专题04 化学反应与能量变化（知识串讲+专题检测）-2024-2025学年高一化学下学期期末核心考点大通关（人教版2019必修第二册）

专题04 化学反应与能量变化 【思维导图串知识】 【知识清单】 一、化学反应与热能 1．放热反应与吸热反应的定义 （1）放热反应：释放热量的化学反应。 （2）吸热反应：吸收热量的化学反应。 2．常见的放热反应与吸热反应 二、化学反应中能量变化的主要原因 1．宏观角度：从反应物、生成物总能量角度解释化学反应中的能量变化 放热反应 吸热反应 (1)反应物总能量>生成物总能量，为放热反应 (2)反应物总能量<生成物总能量，为吸热反应 2．微观角度：从化学键角度解释化学反应中的能量变化 (1)反应物化学键断裂时吸收的总能量>生成物化学键形成时放出的总能量，为吸热反应 (2)反应物化学键断裂时吸收的总能量<生成物化学键形成时放出的总能量，为放热反应 3．化学反应遵循的两条基本规律 (1)质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量保持不变。 (2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的总能量不变。 注意：任何化学反应在发生物质变化的同时必然伴随着能量的变化，但化学反应中能量的转化不一定都表现为化学能与热能的转化，化学能也可以与光能、电能等发生转化。 三、人类对能源的利用 1.利用的三个阶段 　——树枝杂草　　 　　　↓ —— 煤、石油 、天然气 　　　↓ —— （2）化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题 ① 一是其短期内不可再生，储量有限； ② 二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。 2．新能源 （1）特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染等。 （2）人们比较关注的新能源有：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 四、化学反应与电能 1．原电池的概念：把化学能转化为电能的装置。 2．原电池工作原理（以Zn--Cu--稀硫酸原电池为例） （1）电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极，与电流方向相反。 （2）离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 【特别提醒】①电子只能在导线中定向移动，离子只能在电解质溶液或熔融电解质中定向移动。(简记为：电子不下水，离子不上岸) ②负极区失电子带正电，所以带负电的阴离子移向负极，电子流向正极后正极带负电，所以溶液中带正电的阳离子移向正极。(简记为：负负正正) 3．原电池的构成条件——“两极一液一导线一反应” （1）两极——两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属如碳棒)。 （2）一液——电解质溶液(或熔融的电解质)。 （3）一导线——形成闭合回路。 （4）一反应——能自发进行的氧化还原反应。 4．原电池正、负极判断方法 (1)根据电极材料判断 一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。但也要注意电解质溶液的性质。如： ①镁、铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作负极，铝作正极；若电解质是氢氧化钠，则镁作正极，铝作负极。 ②铜、铝(或铁)用导线连接插入稀硫酸中，铝(或铁)作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝(或铁)作正极，铜作负极。 (2)根据电流方向或电子流动方向来判断 在外电路(导线)中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。 (3)根据反应类型判断 原电池的负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。简称“负氧正还”。 (4)根据现象判断 一般来说，溶解的一极为负极，增重或不变或有气体放出的一极为正极。 (5)对于燃料电池而言，电极为惰性材料(Pt、C)，电极本身不反应，只起传导电子的作用，故可根据向两极通入的气体成分来判断正负极。燃料电池的负极通入的一定是可燃性气体(还原剂)，正极通入的一定是助燃性气体(氧化剂一般为O2)。 5．电极反应式的书写 (1)书写电极反应式的原则 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总反应式。 (2)电极反应式形式 负极反应：还原剂－ne－===氧化产物； 正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物。 (3)电极反应式的书写思路 【特别提醒】若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，在保证电子转移数目相同的情况下，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中： 总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极=总反应式-正极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ 6．书写电极反应式的常见错误 (1)不能正确判断原电池正、负极 ①混淆正、负极：负极上电极材料本身或电极反应物发生氧化反应，对应元素化合价升高，正极上电极反应物发生还原反应，对应元素化合价降低。 ②易混淆电子流向与电流方向而错判，电子流出的方向与电流方向相反，电子流出的电极是负极。 ③想当然地认为排在金属活动性顺序表前面的金属一定是负极，忽视反应本质。 (2)电极反应式配平错误 ①不能根据化合价变化正确计算电子转移的数目。 ②不满足“三守恒”：电极反应式和氧化还原方程式一样，要满足得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒。所以配平电极反应式一定要遵循得失电子守恒→电荷守恒→质量守恒(原子守恒)的顺序进行。 (3)电极产物书写错误 ①忽视变价金属被氧化的价态，如铁片与碳棒用导线连接插入硫酸铜溶液中，负极上Fe只能被铜离子氧化为Fe2＋。 ②对于活泼金属电极，想当然地认为电极产物为金属离子，忽视金属离子与电解质溶液的某种成分可继续反应。最终的氧化产物要根据题中信息确定。 ③忽略介质信息，错判电极产物(酸性介质中不能出现OH－，碱性介质中不能出现H＋)。 五、原电池原理的应用 1．形成原电池加快化学反应速率 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 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应 正极：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 六、常见的化学电源 1.锌锰干电池 （1）结构：锌锰干电池是以锌筒作负极，石墨棒作正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。 （2）原理：锌锰干电池属于一次性电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为 Zn－2e－===Zn2＋ ，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH4+＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。 2.充电电池 （1）充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。 （2）常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)燃料电池是通过燃料与氧化剂在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。 如氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等。 (2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供。(实验装置如下)  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。 酸性 碱性 中性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 2H2－4e－===4H＋ 正极反应式 O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 一、单选题 1．下列关于化学反应与能量的说法中，错误的是 A．化学反应一定伴随着能量变化 B．与的反应属于放热反应 C．一个化学反应是释放热量还是吸收热量与反应物和生成物总能量相对大小有关 D．化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因 【答案】B 【详解】A．化学反应过程都伴随着物质变化和能量变化，故A项正确； B．Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl晶体的反应属于吸热反应，故B项错误； C．根据反应物总能量和生成物总能量的相对大小可判断反应是释放能量还是吸收能量，故C项正确； D．断裂化学键要吸收能量、形成化学键要释放能量是化学反应中能量变化的主要原因，故D项正确； 故本题选B。 2．下列反应中属于吸热反应的是 A．乙醇的燃烧 B．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 C．镁跟盐酸反应 D．盐酸与氢氧化钠溶液反应 【答案】B 【详解】A．乙醇的燃烧，所有的燃烧都是放热反应，A不选； B．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应属于吸热反应，B选； C．镁跟盐酸反应属于活泼金属和酸的反应，属于放热反应，C不选； D．盐酸与氢氧化钠溶液反应，是酸碱中和反应，属于放热反应，D不选； 故选B。 3．甲烷合成反应：是一种重要的工业化学反应，正反应为放热反应，下列说法不正确的是 A．这个过程需要吸收能量 B．断开反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量 C．反应物的能量大于生成物的能量 D．正反应过程的能量变化可用上图表示 【答案】B 【详解】A．化学键的断裂需要吸收能量，这个过程断裂H-H键所以需要吸收能量，A正确； B．正反应为放热反应，说明断开反应物化学键吸收的能量小于形成生成物化学键放出的能量，B错误； C．该反应为放热反应，则反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，C正确； D．正反应为放热反应，上图中反应物的总能量大于生成物的总能量，则能量变化可用上图表示，D正确； 故选B。 4．下列关于吸热反应的说法中，正确的是 A．反应物的总能量大于生成物的总能量 B．破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量 C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D．NaOH 溶液与稀盐酸的反应是吸热反应 【答案】B 【详解】A．吸热反应是反应物的总能量小于生成物的总能量的反应，故A错误； B．吸热反应是反应物的总能量小于生成物的总能量的反应，反应中破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量，故B正确； C．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如氯化铵和八水合氢氧化钡晶体的反应是不需要加热就能发生的吸热反应，故C错误； D．氢氧化钠溶液与稀盐酸的中和反应是反应物的总能量大于生成物的总能量的放热反应，故D错误； 故选B。 5．下列反应的能量变化不符合如图所示的是 A．CO2通过灼热的炭粉 B．盐酸与碳酸氢钠反应 C．镁条与稀盐酸反应 D．Ba(OH) 2·8H2O与NH4Cl反应 【答案】C 【分析】该图表示的反应：反应物的总能量小于生成物的总能量，该反应为吸热反应。 【详解】A．CO2与灼热的炭粉生成CO的反应为吸热反应，A项不选； B．盐酸与碳酸氢钠的反应为吸热反应，B项不选； C．镁条与稀盐酸的反应为放热反应，C项选； D．Ba(OH) 2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应，D项不选； 答案选C。 6．反应的化学键变化如图所示，在25℃和101kPa条件下，和完全反应，放出183KJ的热量。下列说法正确的是 A．图中w数值为862 B．化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的 C．