【知识点详解】
1. 勒夏特列原理:勒夏特列原理是化学平衡理论中的一个重要概念,它指出当一个可逆反应处于平衡状态时,如果改变系统的一个外部条件(如压力、温度、浓度等),平衡将朝着能够减弱这个改变的方向移动。题目中提到的氯水中氯气在光照下分解,可以通过此原理解释,因为光照会使氯分子分解,增加氢离子和氯离子的浓度,平衡向生成氯气的方向移动,从而使氯水颜色变浅。而催化剂的使用并不改变平衡位置,只是加快反应速率,所以不能用勒夏特列原理解释。
2. 反应能量变化:反应中的能量变化通常通过焓变(ΔH)来表示。在题目的描述中提到了几个关于ΔH的点。A选项,催化剂能改变反应速率但不改变ΔH,所以a、b曲线代表的是催化剂对反应速率而非能量变化的影响。B选项,完全燃烧通常释放更多的能量,因此ΔH1<ΔH2。C选项,ΔH只与反应物和产物的能量状态有关,与反应条件(光照或点燃)无关。D选项,若ΔH>0,表示正反应是吸热的,因此正反应的活化能大于逆反应的活化能。
3. 酸碱中和反应的热效应:强酸与强碱的中和反应是放热的,ΔH为负值。根据题目中的热效应关系,浓硫酸与氢氧化钠反应放出的热量比稀硝酸多,因为浓硫酸溶于水会放出额外的热量;而醋酸是弱酸,其电离过程吸热,因此与氢氧化钠反应放出的热量最少。所以,ΔH2<ΔH3<ΔH1。
4. 能量判断与表示方法:A选项,能量越低的物质越稳定,石墨能量低于金刚石,所以石墨更稳定。B选项,同种物质的气态能量高于固态,因此硫蒸气燃烧放出热量多。C选项,NaOH固体溶解也会放出热量,因此实际放出的热量会大于5.73 kJ。D选项,2 g氢气燃烧放热285.8 kJ,那么2倍的氢气放热应是其2倍,即571.6 kJ,因此该表示正确。
5. 焓变关系:题目中的ΔH1、ΔH2和ΔH3涉及不同反应的焓变。根据盖斯定律,反应的焓变只与起始和终态有关,而不直接与路径有关。因此,通过组合反应,可以推导出ΔH3=ΔH1+2ΔH2。
6. 反应速率比较:反应速率通常用反应物或产物的浓度变化速率表示。在比较反应速率时,需要转换成同一物质的速率。题目中的②和③已经都是以摩尔/升·秒为单位,可以直接比较,它们的速率相同。①需转换成B的速率,即3υ(A)=18mol/L·min,④需转换成B的速率,即υ(D)/2=0.225mol/L·s。因此,②和③的速率最快。
7. 加快反应速率:对于气态反应,增加反应物A的浓度能显著加快正反应速率,因为增加了反应物分子之间的碰撞概率。由于B是固体,加入B不会改变其浓度,对反应速率影响不大。降低温度、减小压强或增加体积都会使反应速率下降。
8. 化学平衡标志:平衡的标志是各项物理量不再随时间变化。B选项中,容器内各物质的浓度不再变化表明反应达到平衡。A选项,压强不变可能是平衡,也可能是反应物和产物的摩尔数相等。C选项,浓度之比并不能直接表示平衡,只有在特定条件下才等于系数比。D选项,消耗X和生成Z同时进行,无法判断是否达到平衡。
9. 平衡标志:对于反应A(s)+2B(g)→C(g)+D(g),平衡标志是B的浓度不再变化,而不是B和D的生成速率。B选项满足这一条件。
以上就是针对化学反应能量变化、平衡原理、反应速率和平衡标志等相关知识点的详细解释。这些知识在高中化学学习中是非常基础且重要的,对理解和解决化学问题至关重要。