化学图像中的能量关系

陈晓雷

(江苏省启东市第一中学 226200)

图像题是高中化学的重点和难点，图像具有简明直观的特点.图像中的能量关系问题将化学反应能量的有关的信息在图像中表示，但很多学生读图识图能力不强，不能从图像中提取出与问题有关的有效信息，解这类题有一定的困难，这里结合具体例题总结归纳解决这类问题的一般方法.

一、考查化学键能

化学反应的旧键断裂所吸收的能量与新键生成所放出的能量之差就是化学反应焓变的数值，利用这一点可以计算化学键的键能.关键是要确定化学反应中断裂及生成的化学键的种类和数量，进而用化学键能表示出反应的焓变.

例1 腁(H2N-NH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O=O为500、N-N为154，则断裂1 mol N-H键所需的能量(kJ)是( ).

A.194 B.391 C.516

D.658

点评解题时要首先读懂图像，充分利用图像中的信息.由于本题生成物中的C-H的键能未知，根据整个反应的化学方程式无法求解，因此没有写出整个反应的热化学方程式，而是借助反应物到假想中间物的热化学方程式来解题.

二、考查活化能与焓变的关系

化学反应过程的能量变化图像中包含很多的信息，根据反应物总能量和生成物总能量大小关系可以判断反应是吸热反应还是放热反应，根据反应过程中的能量变化关系可以判断反应活化能的大小.在改变外部条件时，如改变温度、加入催化剂等，同样会在图像中有所表现.

例2 某化学反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是( ).

A.反应过程a有催化剂参与

B.该反应为放热反应，热效应等于ΔH

C.改变催化剂，可改变该反应的活化能

D.在催化剂条件下，反应的活化能等于E1+E2

解析活化能是让分子从常态转化为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量，从图中来看即为化学反应过程中能量的最大值与初始能量的差值.从图中可以看出，反应过程a活化能大于反应过程b活化能，反应过程a没有催化剂参与，反应过程b有催化剂参与，加入催化剂改变了反应的活化能，因此A项错误，C项正确.本反应的生成物的总能量小于反应物的总能量，且差值为ΔH，反应为放热反应，热效应等于ΔH，C项正确.E1、E2表示的是反应不同阶段的活化能，不能简单叠加作为总反应的活化能，D项错误.正确答案为BC.

点评本题主要考查活化能的定义以及加入催化剂对反应的影响.要注意的是加入催化剂会改变反应的活化能，可能升高也可能降低，要根据具体图像来判断，但是不改变反应的焓变，从本题图像可以看出，反应过程a、b的热效应均等于ΔH.

三、考查反应热与物质稳定性

根据物质的能量来判断不同物质的或同一物质不同状态下的稳定性也是化学图像中的能量关系常见的考查方式.物质内部所含的能量越低，则物质越稳定.解题时结合题目条件判断出物质能量的高低关系，进而得出稳定性强弱关系.

例3 下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系，据此判断下列说法中正确的是( ).

A.石墨转变为金刚石反应过程吸热

B.白磷稳定性比红磷强

解析从第一幅图可以看出，石墨能量比金刚石低，因此石墨转变为金刚石反应过程吸热，A项正确.从第二幅图可以看出，白磷能量高于红磷，能量越高的稳定性越差，因此红磷稳定性比白磷强，B项错误.根据第三幅图可知，相同量的气态S和固态S燃烧，气态S放出的热量更多，但反应是放热反应，ΔH<0，因此数值上ΔH1<ΔH2，C项错误.由第四幅图可以看出生成物的总能量高于反应物的总能量，反应属于吸热反应，因此ΔH>0，正确答案为A、D项.

点评本题难度不大，考查反应热的概念以及反应热与物质稳定性的关系，充分利用各个反应过程与能量关系图，找出不同物质反应热打大小关系是解题的关键.

从上面几个例题的解析过程可以看出，图像题其实并不可怕，只要掌握好读图识图的技巧，以及化学反应中能量相关的基础知识.就能根据问题快速在图像中提取出有效信息，进而分析求解.多加练习，总结经验，在处理这类问题时会越来越得心应手.