例1.向甲乙兩個容積均為1L的恒容容器中分別充入

2molA、2molB和1molA、1molB。在相同條件下，發(fā)生反應(yīng)：A(g)+B(g)xC(g)；△H＜0。測得兩容器中C(A)隨時間t的變化如右圖所示，則下列說法中正確的是 （ ）

  A.達(dá)到平衡時，容器甲中氣體的密度是容器乙中氣體密度的2倍。

  B.若將乙容器單獨(dú)升溫可以使乙容器內(nèi)各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)與甲容器內(nèi)的相同。

  C.保持溫度不變，再向容器甲中充入2molA、2molB，達(dá)到新平衡時，甲容器中C(A)為1.56mol/L。

  D.x可能等于2也可能等于3。

解析：容器內(nèi)混合氣體的密度=混合氣體的總質(zhì)量/容器的體積，因甲、乙兩容器的體積相等，且A、B、C三種物質(zhì)均為氣態(tài)，由題意知甲容器中氣體的總質(zhì)量不論何種狀態(tài)都是乙容器中的2倍，故容器甲中氣體的密度恒為容器乙中氣體密度的2倍。故選項A正確；利用“容器轉(zhuǎn)化法”可知x等于1，故選項D錯誤，也可由“等效平衡法”證明選項D錯誤，因若x≥2，則甲容器中平衡時C(A)≥1mol/L；由平衡移動原理知：保持溫度不變，再向容器甲中充入2molA、2molB，達(dá)到新平衡時，甲容器中0.78mol/L＜C(A)＜1.56mol/L，所以選項C錯誤；若將乙容器升溫，平衡左移，C的物質(zhì)的量減小，但總物質(zhì)的量增多，故容器內(nèi)各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)一定不會與甲容器內(nèi)的相同，所以選項B錯誤。所以正確答案是：A。

[點(diǎn)評]：該題目的設(shè)計形式采用與數(shù)學(xué)圖形相結(jié)合，解答時要通過分析圖像中有關(guān)化學(xué)量的變化等，來確定化學(xué)反應(yīng)的特性，如判斷反應(yīng)熱效應(yīng)或外界條件對反應(yīng)的影響及反應(yīng)的特征等。

等效平衡既是在一定條件下，對于同一可逆反應(yīng)，不管從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，達(dá)到平衡時，同一物質(zhì)的含量相同。

例2.在一定溫度下，發(fā)生可逆反應(yīng)：2A(g)+2B(g)C(g)+3D(g)�，F(xiàn)將2molA和2molB充入體積為V的甲容器，將2molC和6molD充入乙容器（能保持恒壓）并使乙容器在反應(yīng)開始前體積為2V，容器甲乙如下圖所示，若保持反應(yīng)的條件相同，反應(yīng)達(dá)到平衡后，則下列說法不正確的是    （   ）

 A.甲、乙兩容器中的反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，若向兩容器內(nèi)各充入1mol氬氣，平衡均不移動

 B.甲、乙兩容器中的反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，C的體積分?jǐn)?shù)相等

 C.向甲容器中再充入2molA和2molB，平衡后甲中物質(zhì)C的濃度不變

 D.向乙容器中再充入2molC和6molD，平衡后乙中物質(zhì)C的濃度為原來的2倍

解析：由題意知甲、乙兩容器中的反應(yīng)是等效平衡，又因該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，故可知選項A、B正確；平衡后在向甲容器中再充入2molA和2molB，平衡雖不移動，但相當(dāng)于將原平衡態(tài)下的甲容器加壓，使容積縮小為原來的一半，故各物質(zhì)的濃度應(yīng)為原狀態(tài)下的2倍，故選項C錯誤；因乙容器能保持恒溫恒壓，所以平衡后在向乙容器中再充入2molC和6molD，新平衡與原平衡狀態(tài)等效，故選項D錯誤。所以該題正確答案為：C D。

[點(diǎn)評]：該類試題一般可分為恒溫恒容條件下或恒溫恒壓條件下兩種類型的等效平衡。解答時可抓住如下規(guī)律：（1）恒溫恒容的等效平衡：①對于反應(yīng)前后氣體體積改變的反應(yīng)，若改變起始加入情況，只要通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)比換算成同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同，則二平衡等效。②對于反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，只要通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)比換算成同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量的比例與原平衡相同，則二平衡等效。（2）恒溫恒壓下的等效平衡，若改變起始加入情況，只要通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)比換算成同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量的比例與原平衡相同，則二平衡等效。

