例析“能量转化图”在高中化学反应中的妙用

• 作 者: 王贵武
• 出 处: 中学化学
• 发表日期: 2014年5期
• 关键词: 能量转化 化学反应 总能量 合成尿素 能量变化曲线 放热反应 催化剂 反应物 活化能 热化学方程式 生成物 总反应 正确表达 热效应 判断 吸热反应 解析 点评

　　一、利用能量转化图判断吸热与放热反应的情况
　　例1已知合成尿素的总反应为：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l),ΔH<0，它可以分两步进行：
　　（1） 2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s),ΔH1<0
　　(2)NH2COONH4（s)
　　CO(NH2)2(s)+H2O(l),ΔH2>0
　　图1中正确表达合成尿素过程中能量变化的是（ ）。图中a代表2NH3(g)+CO2(g),b代表NH2COONH4(s)，c代表CO(NH2)2(s)+H2O(l)。
　　解析由于总反应是放热反应，则反应物2NH3(g)+CO2(g)的总能量大于生成物CO(NH2)2(s)+H2O(l)的总能量；因ΔH1<0，ΔH2>0。故选项C正确。
　　点评放热反应中ΔH<0，反应物的总能量大于生成物的总能量；吸热反应中ΔH>0，反应物总能量小于生成物的总能量。看懂能量转化图的含义是解决本题的关键之处。
　　二、利用能量转化图判断催化剂和活化能相关问题
　　例2图2为某一化学反应在不同的条件下能量变化曲线图，四个选项中说法正确的是（ ）。
　　A.化学催化比酶催化的效果好
　　B.使用不同催化剂可以改变反应的热效应
　　C.使用催化剂可以降低化学反应的活化能
　　D.反应物的总能量低于生成物的总能量
　　图2解析根据图2可知：催化剂能降低化学反应的活化能，对反应物总能量与生成物总能量无影响，则对该反应的焓变也无影响。C项正确。
　　点评反应吸热还是放热是由反应的初始状态和反应结束状态的能量的大小关系来决定的，催化剂的加入能降低反应的活化能、使反应更容易发生，而对反应物的完成程度、反应的热效应均无影响。
　　三、利用能量转化图判断热化学方程式的正误情况
　　例3图3为化学反应N2+3H22NH3的能量变化图，下列热化学方程式正确的是（）。
　　图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
　　解析由题设中提供的能量转化图可以得到：
　　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
　　综合可知：A项单位错误，B项原子不守恒，D项中数值错误，正确选项为C。
　　点评判断热化学方程式书写是否正确要注意热化学方程式和燃烧热、中和热表示式的区别；表示燃烧热、中和热的化学方程式时，对反应物的量、产物的组成和状体都有特殊的限制，而表示热化学方程式时，只要保证化学计量数与反应热匹配即可；最后要注意反应热单位（kJ/mol）和物质聚集状态。
　　(收稿日期：2013-12-15)