等效平衡的原理与应用

龙源期刊网

等效平衡原理和规律在解题时的妙用

作者：张家林

来源：《新课程学习·中》2014年第08期

摘 要：在分析和解答涉及化学平衡问题时，学生往往感到无从下手，因此，很有必要让学生系统深入地了解和掌握这些知识，同时运用等效平衡原理和规律去分析和解答问题，就能够突破高中化学学习中的这一难点知识。

关键词：等效平衡；解题；妙用

在新课程实施的过程中，为了使学生通过高中阶段的学习，具备一定的化学学科素养，教师应强化学生对理论知识的学习。那么，如何才能让学生在分析和解答涉及化学平衡问题时做到准确、快捷呢？本文就从以下几个方面进行阐述。

一、等效平衡原理

由于化学平衡状态的建立与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因此，同一可逆反应，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时开始，只要初始时的条件完全相同，或初始时虽然某些条件不同，但通过化学方程式中的化学计量数转化成反应物或生成物一边（即一边倒）后，初始条件完全相同，则建立的化学平衡状态是相同的，即为等效平衡。

二、等效平衡规律

1.恒温、恒容

（1）气体体积有变化的可逆反应（ΔV≠0）

将②、③采用“一边倒”转化成反应物一边，则①②③初始时的条件：温度、压强、相同组分的浓度完全相同，说明①②③建立的平衡是等效平衡，平衡体系中相同组分的体积百分数、物质的量浓度相等。④和①相比较，初始时的条件：温度相同，但压强、相同组分的物质的量浓度是①的两倍。若将④容器的容积扩大为原来的两倍，则①④初始条件完全相同，建立的平衡为等效平衡。两平衡体系中，二氧化硫的转化率相等，且等于氧气的转化率：相同组分的物质的量浓度相同，但其物质的量④是①的两倍。由于是恒容容器，故需将与①建立等效平衡后的④容器的体积缩小一半，相当于给该平衡体系加压，由于该反应是气体体积缩小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，重新达到平衡后，①④不再是等效平衡。反应物的转化率：④>①，相同反应物的体积百分数：④①，相同反应物的物质的量浓度：④≤2①，生成物的物质的量浓度：④≥2①。 龙源期刊网

（十三）等效平衡专题

1 （十三）等效平衡专题

1．含义：在一定条件下(等温等容或等温等压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同。

2．原理：由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。

3．等效平衡规律

等效类型 ① ②

③

条件 恒温、恒容 恒温、恒容 恒温、恒压

反应的特点 任何可逆反应 反应前后气体

分子数相等 任何可逆反应

起始投料 换算为化学方程式同一边物质；其“量”相同 换算为化学方程式同一边物质；其“量”符合同一比例 换算为化学方程式同一边物质；其“量”符合同一比例

平

衡

特

点 质量分数

(w%) 相同 相同 相同

浓度(c) 相同 成比例 相同(气体)

物质的量

(n) 相同 成比例 成比例

恒温恒压下等效平衡的分析方法——虚拟容器法

对某一可逆反应，无论反应前后气体体积是否相等，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量，若物质的量之比与对应组分起始加入的物质的量之比相同，则达到的平衡与原平衡等效。如在恒温、恒压条件下，可逆反应：

①②的图示如下：

对于不是恒压下的条件，也可以利用此模型，即先在恒压条件下建立等效平衡然后再压缩，比如上述①③若在恒容条件下比较，可以先在恒压条件下比较出二者是等效的，各物质的百分含量是相同的，然后再将③的容器压缩至一半，则分析出再次平衡后SO3的体积分数会增大。

（十三）等效平衡专题

2 （1）构建恒温恒容平衡思维模式

新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。

（2）构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)

新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。

（3）恒温恒容与恒温恒压条件平衡比较模式(起始量相同)

等效平衡原理及规律

等效平衡原理是物理学中的一个基本原理，它是指在一些特定条件下，一些物理量之间的等效关系。根据这个原理，我们可以用一些已知的物理量来推导和计算其他未知的物理量。等效平衡规律是指在等效平衡条件下，物理系统所满足的关系。

