例析“能量轉(zhuǎn)化圖”在高中化學(xué)反應(yīng)中的妙用

王貴武

一、利用能量轉(zhuǎn)化圖判斷吸熱與放熱反應(yīng)的情況

例1已知合成尿素的總反應(yīng)為：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l),ΔH<0，它可以分兩步進(jìn)行：

（1） 2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s),ΔH1<0

(2)NH2COONH4（s)

CO(NH2)2(s)+H2O(l),ΔH2>0

圖1中正確表達(dá)合成尿素過(guò)程中能量變化的是（ ）?，D中a代表2NH3(g)+CO2(g),b代表NH2COONH4(s)，c代表CO(NH2)2(s)+H2O(l)。

解析由于總反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則反應(yīng)物2NH3(g)+CO2(g)的總能量大于生成物CO(NH2)2(s)+H2O(l)的總能量；因ΔH1<0，ΔH2>0。故選項(xiàng)C正確。

點(diǎn)評(píng)放熱反應(yīng)中ΔH<0，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量；吸熱反應(yīng)中ΔH>0，反應(yīng)物總能量小于生成物的總能量?？炊芰哭D(zhuǎn)化圖的含義是解決本題的關(guān)鍵之處。

二、利用能量轉(zhuǎn)化圖判斷催化劑和活化能相關(guān)問(wèn)題

例2圖2為某一化學(xué)反應(yīng)在不同的條件下能量變化曲線圖，四個(gè)選項(xiàng)中說(shuō)法正確的是（ ）。

A.化學(xué)催化比酶催化的效果好

B.使用不同催化劑可以改變反應(yīng)的熱效應(yīng)

C.使用催化劑可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

D.反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量

圖2解析根據(jù)圖2可知：催化劑能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，對(duì)反應(yīng)物總能量與生成物總能量無(wú)影響，則對(duì)該反應(yīng)的焓變也無(wú)影響。C項(xiàng)正確。

點(diǎn)評(píng)反應(yīng)吸熱還是放熱是由反應(yīng)的初始狀態(tài)和反應(yīng)結(jié)束狀態(tài)的能量的大小關(guān)系來(lái)決定的，催化劑的加入能降低反應(yīng)的活化能、使反應(yīng)更容易發(fā)生，而對(duì)反應(yīng)物的完成程度、反應(yīng)的熱效應(yīng)均無(wú)影響。

三、利用能量轉(zhuǎn)化圖判斷熱化學(xué)方程式的正誤情況

例3圖3為化學(xué)反應(yīng)N2+3H22NH3的能量變化圖，下列熱化學(xué)方程式正確的是（）。

圖3A. NH3(g)NH3(l)ΔH=-22.7 kJ

B. N2(g)+H2(g)NH3(l)

ΔH=-68.7 kJ/mol

C. 2NH3(g)N2(g)+3H2(g)

ΔH=+92 kJ/mol

D. N2(g)+3H2(g)2NH3(l)

ΔH=-431.3 kJ/mol

解析由題設(shè)中提供的能量轉(zhuǎn)化圖可以得到：

12N2(g)+32H2(g)NH3(g)

ΔH=-46 kJ/mol

NH3(g)NH3(l)ΔH=-22.7 kJ/mol

12N2(g)+32H2(g)NH3(l)

ΔH=-68.7 kJ/mol

綜合可知：A項(xiàng)單位錯(cuò)誤，B項(xiàng)原子不守恒，D項(xiàng)中數(shù)值錯(cuò)誤，正確選項(xiàng)為C。

點(diǎn)評(píng)判斷熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)是否正確要注意熱化學(xué)方程式和燃燒熱、中和熱表示式的區(qū)別；表示燃燒熱、中和熱的化學(xué)方程式時(shí)，對(duì)反應(yīng)物的量、產(chǎn)物的組成和狀體都有特殊的限制，而表示熱化學(xué)方程式時(shí)，只要保證化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱匹配即可；最后要注意反應(yīng)熱單位（kJ/mol）和物質(zhì)聚集狀態(tài)。

