化學圖像中的能量關系

陳曉雷

(江蘇省啟東市第一中學 226200)

圖像題是高中化學的重點和難點，圖像具有簡明直觀的特點.圖像中的能量關系問題將化學反應能量的有關的信息在圖像中表示，但很多學生讀圖識圖能力不強，不能從圖像中提取出與問題有關的有效信息，解這類題有一定的困難，這里結合具體例題總結歸納解決這類問題的一般方法.

一、考查化學鍵能

化學反應的舊鍵斷裂所吸收的能量與新鍵生成所放出的能量之差就是化學反應焓變的數值，利用這一點可以計算化學鍵的鍵能.關鍵是要確定化學反應中斷裂及生成的化學鍵的種類和數量，進而用化學鍵能表示出反應的焓變.

例1 腁(H2N-NH2)是一種高能燃料，有關化學反應的能量變化如圖所示，已知斷裂1 mol化學鍵所需的能量(kJ)：N≡N為942、O=O為500、N-N為154，則斷裂1 mol N-H鍵所需的能量(kJ)是( ).

A.194 B.391 C.516

D.658

點評解題時要首先讀懂圖像，充分利用圖像中的信息.由于本題生成物中的C-H的鍵能未知，根據整個反應的化學方程式無法求解，因此沒有寫出整個反應的熱化學方程式，而是借助反應物到假想中間物的熱化學方程式來解題.

二、考查活化能與焓變的關系

化學反應過程的能量變化圖像中包含很多的信息，根據反應物總能量和生成物總能量大小關系可以判斷反應是吸熱反應還是放熱反應，根據反應過程中的能量變化關系可以判斷反應活化能的大小.在改變外部條件時，如改變溫度、加入催化劑等，同樣會在圖像中有所表現.

例2 某化學反應過程能量變化如圖所示，下列說法正確的是( ).

A.反應過程a有催化劑參與

B.該反應為放熱反應，熱效應等于ΔH

C.改變催化劑，可改變該反應的活化能

D.在催化劑條件下，反應的活化能等于E1+E2

解析活化能是讓分子從常態轉化為容易發生化學反應的活躍狀態所需的能量，從圖中來看即為化學反應過程中能量的最大值與初始能量的差值.從圖中可以看出，反應過程a活化能大于反應過程b活化能，反應過程a沒有催化劑參與，反應過程b有催化劑參與，加入催化劑改變了反應的活化能，因此A項錯誤，C項正確.本反應的生成物的總能量小于反應物的總能量，且差值為ΔH，反應為放熱反應，熱效應等于ΔH，C項正確.E1、E2表示的是反應不同階段的活化能，不能簡單疊加作為總反應的活化能，D項錯誤.正確答案為BC.

點評本題主要考查活化能的定義以及加入催化劑對反應的影響.要注意的是加入催化劑會改變反應的活化能，可能升高也可能降低，要根據具體圖像來判斷，但是不改變反應的焓變，從本題圖像可以看出，反應過程a、b的熱效應均等于ΔH.

三、考查反應熱與物質穩定性

根據物質的能量來判斷不同物質的或同一物質不同狀態下的穩定性也是化學圖像中的能量關系常見的考查方式.物質內部所含的能量越低，則物質越穩定.解題時結合題目條件判斷出物質能量的高低關系，進而得出穩定性強弱關系.

例3 下列圖像分別表示有關反應的反應過程與能量變化的關系，據此判斷下列說法中正確的是( ).

A.石墨轉變為金剛石反應過程吸熱

B.白磷穩定性比紅磷強

解析從第一幅圖可以看出，石墨能量比金剛石低，因此石墨轉變為金剛石反應過程吸熱，A項正確.從第二幅圖可以看出，白磷能量高于紅磷，能量越高的穩定性越差，因此紅磷穩定性比白磷強，B項錯誤.根據第三幅圖可知，相同量的氣態S和固態S燃燒，氣態S放出的熱量更多，但反應是放熱反應，ΔH<0，因此數值上ΔH1<ΔH2，C項錯誤.由第四幅圖可以看出生成物的總能量高于反應物的總能量，反應屬于吸熱反應，因此ΔH>0，正確答案為A、D項.

點評本題難度不大，考查反應熱的概念以及反應熱與物質穩定性的關系，充分利用各個反應過程與能量關系圖，找出不同物質反應熱打大小關系是解題的關鍵.

從上面幾個例題的解析過程可以看出，圖像題其實并不可怕，只要掌握好讀圖識圖的技巧，以及化學反應中能量相關的基礎知識.就能根據問題快速在圖像中提取出有效信息，進而分析求解.多加練習，總結經驗，在處理這類問題時會越來越得心應手.