专题03 化学反应与能量变化（考题猜想）（6大题型）-2024-2025学年高一化学下学期期中考点大串讲（苏教版2019必修第二册）

专题03 化学反应与能量变化 题型一 化学反应速率影响因素 题型二 化学平衡状态 题型三 化学反应速率及化学平衡图像 题型四 化学反应中能量变化 题型五 原电池工作原理及应用 题型六 化学电源 ◆题型一 化学反应速率影响因素 解题要点 (1)分析外界因素对化学反应速率的影响时3注意： ①催化剂在化学反应过程中参与了反应，降低了正、逆反应的活化能，同等程度改变正、逆反应速率，但不会改变反应的限度和反应热。 ②升高温度正反应速率和逆反应速率都加快，但加快的程度不同；降低温度正反应速率和逆反应速率都减慢，但减慢的程度不同，吸热反应的反应速率总是受温度影响大。 ③对于固体和纯液体反应物，其浓度可视为常数，改变用量速率不变。但当固体颗粒变小时，其表面积增大将导致反应速率增大。 (2)压强对反应速率的影响情况： 压强只对有气体参与的化学反应速率有影响。 ①恒温时，压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。 ②恒温时，对于恒容密闭容器。 a．充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率加快。 b．充入“惰性”气体总压强增大―→反应物浓度未改变―→反应速率不变。 ③恒温恒压时。 充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。 【例1-1】影响化学反应速率的因素有很多，某兴趣小组用实验的方法对其进行探究。 取3mol/L的H2O2溶液各10mL分别进行下列实验，实验报告如下： 序号 V (H2O2溶液)/mL V(FeCl3)溶液)/mL MnO2质量/g 反应温度/℃ V(水)/mL 结论 1 10 2 0 50 8 2 10 2 0 30 8 3 10 0 1 30 a (1)实验1、2研究的是 对 H2O2分解速率的影响。 (2)表中数据a的值应该为 ；实验2、3研究的是 对 H2O2分解速率的影响。 【答案】(1)温度 (2) 10 催化剂 【解析】（1）由表可知，实验1，2的两组数据除温度外其余都一致，因此实验1和2研究的是温度对H2O2分解速率的影响； （2）1，2两组溶液体积相等，因此第三组也应该保持溶液体积不变，总体积为20mL，因此a的值为10；由表可知，实验2，3的数据进行对比，可得知实验2，3研究的是催化剂对H2O2分解速率的影响； 【变式1-1】回答下列问题 (1)某课外兴趣小组对H2O2的分解速率进行实验探究。下表是该小组研究影响过氧化氢(H2O2)分解速率的因素时采集的一组数据。表中数据为在不同条件下用10 mL H2O2制取150 mL O2所需的时间。 浓度 时间/s 反应条件 30%H2O2 15%H2O2 10%H2O2 5%H2O2 无催化剂、不加热 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应 无催化剂、加热 360 480 540 720 MnO2做催化剂、加热 10 25 60 120 ①上述实验结果体现了 、 、 等因素对过氧化氢分解速率的影响； ②从上述影响过氧化氢分解速率的因素中任选一个，说明该因素对化学反应速率的影响： 。 (2)某温度时，在一个2 L的密闭容器中，M、N、W三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白： ①该反应的化学方程式为 ； ②从开始至4 min，N的平均反应速率为 。 【答案】(1) 浓度 温度 催化剂 温度升高，化学反应速率加快(或反应物浓度增大，化学反应速率加快或使用合适的催化剂，化学反应速率加快) (2) M＋N2W 0.05 mol/(L·min) 【解析】（1）①根据表格可知，实验结果体现了浓度、温度、催化剂等因素对过氧化氢分解速率的影响。 ②在其他条件不变时，温度升高，化学反应速率加快；在其他条件不变时，反应物浓度增大，化学反应速率加快；在其他条件不变时，使用催化剂比不使用催化剂反应速率大大加快。 （2）①在4min时，M、N的物质的量都减小0.4mol，W的物质的量增加0.8mol，则M、N是反应物，W是生成物；由于物质改变的物质的量之比等于化学计量数之比，故该反应的化学方程式是。 ②从开始至4min，N的平均反应速率。 【变式1-2】某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题： (1)上述实验中发生反应的化学方程式有 。 (2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 。 (3)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有 (答两种)。 (4)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。 实验　 混合溶液 A B C D E F 4 mol·L-1 H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5 饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0 ①请完成此实验设计，其中V1= ，V6= ，V9= 。 ②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析生成氢气速率下降的主要原因： 。 【答案】(1)CuSO4＋Zn=ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑ (2)CuSO4与Zn反应产生的Cu和Zn以及稀硫酸形成原电池，加快了氢气产生的速率 (3)升高反应温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌的比表面积等(答两种即可) (4) 30 10 17.5 当加入过量的CuSO4溶液后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，减小了Zn与稀H2SO4的接触面积 【解析】【1】在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO4＋Zn=ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。 【2】由于Zn与CuSO4反应生成的Cu，Cu和Zn以及稀硫酸构成了原电池，大大加快了生成H2的反应速率。 