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：A、B和C均为4.0摩尔，D为6.5摩尔，F为2.0摩尔，设E为x摩尔.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，并且隔板恰好处于反应器的正中位置.请填写以下空白：

    (1)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的物质的量是否相等?______________(填“相等”、 “不相等”或“不能确定”).其理由是______________.

 

Answer 1

答案：
解析：

(1)正反应；7.0 (2)不相等；因为这是在两个不同温度下达到的化学平衡，两种情况的平衡状态并不相同，所以它们A的物质的量，也不相同

提示：

第一问，既然左箱有气体12摩尔，那么，右箱也必须有12摩尔.题设D＋E＋F是6.5＋4.5＋2.0＝13摩尔.所以平衡应该向减小体积(减少物质的量)的方向移动，即“向正反应方向”进行.现在将x作变换，它当然应该大于3.5，这样才能使总投料量超过12摩尔.但是，它是否可以无限增大呢?这当然可以用平衡移动前后物料变化的情况立式求解.     设到达平衡时E的消耗量为2α摩尔，则可由下列反应：                D     ＋     2E         2F     起始时    6.5            x                2.0     平衡时    6.5－α      x－2α          2.0＋2α 得到两个数学方程式，(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 但是也可以通过仔细观察反应方程式的化学计量数(即化学式前面的系数)可知，设2E到2F，其体积是不变的，减小的仅是D的体积；而且缩小的D体积仅是缩小的E体积的一半，则到达平衡时，应该满足总物质的量等于12的条件是：，解之，x＝7.这是极限情况，回答问题应该写出x＜7.因为本题并不要求思维过程，并不要求立式求解，所以这样回答，可以更加简捷.     第二问又提问，x分别为4.5和5.0时，A的物质的量是否相等?为使右箱保证物料是12摩尔，必须用调节温度平衡移动才能达到.那么，左箱的温度也只好随之改变，虽然它始终保持12摩尔，但平衡实际上是发生了移动的，因此在这两种平衡状态时A的物质的量是不同的.