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        化學(xué)圖像中的能量關(guān)系

        2018-08-15 02:04:22陳曉雷
        數(shù)理化解題研究 2018年19期
        關(guān)鍵詞:化學(xué)鍵考查催化劑

        陳曉雷

        (江蘇省啟東市第一中學(xué) 226200)

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

        一、考查化學(xué)鍵能

        化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)焓變的數(shù)值,利用這一點(diǎn)可以計(jì)算化學(xué)鍵的鍵能.關(guān)鍵是要確定化學(xué)反應(yīng)中斷裂及生成的化學(xué)鍵的種類和數(shù)量,進(jìn)而用化學(xué)鍵能表示出反應(yīng)的焓變.

        例1 腁(H2N-NH2)是一種高能燃料,有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖所示,已知斷裂1 mol化學(xué)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(diǎn)評解題時(shí)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(jù)整個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式無法求解,因此沒有寫出整個(gè)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式,而是借助反應(yīng)物到假想中間物的熱化學(xué)方程式來解題.

        二、考查活化能與焓變的關(guān)系

        化學(xué)反應(yīng)過程的能量變化圖像中包含很多的信息,根據(jù)反應(yīng)物總能量和生成物總能量大小關(guān)系可以判斷反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng),根據(jù)反應(yīng)過程中的能量變化關(guān)系可以判斷反應(yīng)活化能的大小.在改變外部條件時(shí),如改變溫度、加入催化劑等,同樣會(huì)在圖像中有所表現(xiàn).

        例2 某化學(xué)反應(yīng)過程能量變化如圖所示,下列說法正確的是( ).

        A.反應(yīng)過程a有催化劑參與

        B.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),熱效應(yīng)等于ΔH

        C.改變催化劑,可改變該反應(yīng)的活化能

        D.在催化劑條件下,反應(yīng)的活化能等于E1+E2

        解析活化能是讓分子從常態(tài)轉(zhuǎn)化為容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需的能量,從圖中來看即為化學(xué)反應(yīng)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(yīng)過程a活化能大于反應(yīng)過程b活化能,反應(yīng)過程a沒有催化劑參與,反應(yīng)過程b有催化劑參與,加入催化劑改變了反應(yīng)的活化能,因此A項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確.本反應(yīng)的生成物的總能量小于反應(yīng)物的總能量,且差值為ΔH,反應(yīng)為放熱反應(yīng),熱效應(yīng)等于ΔH,C項(xiàng)正確.E1、E2表示的是反應(yīng)不同階段的活化能,不能簡單疊加作為總反應(yīng)的活化能,D項(xiàng)錯(cuò)誤.正確答案為BC.

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

        三、考查反應(yīng)熱與物質(zhì)穩(wěn)定性

        根據(jù)物質(zhì)的能量來判斷不同物質(zhì)的或同一物質(zhì)不同狀態(tài)下的穩(wěn)定性也是化學(xué)圖像中的能量關(guān)系常見的考查方式.物質(zhì)內(nèi)部所含的能量越低,則物質(zhì)越穩(wěn)定.解題時(shí)結(jié)合題目條件判斷出物質(zhì)能量的高低關(guān)系,進(jìn)而得出穩(wěn)定性強(qiáng)弱關(guān)系.

        例3 下列圖像分別表示有關(guān)反應(yīng)的反應(yīng)過程與能量變化的關(guān)系,據(jù)此判斷下列說法中正確的是( ).

        A.石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸磻?yīng)過程吸熱

        B.白磷穩(wěn)定性比紅磷強(qiáng)

        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(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸磻?yīng)過程吸熱,A項(xiàng)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(wěn)定性越差,因此紅磷穩(wěn)定性比白磷強(qiáng),B項(xiàng)錯(cuò)誤.根據(jù)第三幅圖可知,相同量的氣態(tài)S和固態(tài)S燃燒,氣態(tài)S放出的熱量更多,但反應(yīng)是放熱反應(yīng),ΔH<0,因此數(shù)值上ΔH1<ΔH2,C項(xiàng)錯(cuò)誤.由第四幅圖可以看出生成物的總能量高于反應(yīng)物的總能量,反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng),因此ΔH>0,正確答案為A、D項(xiàng).

        點(diǎn)評本題難度不大,考查反應(yīng)熱的概念以及反應(yīng)熱與物質(zhì)穩(wěn)定性的關(guān)系,充分利用各個(gè)反應(yīng)過程與能量關(guān)系圖,找出不同物質(zhì)反應(yīng)熱打大小關(guān)系是解題的關(guān)鍵.

        從上面幾個(gè)例題的解析過程可以看出,圖像題其實(shí)并不可怕,只要掌握好讀圖識(shí)圖的技巧,以及化學(xué)反應(yīng)中能量相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí).就能根據(jù)問題快速在圖像中提取出有效信息,進(jìn)而分析求解.多加練習(xí),總結(jié)經(jīng)驗(yàn),在處理這類問題時(shí)會(huì)越來越得心應(yīng)手.

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