问题标题:
【在一个固定容积的反应器中,有一左右可滑动的密封隔板,两侧分别进行如图所示的可逆反应。各物质的起始加入量为:A、B、C均为4.0mol,D为6.5mol,F为2.0mol,设E为xmol。当x在一定范围内变】
问题描述:
在一个固定容积的反应器中,有一左右可滑动的密封隔板,两侧分别进行如图所示的可逆反应。各物质的起始加入量为:A、B、C均为4.0mol,D为6.5mol,F为2.0mol,设E为xmol。当x在一定范围内变化时,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。回答下列问题:
(1)若x=4.5,则右侧反应在起始时间向____(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”、“不等”或“不能确定”)。其理由是____。
李江回答:
【分析】(1)左侧为一体积守恒的反应,所以无论平衡怎样移动,左边气体的物质的量之和为12.0mol。要使隔板居中,则右边的气体的物质的量也要为12mol,而题中D、E、F的物质的量之和为13mol,所以右边的平衡需向气体的物质的量减少的方向即正反应方向移动。要使右侧的反应总是维持向该反应方向进行,设起始加入E的物质的量为xmol,则有:
∵
x=7
对于一个化学平衡反应,E在平衡时,n(E)>0,∴x<7.0
(2)当x分别为4.5和5.0时,要使右侧物质的总的物质的量仍为12mol,则一定要通过改变温度来调节,即为处于不同温度下的平衡状态,而左右两侧是恒温容器,所以左侧也是分别处于不同温度下的平衡状态,故A的物质的量也就不同。
【点评】分析问题的前提是认真审题,挖掘题中信息,并利用极限思维分析化学平衡的移动。如本题:①左边反应的特点是无论平衡如何移动,反应前后气体的物质的量不变,恒等于12mol;②要使隔板恰好处于反应器的正中位置,右边的气体的物质的量也应为12mol;③由于隔板两边是等温的,若右边的气体不相等时,还可以通过调节温度使两侧反应在不同的温度下达到平衡。
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