該類試題�？疾榻Y(jié)合化學(xué)方程式書寫平衡常數(shù)K表達(dá)式，結(jié)合有關(guān)的圖像或數(shù)據(jù)分析K的變化及與之有關(guān)的轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)的濃度等的計算。

例3.（一）化學(xué)平衡常數(shù)K表示可逆反應(yīng)的進(jìn)行程度，K值越大，表示      ，K值大小與溫度的關(guān)系是：升高溫度，K值           。（填“一定增大”、“一定減小”或“可能增大也可能減小”）

（二）在一固定體積的密閉容器中，充入2molCO₂和1molH₂發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)：CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)與溫度（T）的關(guān)系如下表：

T／℃

700

800

830

1000

1200

K

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

回答下列問題：

（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝                 。

（2）若反應(yīng)在830℃下達(dá)到平衡，則CO₂氣體的轉(zhuǎn)化率為       。

（3）若絕熱時（容器內(nèi)外沒有熱量交換），平衡發(fā)生移動的結(jié)果是使容器內(nèi)CO的濃度增大，則容器內(nèi)氣體溫度       。（填“升高”、“降低”或“不能確定”）

（4）能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是        。

A. 容器內(nèi)壓強(qiáng)不變            B. 混合氣體中［CO］不變

C. v_正（H₂）＝ v_逆（H₂O）     D. c（CO₂）＝c（CO）

E. ［CO₂］?［H₂］＝［CO］?［H₂O］

解析：（一）利用化學(xué)平衡常數(shù)K的意義知：K值越大，則表示反應(yīng)進(jìn)行的越完全；因不能確定反應(yīng)的熱效應(yīng)，升溫不能確定反應(yīng)的移動方向，所以溫度升高時，K值可能增大也可能減小。

（二）（1）由K的定義，利用方程式可直接寫出化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為：；（2）利用“平衡‘三段式’法”，結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式可以求出反應(yīng)在830℃下達(dá)到平衡時CO₂氣體的物質(zhì)的量，進(jìn)而求出CO₂氣體的轉(zhuǎn)化率為：33.3%；（3）利用表中數(shù)據(jù)：升溫，K值增大，說明反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以在絕熱條件下，平衡發(fā)生移動的結(jié)果是使容器內(nèi)CO的濃度增大，即平衡正向移動，吸收熱量，故容器內(nèi)氣體溫度降低；（4）因該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，故壓強(qiáng)不能用來判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志，選項B、C由平衡狀態(tài)特征及本質(zhì)可知可作為判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)；選項C、D與平衡狀態(tài)無直接關(guān)系。

答案：（一）反應(yīng)進(jìn)行的越完全 、可能增大也可能減小。

（二）（1）   （2）33.3%    (3) 降低    （4）b c

[點(diǎn)評]：化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式的書寫與化學(xué)方程式中的計量系數(shù)有關(guān)，故其單位也不是唯一的，當(dāng)反應(yīng)中有固態(tài)或純液態(tài)參與時，其濃度視為常數(shù)，不寫在平衡常數(shù)關(guān)系式中；平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)，只要溫度一定，對于已經(jīng)達(dá)到平衡的可逆反應(yīng)，即是改變反應(yīng)條件使平衡破壞，建立新平衡后，平衡常數(shù)K值也不變。

化學(xué)的學(xué)習(xí)過程中常用的科學(xué)思維方法有分析與綜合、比較與分類、抽象與概括等，此外還要掌握類比、假說、建立模型等科學(xué)的推理方法，作為選拔高一級人才的高考化學(xué)試題，理應(yīng)加強(qiáng)對學(xué)生綜合思維能力的考查。

例4. 工業(yè)上生產(chǎn)Na、Ca、Mg都用電解其熔融態(tài)的氯化物，但K卻不能用電解熔融KCl的方法來制取，因為金屬鉀易溶于熔態(tài)的KCl中而有危險，難以獲得鉀，且降低電流效率。工業(yè)上通常用金屬鈉和氯化鉀在高溫下反應(yīng)制取。該反應(yīng)為：Na (l)＋KCl (l)NaCl (l)＋K（g） △H＞0，各物質(zhì)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

物質(zhì)

熔點(diǎn)/℃

沸點(diǎn)/℃

密度/g?cm³

Na

97.8

883

0.97

K

63.7

774

0.86

NaCl

801

1465

2.165

KCl

770

1437

1.984

(1) 工業(yè)上制取金屬鉀的化學(xué)原理是                 ，在常壓下金屬鉀轉(zhuǎn)為氣態(tài)從反應(yīng)混合物中分離的最低溫度約為         ，而反應(yīng)的最高溫度應(yīng)低于      。