(收稿日期：2013-12-15)

一、利用能量轉(zhuǎn)化圖判斷吸熱與放熱反應(yīng)的情況

例1已知合成尿素的總反應(yīng)為：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l),ΔH<0，它可以分兩步進(jìn)行：

（1） 2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s),ΔH1<0

(2)NH2COONH4（s)

CO(NH2)2(s)+H2O(l),ΔH2>0

圖1中正確表達(dá)合成尿素過(guò)程中能量變化的是（ ）?，D中a代表2NH3(g)+CO2(g),b代表NH2COONH4(s)，c代表CO(NH2)2(s)+H2O(l)。

解析由于總反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則反應(yīng)物2NH3(g)+CO2(g)的總能量大于生成物CO(NH2)2(s)+H2O(l)的總能量；因ΔH1<0，ΔH2>0。故選項(xiàng)C正確。

點(diǎn)評(píng)放熱反應(yīng)中ΔH<0，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量；吸熱反應(yīng)中ΔH>0，反應(yīng)物總能量小于生成物的總能量?？炊芰哭D(zhuǎn)化圖的含義是解決本題的關(guān)鍵之處。

二、利用能量轉(zhuǎn)化圖判斷催化劑和活化能相關(guān)問(wèn)題

例2圖2為某一化學(xué)反應(yīng)在不同的條件下能量變化曲線圖，四個(gè)選項(xiàng)中說(shuō)法正確的是（ ）。

A.化學(xué)催化比酶催化的效果好

B.使用不同催化劑可以改變反應(yīng)的熱效應(yīng)

C.使用催化劑可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

D.反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量

圖2解析根據(jù)圖2可知：催化劑能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，對(duì)反應(yīng)物總能量與生成物總能量無(wú)影響，則對(duì)該反應(yīng)的焓變也無(wú)影響。C項(xiàng)正確。

點(diǎn)評(píng)反應(yīng)吸熱還是放熱是由反應(yīng)的初始狀態(tài)和反應(yīng)結(jié)束狀態(tài)的能量的大小關(guān)系來(lái)決定的，催化劑的加入能降低反應(yīng)的活化能、使反應(yīng)更容易發(fā)生，而對(duì)反應(yīng)物的完成程度、反應(yīng)的熱效應(yīng)均無(wú)影響。

三、利用能量轉(zhuǎn)化圖判斷熱化學(xué)方程式的正誤情況

例3圖3為化學(xué)反應(yīng)N2+3H22NH3的能量變化圖，下列熱化學(xué)方程式正確的是（）。

圖3A. NH3(g)NH3(l)ΔH=-22.7 kJ

B. N2(g)+H2(g)NH3(l)

ΔH=-68.7 kJ/mol

C. 2NH3(g)N2(g)+3H2(g)

ΔH=+92 kJ/mol

D. N2(g)+3H2(g)2NH3(l)

ΔH=-431.3 kJ/mol

解析由題設(shè)中提供的能量轉(zhuǎn)化圖可以得到：

12N2(g)+32H2(g)NH3(g)

ΔH=-46 kJ/mol

NH3(g)NH3(l)ΔH=-22.7 kJ/mol

12N2(g)+32H2(g)NH3(l)

ΔH=-68.7 kJ/mol

綜合可知：A項(xiàng)單位錯(cuò)誤，B項(xiàng)原子不守恒，D項(xiàng)中數(shù)值錯(cuò)誤，正確選項(xiàng)為C。

點(diǎn)評(píng)判斷熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)是否正確要注意熱化學(xué)方程式和燃燒熱、中和熱表示式的區(qū)別；表示燃燒熱、中和熱的化學(xué)方程式時(shí)，對(duì)反應(yīng)物的量、產(chǎn)物的組成和狀體都有特殊的限制，而表示熱化學(xué)方程式時(shí)，只要保證化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱匹配即可；最后要注意反應(yīng)熱單位（kJ/mol）和物質(zhì)聚集狀態(tài)。

