例說化學反應的活化能

◇ 甘肅 楊 麗

活化能是一個比較重要的概念,對理解化學反應與能量的關系或影響化學反應速率的因素有重要意義.

1 活化能和反應熱的區別

活化能是指分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態(活化分子)所需要的能量;反應熱是反應過程放出或吸收的能量.

例1(1)圖1中所示反應是____(填“吸熱”或“放熱”)反應,該反應______(填“需要”或“不需要”)加熱,該反應的ΔH＝______(用含E1、E2的代數式表示).

分析(1)由圖可知,生成物的總能量小于反應物的總能量,該反應為放熱反應,反應的

圖1

(2)該反應逆反應的活化能為

2 活化能與反應速率的關系及影響因素

活化能小→普通分子容易變成活化分子→活化分子的百分數增多→單位體積內活化分子數增多→單位體積內有效碰撞次數增多→化學反應速率增大.

例2反應物X轉化為Y和Z的能量變化如圖2所示.下列說法正確的是( ).

A.X→Y反應的活化能為E5

圖2

B.加入催化劑后曲線a變為曲線b

C.升高溫度增大吸熱反應的活化能,從而使反應速率加快

D.壓縮容器的容積不改變活化能,但增大單位體積活化分子數,使得反應速率加快

分析使用正催化劑能降低反應的活化能,但不能改變反應物、生成物的狀態,不能改變反應的反應熱.根據能量變化,X→Y活化能是(E5－E2),選項A錯誤;使用催化劑,活化能降低,產物不變,選項B錯誤;升高溫度,增大了活化分子百分數,化學反應速率增大,選項C錯誤;壓縮容器的體積,增大壓強,增大單位容積活化分子數,反應速率加快,選項D正確.答案為D.

3 化學反應能量圖中活化能的計算

活化能是指分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量,因此反應物的能量與反應過程最高能量差就是該反應的活化能;生成物的能量與反應過程中最高能量差是逆反應的活化能.

例3圖3是298 K時,N2與H2反應過程中能量變化的曲線圖,下列敘述不正確的是( ).

圖3

A.該反應的熱化學方程式為N2(g)＋3 H2(g)?2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1

B.正反應的活化能是508 kJ·mol－1

C.逆反應的活化能是600 kJ·mol－1

D.在一定溫度下,通入1 mol N2和3 mol H2反應后放出的熱量為92 kJ

分析催化劑能降低反應的活化能,但反應熱沒有變化.反應物能量高,生成物能量低,反應熱ΔH＝508 kJ·mol－1－600 kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1,選項A說法正確;反應物的能量與反應過程最高能量差為508 kJ·mol－1,選項B說法正確;生成物的能量與反應過程中最高能量差是逆反應的活化能,選項C說法正確;合成氨為可逆反應,不能完全轉化,通入1 mol N2和3 mol H2反應后放出的熱量小于92 kJ,選項D說法錯誤.答案為D.