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关 D．氯气分子比氢气分子更稳定 【答案】B 【详解】A．断键吸热、成键放热，和完全反应，放出183KJ的热量，则2w-436-243=183，图中w数值为431，故A错误； B．化学反应的实质是旧键断、新键生，断键吸热、成键放热，化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的，故B正确； C．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关，故C错误； D．氯气分子中键能比氢气分子中键能小，氢气分子比氯气分子更稳定，故D错误； 选B。 7．已知反应C(石墨，s)=C(金刚石，s)的能量变化如下图所示，下列说法正确的是 A．石墨和金刚石互为同位素 B．金刚石比石墨稳定 C．石墨转化为金刚石是吸热反应 D．等质量的石墨和金刚石完全燃烧释放的热量相同 【答案】C 【详解】A．金刚石与石墨是碳元素形成的两种不同的单质，互为同素异形体，A错误； B．能量越低越稳定，由图知，等质量的金刚石能量大于石墨，则石墨比金刚石稳定，B错误； C．金刚石所具有的能量高，石墨转化为金刚石是吸热反应，C正确； D．等质量的石墨与金刚石完全燃烧生成稳定的化合物释放的热量不相同，金刚石所具有的能量高，释放的热量多，D错误； 答案选C。 8．下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】形成原电池的条件：①两个活动性不同的电极，②电解质溶液中，③形成闭合回路，在以上条件下，自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。 【详解】A．Fe、Cu未用导线连接，不能形成闭合回路，故A不符； Ｂ．Fe、Cu用导线连接，形成闭合回路，能发生原电池反应，故B符合； Ｃ．四氯化碳属于非电解质，不能形成原电池，故C不符； Ｄ．Zn、Cu用导线连接，稀硫酸分装在两个容器中，不能形成闭合电路，不能构成原电池，故D不符； 故选B。 9．如图是化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置示意图。下列有关该装置的说法不正确的是    A．锌片为负极，其附近的溶液有Zn2＋产生 B．溶液中的H+向锌电极移动，SO向铜电极移动 C．其能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能” D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不改变 【答案】B 【详解】A．锌活泼性比铜强，电解液为硫酸，则锌片为负极，锌失去电子变为锌离子，因此其附近的溶液有Zn2＋产生，故A正确； B．根据原电池“同性相吸”，则溶液中的SO向锌电极移动，H+向铜电极移动，故B错误； C．原电池是化学能变为电能，LED灯发光，则电能变为光能，其能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能”，故C正确； D．如果将锌片换成铁片，铁片为负极，铜为正极，和图中正负极一致，则电路中的电流方向不改变，故D正确。 综上所述，答案为B。 10．有A、B、C、D四种金属浸入稀H2SO4溶液中，用导线两两连接分别组成原电池。A、D相连，A为负极；A、B相连，电流由A经外电路流向B；C、D相连，C极上有大量气体产生。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．C>D>B>A B．A>B>C>D C．B>A>D>C D．A>B>D>C 【答案】C 【分析】构成原电池的本质条件为自发的氧化还原反应，原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正(被还原反应) 、负(被氧化)两极进行，负极上失去的电子流入正极，从而产生电流，负极较活泼，以此解题。 【详解】A、B、C、D四种金属分别用导线两两相连浸入电解液中组成原电池.，A、D相连，A为负极；根据原电池的工作原理，金属活泼性强的作原电池的负极，在原电池反应中失去电子，故金属的活动性A> D；A、B相连，电流由A经外电路流向B；根据原电池的工作原理，电流由正极流向负极，故金属的活动性B> A；根据原电池的工作原理，正极发生还原反应，C、D相连，C极上有大量气体产生，说明C极上发生还原反应，故金属的活动性D>C；故四种金属的活动性顺序是B>A>D> C； 故选C。 11．根据原电池原理，下列有关如图装置的说法正确的是 A．若a为Ag，b为Cu，c为硫酸铜溶液，则a电极有红色固体析出 B．若a为Zn，b为Cu，c为稀硫酸，则b电极发生氧化反应 C．若a为Zn，b为Ag，c为硫酸铜溶液，每转移0.2mol电子，b电极质量增加6.4g D．若a为Fe，b为Cu，c为浓硝酸，则负极发生的电极反应式为 【答案】C 【详解】A．Ag无法置换硫酸铜中的铜，不存在自发的氧化还原反应，不能实现化学能转化为电能，故A错误； B．Zn比Cu活泼，故Zn做负极，Cu做正极，正极发生还原反应，故B错误； C．锌比银活泼，锌为负极，银为正极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，转移0.2mol电子，生成0.1molCu，即正极质量增加0.1mol×64g/mol=6.4g，故C正确； D．铁比铜活泼，但铁遇浓硝酸会钝化，故铜做负极，负极反应式为Cu-2e-=Cu2+，故D错误； 故答案为C。 12．下列组合中，不能使装置中的电流表指针发生偏转的是 选项 a b 试剂X A C 溶液 B 蔗糖溶液 C 稀硫酸 D 稀盐酸 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【分析】电流表指针不能发生偏转，说明不能构成原电池； 【详解】A．Fe、C是不同的电极，Fe和溶液反应生成硫酸亚铁和铜，是自发的氧化还原反应，能形成闭合回路，可以形成原电池，有电流产生，故A不符合题意； B．蔗糖是非电解质，蔗糖溶液不导电，不能形成闭合回路，不能构成原电池，电流表指针不能发生偏转，故B符合题意； C．Zn的金属活泼性比Fe强，Zn和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，是自发的氧化还原反应，能形成闭合回路，可以形成原电池，有电流产生，故C不符合题意； D．铜、锌是不同的电极，盐酸溶液与锌的反应是自发的氧化还原反应，能形成闭合回路，可以形成原电池，有电流产生，故D不符合题意； 故选B。 13．