专题03 化学反应与能量变化（考点清单）（讲+练）-2024-2025学年高一化学下学期期中考点大串讲（人教版2019必修第二册）

专题03 化学反应与能量变化 ◆考点01 吸热反应和放热反应 1.吸热反应和放热反应的比较 放热反应 吸热反应 定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 与化学键 强弱的关系　 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量 反应 过程 图示 判断 E1>E2 反应吸收能量(吸热反应) E1<E2 反应放出能量(放热反应) （1）根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素。 若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应。 （2）根据化学键断裂或形成时的能量变化判断——用于计算。 若断裂反应物中的化学键所吸收的总能量小于形成生成物中化学键所放出的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应。 （3）根据反应物和生成物的相对稳定性判断。 由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应。 （4）根据反应条件判断。 凡是持续加热才能进行的反应一般是吸热反应。 2.常见的吸热反应与放热反应 常见的放热反应 （1） 所有的燃烧反应。 （2） 所有的酸碱中和反应。 （3） 大对数化合反应。 （4） 铝热反应（2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe）。 （5） 金属与酸、水的反应。 常见的吸热反应： （1） 大多数分解反应。 （2） 部分以碳为还原剂的还原反应（还原氧化铜、氧化铁等）。 （3） 某些晶体之间的反应（Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+NH3↑+10H2O） （4） 盐酸与碳酸氢钠的反应。 【易错提醒】 ①物质的总能量越低，物质越稳定。 ②需要加热的反应不一定是吸热反应，吸热反应也不一定需要加热。 ◆考点02 利用键能计算化学反应中的能量变化 1．化学键与能量变化的关系 化学键的形成蕴涵着能量变化，在进行反应时化学键要断裂，吸收能量，反应后形成新化学键要放出能量，反应前反应物能量与反应后生成物能量不相等。 2．计算公式 用Q(吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子化学键形成时放出的总能量。 公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化： ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 3．实例(以H2＋Cl2===2HCl为例)： （1）图示分析： （2）计算分析： 化学键 反应中能量变化 1 mol A—B化学键 反应中能量变化 H—H 吸收436 kJ 共吸收679 kJ Cl—Cl 吸收243 kJ H—Cl 放出431 kJ 共放出862 kJ 结论 679 kJ－862 kJ＝－183 kJ，即反应放出183 kJ热量 ◆考点03 能量的转化与能源的利用 凡是能够提供某种形式能量的物质或是物质的运动，统称为能源。它是人类取得能量的来源，包括已开采出来的可供使用的自然资源和经过加工或转移的能量的来源，尚未开采出的能量资源不列入能源的范畴，只能是能源资源。 能源的分类方法有多种： 1、一次能源与二次能源 从自然界直接取得的天然能源叫一次能源，如原煤、原油、流过水坝的水等；一次能源经过加工转换后获得的能源称为二次能源，如各种石油制品、蒸气、煤气、电力、氢能等。 2、常规能源与新能源 在一定历史时期和科学技术水平下，已被人们广泛使用的能源称为常规能源，如煤、石油、天然气、水能等；随着科技的不断发展，才开始被人类采用先进的方法加以利用的古老能源以及新发现的利用先进技术所获得的能源都是新能源，如核能、风能、太阳能、海洋能等。 3、可再生能源与非再生能源 （1）可连续再生、永久利用的一次能源称为可再生能源，如水力、风能等； （2）经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，称为非再生能源，如石油、煤、天然气等。 4、人类利用能源的三个阶段 柴草时期、化石能源时期和多能源结构时期。 5、新能源 （1）概念：是指以新技术为基础，系统开发利用的能源，包括太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能等。 （2）太阳能的利用 植物的光合作用是大自然“利用”太阳能极为成功的范例。在人工利用太阳能方面，例如模拟生物体储存太阳能、利用太阳能电池把太阳能直接转化为电能、利用太阳能直接分解水，使太阳能转化为氢能等方面的研究，都取得了一些可喜的成绩。 （3）氢能的利用 氢能是人类最理想的能源，氢能主要用作高能燃料，广泛应用于飞机、汽车、燃料电池等其他需要热能或其他形式的能量的设备中。 （4）生物质能 新能源中一种无限的可再生性的能源是生物质能。它是自然界中各种绿色植物通过光合作用，将太阳能转换为化学能而固定下来的，储存在植物体内的一种自然资源能。 6、解决能源问题的措施 ①提高能源的利用效率： a.改善开采、运输、加工等各个环节； b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。 ②开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。 ◆考点04 原电池的工作原理 1.原电池的构成条件 理论上，自发进行的氧化还原反应均可构成原电池。具体条件是： ①有一个自发的氧化还原反应； ②有两个活动性不同的电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)，一般其中较活泼的金属作负极，发生氧化反应，较不活泼的金属(或能导电的非金属)作正极，发生还原反应； ③有电解质溶液(或熔融电解质)； ④两极用导线相连，形成闭合回路。 2.工作原理梳理 能量变化 化学能转化为电能 形成条件 两个电极 组合情况 ① ② ③ ④ 负 极 较活泼金属 金属 金属 石墨或Pt 正 极 较不活泼金属 金属氧化物 石墨或Pt 石墨或Pt 电解质溶液或 熔液、固体 电解质可能与电极的负极反应，也可能不与电极反应 电极上 有自发的氧化还原反应发生 微粒流向 外电路 电子从负极流向正极 内电路 溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极 3.工作原理图示 （1）装置示意图： （2）工作原理(以铜、锌、稀硫酸原电池为例)示意图： 知识要点 实例 电极构成 负极：还原性相对较强的金属 正极：还原性相对较弱的金属或导电非金属 锌板——负极 铜板——正极 电极反应 负极：失去电子，氧化反应 正极：得到电子，还原反应 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：2H＋＋2e－===H2 电子流向、电流方向 外电路：电子由负极流向正极，电流方向相反； 内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由负极流向正极 外电路：电子由锌板经导线流向铜板 内电路：SO移向锌板(负极)；Zn2＋移向铜板(正极) 电极反应式与 总反应式的关系　　 两个电极反应式相加，即得总反应式 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：2H＋＋2e－===H2 总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2 4.