在物理学中，等效平衡原理有很多具体的应用，下面我们分别来介绍一些常见的等效平衡原理和规律。

1.电阻的串并联等效原理

根据欧姆定律，电阻和电流之间的关系可以用电阻的阻值来描述。在串联电路中，多个电阻相连，电流通过每个电阻都相同，而总电阻等于每个电阻的阻值之和；在并联电路中，多个电阻并连，总电流分成多条路径通过每个电阻，而总电阻等于所有电阻阻值的倒数之和的倒数。这就是电阻的串并联等效原理。

2.电容的串并联等效原理

电容的电量和电压之间的关系可以用电容的电容量来描述。在串联电路中，多个电容相连，总电压分为多个电容之间的电压之和，而总电容等于每个电容的电容量之和；在并联电路中，多个电容并连，总电压相同，而总电容等于所有电容电容量的和。这就是电容的串并联等效原理。

3.电压的分配和电流的合成规律

在串联电路中，总电压等于每个电阻上的电压之和；在并联电路中，总电流等于每个电阻上的电流之和。这就是电压的分配和电流的合成规律。

4.质点的力的合成和分解原理 当一个质点受到多个力的作用时，可以采用力的合成和分解原理来求解结果力。力的合成原理指的是，如果一个质点受到多个力的作用，可以用一个单一的力来代替这些力的合力，合力等于各个力的矢量和；力的分解原理指的是，可以将一个力分解为多个力的合力，合力等于原力。这个原理可以用来推导和计算各种物体受力的情况。

5.力矩的平衡和转动定律

力矩是力对物体产生转动效应的物理量。根据动力学中的平衡条件，当处于平衡状态时，物体所受合外力和合外力矩都为零。利用力矩的平衡条件，我们可以推导出转动定律，即力矩等于物体的转动惯量和角加速度的乘积。

综上所述，等效平衡原理和规律在物理学中有着广泛的应用，能够帮助我们理解和解决各种物理问题。通过运用这些原理和规律，可以简化问题的复杂性，从而更加方便地进行物理建模和计算。对于学习物理学的人们来说，理解和熟练应用这些原理和规律将是非常重要的。

反应前后气体体积不变的等效平衡

全文共四篇示例，供读者参考

第一篇示例：

在化学反应中，当反应前后气体体积保持不变时，我们就称之为反应前后气体体积不变的等效平衡。这种平衡现象在许多化学反应中都会出现，它是由于反应过程中所涉及的物质在反应条件下形成的体积不变的气体产物所引起的。在这种情况下，反应前所占据的总体积等于反应后所占据的总体积，因此反应前后的气体体积保持不变。

当我们研究化学反应时，发现反应前后气体体积不变的等效平衡对于理解反应发生机理和推断反应条件具有重要的意义。它可以帮助我们确定反应物质的摩尔比，进而确定反应的化学方程式。而且，通过实验测定气体体积的变化，我们还能确定反应的热效应和熵变等热力学参数，从而揭示出反应过程中的能量变化和熵变化。

在研究气体反应时，反应前后气体体积不变的等效平衡通常出现在具有确定摩尔比的反应中。当氢气与氧气发生火花反应生成水汽时，反应前后的气体体积不变。这是因为氢气和氧气在一定比例下反应生成水汽，水汽的体积与原来的氢气和氧气的体积相同。

在实验中，通过精密的实验装置和恒温恒压条件下的操作，可以很好地控制反应体系的温度、压强和体积，从而准确地测定反应前后气体体积的变化。我们可以利用装有活塞的容器，在一定温度和压强下测量反应前后气体的体积，从而确定反应前后气体体积不变的等效平衡。

在化学实验中，反应前后气体体积不变的等效平衡还可以帮助我们推断未知气体的性质。当我们用氢气与硫磺反应生成硫化氢气体时，根据氢气和硫磺的摩尔比可以确定生成的硫化氢气体的体积，从而推断出硫化氢气体的性质。

第二篇示例：

反应前后气体体积不变的等效平衡是一种特殊的化学反应平衡，它指的是在反应过程中，参与反应的气体产物和反应物的体积并没有发生变化，即反应前后气体体积保持不变。这种平衡通常出现在特定条件下的气体反应中，是一种重要且有趣的现象。本文将对反应前后气体体积不变的等效平衡进行深入探讨，包括其产生原因、应用领域和实验方法等方面。