某原电池的总反应是，该原电池的正确组成是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】由题干某原电池的总反应为可知，Fe在反应中由0价转化为+2价，化合价升高，发生氧化反应，故Fe作负极，Cu2+在反应中化合价由+2价降低为0价，化合价降低，发生还原反应，故在正极上发生该反应，据此分析解题。 【详解】A．由于Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu为正极，电解质中的Cu2+被还原，A错误； B．装置中没有自发的发生氧化还原反应，B错误； C．由于Fe比Cu活泼，故Fe作负极，Cu为正极，电解质中的Cu2+被还原，C正确； D．装置中没有自发的发生氧化还原反应，D错误； 故选C。 14．某同学根据化学反应，并利用实验室材料制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是 选项 A B C D 正极 石墨棒 铁棒 铁棒 铜棒 负极 铁棒 铜棒 石墨棒 铁棒 电解质溶液 溶液 溶液 溶液 稀硫酸 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】根据反应Fe+2Fe3+=3Fe2+，可知该原电池中Fe为负极，反应过程中Fe3+在正极得电子生成Fe2+，故正极区Fe3+的浓度降低，由电池反应可知电解液为含Fe3+的溶液，综上所述A选项符合。 15．关于下列四个装置说法错误的是 原电池装置示意图 普通锌锰电池示意图 A．铜电极质量增加 B．锌筒作负极，发生氧化反应 铅蓄电池示意图 燃料电池示意图 C．可充电，属于二次电池 D．内电路中电子由b极移向a极 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．锌做负极，铜做正极，铜离子得电子生成铜，铜电极质量增加，故A正确； B．锌锰电池中二氧化锰得电子做正极，锌失电子做负极，锌元素化合价升高，发生氧化反应，故B正确； C．铅蓄电池可充放电，属于二次电池，故C正确； D．氢气燃料电池中通入氢气的一极失电子做负极，通入氧气的一级得电子做正极，则a为负极b为正极，电子由负极流向正极，则内电路中电子由a极移向b极，故D错误； 故选D。 16．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)＝Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。下列说法中错误的是 A．电池工作时，锌失去电子，锌是负极 B．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g C．电池负极的电极反应式为：Zn-2e-+2OH-＝Zn(OH)2 D．电池工作时，溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动 【答案】D 【详解】A. 电池工作时，锌失去电子，被氧化，锌是负极，A正确； B. 1mol锌失去2mol电子，因此外电路中每通过0.2mol电子，消耗0.1mol锌，锌的质量理论上减小6.5g，B正确； C. 锌是负极，电池负极的电极反应式为：Zn-2e-+2OH-＝Zn(OH)2，C正确； D. 电池工作时，溶液中OH－向负极移动，K＋、H＋向正极移动，D错误； 答案选D。 17．将转化为人类使用的能源有利于实现“碳达峰”，某电池利用和获取工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．该电池中电极b作负极 B．工作时，电极a产生的电极反应式为 C．工作时质子向电极a迁移 D．当消耗时，理论上电极b消耗 【答案】D 【分析】由图可知，二氧化碳发生还原反应、氢气发生氧化反应生成甲烷和CO混合气，则a为正极、b为负极； 【详解】A．由分析可知，该电池中电极b作负极，A正确； B．工作时，电极a上二氧化碳得到电子发生还原反应产生，电极反应式为，B正确； C．原电池工作时，阳离子质子向正极电极a迁移，C正确； D．部分二氧化碳转化为CO，生成CO和CH4的各自物质的量是多少不知道，故不能判断消耗时，理论上电极b消耗氢气的物质的量，D错误； 故选D。 18．利用铜片、铁片、锌片、石墨棒、导线、烧杯和稀硫酸组装成以下装置。下列说法正确的是 A．装置甲和装置乙中铁片上均无气泡产生 B．装置丙中，电子从铁片经导线流向石墨棒 C．三个装置中铁片质量减小的速率从大到小的顺序为乙>甲>丙 D．装置乙中铁片为正极，电极反应式为 【答案】D 【详解】A．装置乙中Zn的活泼性比Fe强，Zn做负极，Fe做正极，正极上氢离子得电子生成氢气，装置乙中铁片上有气泡产生，A错误； B．装置丙中，未形成闭合回路，不能构成原电池，B错误； C．装置甲中Fe做负极，是电子生成Fe2+，质量减小，装置乙中Fe做正极被保护，铁片质量不变，装置丙中发生普通化学反应，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，形成原电池能加快反应速率，则铁片质量减小的速率：甲>丙>乙，C错误； D．装置乙中铁片为正极，正极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为，D正确； 故选D。 19．如图所示，电流计G发生偏转，同时A极逐渐变细，B极逐渐变粗，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的 A．A是Zn、B是Zn、C为稀硫酸 B．A是Cu、B是Ag、C为稀硫酸 C．A是Fe、B是Ag、C为溶液 D．A是Ag、B是Fe、C为溶液 【答案】C 【分析】A极逐渐变细，B极逐渐变粗，说明A是负极、B是正极，正极有金属单质析出。 【详解】A．A是Zn、B是Zn、C为稀硫酸，两个电极相同，不能构成原电池，故不选A； B．A是Cu、B是Ag、C为稀硫酸，Cu、Ag和稀硫酸均不反应，不能构成原电池，故不选B； C．A是Fe、B是Ag、C为溶液    ，Fe的活泼性大于Ag，Fe作负极、Ag作正极，负极Fe-2e-=Fe2+，负极变细；正极Ag++e-=Ag，正极变粗，故选C； D．A是Ag、B是Fe、C为溶液，Fe的活泼性大于Ag，Fe作负极、Ag作正极，故不选D； 选C。 20．某化学兴趣小组设计的一个简易的原电池装置如图，室温下进行了四组实验。下列说法正确的是    实验标号 ① ② ③ ④ a电极材料 石墨 石墨 铁单质 铁单质 b溶液(足量) 溶液 浓硝酸 溶液 稀硫酸 A．实验①中正极的电极反应式为 B．实验②中电流表的指针会发生偏转，向a电极移动 C．当实验③中外电路通过电子时，理论上电极的质量增加 D．实验④放电过程中，a电极质量减少b溶液的酸性增强 【答案】C 【详解】A．