多角度判断原电池的正、负极 正极 较不活泼金属或非金属 电极材料 较活泼金属 负极 还原反应 电极反应类型 氧化反应 电子流入 电子流向 电子流出 电流流出 电流流向 电流流入 阳离子迁移的电极 离子流向 阴离子迁移的电极 质量增大或不变 电极质量 质量减少或不变 电极有气泡产生 电极现象 电极变细 【易错提醒】 （1）构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 （2）两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 （3）在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 ◆考点05 原电池原理的应用 1．加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池可以加快反应速率。 — | — 2．比较金属活泼性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 — | — 3．用于金属保护 将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 4．设计原电池 （1）依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。 （2）步骤：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例。 步骤 实例 将反应拆分 为电极反应 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应 Cu2＋＋2e－===Cu 选择电极 材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 Fe 正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液 画出装置图 ◆考点06 化学电源 1.电源的分类 分类 主要特点 实例 一次电池 不能再充电再生 普通锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池 二次电池 可充电再生，多次循环使用 铅蓄电池、锂电池 燃料电池 氧化剂和还原剂从外界输入，连续不断的提供电能，能量利用率高 氢氧燃料电池等 2.一次电池 （1）普通锌锰电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质 电极反应 负极 Zn-2e-==Zn2＋ 正极 2MnO2＋2NH＋2e-==Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4-==Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺陷 酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀 改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池； b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池； c.负极材料由锌片改为锌粉。 （2）碱性锌锰电池 用湿的KOH代替NH4Cl作电解质时，电池的能量和储存时间都能得到显著的提高，此时为碱性锌锰电池。它的负极反应式为 Zn + 2OH- -2e-==Zn(OH)2，正极反应式2MnO2 + 2H2O + 2e-==2MnOOH + 2OH- ，总反应式Zn + 2MnO2 + 2H2O == 2MnOOH + Zn(OH)2。 3.二次电池（充电电池） （1）充电电池又称二次电池。充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是化学能电能。 （2）常见类型：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 ①铅蓄电池 放电（原电池） 电极 负极材料 正极材料 Pb PbO2 电解质 H2SO4 电极 反应式 负极 Pb＋SO42－－2e－＝PbSO4 正极 PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－＝PbSO4＋2H2O 总反应式 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 特点 常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全 缺点：铅蓄电池在放电时除消耗电极材料外，还消耗电解质溶液，使溶液中自由移动的离子浓度降低，导电能力下降。 ②镍镉电池 以Cd 为负极，NiO(OH)为正极，KOH为电解质，总反应式为 2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 镍镉电池寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池若不回收会严重污染环境。 ③锂离子电池 碱金属中的 Li 是最轻的金属，活动性很强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。 锂的活动性很强，易与水发生反应，故锂电极不能与含水的介质接触，一般采用有机介质。 ④银锌电池 银锌电池正极填充 Ag2O和石墨，负极填充锌汞合金，电解质溶液为 KOH。总反应式为Zn + Ag2O + H2O 2Ag +Zn(OH)2 负极:Zn - 2e- + 2OH- == Zn(OH)2 正极:Ag2O + 2e- + H2O == 2Ag +20H-。 4.燃料电池 特点 连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。电能转化率超过80％ 反应原理 燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧 正极 是O2 负极 为可燃物，如H2、、CO、NH3、N2N4、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)及其衍生物如醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)等 电解质 常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2－)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响 书写 电极反应式 应先写出正极反应式，再将总反应式减去正极反应式就得负极反应式 整个过程须考虑一个重要的细节——电池工件的环境（如酸性电池、碱性电池、熔融氧化物电池、熔融碳酸盐电池、熔融硝酸盐电池等） 解题模板 解答燃料电池题目的几个关键点 ①要注意介质是什么，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧化剂。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时分析该离子参与靠近一极的电极反应。 ①氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性、碱性和中性三种。 物质 介质 电极反应式 总反应 工作原理示意图 H2 酸性介质 H2－2e－＝2H＋ 2H2＋O2＝2H2O 碱性介质 H2＋2OH－－2e－＝2H2O O2 酸性介质 O2＋4e－＋4H＋＝2H2O 碱性介质 O2＋4e－＋2H2O＝4OH－ 【归纳总结】 （1）燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，可以利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂(如O2)反应所放出的热能直接转变为电能。 （2）燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。 （3）燃料电池如果以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳。 （4）燃料电池与干电池和蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断地提供燃料和氧化剂，使反应能连续进行。 ◆考点07 原电池电极反应式的书写 1.原电池电极反应式的书写 负极反应式的书写 ①活泼金属作负极时，电极本身被氧化： a．若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如： Zn－2e－＝Zn2＋，Cu－2e－＝Cu2＋。 b．若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应式为两反应合并后的反应式。如Mg－Al(KOH)原电池，负极反应式为Al－－3e－＋4OH－＝AlO＋2H2O；铅蓄电池负极反应式：Pb－2e－＋SO＝PbSO4。 ②负极本身不反应时，常见书写方法为： 氢氧(酸性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＝2H＋。 氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＋2OH－＝2H2O。 正极反应式的书写 ①首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒 ②其次确定该微粒得电子后变成哪种形式 如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－＝2H2O 氢氧(碱性)燃料电池，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 铅蓄电池正极反应式：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO＝PbSO4＋2H2O 2．特定燃料电池电极反应式的书写 第一步：写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。 如甲烷燃料电池(电解质：NaOH溶液)的反应式为 CH4＋2O2===CO2＋2H2O　① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② ①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 第二步：写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况： 常见介质 注意事项 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋ 水溶液 不能出现O2－ （1）酸性电解质溶液环境下电极反应式： O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 （2）碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 （3）固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－。 （4）熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式。电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。 【注意】在燃料电池中，通入燃料的电极均为负极，通入空气或氧气的电极均为正极；对于燃料电池，要注意的是：即使燃料相同，如电解质溶液不同，电极反应式可能不同，如氢氧燃料电池，在酸性介质和碱性介质中的电极反应式就不同。 【易错提醒】 书写电极反应式的基本类型 （1）题目给定原电池的装置图，未给总反应式。 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物 ③写出电极反应式，将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得总反应式。 （2）题目中给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 1．下列变化过程中一定不存在化学能转化为热能的 A．谷物酿酒 B．木材燃烧 C．干冰升华 D．鞭炮燃放 2．环境、能源和资源是人类生存和发展的基本条件。下列说法不正确的是( ) A．二氧化硫的产生主要原因是煤的大量燃烧 B．海底埋藏着大量的可燃冰，它不可能成为未来的新能源 C．氢气极易燃烧，燃烧的产物是水，被认为是最清洁的燃料 D．化石燃料面临被耗尽的危险，人类正在利用和开发新的能源，如太阳能、风能、地热能等 3．下列关于化学反应中物质或能量变化的判断正确的是 A．加热条件下进行的化学反应一定是吸热反应 B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 C．一定条件下进行的化学反应，只能将化学能转化为热能 D．将NH4Cl固体与Ba(OH)2·8H2O固体混合并搅拌，反应放出热量 4.已知反应的能量变化如图所示、均为正值，下列说法正确的是 A. 该反应吸收的能最为 B. 破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量 C. 和的总能量一定高于和的总能量 D. 该反应只有在加热条件下才能进行 5．一氧化碳是一种可燃性气体，燃烧时发生反应：。下列关于该反应的说法不正确的是 A．属于放热反应 B．属于氧化还原反应 C．反应物的总能量低于生成物的总能量 D．化学键的断裂与形成是该反应中能量变化的主要原因 6.科学家用射线激光技术观察到与在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下： 下列说法正确的是    A. 和生成是吸热反应 B. 在该过程中，断键形成和 C. 和形成了具有极性共价键的 D. 状态Ⅰ状态Ⅲ表示与反应的过程 7．白磷与氧气可发生反应：P4＋5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P-P：a kJ·mol-1、P-O：b kJ·mol-1、P=O：ckJ·mol-1、O=O：d kJ·mol-1，根据图示的分子结构和有关数据估算1 mol白磷反应放出的热量，其中正确的是 A．(6a＋5d-4c-12b) kJ B．(4c＋12b-6a-5d) kJ C．(4c＋12b-4a-5d) kJ D．(4a＋5d-4c-12b) kJ 8．下列装置中，能将化学能转化为电能的是 A B C D 9．如图所示装置中，观察到M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是 选项 M N P A 银 锌 硝酸银溶液 B 铜 铁 稀盐酸 C 锌 铜 稀硫酸溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 10．实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学用如图所示装置研究原电池原理。下列说法错误的是 A．若图1中的下端接触，可观察到片上有无色气泡产生 B．图2中向片移动 C．图1中气泡产生速度比图2快 D．图3中正极的电极反应式为 11．下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列说法正确的是 A．放电过程中K+移向a电极 B．b为负极，通入的是氢气 C．该装置中只有一种能量转化形式 D．导线中每通过lmole-，需要消耗9g气体 12．（1）S8分子可形成单斜硫和斜方硫，转化过程如下： S(s，单斜)S(s，斜方)  ΔH＝－0.398 kJ·mol－1则S(单斜)、S(斜方)相比，较稳定的是____________(填“S(单斜)”或“S(斜方)”)。 （2）表中的数据表示破坏1 mol化学键需消耗的能量(即键能，单位为kJ·mol－1) 化学键 H—H H—Cl 键能 436 431 热化学方程式：H2(g) + Cl2(g)=2HCl(g) ΔH＝－183 kJ·mol－1，则Cl2的键能为______kJ·mol－1。 （3）由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。则反应过程中，每生成2 mol N2理论上放出的热量为___________。 13．“乙醇燃料电池”的工作原理为，装置如图所示。 ①在该电池中的移动方向为由 （填“A到B”或“B到A”）。写出A电极的电极反应式： 。 ②若标况下有11.2L 参与反应，理论上通过质子交换膜的数目为 。 14．原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。 （1）现有如下两个反应： A．；       B．。 判断能否设计成原电池A ，B (填“能”或“不能”)。 （2）将纯锌片和纯铜片按图中方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：    ①下列说法正确的是 。 A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置         B．乙中铜片上没有明显变化 C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少       D．两烧杯中溶液的均增大 ②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 乙(填“>”“<”或“=”)。 ③请写出图中构成原电池的负极电极反应式： 。构成原电池的电池工作时，溶液中向 极移动；电池工作完成后，溶液中浓度 (填“增大”或“减小”或“不变”)。 ④当乙中产生1.12L标准状况气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1L，测得溶液中设反应前后溶液体积不变。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为 。 （3）当甲中产生1.12L标准状况气体时，理论上通过导线的电子数目为 。 15．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。下图是一种银锌电池，其电极分别是和Zn，电解质溶液为KOH溶液。总反应为，其中一个电极反应为。 （1）正极材料为 。 （2）写出另一电极的电极反应式 。 （3）在电池使用的过程中，电解质溶液中KOH的物质的量怎样变化？ (增大、减小、不变)。 （4）当电池工作时通过电路对外提供了1mol电子，计算消耗的负极的质量 。 （5）利用下列反应：，选择适当的材料和试剂设计一个原电池。 ①请在原电池示意图中，标出电极名称、电极材料和电解质溶液。 ②正极反应式： 。 ③电解质溶液中，阳离子向 极移动。 1 / 21 学科网（北京）股份有 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题03 化学反应与能量变化 ◆考点01 吸热反应和放热反应 1.吸热反应和放热反应的比较 放热反应 吸热反应 定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 与化学键 强弱的关系　 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量 反应 过程 图示 判断 E1>E2 反应吸收能量(吸热反应) E1<E2 反应放出能量(放热反应) （1）根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素。 若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应。 （2）根据化学键断裂或形成时的能量变化判断——用于计算。 若断裂反应物中的化学键所吸收的总能量小于形成生成物中化学键所放出的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应。 （3）根据反应物和生成物的相对稳定性判断。 由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应。 （4）根据反应条件判断。 凡是持续加热才能进行的反应一般是吸热反应。 2.常见的吸热反应与放热反应 常见的放热反应 （1） 所有的燃烧反应。 （2） 所有的酸碱中和反应。 （3） 大对数化合反应。 （4） 铝热反应（2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe）。 （5） 金属与酸、水的反应。 常见的吸热反应： （1） 大多数分解反应。 （2） 部分以碳为还原剂的还原反应（还原氧化铜、氧化铁等）。 （3） 某些晶体之间的反应（Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+NH3↑+10H2O） （4） 盐酸与碳酸氢钠的反应。 【易错提醒】 ①物质的总能量越低，物质越稳定。 ②需要加热的反应不一定是吸热反应，吸热反应也不一定需要加热。 ◆考点02 利用键能计算化学反应中的能量变化 1．化学键与能量变化的关系 化学键的形成蕴涵着能量变化，在进行反应时化学键要断裂，吸收能量，反应后形成新化学键要放出能量，反应前反应物能量与反应后生成物能量不相等。 2．计算公式 用Q(吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子化学键形成时放出的总能量。 公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化： ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 3．实例(以H2＋Cl2===2HCl为例)： （1）图示分析： （2）计算分析： 化学键 反应中能量变化 1 mol A—B化学键 反应中能量变化 H—H 吸收436 kJ 共吸收679 kJ Cl—Cl 吸收243 kJ H—Cl 放出431 kJ 共放出862 kJ 结论 679 kJ－862 kJ＝－183 kJ，即反应放出183 kJ热量 ◆考点03 能量的转化与能源的利用 凡是能够提供某种形式能量的物质或是物质的运动，统称为能源。它是人类取得能量的来源，包括已开采出来的可供使用的自然资源和经过加工或转移的能量的来源，尚未开采出的能量资源不列入能源的范畴，只能是能源资源。 能源的分类方法有多种： 1、一次能源与二次能源 从自然界直接取得的天然能源叫一次能源，如原煤、原油、流过水坝的水等；一次能源经过加工转换后获得的能源称为二次能源，如各种石油制品、蒸气、煤气、电力、氢能等。 2、常规能源与新能源 在一定历史时期和科学技术水平下，已被人们广泛使用的能源称为常规能源，如煤、石油、天然气、水能等；随着科技的不断发展，才开始被人类采用先进的方法加以利用的古老能源以及新发现的利用先进技术所获得的能源都是新能源，如核能、风能、太阳能、海洋能等。 3、可再生能源与非再生能源 （1）可连续再生、永久利用的一次能源称为可再生能源，如水力、风能等； （2）经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，称为非再生能源，如石油、煤、天然气等。 4、人类利用能源的三个阶段 柴草时期、化石能源时期和多能源结构时期。 5、新能源 （1）概念：是指以新技术为基础，系统开发利用的能源，包括太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能等。 （2）太阳能的利用 植物的光合作用是大自然“利用”太阳能极为成功的范例。在人工利用太阳能方面，例如模拟生物体储存太阳能、利用太阳能电池把太阳能直接转化为电能、利用太阳能直接分解水，使太阳能转化为氢能等方面的研究，都取得了一些可喜的成绩。 （3）氢能的利用 氢能是人类最理想的能源，氢能主要用作高能燃料，广泛应用于飞机、汽车、燃料电池等其他需要热能或其他形式的能量的设备中。 （4）生物质能 新能源中一种无限的可再生性的能源是生物质能。它是自然界中各种绿色植物通过光合作用，将太阳能转换为化学能而固定下来的，储存在植物体内的一种自然资源能。 6、解决能源问题的措施 ①提高能源的利用效率： a.改善开采、运输、加工等各个环节； b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。 ②开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。 ◆考点04 原电池的工作原理 1.原电池的构成条件 理论上，自发进行的氧化还原反应均可构成原电池。具体条件是： ①有一个自发的氧化还原反应； ②有两个活动性不同的电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)，一般其中较活泼的金属作负极，发生氧化反应，较不活泼的金属(或能导电的非金属)作正极，发生还原反应； ③有电解质溶液(或熔融电解质)； ④两极用导线相连，形成闭合回路。 2.工作原理梳理 能量变化 化学能转化为电能 形成条件 两个电极 组合情况 ① ② ③ ④ 负 极 较活泼金属 金属 金属 石墨或Pt 正 极 较不活泼金属 金属氧化物 石墨或Pt 石墨或Pt 电解质溶液或 熔液、固体 电解质可能与电极的负极反应，也可能不与电极反应 电极上 有自发的氧化还原反应发生 微粒流向 外电路 电子从负极流向正极 内电路 溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极 3.工作原理图示 （1）装置示意图： （2）工作原理(以铜、锌、稀硫酸原电池为例)示意图： 知识要点 实例 电极构成 负极：还原性相对较强的金属 正极：还原性相对较弱的金属或导电非金属 锌板——负极 铜板——正极 电极反应 负极：失去电子，氧化反应 正极：得到电子，还原反应 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：2H＋＋2e－===H2 电子流向、电流方向 外电路：电子由负极流向正极，电流方向相反； 内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由负极流向正极 外电路：电子由锌板经导线流向铜板 内电路：SO移向锌板(负极)；Zn2＋移向铜板(正极) 电极反应式与 总反应式的关系　　 两个电极反应式相加，即得总反应式 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：2H＋＋2e－===H2 总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2 4.多角度判断原电池的正、负极 正极 较不活泼金属或非金属 电极材料 较活泼金属 负极 还原反应 电极反应类型 氧化反应 电子流入 电子流向 电子流出 电流流出 电流流向 电流流入 阳离子迁移的电极 离子流向 阴离子迁移的电极 质量增大或不变 电极质量 质量减少或不变 电极有气泡产生 电极现象 电极变细 【易错提醒】 （1）构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 （2）两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 （3）在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 ◆考点05 原电池原理的应用 1．加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池可以加快反应速率。 — | — 2．比较金属活泼性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 — | — 3．用于金属保护 将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 4．设计原电池 （1）依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。 （2）步骤：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例。 步骤 实例 将反应拆分 为电极反应 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应 Cu2＋＋2e－===Cu 选择电极 材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 Fe 正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液 画出装置图 ◆考点06 化学电源 1.电源的分类 分类 主要特点 实例 一次电池 不能再充电再生 普通锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池 二次电池 可充电再生，多次循环使用 铅蓄电池、锂电池 燃料电池 氧化剂和还原剂从外界输入，连续不断的提供电能，能量利用率高 氢氧燃料电池等 2.一次电池 （1）普通锌锰电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质 电极反应 负极 Zn-2e-==Zn2＋ 正极 2MnO2＋2NH＋2e-==Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4-==Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺陷 酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀 改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池； b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池； c.负极材料由锌片改为锌粉。 （2）碱性锌锰电池 用湿的KOH代替NH4Cl作电解质时，电池的能量和储存时间都能得到显著的提高，此时为碱性锌锰电池。它的负极反应式为 Zn + 2OH- -2e-==Zn(OH)2，正极反应式2MnO2 + 2H2O + 2e-==2MnOOH + 2OH- ，总反应式Zn + 2MnO2 + 2H2O == 2MnOOH + Zn(OH)2。 3.二次电池（充电电池） （1）充电电池又称二次电池。充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是化学能电能。 （2）常见类型：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 ①铅蓄电池 放电（原电池） 电极 负极材料 正极材料 Pb PbO2 电解质 H2SO4 电极 反应式 负极 Pb＋SO42－－2e－＝PbSO4 正极 PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－＝PbSO4＋2H2O 总反应式 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 特点 常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全 缺点：铅蓄电池在放电时除消耗电极材料外，还消耗电解质溶液，使溶液中自由移动的离子浓度降低，导电能力下降。 ②镍镉电池 以Cd 为负极，NiO(OH)为正极，KOH为电解质，总反应式为 2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 镍镉电池寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池若不回收会严重污染环境。 ③锂离子电池 碱金属中的 Li 是最轻的金属，活动性很强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。 