【3】要加快生成H2的反应速率，还可以采取如下措施：升高反应温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌的比表面积等。 【4】①因为要研究CuSO4的量对反应速率的影响，所以应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30mL，即V1=30，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20mL，可以求得V6=10，V7=20，V8=19.5，V9=17.5，V10=15； ②因析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢了。◆题型二 化学平衡状态 解题要点 判断化学平衡状态的方法——“正逆相等，变量不变” — — 【例2-1】甲醇()不仅是一种重要的有机化工原料，又在燃料电池和医药领域有着重要作用。在实验室中，可利用二氧化碳和氢气在催化剂作用下反应合成甲醇，反应式为。一定温度下，在体积为的密闭容器中，充入和，实验中测得和的浓度随时间变化如图： (1)前内的平均反应速率约为 (保留2位有效数字)，末时 (填“<”“>”或“=”)。 (2)时，的生成速率 0(填“等于”或“不等于”)。 (3)下列措施能加快反应速率的是___________(填标号) A．往容器中充入 B．往容器充入 C．适当的提高反应温度 D．选择高效的催化剂 (4)反应达到平衡时，的转化率为 。若起始气体压强为P，请在下图中画出在反应过程中气体的压强变化 。 (5)能说明反应已达平衡状态的是 。(填标号) ①容器内混合气体的平均摩尔质量不再变化        ②体系的压强不再变化 ③                 ④容器中浓度与浓度之比为 ⑤混合气体的密度保持不变                     ⑥的生成速率是生成速率的3倍 【答案】(1) > (2)不等于 (3)BCD (4) (5)①②⑥ 【解析】（1）时，，前内的平均反应速率为；末时，反应正在向正反应方向进行中，未达到平衡，所以。 （2）时，反应达到平衡，但是是动态平衡，的生成速率不等于0。 （3）A. 恒容容器中充入，物质浓度不变，速率不变；B. 往容器充入，CO2的浓度变大，速率加快；C. 适当的提高反应温度，速率加快；D. 选择高效的催化剂，速率加快；故选BCD。 （4）列三段式： 的转化率=变化/起始。 由可知恒温恒容中，压强之比等于物质的量(浓度)之比，，平衡时的压强，故图像为。 （5）①由可知均是气体时，质量守恒，n不断减少，M增大至平衡不变，正确；②体系的压强一直减小至平衡不变，正确；③平衡是动态平衡速率不为零，错误；④容器中浓度与浓度之比始终为按化学计量数生成，错误；⑤混合气体的密度始终保持不变，错误；⑥的生成速率是生成速率的3倍，正逆速率等于系数比，达平衡，正确。故选①②⑥。 【变式2-1】．为了实现“碳中和”，工业上用来生产甲醇燃料。某温度下，在容积为的密闭容器中，充入和，发生反应：。测得和的物质的量随时间变化如图所示： (1)该反应时是否达到平衡状态 (填“是”或“否”)。 (2)求的平均反应速率 。 (3)下列措施能提高该反应速率的是___________(填字母代号，下同)。 A．升高温度 B．缩小容器的体积 C．恒温恒容条件下充入氦气 D．及时分离出甲醇 (4)下列情况能说明该反应一定达到平衡状态的是___________。 A．四种气体分子数之比为 B． C．的浓度不再发生改变 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变 【答案】(1)否 (2)0.09 (3)AB (4)CD 【解析】（1）该反应时和的物质的量相等，但之后和的物质的量又发生变化，说明此时还没有达到平衡状态。 （2）的平均反应速率3=0.09mol/(L·min)。 （3）A．升高温度，反应速率加快，A选； B．缩小容器的体积，各物质的浓度增大，反应速率加快，B选； C．恒温恒容条件下充入氦气，各物质的浓度不变，反应速率不变，C不选； D．及时分离出甲醇，生成物的浓度减小，逆反应速率减小，正反应速率瞬间不变，然后减小，D不选； 故选AB。 （4）A．四种气体分子数之比为，不能说明其浓度保持不变，A不选； B．时只有正反应速率，没有表明正逆反应速率相等，B不选； C．的浓度不再发生改变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，C选； D ．该反应过程中气体总质量不变，总物质的量减小，混合气体的平均相对分子质量增大，混合气体的平均相对分子质量保持不变时，说明反应达到平衡，D选； 故选CD。 【变式2-2】减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容。合理应用和处理氮及其化合物，在生产生活中有重要意义。雾霾严重影响人们的生活，雾霾的形成与汽车排放的等有毒气体有关。 (1)通过活性炭对汽车尾气进行处理，相关原理为。下列情况能说明该反应达到平衡状态的是 (填序号)。 A． B．混合气体中的体积分数保持不变 C．断裂1个键的同时生成1个键 D．恒温、恒容条件下，混合气体的密度保持不变 E．恒温、恒压条件下，混合气体的平均摩尔质量保持不变 (2)在催化转化器中，汽车尾气中的和可发生反应，若在容积为的恒温密闭容器中进行该反应，起始时充入，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。 ①实验b从开始至达到平衡时的反应速率 。 ②实验a中的平衡转化率为 。 ③与实验b相比，实验c改变的条件是 。 【答案】(1) (2) 使用催化剂 【解析】（1）A．由题给化学方程式知，当时才表示正逆反应速率相等，反应达到平衡，故A不选； B．混合气体中的体积分数保持不变时，说明反应达到平衡状态，故B选； C．由题给化学方程式知，单位时间内断裂1个的同时生成2个，正逆反应速率才相等，反应达到平衡，故C不选； D．反应有固体参加，恒温、恒容条件下，混合气体的密度保持不变时，说明混合气体的质量不再变化，反应达到平衡，故D选； E．反应前后气体的总物质的量不变，当混合气体的平均摩尔质量保持不变时，说明气体的总质量不再变化，反应达到平衡，故E选； 答案选BDE； （2）起始时充入，发生反应：，设达到平衡时CO转化的的物质的量为，列三段式： ①实验b开始总压强为，平衡时总压强为，由压强之比等于气体总物质的量之比得，解得，所以实验b从开始至平衡时用表示的反应速率； ②实验a开始总压强为，平衡时总压强为，由压强之比等于气体总物质的量之比得，解得，实验中的平衡转化率为； ③与实验b相比，实验c只是反应速率加快了，反应达到平衡时的总压强(即气体总物质的量)没有改变，改变的条件只能是使用催化剂。 ◆题型三 化学反应速率及化学平衡图像 解题要点 化学反应速率、化学平衡图像题解题思路 ↓ ↓ 【例3-1】某温度时在容积为2L的恒容密闭容器中发生可逆反应，X(g)、Y(g)、Z(g)三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图1所示(该反应为放热反应)，正反应速率随时间变化的曲线如图2所示： (1)该反应的化学方程式为 。 (2)t1时刻，正、逆反应速率大小关系为v正 v逆(填“>”“=”或“<”，下同)，t2时刻，正、逆反应速率大小关系为v正 v逆。 (3)若t1=2min，计算反应开始至t1时刻，X的平均化学反应速率为 ，下列措施能加快化学反应速率的是 (填字母)。 A．缩小容器容积          B．降低反应体系温度 C．使用高效催化剂        D．在体系中通入稀有气体(不参与反应) (4)t2min时，Z的体积分数为 (计算结果保留三位有效数字)。 (5)下列说法错误的是_______(填字母)。 A．反应在c点达到平衡状态 B．反应物浓度：a点小于b点 C．反应物的总能量高于生成物的总能量(该反应为放热反应) D．t2min时，X的转化率一定等于80% 【答案】(1) (2) > = (3) 0.1mol·L-1·min-1 AC (4)72.7% (5)AD 【解析】（1）由图可知，X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增大，则X、Y为反应物，Z为生成物，t2时刻反应达到平衡时，X、Y、Z的物质的量变化量比为(1.20—0.40)mol：(1.00—0.20)mol：(1.60—0)mol=1：1：2，由物质的物质的量变化量比等于化学计量数比可知，反应的化学方程式为，故答案为：； （2）由图可知，t1时刻时，反应未达到平衡，是正反应速率大于逆反应速率的形成过程，正反应速率等于逆反应速率，故答案为：>；=； （3）由图可知，t1时刻时，X的物质的量为0.80mol，则反应开始至2min时刻，X的反应速率为=0.1 mol/(L·min)；A．缩小容器容积，气体压强增大，反应速率加快，故符合题意；B．降低反应体系温度，反应速率减慢，故不符合题意；C．使用高效催化剂，可以加快反应速率，故符合题意；D．在恒容体系中通入不参与反应的稀有气体，反应体系中各物质的浓度不变，化学反应速率不变，故不符合题意；故选AC，故答案为：0.1 mol/(L·min)；AC； （4）由图可知，t2时刻时，反应达到平衡，X、Y、Z的物质的量分别为0.40mol、0.80mol、1.60mol，则Z的体积分数为×100%≈72.7%，故答案为：72.7%； （5）A．平衡形成过程时，正反应速率减小、逆反应速率增大，由图可知，c点时反应速率未达到最小，且反应在达到平衡状态时，反应速率应保持不变，则c点反应未达到平衡状态，故A错误；B．平衡形成过程时，正反应速率减小，反应物的浓度增大，由图可知，a点的正反应速率小于b点，说明a点的反应物浓度大于b点，故B正确；C．由题意可知，该反应为放热反应，则反应物的总能量高于生成物的总能量，故C正确；D．由图可知，t2时刻反应达到平衡时，X的物质的量为0.40mol，则X的转化率为×100%≈66.7%，故D错误；故选AD。 【变式3-1】化学平衡图像分析 (1)可逆反应 ，同时符合下列两图中各曲线， 则 0(填“>”、“<”或“=”) (2)某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应的化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律(图中T表示温度，n表示物质的量)。 根据图像得出的结论，若正反应吸热，则 (填“>”、“<”或“=”)，对于a、b、c三点：的平衡体积分数由大到小为 ，的平衡转化率由大到小为 。 (3)对于化学反应，L线上所有的点都是平衡点。 则 ，E点 (填“>”、“<”或“=”) 【答案】(1) > < < (2) < b>a>c c>b>a (3) < > 【解析】（1）由图乙可知，增大压强使正反应速率变化更大，说明增大压强平衡正向移动，而增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，由此可知a+b>c+d；温度越高，反应速率越大，达到平衡时所需时间越短，由图甲可知T1<T2；温度由T1升高至T2，平衡时生成物浓度降低，说明升高温度平衡逆向移动，而升高温度平衡向吸热方向移动，即逆向为吸热反应，故。 （2）若反应正向吸热，则升高温度平衡将正向移动，生成物AB3的平衡体积分数将增大，因此T1<T2；由图可知，AB3的平衡体积分数由大到小为b>a>c；对于多气体参与的可逆反应，增大其中某一组分的浓度，平衡将正向移动，使得其余反应物的转化率增大，自身的转化率将减小，因此的平衡转化率由大到小为c>b>a。 （3）由图可知，增大压强，反应物A的百分含量增大，说明增大压强使平衡逆向移动，而增大压强将使平衡向气体体积减小的方向移动，即m+n<p+q；E点A的百分含量高于平衡点，则平衡将正向移动，因此>。 【变式3-2】I．在密闭容器中存在如下反应：  ，某研究小组通过研究在其他条件不变时，时刻改变某一条件对上述反应的影响，得出下列图像。 请回答下列问题： (1)若改变的条件是增大压强，则对应的图像是 (填“I”“II”“III”或“IV”，下同)。 (2)若使用合适的催化剂，则对应的图像是 。 (3)若改变的条件是升高温度，则对应的图像是 。 (4)若改变的条件是减小反应物的浓度，则对应的图像是 。 II．在一体积为10L的密闭容器中充入一定量的CO和，在T℃时发生反应：  ，CO和的浓度变化如图所示。 (5)时的平均反应速率 。 (6)若其他条件不变，第时再充入，则平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。 【答案】(1)I (2)III (3)IV (4)II (5)0.03 (6)正反应 【解析】（1）根据反应方程式可知该反应是前后分子数增大的反应，若增大压强，反应速率增大，平衡逆向移动，COCl2的质量分数增大，则对应的图像是I； （2）若使用合适的催化剂，正逆反应速率均增大，平衡不移动，则对应的图像是III； （3）该反应是吸热反应，若改变的条件是升高温度，正逆反应速率均增大，平衡正向移动，COCl2(g)质量分数减小，则对应的图像是IV； （4）若改变的条件是减小反应物的浓度，正反应速率减小，平衡逆向进行则对应的图像是 II； （5）结合图像可知0~4 min 内∆c(CO)= 0.20 mol/L－0.08 mol/L=0.12 mol /L，即0~4 min内CO的平均反应速率； （6）若其他条件不变，第6 min时再充入3.0 mol H2O(g)，即增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动。 ◆题型四 化学反应中能量变化 解题要点 解答化学键与反应热关系题目的“两”注意 (1)熟练掌握常见物质中的化学键数目。 1 mol 物质 CO2 (C==O) CH4 (C—H) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 (C—C) 金刚石 (C—C) Si (Si—Si) S8 (S—S) 化学键数 2NA 4NA 6NA 4NA 1.5NA 2NA 2NA 8NA (2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时，需注意断键和成键的总数，必须是断键时吸收的总能量和成键时放出的总能量。 【例4-1】碳中和作为一种新型环保形式可推动全社会绿色发展。下图为科学家正在研究建立的一种二氧化碳新循环体系。 (1)过程Ⅰ的原理：，根据下表数据回答： 化学键 键能 436 496 463 完全分解需 (填“放出”或“吸收”)能量 kJ。 (2)能正确表示该过程能量变化的示意图是___________。 A． B． C． D． 【答案】(1) 吸收 484 (2)C 【分析】混合气分离得CO2，水在光、催化剂作用下分解成H2和O2，CO2和H2在复合催化剂作用下反应得到CH3OH，CH3OH燃烧生成CO2等，CO2经过程Ⅳ中循环使用。 【解析】（1）断键吸热，成键放热，2molH2O(g)中化学键断裂吸收4×463kJ=1852kJ的能量，形成2molH2和1molO2的化学键放出2×436kJ+496kJ=1368kJ，则2molH2O(g)完全分解需吸收能量1852kJ-1368kJ=484kJ； （2）2H2O(g)断裂化学键形成4H(g)+2O(g)吸收能量，4H(g)+2O(g)形成化学键结合成2H2(g)+O2(g)释放能量，反应2H2O(g)2H2(g)+O2(g)为吸热反应，则2molH2O(g)具有的总能量低于2molH2(g)+1molO2(g)具有的总能量，对照各选项，能正确表示该过程能量变化的示意图为C项。 【变式4-1】I．化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化，研究化学反应中的热量变化具有重要的意义。 (1)下列变化属于吸热反应的是 (填序号)，并写出其中属于复分解反应的化学方程式 。 ①钢铁生锈；②脂肪燃烧；③液态水气化；④灼热的木炭与的反应；⑤晶体与晶体的反应；⑥氢氧化钾和稀硝酸反应；⑦硝酸铵溶解 (2)如图表示某反应的能量变化关系。则此反应 (填“吸收”或“放出”) kJ能量(用含有a、b的关系式表示)。 Ⅱ．化学键的键能是形成(或断开)1mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能()数据：P-P：198；P-O：360；O=O：498。 (3)发生的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应；若该反应生成，则消耗的反应物和生成的产物的能量差值为 kJ。 【答案】(1) ④⑤ (2) 放出 b-a (3) 放热 163.8 【解析】（1）①钢铁生锈，缓慢氧化属于放热反应；②脂肪燃烧，燃烧属于放热反应；③液态水气化是物理变化；④灼热的木炭与的反应属于吸热反应；⑤晶体与晶体的反应属于吸热反应；⑥氢氧化钾和稀硝酸反应，酸碱中和属于放热反应；⑦硝酸铵溶解是物理变化；故属于吸热反应的是④⑤；其中晶体与晶体的反应属于复分解反应，化学方程式为：； （2）根据图示，反应物总能量大于生成物总能量，属于放热反应，放出(b-a)kJ能量； （3）反应物断键吸收总能量为：6×198kJ+3×498kJ=2682kJ，生成物成键放出总能量为：12×360kJ=4320kJ，可知反应放出4320kJ-2682kJ=1638kJ能量，是放热反应；若该反应生成，则消耗的反应物和生成的产物的能量差值为0.1×1638kJ=163.8kJ。 【变式4-2】现代社会中，人类的一切活动都离不开能量，化学反应在发生物质变化的同时伴随能量的变化。回答下列问题： (1)下列反应中，属于放热反应的是_______(填字母)。 A．盐酸与 B．晶体和晶体反应 C．Zn和稀硫酸反应 D．KOH溶液和稀硝酸反应 (2)由下图的能量转化关系可知生成16g(l)需要 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。 (3)某化学实验小组设计了如图三套实验装置探究化学能与热能的转化(装置中夹持仪器已略去)。回答下列问题： ①观察到甲装置中的实验现象是 。 ②将乙装置中外层具支试管的支管与虚线框内的①连接，实验现象是 ；支管与②连接，实验现象是 。钠与水的总能量 (填“大于”或“小于”)生成物的能量。 ③装置丙中将胶头滴管内的水滴到生石灰上，支管处的白色粉末(无水硫酸铜)变为蓝色，其原因 。 ④上述三个实验方案均验证了：反应物化学键断裂吸收的能量 (填“高于”或“低于”)生成物化学键形成放出的能量，物质中的化学能通过化学反应转化成热能释放出来。 【答案】(1)CD (2) 放出 45.5 (3) 试管内有气泡产生，烧杯内有固体析出 支管连接的导管口处有气泡产生 支管连接的U形管内红墨水的液面左低右高 大于 水与生石灰反应放热，温度升高，水被蒸发，无水硫酸铜白色粉末遇水变蓝 低于 【解析】（1）常见的放热反应有：所有的燃烧，所有的中和反应，金属和酸的反应，金属和水的反应，大多数的化合反应等。 A． 盐酸与的反应是吸热反应，A不符合；     B． 晶体和晶体反应是吸热反应，B不符合； C． Zn和稀硫酸反应是放热反应，C符合；     D． KOH溶液和稀硝酸反应是放热反应，D符合； 选CD； （2）由图知，生成物的总能量低于反应物的总能量，因此该反应是放热反应，生成1mol (l)需要放出(510-419)kJ= 91kJ能量，则生成16g 即0.5mol (l)需要放出45.5kJ能量； （3）①镁片和稀盐酸反应：，所以试管内有气泡产生；且该反应放出热量，烧杯中温度升高，Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低，所以烧杯中析出Ca(OH)2固体； ②水与钠反应产生氢气，将管的支管与虚线框内的①连接，实验现象是：烧杯中的导管口有气泡冒出；支管与②连接，由于压强原因U形管中的现象是：红墨水的液面左低右高，上述实验现象说明具支试管中的空气受热膨肚，则钠与水的反应为放热反应，说明钠与水的总能量大于生成物的总能量； ③装置丙中将胶头滴管内的水滴到生石灰上，支管处的白色粉末(无水硫酸铜)变为蓝色，其原因是生石灰和水反应放出的热量使水挥发，无水硫酸铜遇水变蓝； ④由分析可知，上述三个实验方案均验证了以上三个反应的反应物化学键断裂吸收的能量低于生成物化学键形成放出的能量；物质中的化学能通过化学反应转化成热能释放出来； ◆题型五 原电池工作原理及应用 解题要点 原电池中正、负极的确定方法 【例5-1】人类利用化学反应不仅可以创造新物质，还可以获取能量，实现不同形式能量之间的转化。