Cu能与FeCl3发生Cu+2FeCl3=CuCl2+FeCl2，根据原电池工作原理，Cu为负极，石墨为正极，正极上得电子，即电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，故A错误； B．Cu能与浓硝酸发生Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，该反应为氧化还原反应，符合原电池构成条件，电流表的指针会偏转，NO向负极移动，即向Cu电极移动，故B错误； C．该反应为Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，a电极为负极，Cu电极为正极，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，电路中通过0.1mol电子，Cu电极上质量增大3.2g，故C正确； D．发生Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，根据原电池工作原理，Fe为负极，失去电子，a极质量减少，硫酸参与反应生成氢气，溶液的酸性减弱，故D错误； 答案为C。 二、填空题 21．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向 1 稀盐酸 偏向 2 稀盐酸 偏向 3 氢氧化钠溶液 偏向 4 浓硝酸 偏向 试根据上表中的实验现象回答下列问题： (1)实验中电极作用 (填“是”或“不是”)相同的。 (2)实验3中铝为 极，电极反应式为： 。 (3)解释实验4中电流计指针偏向铝的原因： 。电池总反应式为： (写离子方程式)。 【答案】(1)不同 (2)负 Al-3e-+4OH-= (3) Al遇浓硝酸发生钝化，发生Cu与浓硝酸的氧化还原反应，Cu作负极，Al作正极，电流由正极流向负极，所以电流计指针偏向铝 Cu+4H++2​=Cu2++2NO2​↑+2H2​O 【详解】（1）实验1中电流计指针偏向Al，Al为正极，实验2中电流计指针偏向Cu，Cu为正极、Al为负极，实验1、2中Al电极的作用不同。 （2）在实验3中电流计指针偏向，作正极、Al作负极，Al失电子发生氧化反应生成，电极反应式为Al-3e-+4OH-=。 （3）实验4中Al遇浓硝酸发生钝化，发生Cu与浓硝酸的氧化还原反应，Cu作负极，Al作正极，电流由正极流向负极，所以电流计指针偏向铝，电池总反应式为：Cu+4H++2=Cu2++2NO2↑+2H2O。 22．Ⅰ．N2(g)和H2(g)反应生成NH3(g)的过程中能量的变化示意图如图1所示。 (1)说明每生成1molNH3(g) (填“吸收”或“放出”)的能量是 kJ。 Ⅱ．在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用表示。请认真观察图2，然后回答问题。 (2)图中所示反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。 (3)已知断开1mol H-H、1mol I-I、1mol H-I分别需要吸收的能量为436 kJ、151 kJ、299kJ，则由1 mol氢气和1 mol碘反应生成HI会 (填“放出”或“吸收”) kJ的热量；在化学反应过程中，是将 转化为 。 (4)下列反应中，属于放热反应的是 (填序号，下同)，属于吸热反应的是 。 ①物质燃烧；②炸药爆炸；③酸碱中和反应；④二氧化碳通过炽热的碳；⑤食物因氧化而腐败；⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；⑦铁粉与稀盐酸反应 【答案】(1)放出 46 (2)放热 (3放出 11 化学能 热能 (4) ①②③⑤⑦ ④⑥ 【详解】（1）由图可知，合成氨反应是反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，反应生成生成1mol氨气放出的热量为(600—508)kJ/mol×1mol×=46kJ，故答案为：放出；46； （2）由图可知，所示反应是反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，故答案为：放热； （3）由题给数据可知，1 mol氢气和1 mol碘反应生成碘化氢时，破坏共价键吸收的能量为436 kJ+151 kJ=587 kJ，形成共价键放出的能量为299kJ×2=598kJ，则反应放出的热量为598kJ—587 kJ=11kJ，则该反应是化学能转化为热能的过程，故答案为：放出；11；化学能；热能； （4）①物质燃烧是放出热量的放热反应； ②炸药爆炸是放出热量的放热反应； ③酸碱中和反应是放出热量的放热反应； ④二氧化碳通过炽热的碳是吸收热量的吸热反应； ⑤食物因氧化而腐败是放出热量的放热反应； ⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸收热量的吸热反应； ⑦铁粉与稀盐酸反应是放出热量的放热反应； 则属于放热反应的是①②③⑤⑦、属于吸热反应的是④⑥，故答案为：①②③⑤⑦；④⑥。 23．化学反应中的能量和速率变化对生产生活有着重要意义。某研究学习小组进行下列探究。 (1)甲同学探究反应Fe＋H2SO4(稀)=FeSO4＋H2↑中的能量变化。向装有铁片的试管中加入1mol/L的H2SO4，观察到试管内有气泡产生，触摸试管外壁，温度升高。 ①该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。 ②该反应反应物的总能量 (填“>”或“<”)生成物的总能量。 (2)乙同学认为原电池原理也可加快化学反应速率，他设计如图所示实验装置。铁片上的电极反应式为 。 (3)下列反应能通过原电池实现化学能直接转化为电能的是 (填序号)。 ①2H2＋O2=2H2O；②Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu；③CaO＋H2O=Ca(OH)2 (4)用CH4和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如下图： ①电极c为电子 (填“流入”或“流出”)的一极，H＋移向 (填“正极”或“负极”)。 ②气体a为 (CH4或O2)。 