（2）在制取金屬鉀的過程中，為了提高原料的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是      。

（3）常壓下，將反應(yīng)溫度升高到900℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)可以表示為

K=       。

解析：由題中信息知，工業(yè)上冶煉金屬鉀的化學(xué)原理是化學(xué)平衡移動原理，反應(yīng)控制的溫度范圍應(yīng)至少大于金屬鉀的沸點(diǎn)，而小于金屬鈉的沸點(diǎn)。（當(dāng)然也不高于KCl、NaCl的沸點(diǎn)）；在制備鉀的過程中，為提高原料的利用率，即想法使反應(yīng)向右移動，所以可采取的措施有：適當(dāng)?shù)纳�高溫度、降低壓�?qiáng)或移去鉀蒸氣。（3）在900℃時，反應(yīng)方程式中物質(zhì)Na也為氣態(tài)，故此時的平衡常數(shù)K=c(K)/c(Na)。

答案：（1）化學(xué)平衡移動原理    774℃    883℃

（2）適當(dāng)?shù)纳�高溫度、降低壓�?qiáng)或移去鉀蒸氣    （3）c(K)/c(Na)

[點(diǎn)評]：本題以冶煉金屬鉀這一新的知識點(diǎn)來考查學(xué)生的綜合思維能力，要求同學(xué)在解答試題時以化學(xué)平衡移動原理為依據(jù)，以演繹推理為判據(jù)，用合成氨等平衡移動的應(yīng)用為思維原型進(jìn)行類比推理，形成思維遷移的起點(diǎn)。望同學(xué)們深刻領(lǐng)悟此題的考查意境和解答方法。

能力訓(xùn)練：

1.已知反應(yīng)：3A(g)+B(g)2C(g) △H＜0。現(xiàn)向甲容器中充入3molA和1molB，向乙容器中充入a molC，若初始時兩容器的溫度、體積都相同，且甲容器能保持恒溫恒壓、乙容器能保持恒溫恒容。則反應(yīng)一段時間后，兩容器中A的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同，下列說法中正確的是                    （   ）

A.a＜2                  B.a=2，并增大甲的壓強(qiáng)

C.a＞2                  D.a=2，并降低乙的溫度

2.在一個固定體積的密閉容器中，向容器中充入2molA和1molB，發(fā)生反應(yīng)：2A(g)+B(g)3C(g)+D(s),反應(yīng)達(dá)到平衡時C的濃度為1.2mol/L。

（1）若該反應(yīng)正向是吸熱反應(yīng)，則升高容器內(nèi)的溫度，達(dá)到新平衡時容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量      。（填“增大”、“減小”或“不變”）

（2）若維持容器體積和溫度不變，按下列方法加入起始物質(zhì)，達(dá)到平衡時C的濃度仍為1.2mol/L的是       。（填序號）

①4molA+2molB       ②3molC+1molD+1molB

③3molC+2molD       ④1.6molA+0.8molB+0.6molC

(3)若起始時向容器中加入3molC和0.6molD，反應(yīng)達(dá)到平衡時C的濃度仍為1.2mol/L，則容器的容積（V）應(yīng)為             。

3.（適用新課標(biāo)）反應(yīng)Fe(s)+CO₂(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常數(shù)為K₁；反應(yīng)Fe(s)+H₂O(g)FeO(s)+H₂(g)的平衡常數(shù)為K₂。在不同溫度下K₁、K₂的值如下表：

溫度/K

K₁

K₂

973

1.47

2.38

1173

2.15

1.67

 （1）試推導(dǎo)反應(yīng)CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)的平衡常數(shù)K與K₁、K₂的關(guān)系式：             。

（2）通過K值的計算來判斷，反應(yīng)CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)是    反應(yīng)。（填“吸熱”或“放熱”）

（3）在一體積為10 L的密閉容器中，加入一定量的CO₂和H₂O（g），在1173K時發(fā)生反應(yīng)并記錄反應(yīng)前5min的濃度，第6min時改變了反應(yīng)的條件，引起濃度的變化。各物質(zhì)的濃度變化（mol/L）見下表：

時間/min

CO₂

H₂

CO

H₂O

0

0.2000

0.3000

0

0

2

0.1740

0.2740

0.0260

0.0260

3

c₁

c₂

c₃

c₃

4

c₁

c₂

c₃

5

0.0727

0.1727

0.1273

0.1273

6

0.0350

0.1350

0.1650