化学电池应用广泛，如图所示的原电池。 (1)下列说法正确的是_______。 A．随着反应进行，溶液的增大 B．锌片上发生的反应： C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．该装置是将电能转化为化学能 (2)若将铜片换成铁片，电流方向 改变(填“会”或“不会”)。 (3)若断开电路，则该反应中能量变化示意图正确的是_______。 A． B． C． D． 【答案】(1)A (2)不会 (3)D 【分析】铜锌原电池，锌的活泼性大于铜，锌失电子发生氧化反应，锌是负极；氢离子在铜电极表面得电子生成氢气，铜是正极。 【解析】（1）A．电池正反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，随着反应进行，氢离子浓度减小，溶液的增大，故A正确；     B．铜是正极，铜片上发生的反应，故B错误； C．锌是负极，铜是正极，电子由子锌通过导线流向铜片，故C错误； D．该装置为原电池，将化学能转化为电能，故D错误； 选A。 （2）锌的活泼性大于铁，若将铜片换成铁片，锌为负极、铁为正极，电流方向不会改变。 （3）若断开电路，锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应放热，反应物总能量大于生成物总能量，则该反应中能量变化示意图正确的是D。 【变式5-1】银锌电池是一种常见的化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O=ZnO＋2Ag，其工作原理如图所示。 (1)在装置中Ag2O作 (填“正”或“负”)极，发生 (填“还原”或“氧化”)反应，电极反应式为 。 (2)在装置中Zn作 (填“正”或“负”)极，发生 (填“还原”或“氧化”)反应，电极反应式为 。 【答案】(1) 正 还原反应 Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－ (2) 负 氧化反应 Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2 【分析】在原电池中，负极失去电子，化合价升高，发生氧化反应，正极得到电子，化合价降低，发生还原反应，负极失去的电子等于正极得到的电子。 【解析】（1）正极得到电子，化合价降低，在装置中Ag2O作正极发生还原反应，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－。故答案为：正；还原反应；Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－； （2）负极失去电子，化合价升高，在装置中Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2。故答案为：负；氧化反应；Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2。 【变式5-2】现代社会中，人类的一切活动都离不开能量，研究化学能与热能、电能的转化具有重要价值。回答下列问题： (1)如图为某化学兴趣小组探究不同条件下化学能与电能之间转化的装置，回答下列问题： ①若电极a为锌片、电极b为铜片、电解质溶液为稀硫酸，该装置工作时，铜电极上可以看到的现象为 ，向 (填“a”或“b”)极移动，正极的电极反应式为 。 ②若电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为KOH溶液，则该原电池工作时，Mg作 极(填“正”或“负”)，Al电极上的反应式为 。 (2)某种燃料电池的工作原理示意图如图所示(a、b均为石墨电极)。 假设使用的“燃料”是甲烷()，则通入甲烷气体的电极反应式为 ，b极的电极反应式为 。电池工作一段时间后，电解液的碱性将 (填“增强”“减弱”或“不变”)。若消耗标准状况下甲烷的体积为3.36L，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为 (设为阿伏加德罗常数的值)。 【答案】(1) 有气泡产生 a 正 (2) 减弱 【解析】（1）①由图示可知，Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，Zn为负极，Cu为正极，正极上发生得电子的还原反应，电极反应式为，Cu电极上可以看到的现象是有气泡产生，根据原电池工作时阴离子向负极移动，即溶液中硫酸根离子移向a(Zn)电极； ②Al能与KOH溶液反应，但Mg不能与KOH溶液反应，则Al是负极，Mg是正极；铝电极的电极反应式为。 （2）由电子的流动方向可知，a为负极，b为正极，假设使用的“燃料”是甲烷()，甲烷在负极失去电子，和氢氧根离子结合得到碳酸根离子，则通入甲烷气体的电极(a极)反应式为，b极的电极反应式为；根据总反应的方程式可知，电池工作一段时间后，电解液的碱性减弱；若消耗标准状况下甲烷的体积为3.36L，即甲烷的物质的量为0.15mol，假设化学能完全转化为电能，根据电极方程式，则转移电子的数目为。 ◆题型六 化学电源 解题要点 【易错警示】(1)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。 (2)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。 (3)可充电电池在充电时，其负极连接外接电源的负极，正极连接外接电源的正极。 【例6-1】化学电源在生产、生活中有着广泛的应用。回答下列问题： (1)下图中，正极电极反应式： ；电子流向： (填“”或“”，下同)极经导线流入 极。 (2)铅酸蓄电池是常见的二次电池，其工作原理如图所示。放电时总反应为，负极电极反应式为。 ①写出放电时正极的电极反应式： 。 ②铅酸蓄电池放电一段时间，当转移电子时，正极质量将增大 g。 (3)金属空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为。 已知：①电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。 ②阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。