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常見化學鍵能量需要記嗎

科技 更新时间:2024-12-21 21:33:57

在平時的教學中,中學化學題目往往很少去比較物質的能量大小,考綱更側重于比較穩定性以及鍵能的大小,而後者大家都耳熟能詳。

常見化學鍵能量需要記嗎(能量與鍵能在化學題目中的應用)1

首先用這張圖解釋一下為啥能量越低越穩定,如果說相同的一個物質,能量因為某種原因高了一點那麼它達到過渡态需要克服的活化能Ea就相對來說更低了,更容易去反應了。所以物質本身能量越低越穩定,而物質穩定的原因是破壞這種物質所需要的能量多,也就是破壞其鍵能所需能量多,難破壞,就說物質穩定。所以物質的鍵能越大,其本身的能量越低。鍵能代表的是想要破壞化學鍵所需要的能量。當然,我們大家都知道鍵能越大,化學鍵結合的越牢固,破壞化學鍵需要的能量越多,對應分子越穩定。

接下來我們來看看下面的這道題目:

常見化學鍵能量需要記嗎(能量與鍵能在化學題目中的應用)2

首先是原子核間距的判斷:由于Cl、Br、I均為同主族元素,原子半徑易知依次增大,Cl2、Br2、I2分子中成鍵原子的核間距依次增大。

其次是能量的判斷:

常見化學鍵能量需要記嗎(能量與鍵能在化學題目中的應用)3

共價鍵鍵能越大,分子越穩定,對應分子本身的能量越低。易知答案選A。

深層次探讨(僅供參考):物質總能量越高,鍵能就越低嗎?

物質總能量即物質的内能(或熱力學能),是物質内各種形式能量的總和,包括分子動能、分子勢能、分子内電子的動能和勢能,原子核能等等,随着認識的深化,還在發現新能量形式,内能的絕對值難以确定;而鍵能是指在常溫下(25℃ ) 基态化學鍵分解成氣态原子所吸收的能量,或者氣态原子形成基态化學鍵釋放的能量,這是兩個相反的過程,鍵能可通過實驗與計算的方法得到.

這兩種能量大小之間有什麼關系?

部分老師總結為:物質總能量越高,鍵能就越低.所依據理由大緻有如下兩個方面:

1. 物質的總能量越高,越不穩定,在化學反應中越活潑,越易斷鍵,鍵能就越低.

2. 在計算反應熱ΔH 時常采用兩個公式:

ΔH = 生成物總能量 - 反應物總能量;

ΔH = 反應物鍵能 - 生成物鍵能,

這兩種方法計算的 ΔH 相等,若生成物總能量> 反應物總能量,則生成物鍵能 < 反應物鍵能,反應物與生成物相比,總能量越高,鍵能就越低.

我認為理由 1 欠嚴謹,大量的惰性物質總能量也會很高,化學性質會活潑嗎? 再者若隻是核能高導緻總能量高,而電子的動能與勢能并不高,物質化學性質未必活潑.

理由 2 中用鍵能計算反應熱僅是一種估算,特殊情況下,算出的ΔH 與真實的 ΔH正負都不同.

當然大多數情況,鍵能計算的 ΔH 與真實的 ΔH 接近,但不能随意延伸,如,有的教師延伸出:已知 1 mol NH3鍵能> 1 mol H2O 鍵能,則相同 條件下,1 mol NH3總能量 < 1mol H2O 總能量,這個結論就更值得商榷.

試問:1 mol C10H22鍵能必定大于 1 mol CH4,但是總能量誰大呢? 單從核能角度 C10H22也大于 CH4.

判斷物質間總能量的大小,通常是通過一個變化過程來進行,若該變化是放熱過程,則反應物總能量大于生成物總能量,若為吸熱過程則反之.

例如,H2(g) + Cl2(g) = 2 mol HCl(g) ΔH < 0

總能量:1 mol H2(g) + 1 mol Cl2(g) > 2 mol HCl(g),鍵能:1 mol H2(g)+ 1 mol Cl2(g) < 2 mol HCl(g).

在中學的變化過程中元素質量是守恒的,用于比較總能量的物質之間元素種類和質量應當守恒.

我認為在中學階段可以這樣表述:對組成元素種類和質量相同的物質,一般總能量越高,鍵能越低. 如,1 mol H2(g) 與 1 mol Cl2(g) 混合物與 2 mol HCl( g) 的比較就符合這個結論. 雖然 1 mol NH3與 1 mol H2O的鍵能可以進行比較,但因為元素種類不同,通常無法直接比較兩者總能量大小.

為何要加"一般"二字呢,因為這個表述也有反例,例如,總能量 1 mol H2O( g) 大于1 mol H2O( L) ,但這兩者鍵能卻是相等的,因為液态水變成氣态水吸收的能量不應屬于鍵能.

再舉一反例:H2(g) + I2(g) = 2 mol HI(g) ΔH < 0,而H2(g)+ I2(s) = 2 mol HI(g) ΔH > 0. 查閱資料顯示,鍵能:1 mol H2(g) + 1mol I2(g) < 2 mol HI(g),但總能量的大小卻因為 I2的狀态不同而不同. 根本原因是當物質種類和質量一旦确定,鍵能就确定了,不因溫度、狀态改變而改變;但總能量會因為溫度、狀态等不同而不同,所以總能量大小關系就難以确定.

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