能级图

这一页涵盖中五热化学的一条内容标准：能级图。上一条标准里你已把反应分类为放热或吸热，现在你要学的是把那个热量变化画成一张图。

能级图在试卷二里反复出现，既有要你画图的题，也有要你判读的图，所以在这里掌握一套稳妥的方法，能在整章都拿到分。

能级图显示什么

能级图是一张简单的图，竖轴是能量（热含量）。它画出两条水平线：一条是反应物的能级，一条是生成物的能级。

两条线的高度差就是 ΔH，即反应的热量变化。横轴代表反应的进程；它没有刻度，只是把反应物排在左边、生成物排在右边。

最重要的一点，就是哪一条线更高：

• 如果生成物比反应物低，说明能量被释放了，反应是放热的。
• 如果生成物比反应物高，说明能量被吸收了，反应是吸热的。

绘制放热的能级图

对放热反应：

1. 画出竖轴并标上「能量」。
2. 把反应物的线画得较高。
3. 把生成物的线画得较低。
4. 在上方的线写反应物的化学式，在下方的线写生成物的化学式。
5. 从反应物能级画一支向下的箭头指到生成物能级，标上 ΔH（负）。

由于生成物的热含量比反应物小，那份「失去」的能量以热的形式释放到了周围，这正是混合物温度上升的原因。

绘制吸热的能级图

对吸热反应：

1. 画出「能量」轴。
2. 把反应物的线画得较低。
3. 把生成物的线画得较高。
4. 在两条在线都标出正确的化学式。
5. 从反应物向生成物画一支向上的箭头，标上 ΔH（正）。

这里生成物的热含量比反应物大；那份多出来的能量是从周围吸收来的，这正是温度下降的原因。

反过来读图

考官常常给你一张图，要你判断反应类型并写出 ΔH 的正负号。把逻辑反过来用：看生成物。

**生成物低 → 放热 → ΔH 为负。生成物高 → 吸热 → ΔH 为正。

** ΔH 箭头会确认这一点，箭头向下表示放出热量，箭头向上表示吸收热量。

例题

题目。 甲烷的燃烧是放热反应。

为反应 CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O 画一张能级图，并标出 ΔH。

步骤1：建立坐标轴。 画一条竖轴并标上「能量」。

横向表示反应的进程。

步骤2：定出相对的能级。 反应是放热的，所以生成物（CO₂ + 2H₂O）必须画得比反应物（CH₄ + 2O₂）低。

步骤3：画出并标注两条能级。 为 CH₄ + 2O₂ 画一条较高的水平线，为 CO₂ + 2H₂O 画一条较低的水平线，把各自的化学式写在对应的线旁。

步骤4：加上 ΔH 箭头。 从反应物的线向生成物的线画一支向下的竖直箭头，标上 ΔH（负），因为放出了热量。

答案。 图中 CH₄ + 2O₂ 在较高的能级、CO₂ + 2H₂O 在较低的能级，两者之间有一支向下、标为负的 ΔH 箭头，这就是放热反应的标准画法。

练习题

题目。 碳酸铜(II) 的热分解 CuCO₃ → CuO + CO₂ 是吸热反应。

描述它的能级图该怎么画，包括反应物与生成物的位置以及 ΔH 箭头的方向。

答案。 由于反应是吸热的，反应物（CuCO₃）画在较低的能级，生成物（CuO + CO₂）画在较高的能级。ΔH 箭头从较低的反应物线向上指到较高的生成物线，标为 ΔH（正），表示热量已从周围被吸收。

考试提示

一张满分的能级图需要五样东西：标注好的能量轴、一条反应物线、一条位于正确相对高度的生成物线、写在每条线旁的化学式，以及一支方向正确、标注好的 ΔH 箭头。最常丢分的两个错误是：(1) 把生成物放错边，记住放热的生成物在低处、吸热的生成物在高处；(2) 忘记标注箭头或把箭头方向画反。

快速自查：ΔH 箭头永远从反应物指向生成物；若它向下，反应是放热，若它向上，反应是吸热。把两条线明显分开，让批卷者一眼就能看到高度差。

把图与键能联系起来

你也可以用键来解释高度差。放热反应里，生成物成键释放的能量多于反应物断键吸收的能量，所以生成物落在较低的能级。

吸热反应正相反：断开反应物的键吸收的能量多于形成生成物的键释放的能量，所以生成物落在较高处。能用一句话说出这一点，就把「画图」的题变成了完整的解释，这正是试卷二里较长题目所看重的。

应避免的常见错误

不要把两条能级画在同一高度，必须有一段等于 ΔH 的明显竖直间隔。不要让箭头没有标注，或漏掉正负号。

不要把这张图与反应速率里带「活化能鼓包」的能量曲线混淆；在中五热化学的层次，除非题目特别问活化能，你通常只需画出反应物与生成物的能级以及 ΔH 箭头。最后，当题目给了方程式时，要写出真正的化学式，而不是只写「反应物」和「生成物」这两个词。

这一节的位置

这是**热化学一章的内容标准 11.2，紧接放热与吸热反应，并为中和热、置换热、沉淀热与燃烧热作铺垫，这几种反应你都可能被要求画成能级图。用本章的复习笔记巩固画图规则，并用例题**练习判读图。

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快速回顾

• 能量轴竖直；反应物与生成物画成两条水平线。
• 放热： 生成物较低，ΔH 箭头向下，ΔH 为负。
• 吸热： 生成物较高，ΔH 箭头向上，ΔH 为正。
• 标注坐标轴、两条线、化学式与 ΔH 箭头才能拿满分。