比较三种金属-空气电池，则分别作为电极时“理论比能量”由大到小的顺序为 ，该电池正极的电极反应式为 ，若为空气电池，为防止负极区沉积，宜采用 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。 【答案】(1) (2) 64 (3) 阳离子 【解析】（1）稀硫酸原电池中，比活泼，则作负极，作正极，正极电极反应式：个；电子从负极流向正极，即从流向，故答案为：；Zn；Cu； （2）①根据放电总反应式：和负极电极反应式：，得正极电极反应式：，故答案为：； ②铅酸蓄电池放电一段时间，当转移电子时，根据，正极质量将增大，故答案为：64； （3）假设三种金属质量都是时，这三种金属转移电子物质的量分别为、，则分别作为电极时“理论比能量”由大到小的顺序为；正极上氧气得电子和水反应生成，因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反应式为；负极上失电子生成，为防止负极区沉积，则负极区溶液不能含有大量，所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜，故答案为：；；阳离子。 【变式6-1】一次电池 (1)特点：电池放电后 充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。 (2)锌锰干电池的构造如图所示。 ①锌筒为 ，电极反应是Zn-2e-=Zn2+。 ②石墨棒为 ，最终被还原的物质是二氧化锰。 ③NH4Cl糊的作用是作 。 【答案】(1)不能 (2) 负极 正极 电解质溶液 【变式6-2】．潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图所示： (1)电极a是 (填“正极”或“负极”)。 (2)电解质溶液中向 (填“电极a”或“电极b”)移动。 (3)电极b的电极反应式为 。 (4)可以通过跟反应来制得火箭燃料肼()，该反应的化学方程式为 。 【答案】(1)负极 (2)电极a (3) (4) 【分析】液氨-液氧燃料电池中氧气得到电子发生还原反应，b为正极，则a为负极，负极氨气失去电子发生氧化反应生成氮气和水； 【解析】（1）由分析知，a为负极； （2）在原电池中，电解质溶液中的阴离子向负极移动，所以溶液中向电极a移动； （3）电极b处氧气得电子发生还原反应，碱性电解质溶液中生成氢氧根离子，根据得失电子守恒，电极反应式为； （4）与反应生成和，N元素的化合价从-3价升高到-2价失去1个电子， NaClO中Cl元素的化合价从+1价降低到-1价得到2个电子，根据得失电子守恒和原子守恒得出方程式为。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题03 化学反应与能量变化 题型一 化学反应速率影响因素 题型二 化学平衡状态 题型三 化学反应速率及化学平衡图像 题型四 化学反应中能量变化 题型五 原电池工作原理及应用 题型六 化学电源 ◆题型一 化学反应速率影响因素 解题要点 (1)分析外界因素对化学反应速率的影响时3注意： ①催化剂在化学反应过程中参与了反应，降低了正、逆反应的活化能，同等程度改变正、逆反应速率，但不会改变反应的限度和反应热。 ②升高温度正反应速率和逆反应速率都加快，但加快的程度不同；降低温度正反应速率和逆反应速率都减慢，但减慢的程度不同，吸热反应的反应速率总是受温度影响大。 ③对于固体和纯液体反应物，其浓度可视为常数，改变用量速率不变。但当固体颗粒变小时，其表面积增大将导致反应速率增大。 (2)压强对反应速率的影响情况： 压强只对有气体参与的化学反应速率有影响。 ①恒温时，压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。 ②恒温时，对于恒容密闭容器。 a．充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率加快。 b．充入“惰性”气体总压强增大―→反应物浓度未改变―→反应速率不变。 ③恒温恒压时。 充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。 【例1-1】影响化学反应速率的因素有很多，某兴趣小组用实验的方法对其进行探究。 取3mol/L的H2O2溶液各10mL分别进行下列实验，实验报告如下： 序号 V (H2O2溶液)/mL V(FeCl3)溶液)/mL MnO2质量/g 反应温度/℃ V(水)/mL 结论 1 10 2 0 50 8 2 10 2 0 30 8 3 10 0 1 30 a (1)实验1、2研究的是 对 H2O2分解速率的影响。 (2)表中数据a的值应该为 ；实验2、3研究的是 对 H2O2分解速率的影响。 【变式1-1】回答下列问题 (1)某课外兴趣小组对H2O2的分解速率进行实验探究。下表是该小组研究影响过氧化氢(H2O2)分解速率的因素时采集的一组数据。表中数据为在不同条件下用10 mL H2O2制取150 mL O2所需的时间。 浓度 时间/s 反应条件 30%H2O2 15%H2O2 10%H2O2 5%H2O2 无催化剂、不加热 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应 无催化剂、加热 360 480 540 720 MnO2做催化剂、加热 10 25 60 120 ①上述实验结果体现了 、 、 等因素对过氧化氢分解速率的影响； ②从上述影响过氧化氢分解速率的因素中任选一个，说明该因素对化学反应速率的影响： 。 (2)某温度时，在一个2 L的密闭容器中，M、N、W三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白： ①该反应的化学方程式为 ； ②从开始至4 min，N的平均反应速率为 。 【变式1-2】某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题： (1)上述实验中发生反应的化学方程式有 。 (2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 。 (3)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有 (答两种)。 (4)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。 实验　 混合溶液 A B C D E F 4 mol·L-1 H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5 饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0 ①请完成此实验设计，其中V1= ，V6= ，V9= 。 ②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析生成氢气速率下降的主要原因： 。 ◆题型二 化学平衡状态 解题要点 判断化学平衡状态的方法——“正逆相等，变量不变” — — 【例2-1】甲醇()不仅是一种重要的有机化工原料，又在燃料电池和医药领域有着重要作用。在实验室中，可利用二氧化碳和氢气在催化剂作用下反应合成甲醇，反应式为。一定温度下，在体积为的密闭容器中，充入和，实验中测得和的浓度随时间变化如图： (1)前内的平均反应速率约为 (保留2位有效数字)，末时 (填“<”“>”或“=”)。 (2)时，的生成速率 0(填“等于”或“不等于”)。 (3)下列措施能加快反应速率的是___________(填标号) A．往容器中充入 B．往容器充入 C．适当的提高反应温度 D．选择高效的催化剂 (4)反应达到平衡时，的转化率为 。若起始气体压强为P，请在下图中画出在反应过程中气体的压强变化 。 (5)能说明反应已达平衡状态的是 。(填标号) ①容器内混合气体的平均摩尔质量不再变化        ②体系的压强不再变化 ③                 ④容器中浓度与浓度之比为 ⑤混合气体的密度保持不变                     ⑥的生成速率是生成速率的3倍 【变式2-1】．为了实现“碳中和”，工业上用来生产甲醇燃料。某温度下，在容积为的密闭容器中，充入和，发生反应：。测得和的物质的量随时间变化如图所示： (1)该反应时是否达到平衡状态 (填“是”或“否”)。 (2)求的平均反应速率 。 (3)下列措施能提高该反应速率的是___________(填字母代号，下同)。 A．升高温度 B．缩小容器的体积 C．恒温恒容条件下充入氦气 D．及时分离出甲醇 (4)下列情况能说明该反应一定达到平衡状态的是___________。 A．四种气体分子数之比为 B． C．的浓度不再发生改变 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变 【变式2-2】减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容。合理应用和处理氮及其化合物，在生产生活中有重要意义。雾霾严重影响人们的生活，雾霾的形成与汽车排放的等有毒气体有关。 (1)通过活性炭对汽车尾气进行处理，相关原理为。下列情况能说明该反应达到平衡状态的是 (填序号)。 A． B．混合气体中的体积分数保持不变 C．断裂1个键的同时生成1个键 D．恒温、恒容条件下，混合气体的密度保持不变 E．恒温、恒压条件下，混合气体的平均摩尔质量保持不变 (2)在催化转化器中，汽车尾气中的和可发生反应，若在容积为的恒温密闭容器中进行该反应，起始时充入，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。 ①实验b从开始至达到平衡时的反应速率 。 ②实验a中的平衡转化率为 。 ③与实验b相比，实验c改变的条件是 。 ◆题型三 化学反应速率及化学平衡图像 解题要点 化学反应速率、化学平衡图像题解题思路 ↓ ↓ 【例3-1】某温度时在容积为2L的恒容密闭容器中发生可逆反应，X(g)、Y(g)、Z(g)三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图1所示(该反应为放热反应)，正反应速率随时间变化的曲线如图2所示： (1)该反应的化学方程式为 。 (2)t1时刻，正、逆反应速率大小关系为v正 v逆(填“>”“=”或“<”，下同)，t2时刻，正、逆反应速率大小关系为v正 v逆。 (3)若t1=2min，计算反应开始至t1时刻，X的平均化学反应速率为 ，下列措施能加快化学反应速率的是 (填字母)。 A．缩小容器容积          B．降低反应体系温度 C．使用高效催化剂        D．在体系中通入稀有气体(不参与反应) (4)t2min时，Z的体积分数为 (计算结果保留三位有效数字)。 (5)下列说法错误的是_______(填字母)。 A．反应在c点达到平衡状态 B．反应物浓度：a点小于b点 C．反应物的总能量高于生成物的总能量(该反应为放热反应) D．t2min时，X的转化率一定等于80% 【变式3-1】化学平衡图像分析 (1)可逆反应 ，同时符合下列两图中各曲线， 则 0(填“>”、“<”或“=”) (2)某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应的化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律(图中T表示温度，n表示物质的量)。 根据图像得出的结论，若正反应吸热，则 (填“>”、“<”或“=”)，对于a、b、c三点：的平衡体积分数由大到小为 ，的平衡转化率由大到小为 。 (3)对于化学反应，L线上所有的点都是平衡点。 则 ，E点 (填“>”、“<”或“=”) 【变式3-2】I．在密闭容器中存在如下反应：  ，某研究小组通过研究在其他条件不变时，时刻改变某一条件对上述反应的影响，得出下列图像。 请回答下列问题： (1)若改变的条件是增大压强，则对应的图像是 (填“I”“II”“III”或“IV”，下同)。 (2)若使用合适的催化剂，则对应的图像是 。 (3)若改变的条件是升高温度，则对应的图像是 。 (4)若改变的条件是减小反应物的浓度，则对应的图像是 。 II．在一体积为10L的密闭容器中充入一定量的CO和，在T℃时发生反应：  ，CO和的浓度变化如图所示。 (5)时的平均反应速率 。 (6)若其他条件不变，第时再充入，则平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。 ◆题型四 化学反应中能量变化 解题要点 解答化学键与反应热关系题目的“两”注意 (1)熟练掌握常见物质中的化学键数目。 1 mol 物质 CO2 (C==O) CH4 (C—H) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 (C—C) 金刚石 (C—C) Si (Si—Si) S8 (S—S) 化学键数 2NA 4NA 6NA 4NA 1.5NA 2NA 2NA 8NA (2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时，需注意断键和成键的总数，必须是断键时吸收的总能量和成键时放出的总能量。 【例4-1】碳中和作为一种新型环保形式可推动全社会绿色发展。下图为科学家正在研究建立的一种二氧化碳新循环体系。 (1)过程Ⅰ的原理：，根据下表数据回答： 化学键 键能 436 496 463 完全分解需 (填“放出”或“吸收”)能量 kJ。 (2)能正确表示该过程能量变化的示意图是___________。 