能量图是一张图表，显示反应从反应物走向生成物时，化学物质的能量如何变化。生成物相对于反应物的高度告诉你反应是放热还是吸热，两者之间的差距就是能量变化 ΔH。
这是能量变化与化学键的第二课，它为区分释放与吸收的能量中的术语提供图像。
图上每个部分是什么意思？
纵轴表示能量。横轴表示反应的进程，从左（反应物）到右（生成物）。它不是时间轴，也没有以秒为单位的刻度。
- 左边的水平线： 反应物的能量。
- 右边的水平线： 生成物的能量。
- 中间的峰： 沿途最高的能量。从反应物爬到峰顶的高度是活化能，见下一课。
- 两条水平线之间的垂直箭头： 整个反应的能量变化 ΔH。
怎样一步步读图？
- 先标出反应物和生成物的水平线，再做别的事。
- 比较两者。 生成物较低为放热；生成物较高为吸热。
- 如果有数值，把 ΔH 写成生成物减反应物。
- 用第 2 步检查符号。 生成物较低必须得到负数。
- 加上单位，通常是 kJ/mol。
例题详解
下面的数值是为练习而虚构的。某虚构反应的反应物为 100 kJ/mol，峰值为 250 kJ/mol，生成物为 40 kJ/mol。
| 图的部分 | 能量（kJ/mol） |
|---|---|
| 反应物 | 100 |
| 峰值 | 250 |
| 生成物 | 40 |
第一步，比较高度： 生成物（40）低于反应物（100），所以反应是放热的。
第二步，计算 ΔH： 生成物减反应物 = 40 − 100 = −60 kJ/mol。
第三步，检查： 符号为负，与放热相符。
第四步，爬到峰顶： 250 − 100 = 150 kJ/mol。这是活化能，不是能量变化。
现在把图反过来。第二个虚构反应的反应物为 50，峰值为 210，生成物为 130。生成物更高，所以是吸热反应，ΔH = 130 − 50 = +80 kJ/mol。
检查： 第一个答案因生成物较低而为负，第二个因生成物较高而为正。两者都与箭头方向一致。
要留意的错误
典型的失误是把峰值当成生成物的高度。
错误答案： “ΔH = 250 − 100 = +150 kJ/mol，所以反应是吸热的。”
学生用峰值减去反应物，算出的是能量障碍，而不是整体的能量变化。
纠正的方法是只用两条水平线。生成物在 40，所以 ΔH = 40 − 100 = −60 kJ/mol，反应是放热的。有个小习惯很有用：把手指放在左边水平线，滑到右边水平线，问自己是往下移还是往上移。
自我检测
1. 反应物为 200 kJ/mol，峰值为 320 kJ/mol，生成物为 150 kJ/mol。反应是放热还是吸热？ΔH 是多少？
查看答案
生成物（150）低于反应物（200），所以是放热。ΔH = 150 − 200 = −50 kJ/mol。
2. 某能量图中生成物高于反应物。ΔH 箭头指向哪里？ΔH 的符号是什么？
查看答案
箭头从反应物水平线指向生成物水平线，方向向上，ΔH 为正。反应是吸热的。
3. 有学生说峰越高，反应越放热。对吗？
查看答案
不对。峰值表示能量障碍。反应是否放热，取决于生成物是否低于反应物。
下一步
接下来在解释能量图上的活化能中运用爬到峰顶的高度。想做综合题时，可以试试能量变化与化学键练习。
在考试时间压力下标注和读图，是一项靠口头反馈进步的技能。一对一线上化学补习的老师可以请你说明每个箭头的理由，并指出你的读图在哪里出现偏差。