Question

在一個(gè)容積固定的反應(yīng)器中，有一可左右滑動(dòng)的密封隔板，兩側(cè)分別進(jìn)行如圖所示的可逆反應(yīng)。各物質(zhì)的起始加入量如下：A、B和C均為4.0mol，D為6.5mol，F(xiàn)為2.0mol，設(shè)E為x mol。當(dāng)x在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，均可通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度，使兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡，并且隔板恰好處于反應(yīng)器正中位置。請(qǐng)?zhí)顚?xiě)以下空白：

(1)若x＝4.5，則右側(cè)反應(yīng)在起始時(shí)向________________(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向進(jìn)行。欲使起始反應(yīng)維持向該方向進(jìn)行，則x的最大取值應(yīng)小于________________。

　　(2)若x分別為4.5和5.0，則在這兩種情況下，當(dāng)反應(yīng)平衡時(shí)，A的物質(zhì)的量是否相等?________________(填“相等”、“不相等”或“不能確定”)。其理由是________________。

Answer 1

(1)正反應(yīng)；7.0。

　　(2)不相等；因?yàn)檫@兩種情況是在兩種不同溫度下達(dá)到化學(xué)平衡，平衡狀態(tài)不同，所以物質(zhì)的量也不同。

解析:

題中給出一個(gè)容積固定的反應(yīng)器，雖然中間有一個(gè)移動(dòng)隔板，但題中要求隔板處于反應(yīng)器的正中位置，也就是要求反應(yīng)容器左右兩側(cè)反應(yīng)的物質(zhì)的量始終相等。要滿足這一條件，①可通過(guò)投入E的物質(zhì)的量即x值的大小來(lái)控制；②可通過(guò)溫度的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　(1)反應(yīng)器左側(cè)的反應(yīng)為一個(gè)反應(yīng)前后總體積不變化的反應(yīng)，總物質(zhì)的量始終為n_A＋n_B＋n_C＝4mol＋4mol＋4mol＝12mol，這就要求反應(yīng)器右側(cè)也必須始終保持總的物質(zhì)的量也為12mol。當(dāng)x＝4.5時(shí)，右側(cè)反應(yīng)在起始時(shí)總的物質(zhì)的量為6.5mol＋4.5mol＋2mol＝13mol，大于12mol，此時(shí)反應(yīng)向總體積縮小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向進(jìn)行。由于右側(cè)的正反應(yīng)是一個(gè)體積縮小的反應(yīng)，E物質(zhì)參與反應(yīng)的越多，體積縮小的越多。用極限法，假設(shè)投入的E物質(zhì)全部反應(yīng)，即E的最大投入量，也就是x的最大取值，則

　　　　　　　　　D(g)　 ＋　 2E(g)　　　　2F(g)

　　n_始(mol)　　　6.5　　　 　　x　　　　 　　　　2.0

　　n_平(mol)　 　6.5- 　　 　　0　　　　 　　　2.0＋x

　　因左側(cè)反應(yīng)混合物總的物質(zhì)的量為12mol，所以達(dá)平衡時(shí)，右側(cè)反應(yīng)需滿足：

　　6.5-＋0＋2.0＋x＝12，x＝7

　　(2)若x分別為4.5和5.0這兩種情況時(shí)，要滿足題中移動(dòng)隔板恰好處于反應(yīng)器正中位置的要求，即反應(yīng)器右側(cè)在z值不同時(shí)還始終保持總物質(zhì)的量為12mol，只有通過(guò)條件①即調(diào)節(jié)溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō)當(dāng)x的取值在4.5和5.0這兩種情況下，當(dāng)隔板恰處中間位置時(shí)的溫度是不相同的。再來(lái)分析反應(yīng)器的左側(cè)。由右側(cè)的條件決定x的數(shù)值不同，溫度不同，在不同的溫度下平衡狀態(tài)不同，各物質(zhì)的量也就不同。故A的物質(zhì)的量在這兩種情況下也不相等。