A． B． C． D． 【变式4-1】I．化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化，研究化学反应中的热量变化具有重要的意义。 (1)下列变化属于吸热反应的是 (填序号)，并写出其中属于复分解反应的化学方程式 。 ①钢铁生锈；②脂肪燃烧；③液态水气化；④灼热的木炭与的反应；⑤晶体与晶体的反应；⑥氢氧化钾和稀硝酸反应；⑦硝酸铵溶解 (2)如图表示某反应的能量变化关系。则此反应 (填“吸收”或“放出”) kJ能量(用含有a、b的关系式表示)。 Ⅱ．化学键的键能是形成(或断开)1mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能()数据：P-P：198；P-O：360；O=O：498。 (3)发生的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应；若该反应生成，则消耗的反应物和生成的产物的能量差值为 kJ。 【变式4-2】现代社会中，人类的一切活动都离不开能量，化学反应在发生物质变化的同时伴随能量的变化。回答下列问题： (1)下列反应中，属于放热反应的是_______(填字母)。 A．盐酸与 B．晶体和晶体反应 C．Zn和稀硫酸反应 D．KOH溶液和稀硝酸反应 (2)由下图的能量转化关系可知生成16g(l)需要 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。 (3)某化学实验小组设计了如图三套实验装置探究化学能与热能的转化(装置中夹持仪器已略去)。回答下列问题： ①观察到甲装置中的实验现象是 。 ②将乙装置中外层具支试管的支管与虚线框内的①连接，实验现象是 ；支管与②连接，实验现象是 。钠与水的总能量 (填“大于”或“小于”)生成物的能量。 ③装置丙中将胶头滴管内的水滴到生石灰上，支管处的白色粉末(无水硫酸铜)变为蓝色，其原因 。 ④上述三个实验方案均验证了：反应物化学键断裂吸收的能量 (填“高于”或“低于”)生成物化学键形成放出的能量，物质中的化学能通过化学反应转化成热能释放出来。 ◆题型五 原电池工作原理及应用 解题要点 原电池中正、负极的确定方法 【例5-1】人类利用化学反应不仅可以创造新物质，还可以获取能量，实现不同形式能量之间的转化。化学电池应用广泛，如图所示的原电池。 (1)下列说法正确的是_______。 A．随着反应进行，溶液的增大 B．锌片上发生的反应： C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．该装置是将电能转化为化学能 (2)若将铜片换成铁片，电流方向 改变(填“会”或“不会”)。 (3)若断开电路，则该反应中能量变化示意图正确的是_______。 A．B．C． D． 【变式5-1】银锌电池是一种常见的化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O=ZnO＋2Ag，其工作原理如图所示。 (1)在装置中Ag2O作 (填“正”或“负”)极，发生 (填“还原”或“氧化”)反应，电极反应式为 。 (2)在装置中Zn作 (填“正”或“负”)极，发生 (填“还原”或“氧化”)反应，电极反应式为 。 【变式5-2】现代社会中，人类的一切活动都离不开能量，研究化学能与热能、电能的转化具有重要价值。回答下列问题： (1)如图为某化学兴趣小组探究不同条件下化学能与电能之间转化的装置，回答下列问题： ①若电极a为锌片、电极b为铜片、电解质溶液为稀硫酸，该装置工作时，铜电极上可以看到的现象为 ，向 (填“a”或“b”)极移动，正极的电极反应式为 。 ②若电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为KOH溶液，则该原电池工作时，Mg作 极(填“正”或“负”)，Al电极上的反应式为 。 (2)某种燃料电池的工作原理示意图如图所示(a、b均为石墨电极)。 假设使用的“燃料”是甲烷()，则通入甲烷气体的电极反应式为 ，b极的电极反应式为 。电池工作一段时间后，电解液的碱性将 (填“增强”“减弱”或“不变”)。若消耗标准状况下甲烷的体积为3.36L，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为 (设为阿伏加德罗常数的值)。 ◆题型六 化学电源 解题要点 【易错警示】(1)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。 (2)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。 (3)可充电电池在充电时，其负极连接外接电源的负极，正极连接外接电源的正极。 【例6-1】化学电源在生产、生活中有着广泛的应用。回答下列问题： (1)下图中，正极电极反应式： ；电子流向： (填“”或“”，下同)极经导线流入 极。 (2)铅酸蓄电池是常见的二次电池，其工作原理如图所示。放电时总反应为，负极电极反应式为。 ①写出放电时正极的电极反应式： 。 ②铅酸蓄电池放电一段时间，当转移电子时，正极质量将增大 g。 (3)金属空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为。 已知：①电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。 ②阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。比较三种金属-空气电池，则分别作为电极时“理论比能量”由大到小的顺序为 ，该电池正极的电极反应式为 ，若为空气电池，为防止负极区沉积，宜采用 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。 【变式6-1】一次电池 (1)特点：电池放电后 充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。 (2)锌锰干电池的构造如图所示。 ①锌筒为 ，电极反应是Zn-2e-=Zn2+。 ②石墨棒为 ，最终被还原的物质是二氧化锰。 ③NH4Cl糊的作用是作 。 【变式6-2】．潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图所示： (1)电极a是 (填“正极”或“负极”)。 (2)电解质溶液中向 (填“电极a”或“电极b”)移动。 (3)电极b的电极反应式为 。 (4)可以通过跟反应来制得火箭燃料肼()，该反应的化学方程式为 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$