锂的活动性很强，易与水发生反应，故锂电极不能与含水的介质接触，一般采用有机介质。 ④银锌电池 银锌电池正极填充 Ag2O和石墨，负极填充锌汞合金，电解质溶液为 KOH。总反应式为Zn + Ag2O + H2O 2Ag +Zn(OH)2 负极:Zn - 2e- + 2OH- == Zn(OH)2 正极:Ag2O + 2e- + H2O == 2Ag +20H-。 4.燃料电池 特点 连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。电能转化率超过80％ 反应原理 燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧 正极 是O2 负极 为可燃物，如H2、、CO、NH3、N2N4、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)及其衍生物如醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)等 电解质 常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2－)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响 书写 电极反应式 应先写出正极反应式，再将总反应式减去正极反应式就得负极反应式 整个过程须考虑一个重要的细节——电池工件的环境（如酸性电池、碱性电池、熔融氧化物电池、熔融碳酸盐电池、熔融硝酸盐电池等） 解题模板 解答燃料电池题目的几个关键点 ①要注意介质是什么，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧化剂。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时分析该离子参与靠近一极的电极反应。 ①氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性、碱性和中性三种。 物质 介质 电极反应式 总反应 工作原理示意图 H2 酸性介质 H2－2e－＝2H＋ 2H2＋O2＝2H2O 碱性介质 H2＋2OH－－2e－＝2H2O O2 酸性介质 O2＋4e－＋4H＋＝2H2O 碱性介质 O2＋4e－＋2H2O＝4OH－ 【归纳总结】 （1）燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，可以利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂(如O2)反应所放出的热能直接转变为电能。 （2）燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。 （3）燃料电池如果以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳。 （4）燃料电池与干电池和蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断地提供燃料和氧化剂，使反应能连续进行。 ◆考点07 原电池电极反应式的书写 1.原电池电极反应式的书写 负极反应式的书写 ①活泼金属作负极时，电极本身被氧化： a．若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如： Zn－2e－＝Zn2＋，Cu－2e－＝Cu2＋。 b．若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应式为两反应合并后的反应式。如Mg－Al(KOH)原电池，负极反应式为Al－－3e－＋4OH－＝AlO＋2H2O；铅蓄电池负极反应式：Pb－2e－＋SO＝PbSO4。 ②负极本身不反应时，常见书写方法为： 氢氧(酸性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＝2H＋。 氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＋2OH－＝2H2O。 正极反应式的书写 ①首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒 ②其次确定该微粒得电子后变成哪种形式 如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－＝2H2O 氢氧(碱性)燃料电池，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 铅蓄电池正极反应式：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO＝PbSO4＋2H2O 2．特定燃料电池电极反应式的书写 第一步：写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。 如甲烷燃料电池(电解质：NaOH溶液)的反应式为 CH4＋2O2===CO2＋2H2O　① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② ①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 第二步：写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况： 常见介质 注意事项 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋ 水溶液 不能出现O2－ （1）酸性电解质溶液环境下电极反应式： O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 （2）碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 （3）固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－。 （4）熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式。电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。 【注意】在燃料电池中，通入燃料的电极均为负极，通入空气或氧气的电极均为正极；对于燃料电池，要注意的是：即使燃料相同，如电解质溶液不同，电极反应式可能不同，如氢氧燃料电池，在酸性介质和碱性介质中的电极反应式就不同。 【易错提醒】 书写电极反应式的基本类型 （1）题目给定原电池的装置图，未给总反应式。 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物 ③写出电极反应式，将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得总反应式。 （2）题目中给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 1．下列变化过程中一定不存在化学能转化为热能的 A．谷物酿酒 B．木材燃烧 C．干冰升华 D．鞭炮燃放 【答案】C 【解析】A．谷物酿酒的过程中，会产生热量，存在化学能转化为热能，A错误； B．木材燃烧释放较多热量，化学能部分转化为热能，B错误； C．干冰升华是物理变化，不存在化学能和热能的转化，C正确； D．鞭炮燃放，释放热量，化学能部分转化为热能，D错误； 故答案选C。 2．环境、能源和资源是人类生存和发展的基本条件。下列说法不正确的是( ) A．二氧化硫的产生主要原因是煤的大量燃烧 B．海底埋藏着大量的可燃冰，它不可能成为未来的新能源 C．氢气极易燃烧，燃烧的产物是水，被认为是最清洁的燃料 D．