平衡：    6.5-      x-a                2.0+a
所以6.5-+x-a+2.0-a=12，解得a=2（x-3.5）。
因为a＜x（E不可能完全转化），所以2（x-3.5）＜x，即x＜7.0。
（2）一定注意题中“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，并且隔板恰好处于正中位置”。而当x=4.5或5.0时，达到平衡的温度一定不同；而平衡条件不同，平衡时A的物质的量一定不同。