Question

(7分)在一個密閉容器中，有一個左右可滑動隔板，兩邊分別進行可逆反應，各物質的量如下：M、N、P為2.5mol、3.0mol、1.0mol。A、C、D各為0.50mol，B的物質的量為x，當x的物質的量在一定范圍內變化，均可以通過調節反應器的溫度，使兩側反應均達到平衡，且隔板在反應器的正中位置。達到平衡后，測得M的轉化率為75%，填寫空白：

（1）達到平衡后，反應器左室氣體總的物質的量為              mol。
（2）若要使右室反應開始時V_正>V_逆，x的取值范圍                  。
（3）若要使右室反應開始時V_正<V_逆，x的取值范圍                  。

Answer 1

（1）3.5mol （1分）   （2）2.0<x<3.0 （3分）    （3）1.5<x<2.0（3分）

解析試題分析：（1）方法一：在左室反應2M(g)+3N(s)2P(g)中，開始時，M、N、P為2.5mol、3.0mol、1.0mol。達到平衡后，測得M的轉化率為75%，則平衡時M：2.5mol×25%=0.625mol；P: 2.5mol×75%+1.0mol=2.875mol.所以氣體的總物質的量是2.875mol+0.625mol=3.5mol。方法二：由于該反應是反應前后氣體體積相等的反應，所以達到平衡時與反應開始時氣體的物質的量相等，因此平衡時氣體的物質的量是2.5mol+1.0mol=3.5mol。（2）若要使右室反應開始時V_正>V_逆，且隔板在反應器的正中位置x的取值范圍是0.50mol×3+x>3.50mol;x>2mol；若反應是完全從正反應方向開始的，C、D的物質不是加入的，認為是反應消耗A、B生成的，則根據反應方程式中各種物質的物質的量的關系可知，會消耗B物質1mol,則B的最大物質的量是2+1=3mol,故若要使右室反應開始時V_正>V_逆，x的取值范圍是2.0mol<x<3.0mol。（3）若要使右室反應開始時V_正<V_逆，即反應逆向進行，由于平衡時氣體的物質的量是3.50mol, 0.50mol×3+x≤3.50mol;所以x最大值是2.0mol,若使反應逆向進行，反應是逆向開始的，則每反應消耗2mol的C和1mol的D，有1mol的A產生，4mol的B產生，就會現在產生0.50mol的A，則消耗C的物質的量是0.50mol,消耗D是0.250mol ，產生A 0.250mol,產生B1mol；還有D0.250mol則x+0.750mol+1mol+0.25=3.50mol,解得x=1.50mol。因此開始時B的物質的量是2mol-1mol=1mol,故相應的B的取值范圍是1.5<x<2.0。
考點：考查物質的量對可逆反應平衡的影響的知識。