Question

一个容积固定的反应容器中，有一可以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、C 均为 4.0mol，D为 6.5mol，F为 2mol，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时两侧反应都达到平衡，且隔板恰好处于反应器的正中位置，请填写下列空白：
（1）当x=4.5时，则右侧反应起始时向

 

（填“正反应”或“逆反应”），要使起始反应维持向该方向进行，x 的最大值应小于

 

；
（2）x=3.0时，右侧反应在起始时向

 

（填“正反应”或“逆反应”），要使起始反应维持向该方向进行，x 的最小值应大于

 

；
（3）若x 分别为 4.5 和 5.0，则在这两种情况下，当反应达到平衡时，A的物质的量

 

（填写相等、不相等或不能确定），请解释理由

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算

专题：

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）求解方法等同于（1），注意变化量为D和E增加，F减少；
（3）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

x=3.5+a x＞2a

解之得，x＜7.0?
故答案为：正反应；7.0；
 （2）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=3.0时右边开始总的物质的量为6.5mol+2.0mol+3.0mol=11.5mol，小于12mol，所以反应向体积增大的方向进行，即向逆反应方向进行；
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2.0-2a＞0，a＞0，
即

x＞3.5-a 0＜a＜1

解之得，x＞2.5，?
故答案为：逆反应；2.5； 
（3）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．