【答案】(1) 放热 > (2)Fe-2e-=Fe2＋ (3)①② (4) 流出 正极 CH4 【详解】（1）①触摸试管外壁，温度升高，则表明该反应为放热反应； ②对于放热反应，反应物的总能量比生成物高，则该反应中反应物的总能量>生成物的总能量； （2）在该原电池中，Fe作负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，Cu作正极，溶液中H+得电子生成H2； （3）能通过原电池实现的反应，必须为放热的氧化还原反应，反应①2H2＋O2=2H2O、②Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu都为氧化还原反应，且不需要高温等条件，故选①②； （4）①c电极是电子流出的电极，d电极是电子流入的电极，说明c电极是负极，d电极是正极，H+移向正极； ②甲烷在负极上发生氧化反应生成CO2，电极反应式为CH4-8e-＋2H2O=CO2＋8H+，即气体a为CH4；该电池的正极反应为2O2＋8H+＋8e-=4H2O，当线路中转移2 mol电子，则该燃料电池理论上消耗的O2的物质的量为0.5 mol，标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L/mol=11.2 L。 24．原电池是直接把化学能转化为电能的装置，按要求完成各问题。 (1)写出溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式： 。若将此反应设计成原电池，该电池的负极材料是 ，电解质溶液是 。 (2)高铁电池是一种新型可充电电池，如图甲所示是高铁电池的模拟实验装置。高铁电池的总反应为。 ①该盐桥中的阴离子向 (填“左”或“右”)侧烧杯移动。 ②电池放电时，正极的电极反应为 。 ③图乙为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 。 (3)一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图丙所示，写出放电过程中负极的电极反应： ，若过程中产生，则消耗标准状况下的体积为 L。 【答案】(1) 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ Cu FeCl3 (2) 右 长时间保持稳定的放电电压 (3) NO-3e-+2H2O=HNO3+3H+ 67.2 【详解】（1）Fe3+具有氧化性，可以将铜单质氧化为Cu2+，自身还原为Fe2+离子，溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；将此反应设计成原电池，负极上发生失电子的氧化反应，负极材料是Cu，电解质溶液为FeCl3溶液； （2）①高铁电池的总反应为，Zn是负极失去电子发生氧化反应，正极是高铁酸根离子得电子被还原为氢氧化铁，盐桥中的阴离子向负极Zn移动，即向右移动； ②正极是高铁酸根离子得电子被还原为氢氧化铁，反应式为：； ③由图乙可知，与高能碱性电池对比，高铁电池具有长时间保持稳定的放电电压的优点； （3）放电过程中，NO在负极失电子生成硝酸，负极的电极反应式NO-3e-+2H2O=HNO3+3H+ ；若过程中产生4molHNO3，电路中转移12mol电子，根据电子守恒，正极消耗3molO2，则消耗标准状况下的体积为3mol×22.4L/mol=67.2L。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 化学反应与能量变化 【思维导图串知识】 【知识清单】 一、化学反应与热能 1．放热反应与吸热反应的定义 （1）放热反应： 热量的化学反应。 （2）吸热反应： 热量的化学反应。 2．常见的放热反应与吸热反应 二、化学反应中能量变化的主要原因 1．宏观角度：从反应物、生成物总能量角度解释化学反应中的能量变化 放热反应 吸热反应 (1)反应物总能量>生成物总能量，为 反应 (2)反应物总能量<生成物总能量，为 反应 2．微观角度：从化学键角度解释化学反应中的能量变化 (1)反应物化学键断裂时吸收的总能量>生成物化学键形成时放出的总能量，为 反应 (2)反应物化学键断裂时吸收的总能量<生成物化学键形成时放出的总能量，为 反应 3．化学反应遵循的两条基本规律 (1)质量守恒定律：自然界的物质发生转化时， 保持不变。 (2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的 不变。 注意：任何化学反应在发生物质变化的同时必然伴随着能量的变化，但化学反应中能量的转化不一定都表现为化学能与热能的转化，化学能也可以与光能、电能等发生转化。 三、人类对能源的利用 1.利用的三个阶段 　——树枝杂草　　 　　　↓ —— 煤、石油 、天然气 　　　↓ —— （2）化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题 ① 一是其短期内不可再生，储量有限； ② 二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。 2．新能源 （1）特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染等。 （2）人们比较关注的新能源有：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 四、化学反应与电能 1．原电池的概念：把 转化为 的装置。 2．原电池工作原理（以Zn--Cu--稀硫酸原电池为例） （1）电子的移动方向：从 流出，经导线流向 ，与电流方向 。 （2）离子的移动方向：阳离子向 移动，阴离子向 移动。 【特别提醒】①电子只能在导线中定向移动，离子只能在电解质溶液或熔融电解质中定向移动。(简记为：电子不下水，离子不上岸) ②负极区失电子带正电，所以带负电的阴离子移向负极，电子流向正极后正极带负电，所以溶液中带正电的阳离子移向正极。(简记为：负负正正) 3．原电池的构成条件——“两极一液一导线一反应” （1）两极——两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属如碳棒)。 （2）一液——电解质溶液(或熔融的电解质)。 （3）一导线——形成闭合回路。 （4）一反应——能自发进行的氧化还原反应。 4．原电池正、负极判断方法 (1)根据电极材料判断 一般来讲，活动性较强的金属为 极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为 极。但也要注意电解质溶液的性质。如： ①镁、铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作 极，铝作 极；若电解质是氢氧化钠，则镁作 极，铝作 极。 ②铜、铝(或铁)用导线连接插入稀硫酸中，铝(或铁)作 极，铜作 极；若插入浓硝酸中，铝(或铁)作 极，铜作 极。 (2)根据电流方向或电子流动方向来判断 在外电路(导线)中，电流由正极流向 极，电子由负极流向 极。 (3)根据反应类型判断 原电池的负极总是发生 反应，正极总是发生 反应。简称“负氧正还”。 (4)根据现象判断 一般来说，溶解的一极为 极，增重或不变或有气体放出的一极为 极。 (5)对于燃料电池而言，电极为惰性材料(Pt、C)，电极本身不反应，只起传导电子的作用，故可根据向两极通入的气体成分来判断正负极。燃料电池的 极通入的一定是可燃性气体(还原剂)， 极通入的一定是助燃性气体(氧化剂一般为O2)。 5．电极反应式的书写 (1)书写电极反应式的原则 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总反应式。 (2)电极反应式形式 负极反应：还原剂－ne－===氧化产物； 正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物。 (3)电极反应式的书写思路 【特别提醒】若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，在保证电子转移数目相同的情况下，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中： 总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极=总反应式-正极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ 6．书写电极反应式的常见错误 (1)不能正确判断原电池正、负极 ①混淆正、负极：负极上电极材料本身或电极反应物发生氧化反应，对应元素化合价升高，正极上电极反应物发生还原反应，对应元素化合价降低。 ②易混淆电子流向与电流方向而错判，电子流出的方向与电流方向相反，电子流出的电极是负极。 ③想当然地认为排在金属活动性顺序表前面的金属一定是负极，忽视反应本质。 (2)电极反应式配平错误 ①不能根据化合价变化正确计算电子转移的数目。 ②不满足“三守恒”：电极反应式和氧化还原方程式一样，要满足得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒。所以配平电极反应式一定要遵循得失电子守恒→电荷守恒→质量守恒(原子守恒)的顺序进行。 (3)电极产物书写错误 ①忽视变价金属被氧化的价态，如铁片与碳棒用导线连接插入硫酸铜溶液中，负极上Fe只能被铜离子氧化为Fe2＋。 ②对于活泼金属电极，想当然地认为电极产物为金属离子，忽视金属离子与电解质溶液的某种成分可继续反应。最终的氧化产物要根据题中信息确定。 ③忽略介质信息，错判电极产物(酸性介质中不能出现OH－，碱性介质中不能出现H＋)。 五、原电池原理的应用 1．形成原电池加快化学反应速率 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 负极： 正极反应 正极： 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 六、常见的化学电源 1.锌锰干电池 （1）结构：锌锰干电池是以锌筒作 极，石墨棒作 极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。 （2）原理：锌锰干电池属于 次性电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为 Zn－2e－===Zn2＋ ，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH4+＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。 2.充电电池 （1）充电电池属于 次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。 （2）常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)燃料电池是通过燃料与氧化剂在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。 如氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等。 (2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供。(实验装置如下)  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。 酸性 碱性 中性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 2H2－4e－===4H＋ 正极反应式 O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 一、单选题 1．下列关于化学反应与能量的说法中，错误的是 A．化学反应一定伴随着能量变化 B．与的反应属于放热反应 C．一个化学反应是释放热量还是吸收热量与反应物和生成物总能量相对大小有关 D．化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因 2．下列反应中属于吸热反应的是 A．乙醇的燃烧 B．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 C．镁跟盐酸反应 D．盐酸与氢氧化钠溶液反应 3．甲烷合成反应：是一种重要的工业化学反应，正反应为放热反应，下列说法不正确的是 A．这个过程需要吸收能量 B．断开反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量 C．反应物的能量大于生成物的能量 D．正反应过程的能量变化可用上图表示 4．下列关于吸热反应的说法中，正确的是 A．反应物的总能量大于生成物的总能量 B．破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量 C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D．NaOH 溶液与稀盐酸的反应是吸热反应 5．下列反应的能量变化不符合如图所示的是 A．CO2通过灼热的炭粉 B．盐酸与碳酸氢钠反应 C．镁条与稀盐酸反应 D．Ba(OH) 2·8H2O与NH4Cl反应 6．反应的化学键变化如图所示，在25℃和101kPa条件下，和完全反应，放出183KJ的热量。下列说法正确的是 A．图中w数值为862 B．化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的 C．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关 D．氯气分子比氢气分子更稳定 7．已知反应C(石墨，s)=C(金刚石，s)的能量变化如下图所示，下列说法正确的是 A．