(收稿日期：2013-12-15)

一、利用能量轉(zhuǎn)化圖判斷吸熱與放熱反應(yīng)的情況

例1已知合成尿素的總反應(yīng)為：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l),ΔH<0，它可以分兩步進(jìn)行：

（1） 2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s),ΔH1<0

(2)NH2COONH4（s)

CO(NH2)2(s)+H2O(l),ΔH2>0

圖1中正確表達(dá)合成尿素過(guò)程中能量變化的是（ ）?，D中a代表2NH3(g)+CO2(g),b代表NH2COONH4(s)，c代表CO(NH2)2(s)+H2O(l)。

解析由于總反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則反應(yīng)物2NH3(g)+CO2(g)的總能量大于生成物CO(NH2)2(s)+H2O(l)的總能量；因ΔH1<0，ΔH2>0。故選項(xiàng)C正確。

點(diǎn)評(píng)放熱反應(yīng)中ΔH<0，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量；吸熱反應(yīng)中ΔH>0，反應(yīng)物總能量小于生成物的總能量。看懂能量轉(zhuǎn)化圖的含義是解決本題的關(guān)鍵之處。

二、利用能量轉(zhuǎn)化圖判斷催化劑和活化能相關(guān)問(wèn)題

例2圖2為某一化學(xué)反應(yīng)在不同的條件下能量變化曲線圖，四個(gè)選項(xiàng)中說(shuō)法正確的是（ ）。

A.化學(xué)催化比酶催化的效果好

B.使用不同催化劑可以改變反應(yīng)的熱效應(yīng)

C.使用催化劑可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

D.反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量

圖2解析根據(jù)圖2可知：催化劑能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，對(duì)反應(yīng)物總能量與生成物總能量無(wú)影響，則對(duì)該反應(yīng)的焓變也無(wú)影響。C項(xiàng)正確。

點(diǎn)評(píng)反應(yīng)吸熱還是放熱是由反應(yīng)的初始狀態(tài)和反應(yīng)結(jié)束狀態(tài)的能量的大小關(guān)系來(lái)決定的，催化劑的加入能降低反應(yīng)的活化能、使反應(yīng)更容易發(fā)生，而對(duì)反應(yīng)物的完成程度、反應(yīng)的熱效應(yīng)均無(wú)影響。

三、利用能量轉(zhuǎn)化圖判斷熱化學(xué)方程式的正誤情況

例3圖3為化學(xué)反應(yīng)N2+3H22NH3的能量變化圖，下列熱化學(xué)方程式正確的是（）。

圖3A. NH3(g)NH3(l)ΔH=-22.7 kJ

B. N2(g)+H2(g)NH3(l)

ΔH=-68.7 kJ/mol

C. 2NH3(g)N2(g)+3H2(g)

ΔH=+92 kJ/mol

D. N2(g)+3H2(g)2NH3(l)

ΔH=-431.3 kJ/mol

解析由題設(shè)中提供的能量轉(zhuǎn)化圖可以得到：

12N2(g)+32H2(g)NH3(g)

ΔH=-46 kJ/mol

NH3(g)NH3(l)ΔH=-22.7 kJ/mol

12N2(g)+32H2(g)NH3(l)

ΔH=-68.7 kJ/mol

綜合可知：A項(xiàng)單位錯(cuò)誤，B項(xiàng)原子不守恒，D項(xiàng)中數(shù)值錯(cuò)誤，正確選項(xiàng)為C。

點(diǎn)評(píng)判斷熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)是否正確要注意熱化學(xué)方程式和燃燒熱、中和熱表示式的區(qū)別；表示燃燒熱、中和熱的化學(xué)方程式時(shí)，對(duì)反應(yīng)物的量、產(chǎn)物的組成和狀體都有特殊的限制，而表示熱化學(xué)方程式時(shí)，只要保證化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱匹配即可；最后要注意反應(yīng)熱單位（kJ/mol）和物質(zhì)聚集狀態(tài)。

(收稿日期：2013-12-15)