高考化學(xué)中能量守恒定律的考查

能量守恒定律作為自然界最基本的定律之一，在化學(xué)學(xué)科中扮演著至關(guān)重要的角色，是理論知識(shí)的重要組成部分．

１ 化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

高考化學(xué)中，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)中能量變化的考查，不僅檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)基本概念的理解程度，更考驗(yàn)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力．

例１ 乙烯氫化的化學(xué)方程式為C２H４（g）＋H２（g）?C２H６（g） ΔH ，使用不同含Au催化劑的反應(yīng)進(jìn)程如圖１所示．下列說法不正確的是（ ）．

A．催化效果：催化劑AuPF３＋ 大于催化劑AuF

B．該反應(yīng)的ΔH ＝－１２９.６kJ·mol－１

C．過渡態(tài)物質(zhì)的穩(wěn)定性：過渡態(tài)１＞過渡態(tài)２

D．１molC２H６（g）的能量小于１molC２H４（g）與１molH２（g）的能量之和

解析 由圖可知，使用催化劑AuF時(shí)的最大活化能為[－３.４６－（－１１２.８）]kJ＝１０９.３４kJ，使用催化劑AuPF３＋ 時(shí)的最大活化能為[－１２９６－（－２３３.７）]kJ＝１０４.１kJ．最大活化能小，反應(yīng)速率快，故效果較好的催化劑是 AuPF３＋，選項(xiàng) A 說法正確．由圖可知，該反應(yīng)的ΔH ＝－１２９.６kJ·mol－１，選項(xiàng)B說法正確．能量越低越穩(wěn)定，過渡態(tài)物質(zhì)的穩(wěn)定性：過渡態(tài)１＜過渡態(tài)２，選項(xiàng)C說法錯(cuò)誤．由圖可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，即１molC２H６（g）的能量小于１molC２H４（g）與１molH２（g）的能量之和，選項(xiàng)D正確．答案為C．

２ 能量守恒在化學(xué)平衡中的應(yīng)用

化學(xué)平衡是化學(xué)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的橋梁，它揭示了反應(yīng)物與生成物之間在特定條件下的濃度關(guān)系．能量守恒定律，則為我們理解和控制化學(xué)平衡提供了有力的工具．能量守恒定律貫穿整個(gè)化學(xué)反應(yīng)的始終，無論是簡單的化合與分解，還是復(fù)雜的氧化還原，能量守恒定律都如同一把金鑰匙，能幫助我們打開理解反應(yīng)本質(zhì)的大門．在備考過程中，學(xué)生應(yīng)深入理解能量守恒定律的內(nèi)涵，掌握其在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用方法，提高復(fù)習(xí)效率．

例２ MTP是一類重要的藥物中間體，可以由TOME經(jīng)環(huán)化后合成．其反應(yīng)式為

為了提高TOME 的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)進(jìn)行時(shí)需及時(shí)從溶液體系中移除部分甲醇．TOME的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時(shí)間的變化如圖２所示．

設(shè)TOME的初始濃度為a mol·L－１，反應(yīng)過程中的液體體積變化忽略不計(jì)．下列說法錯(cuò)誤的是（ ）．

A．１９０℃時(shí)，０～１５０minMTP的平均反應(yīng)速率為０．６７a／１５０ mol·L－１·min－１

B．若Z 點(diǎn)處于化學(xué)平衡狀態(tài)，則２１０ ℃時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)K ＝０．９８a×０．９８a／０．０２a mol·L－１

C．X 、Y 兩點(diǎn)雖溫度不同，但MTP的物質(zhì)的量濃度相等

D．從溶液體系中及時(shí)移除部分甲醇可提高TOME的轉(zhuǎn)化率

解析 １９０℃時(shí)，０～１５０min MTP的濃度增加了０．６７a mol·L－１ ，則平均反應(yīng)速率為０．６７a／１５０ mol·L－１·min－１，選項(xiàng)A 說法正確．反應(yīng)過程中不斷移除甲醇，當(dāng)Z 點(diǎn)處于化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，此時(shí)甲醇的濃度小于０．９８a mol·L－１，則反應(yīng)的平衡常數(shù)K 不等于０．９８a×０．９８a／０．０２a mol·L－１，選項(xiàng)B說法錯(cuò)誤．由圖２可知，X 、Y 兩點(diǎn)TOME的轉(zhuǎn)化率相等，生成的MTP的物質(zhì)的量也相等，溶液體積相等，則MTP的物質(zhì)的量濃度也相等，選項(xiàng)C 說法正確．從溶液體系中及時(shí)移除部分甲醇，使化學(xué)平衡正向移動(dòng)，進(jìn)而可提高TOME的轉(zhuǎn)化率，選項(xiàng)D說法正確．答案為B．

通過對(duì)能量守恒在化學(xué)平衡中應(yīng)用的探討，我們不難發(fā)現(xiàn)，這一基本原理在化學(xué)平衡的調(diào)節(jié)與控制中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用．無論是通過改變溫度、濃度還是壓力等條件來影響平衡的移動(dòng)，其本質(zhì)都是對(duì)反應(yīng)體系中能量的調(diào)整．因此，深入理解能量守恒定律及其在化學(xué)平衡中的應(yīng)用，對(duì)于提高我們解決化學(xué)問題的能力，以及更好地掌握化學(xué)平衡的相關(guān)知識(shí)，都具有非常重要的意義．

３ 電化學(xué)中的能量轉(zhuǎn)換

電化學(xué)作為化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支，其核心在于研究化學(xué)能與電能之間的轉(zhuǎn)換過程，通過深入研究能量守恒定律在電化學(xué)中的應(yīng)用，我們不僅能夠揭示能量轉(zhuǎn)換的本質(zhì)和規(guī)律，還能夠?yàn)閷?shí)際生活中的能源利用和環(huán)境保護(hù)提供理論支持和指導(dǎo)．因此，在探討能量守恒定律的應(yīng)用時(shí)，電化學(xué)中的能量轉(zhuǎn)換無疑是一個(gè)值得重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域．

下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）．

A．上述裝置為將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的裝置

B．電極d上發(fā)生還原反應(yīng)

C．上述轉(zhuǎn)化的總反應(yīng)方程式為

D．上述轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)了資源回收與利用

電化學(xué)中的能量轉(zhuǎn)換不僅涉及原電池、電解池等的工作原理，還關(guān)聯(lián)到能量轉(zhuǎn)換效率、環(huán)境影響等實(shí)際問題．通過深入學(xué)習(xí)和研究，我們能夠更好地理解這些裝置的設(shè)計(jì)原理和優(yōu)化方法，從而為實(shí)現(xiàn)更高效、更環(huán)保的能量轉(zhuǎn)換提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)．深入學(xué)習(xí)和理解能量守恒定律在電化學(xué)中的能量轉(zhuǎn)換應(yīng)用，不僅有助于我們應(yīng)對(duì)考試挑戰(zhàn)，更能夠培養(yǎng)我們的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，為未來的科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．

高考化學(xué)中對(duì)能量守恒定律的考查，不僅要求考生對(duì)定律本身有深入的理解，更要求他們能夠靈活應(yīng)用這一基本原理解決實(shí)際問題．這種考查方式不僅檢驗(yàn)考生的理論知識(shí)掌握情況，更考查他們?cè)诿鎸?duì)復(fù)雜問題時(shí)所展現(xiàn)出的邏輯思維能力和問題解決能力．

（完）