化學(xué)能量變化之“重”“難”“熱”

內(nèi)蒙古赤峰市巴林左旗林東一中(025450)

劉志龍● 王曉波●

化學(xué)能量變化之“重”“難”“熱”

內(nèi)蒙古赤峰市巴林左旗林東一中(025450)

劉志龍● 王曉波●

一個確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量與反應(yīng)條件沒有必然的聯(lián)系，決定于反應(yīng)物總能量與生成物總能量的相對大小.這個總能量讓很多師生難以釋懷.本文就此將能量變化的重難熱點加以梳理，以備師生借鑒和參考.

解析 圖中曲線(Ⅰ)未使用催化劑(Ⅱ)使用了催化劑，催化劑的使用只是降低了反應(yīng)所需要的活化能.

由Ea=E活-E反Ea′=E活-E生

二者相減得到：Ea-Ea′=E生-E反=ΔH

即由圖所示ΔH=E2-E1

根據(jù)反應(yīng)熱的定義，可逆反應(yīng)的ΔH與反應(yīng)的條件、可逆反應(yīng)的程度和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等無關(guān)，ΔH不變.然而可逆反應(yīng)不可能進行完全，所以在密閉容器中若按方程式中化學(xué)計量數(shù)完全反應(yīng)時，反應(yīng)體系的熱效應(yīng)Q<|ΔH|=|E2-E1|

答案：Q

點評 由圖所示，推導(dǎo)出ΔH的計算公式，再根據(jù)可逆反應(yīng)的特點，從而確定出Q和|ΔH|的大小關(guān)系.

例2 下表中的數(shù)據(jù)為各物質(zhì)的鍵能.

物質(zhì)CN2O2CH4NH3H2OH2化學(xué)鍵C-CN≡NO=OH-CH-NH-OH-H鍵能/kJ/mol347．4946496414．4391463436

完成下列兩個小題：

(1)上述物質(zhì)中能量最低的是____,形成氫化物最不穩(wěn)定的是____.

(2)相同條件下，N2、H2、O2分別和H2反應(yīng)，當消耗等量的H2時，吸收或放出的熱量最多的是____.

解析 從非金屬性角度來說，元素的非金屬性越弱，單質(zhì)的活潑性就越弱，單質(zhì)越不易與H2化合，形成的氫化物越不穩(wěn)定.等量的單質(zhì)與H2化合產(chǎn)生的熱效應(yīng)就越小.

從能量角度而言，物質(zhì)的鍵能表示破壞1 mol物質(zhì)中的共價鍵所消耗的能量，因此共價鍵的鍵能越大，物質(zhì)本身所具有的能量越低，物質(zhì)需要更多的能量解離，物質(zhì)就越穩(wěn)定.等量的單質(zhì)與H2化合產(chǎn)生的熱效應(yīng)就越小.

答案：(1)N2CH4(2)H2O

點評 一個確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中吸收能量或放出能量ΔH=反應(yīng)物的化學(xué)鍵鍵能之和-生成物的化學(xué)鍵鍵能之和=生成物能量之和-反應(yīng)物能量之和.

ΔH1=Q1kJ/mol ①

ΔH2=Q2kJ/mol ②

ΔH3=Q3kJ/mol ③

室溫下使16g純甲醇充分燃燒，再恢復(fù)到室溫放出的熱量為多少？

將①/2+2×②-③即可得到室溫下酒精燃燒熱的方程式：

1

0.5

CO2(g)+2H2O(l) ΔH=0.5ΔH1+2ΔH2-ΔH3

0.5Q1+2Q2-Q3

Q

答案：Q=0.5(0.5Q1+2Q2-Q3)kJ

點評 利用蓋斯定律解題必須首先確定目標反應(yīng)，然后根據(jù)已知反應(yīng)，通過四則混合運算的方法確定換算的最佳結(jié)果.同時在運算時ΔH的“+”、“—”也按照相同的方式進行計算.

重難點闡釋：化學(xué)反應(yīng)中的總能量變化包括：物質(zhì)化學(xué)能的變化和化學(xué)鍵鍵能的變化.這兩種能量變化不是割離的而是有必然聯(lián)系的.由ΔH兩個互為相反數(shù)的計算公式以及化學(xué)反應(yīng)的總能量與總鍵能的反比關(guān)系.不難得出：反應(yīng)物化學(xué)能之和+反應(yīng)物中化學(xué)鍵鍵能之和=生成物化學(xué)能之和+生成物中化學(xué)鍵鍵能之和.

熱點預(yù)測：高考對蓋斯定律的考查僅局限于定律的簡單應(yīng)用，考查程度不深.以后的復(fù)習備考中務(wù)必傾向于將蓋斯定律與原電池和電解池的知識點結(jié)合起來，這樣有利于考查學(xué)生的綜合應(yīng)用和理解能力，也可能成為高考出題的亮點.

總結(jié)歸納：

(1)對于任意一個化學(xué)反應(yīng)而言：

反應(yīng)物總能量之和+反應(yīng)物總鍵能之和=生成物總能量之和+生成物總鍵能之和.

ΔH=反應(yīng)物中化學(xué)鍵鍵能之和-生成物中化學(xué)鍵鍵能之和=生成物化學(xué)能之和-反應(yīng)物化學(xué)能之和.

ΔH=Ea-Ea′(Ea為反應(yīng)物的活化能；Ea′為生成物的活化能)

(2)同一主族元素的單質(zhì)和H2化合時：元素的非金屬性越弱，單質(zhì)越不活潑，與H2就越不容易化合，生成的氫化物就越不穩(wěn)定，形成化合物的共價鍵鍵能越小.物質(zhì)本身具有的能量越高.等量的單質(zhì)和H2化合，放出的熱量就越少.

G632

B

1008-0333(2017)07-0075-01