Question

4．在一个密闭容器中，有一个左右可滑动隔板，两边分别进行可逆反应，各物质的量如下：M、N、P为2.5mol、3.0mol、1.0mol．A、C、D各为0.50mol，B的物质的量为x，当x的

物质的量在一定范围内变化，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应均达到平衡，且隔板在反应器的正中位置．达到平衡后，测得M的转化率为75%，填写空白：

（1）若要使右室反应开始时V_正＞V_逆，x的取值范围2.0＜x＜3.0．
（2）若要使右室反应开始时V_正＜V_逆，x的取值范围1.5＜x＜2.0．

Answer 1

分析 （1）左室中的反应中，N为固体，反应恰好气体的体积不变，据此判断达到平衡时左室中气体的物质的量；要使右室反应开始时V_正＞V_逆，平衡向着正向移动，正反应是体积缩小的反应，达到平衡时B的物质的量越大，则x值最小；当A接近完全反应时B的物质的量变化最大，且剩余的气体为B时，B的物质的量最大，据此计算出x的范围；
（2）反应A（g）+4B（g）?2C（g）+D（g）的逆反应为体积增大的反应，最初加入的物质为3.5mol，平衡基本不移动，各物质的物质的量除了A、C、D的物质的量各0.5mol以外，剩余全部为B，此时B的物质的量最大，增大值为：3.5mol-0.5mol×3=2mol；当0.5molC接近完全反应时，B的物质的量最小，据此计算出x的范围．

解答 解：（1）左室中的可逆反应中，反应前后气体的体积不变，则达到平衡时气体的总物质的量不变，反应前M为2.5mol、P为1mol，总物质的量为：2.5mol+1mol=3.5mol，则达到平衡时气体的物质的量也是3.5mol，
达到平衡时左右可滑动隔板处于中间，说明达到平衡时左室和右室气体的总物质的量相等，都是3.5mol，反应A（g）+4B（g）=2C（g）+D（g）是气体体积减小的反应，若欲使右室V_正＞V_逆，需要压强增大，平衡正向进行，起始量A、C、D各为0.5mol，B为xmol，则0.5+0.5+0.5+x＞3.5，解得x＞2.0；
当达到平衡时气体全部为C、D时，B的物质的量最大，根据反应A（g）+4B（g）?2C（g）+D（g）可知，0.5molA完全反应消耗2molB，同时生成1molC、0.5molC，此时C的总物质的量为1mol+0.5mol=1.5mol，D的物质的量为0.5mol+0.5mol=1mol，总物质的量为：1.5mol+1mol=2.5mol，剩余的3.5-2.5mol=1mol为B时，B的物质的量最大，所以B的物质的量最大为：2mol+1mol=3mol，所以x是范围为：2.0＜x＜3.0，
故答案为：2.0＜x＜3.0；    
（2）达到平衡时左右可滑动隔板处于中间，说明达到平衡时左室和右室气体的总物质的量相等，都为3.5mol，右室中的逆反应为体积增大的反应，当反应A（g）+4B（g）?2C（g）+D（g）中最初加入的四种物质的总物质的量为3.5mol，且平衡不移动，B的物质的量最大，若满足V_正＜V_逆，则B的物质的量小于：3.5mol-0.5mol×3=2mol；
当达到平衡时气体全部为A、B时，B的物质的量最小，根据反应A（g）+4B（g）?2C（g）+D（g）可知，0.5molC完全反应生成1molB，此时B的物质的量为：1mol+0.5mol，由于V_正＜V_逆，平衡向着逆向移动，则B的物质的量一定大于1.5mol，所以x是范围为：1.5＜x＜2.0，
故答案为：1.5＜x＜2.0．

点评 本题考查了化学平衡的计算，题目难度较大，明确左侧反应前后气体体积不变的特点为解答关键，注意掌握讨论法在化学计算中的应用，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．