化石燃料面临被耗尽的危险，人类正在利用和开发新的能源，如太阳能、风能、地热能等 【答案】B 【解析】 A、 煤燃烧产生的二氧化硫、二氧化氮，正确； B、 可燃冰燃烧生成二氧化碳和水，海底埋藏着大量的可燃冰，它可能成为未来的新能源，错误； C、 由于氢气燃烧放出的热量多，燃烧产物是水不污染环境，制取氢气的原料丰富，可以用水来制取，所以被认为是最清洁的燃料，正确； D、化石燃料属于不可再生能源，面临被耗尽的危险，人类正在利用和开发新的能源，如太阳能、风能、地热能，正确。故选B。 3．下列关于化学反应中物质或能量变化的判断正确的是 A．加热条件下进行的化学反应一定是吸热反应 B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 C．一定条件下进行的化学反应，只能将化学能转化为热能 D．将NH4Cl固体与Ba(OH)2·8H2O固体混合并搅拌，反应放出热量 【答案】B 【解析】A．放热反应有的也需要加热才能发生，如煤炭的燃烧，即加热条件下进行的化学反应不一定是吸热反应，A错误； B．化学变化中一定有新物质生成，则一定有化学键的断裂和生成，断裂化学键吸收能量、成键释放能量，则化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，B正确； C．一定条件下进行的化学反应，可以将化学能转化成光能、热能或电能等，还可能是热能转化为化学能，C错误； D．将NH4Cl固体与Ba(OH)2·8H2O固体混合并搅拌，反应吸收热量，D错误； 答案选B。 4.已知反应的能量变化如图所示、均为正值，下列说法正确的是 A. 该反应吸收的能最为 B. 破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量 C. 和的总能量一定高于和的总能量 D. 该反应只有在加热条件下才能进行 【答案】A 【解析】A.断键吸收的能量成键放出的能量，故A正确； B.图象分析反应物能量低于生成物，结合能量守恒分析反应是吸热反应，所以破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，故B错误； C.图象分析可知反应过程中反应物能量低于生成物能量，故C错误； D.某些吸热反应不需要加热也可以发生，如氢氧化钡晶体和铵盐发生的吸热反应，故D错误。 故选A。   5．一氧化碳是一种可燃性气体，燃烧时发生反应：。下列关于该反应的说法不正确的是 A．属于放热反应 B．属于氧化还原反应 C．反应物的总能量低于生成物的总能量D．化学键的断裂与形成是该反应中能量变化的主要原因 【答案】C 【解析】A．燃烧放热，属于放热反应，故A正确；B．反应，CO中C元素化合价升高，氧气中氧元素价态降低，属于氧化还原反应，故B正确；C．属于放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，故C错误；D．断键吸热、成键放热，化学键的断裂与形成是该反应中能量变化的主要原因，故D正确；选C。 6.科学家用射线激光技术观察到与在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下： 下列说法正确的是    A. 和生成是吸热反应 B. 在该过程中，断键形成和 C. 和形成了具有极性共价键的 D. 状态Ⅰ状态Ⅲ表示与反应的过程 【答案】C 【解析】A.由图可知反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故A错误； B.由图可知不存在的断键过程，故B错误； C.与在催化剂表面形成，含有极性共价键，故C正确； D.状态Ⅰ状态Ⅲ表示与反应的过程，而不是与氧气反应，故D错误。 故选C。 7．白磷与氧气可发生反应：P4＋5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P-P：a kJ·mol-1、P-O：b kJ·mol-1、P=O：ckJ·mol-1、O=O：d kJ·mol-1，根据图示的分子结构和有关数据估算1 mol白磷反应放出的热量，其中正确的是 A．(6a＋5d-4c-12b) kJ B．(4c＋12b-6a-5d) kJ C．(4c＋12b-4a-5d) kJ D．(4a＋5d-4c-12b) kJ 【答案】B 【解析】该反应为放热反应，反应中放出热量=形成生成物中化学键的总能量-断开反应物中化学键的总能量。由图可以看出：P4中有6mol的P－P，5mol的O2中含有5molO=O，1mol的P4O10中含有4mol的P=O，12mol的P-O，故该反应中放出能量=(4c＋12b)kJ-(6a＋5d)kJ=(4c＋12b-6a-5d) kJ。 故选B。 8．下列装置中，能将化学能转化为电能的是 A B C D 【答案】C 【解析】A．两个电极相同，均为锌电极，不能构成原电池装置，A错误； B．酒精是非电解质，不导电，不能构成原电池装置，B错误； C．两个活泼性不同的电极插在氯化铁溶液中，且铁单质和发生氧化还原反应，因此可以构成原电池装置，将化学能转化为电能，C正确； D．没有形成闭合回路，不能构成原电池装置，D错误； 答案选C。 9．如图所示装置中，观察到M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是 选项 M N P A 银 锌 硝酸银溶液 B 铜 铁 稀盐酸 C 锌 铜 稀硫酸溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 【答案】A 【解析】该装置没有外接电源，所以是原电池，负极材料比正极材料活泼，且负极材料是随着反应的进行质量减少，正极材料质量增加，根据题意可知，N极是负极，M极是正极，N极材料比M极活泼，以此来解析； A．N为锌，M为银，N极材料比M极材料活泼，M极上有银析出，所以M质量增加，A符合题意； B．M极发生的反应为2H++2e-=H2↑，有气体生成，M质量不变，B不符合题意； C．M为锌，N为铜，M极材料比N极活泼，C不符合题意； D．M为锌，N为铁，M极材料比N极活泼，D不符合题意； 故选A。 10．实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学用如图所示装置研究原电池原理。下列说法错误的是 A．若图1中的下端接触，可观察到片上有无色气泡产生 B．图2中向片移动 C．图1中气泡产生速度比图2快 D．图3中正极的电极反应式为 【答案】C 【解析】A．Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，稀硫酸作电解质溶液，锌为负极、铜为正极，正极上氢离子得到电子生成氢气，所以Cu上可看到有气体产生，故A正确； B．氢离子带正电荷，向正极移动，即向Cu移动，故B正确； C．图1没有形成原电池、图2形成原电池，图1中气泡产生速度比图2慢，故C错误； D．图3中正极的电极反应为铜离子得到电子发生还原反应得到铜，，故D正确； 故选C。 11．下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列说法正确的是 A．放电过程中K+移向a电极 B．b为负极，通入的是氢气 C．该装置中只有一种能量转化形式 D．导线中每通过lmole-，需要消耗9g气体 【答案】D 【分析】由图中电子移动方向可以判断电极a是负极，电极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O，电极b是正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。 【解析】A．放电过程中K+移向正极，应该是移向b电极，A错误；B．由分析知，b为正极，通入的是氧气，B错误；C．该装置中化学能转化为电能，电能在LED发光二极管转化为光能，不止只有一种能量转化形式，C错误；D．结合电极反应式进行计算，导线中每通过lmole-，负极消耗的氢气的物质的量为0.5mol，正极消耗氧气的物质的量为0.25mol，需要消耗气体的质量为0.5mol×2g/mol+0.25mol×32g/mol=9g，D正确； 故选D。 12．（1）S8分子可形成单斜硫和斜方硫，转化过程如下： S(s，单斜)S(s，斜方)  ΔH＝－0.398 kJ·mol－1则S(单斜)、S(斜方)相比，较稳定的是____________(填“S(单斜)”或“S(斜方)”)。 （2）表中的数据表示破坏1 mol化学键需消耗的能量(即键能，单位为kJ·mol－1) 化学键 H—H H—Cl 键能 436 431 热化学方程式：H2(g) + Cl2(g)=2HCl(g) ΔH＝－183 kJ·mol－1，则Cl2的键能为______kJ·mol－1。 （3）由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。则反应过程中，每生成2 mol N2理论上放出的热量为___________。 【答案】S(斜方)     243     278kJ 【分析】能量越低越稳定；焓变等于反应物的总键能减去生成物的总键能；结合能量变化图书写热化学方程式； 【解析】（1） 能量越高越不稳定，由转化过程热化学方程式知：单斜硫转化为斜方硫的时候放出热量，则S(单斜)的能量比S(斜方)高，故较稳定的是S(斜方)； （2）热化学方程式的焓变等于反应物的总键能减去生成物的总键能；H2(g) + Cl2(g)=2HCl(g)  ΔH＝－183 kJ·mol－1，则 ，则，因此答案为243； （3）由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化图知：，，即每生成1molN2放出139kJ热量，则每生成2 mol N2理论上放出的热量为139kJ⋅mol−1×2mol=278kJ。 13．“乙醇燃料电池”的工作原理为，装置如图所示。 ①在该电池中的移动方向为由 （填“A到B”或“B到A”）。写出A电极的电极反应式： 。 ②若标况下有11.2L 参与反应，理论上通过质子交换膜的数目为 。 【答案】A到B 2NA 【解析】①在该电池中乙醇为燃料失电子为负极(A)，氧气为正极(B)，条件为酸性介质，阳离子向正极(B)移动，的移动方向为由A到B；A为负极，乙醇发生氧化反应，电极的电极反应式：。 ②正极反应式为：3O2+12H++12e-=6H2O，若标况下有11.2L (0.5mol)参与反应，理论上通过质子交换膜的的物质的量为2mol，数目为2NA。 14．原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。 （1）现有如下两个反应： A．；       B．。 判断能否设计成原电池A ，B (填“能”或“不能”)。 （2）将纯锌片和纯铜片按图中方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：    ①下列说法正确的是 。 A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置         B．乙中铜片上没有明显变化 C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少       D．两烧杯中溶液的均增大 ②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 乙(填“>”“<”或“=”)。 ③请写出图中构成原电池的负极电极反应式： 。构成原电池的电池工作时，溶液中向 极移动；电池工作完成后，溶液中浓度 (填“增大”或“减小”或“不变”)。 ④当乙中产生1.12L标准状况气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1L，测得溶液中设反应前后溶液体积不变。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为 。 （3）当甲中产生1.12L标准状况气体时，理论上通过导线的电子数目为 。 【答案】（1）不能 能 （2）BD 负 不变 （3） 【解析】（1）原电池的构成条件之一为自发的氧化还原反应，A．NaOH+HCl═NaCl+H2O不是氧化还原反应，不能设计成原电池；B．Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑是氧化还原反应，能设计成原电池； （2）①A．甲构成原电池，将化学能转变为电能，乙中铜锌没有用导线连接，乙没有形成原电池，乙不能将化学能转变为电能，故A错误； B．乙没有形成原电池，乙装置中铜片不反应，所以铜片上没有明显变化，故B正确； C．甲、乙中都是锌失电子生成锌离子，铜片不反应，锌片质量都减少、铜片质量不变，故C错误； D．两个烧杯中都产生氢气，氢离子浓度都降低，所以溶液的pH均增大，故D正确； 选BD； ②甲构成原电池，所以甲的腐蚀速度>乙的腐蚀的速度； ③甲构成原电池，负极是锌失电子发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+；原电池的电池工作时阴离子移向负极，则溶液中向负极移动，该原电池的总反应式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑，不参与反应，电池工作完成后，溶液中浓度不变； ④稀释后氢离子的物质的量为1L×0.1mol•L-1=0.1mol，生成氢气的氢离子的物质的量为×2=0.1mol，所以原溶液中氢离子的物质的量为0.2mol，硫酸的物质的量为0.1mol，原溶液中硫酸的浓度为=1mol/L； （3）甲中正极反应式为2H++2e-=H2↑，产生1mol氢气时转移2mol电子，产生标准状况1.12L气体即物质的量为=0.05mol时转移0.1mol电子，理论上通过导线的电子数目为。 15．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。下图是一种银锌电池，其电极分别是和Zn，电解质溶液为KOH溶液。总反应为，其中一个电极反应为。 （1）正极材料为 。 （2）写出另一电极的电极反应式 。 （3）在电池使用的过程中，电解质溶液中KOH的物质的量怎样变化？ (增大、减小、不变)。 （4）当电池工作时通过电路对外提供了1mol电子，计算消耗的负极的质量 。 （5）利用下列反应：，选择适当的材料和试剂设计一个原电池。 ①请在原电池示意图中，标出电极名称、电极材料和电解质溶液。 ②正极反应式： 。 ③电解质溶液中，阳离子向 极移动。 【答案】（1）Ag2O （2）Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O （3）不变 （4）32.5g （5） Fe3++e-=Fe2+ 正 【分析】总反应为Ag2O+Zn=ZnO+2Ag，Ag2O变成Ag，Ag的化合价从+1变为0，化合价降低，则该电极反应化合价降低、被还原，是正极； 【解析】（1）由分析可知，Zn为负极，Ag2O为正极，故答案为：Ag2O； （2）Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-为正极反应，负极失电子，被氧化，则负极反应为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，故答案为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O； （3）从总反应Ag2O+Zn=ZnO+2Ag来看，反应不涉及KOH，KOH的物质的量不变，故答案为：不变； （4）根据Zn+2OH-+2e-=ZnO+H2O可知转移2mol电子时消耗1molZn，则电路通过1mol电子消耗0.5molZn，消耗的负极的质量m=0.5mol×65g/mol=32.5g故答案为：32.5g； （5）①原电池中失电子的物质作负极，根据方程式知，铁作负极，比铁活泼性小的金属或导电的非金属作正极；铁失电子，发生氧化反应；正极上得电子，发生还原反应，根据方程式知，Fe3+得电子，生成Fe2+，电极反应式为：2Fe3++2e-=2Fe2+，电解质是反应物中可溶性的、得电子的物质，所以电解质是可溶性的铁盐，可用氯化铁作电解质，如图所示； ②正极，铁离子得电子生成亚铁离子，电极反应式为：Fe3++e-=Fe2+，故答案为：Fe3++e-=Fe2+； ③在原电池中，阳离子移向正极，即铁离子移向正极，故答案为：正。 1 / 21 学科网（北京）股份有 学科网（北京）股份有限公司 $$