石墨和金刚石互为同位素 B．金刚石比石墨稳定 C．石墨转化为金刚石是吸热反应 D．等质量的石墨和金刚石完全燃烧释放的热量相同 8．下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 9．如图是化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置示意图。下列有关该装置的说法不正确的是    A．锌片为负极，其附近的溶液有Zn2＋产生 B．溶液中的H+向锌电极移动，SO向铜电极移动 C．其能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能” D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不改变 10．有A、B、C、D四种金属浸入稀H2SO4溶液中，用导线两两连接分别组成原电池。A、D相连，A为负极；A、B相连，电流由A经外电路流向B；C、D相连，C极上有大量气体产生。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．C>D>B>A B．A>B>C>D C．B>A>D>C D．A>B>D>C 11．根据原电池原理，下列有关如图装置的说法正确的是 A．若a为Ag，b为Cu，c为硫酸铜溶液，则a电极有红色固体析出 B．若a为Zn，b为Cu，c为稀硫酸，则b电极发生氧化反应 C．若a为Zn，b为Ag，c为硫酸铜溶液，每转移0.2mol电子，b电极质量增加6.4g D．若a为Fe，b为Cu，c为浓硝酸，则负极发生的电极反应式为 12．下列组合中，不能使装置中的电流表指针发生偏转的是 选项 a b 试剂X A C 溶液 B 蔗糖溶液 C 稀硫酸 D 稀盐酸 A．A B．B C．C D．D 13．某原电池的总反应是，该原电池的正确组成是 A． B． C． D． 14．某同学根据化学反应，并利用实验室材料制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是 选项 A B C D 正极 石墨棒 铁棒 铁棒 铜棒 负极 铁棒 铜棒 石墨棒 铁棒 电解质溶液 溶液 溶液 溶液 稀硫酸 A．A B．B C．C D．D 15．关于下列四个装置说法错误的是 原电池装置示意图 普通锌锰电池示意图 A．铜电极质量增加 B．锌筒作负极，发生氧化反应 铅蓄电池示意图 燃料电池示意图 C．可充电，属于二次电池 D．内电路中电子由b极移向a极 A．A B．B C．C D．D 16．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)＝Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。下列说法中错误的是 A．电池工作时，锌失去电子，锌是负极 B．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g C．电池负极的电极反应式为：Zn-2e-+2OH-＝Zn(OH)2 D．电池工作时，溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动 17．将转化为人类使用的能源有利于实现“碳达峰”，某电池利用和获取工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．该电池中电极b作负极 B．工作时，电极a产生的电极反应式为 C．工作时质子向电极a迁移 D．当消耗时，理论上电极b消耗 18．利用铜片、铁片、锌片、石墨棒、导线、烧杯和稀硫酸组装成以下装置。下列说法正确的是 A．装置甲和装置乙中铁片上均无气泡产生 B．装置丙中，电子从铁片经导线流向石墨棒 C．三个装置中铁片质量减小的速率从大到小的顺序为乙>甲>丙 D．装置乙中铁片为正极，电极反应式为 19．如图所示，电流计G发生偏转，同时A极逐渐变细，B极逐渐变粗，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的 A．A是Zn、B是Zn、C为稀硫酸 B．A是Cu、B是Ag、C为稀硫酸 C．A是Fe、B是Ag、C为溶液 D．A是Ag、B是Fe、C为溶液 20．某化学兴趣小组设计的一个简易的原电池装置如图，室温下进行了四组实验。下列说法正确的是    实验标号 ① ② ③ ④ a电极材料 石墨 石墨 铁单质 铁单质 b溶液(足量) 溶液 浓硝酸 溶液 稀硫酸 A．实验①中正极的电极反应式为 B．实验②中电流表的指针会发生偏转，向a电极移动 C．当实验③中外电路通过电子时，理论上电极的质量增加 D．实验④放电过程中，a电极质量减少b溶液的酸性增强 二、填空题 21．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向 1 稀盐酸 偏向 2 稀盐酸 偏向 3 氢氧化钠溶液 偏向 4 浓硝酸 偏向 试根据上表中的实验现象回答下列问题： (1)实验中电极作用 (填“是”或“不是”)相同的。 (2)实验3中铝为 极，电极反应式为： 。 (3)解释实验4中电流计指针偏向铝的原因： 。电池总反应式为： (写离子方程式)。 22．Ⅰ．N2(g)和H2(g)反应生成NH3(g)的过程中能量的变化示意图如图1所示。 (1)说明每生成1molNH3(g) (填“吸收”或“放出”)的能量是 kJ。 Ⅱ．在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用表示。请认真观察图2，然后回答问题。 (2)图中所示反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。 (3)已知断开1mol H-H、1mol I-I、1mol H-I分别需要吸收的能量为436 kJ、151 kJ、299kJ，则由1 mol氢气和1 mol碘反应生成HI会 (填“放出”或“吸收”) kJ的热量；在化学反应过程中，是将 转化为 。 (4)下列反应中，属于放热反应的是 (填序号，下同)，属于吸热反应的是 。 ①物质燃烧；②炸药爆炸；③酸碱中和反应；④二氧化碳通过炽热的碳；⑤食物因氧化而腐败；⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；⑦铁粉与稀盐酸反应 23．化学反应中的能量和速率变化对生产生活有着重要意义。某研究学习小组进行下列探究。 (1)甲同学探究反应Fe＋H2SO4(稀)=FeSO4＋H2↑中的能量变化。向装有铁片的试管中加入1mol/L的H2SO4，观察到试管内有气泡产生，触摸试管外壁，温度升高。 ①该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。 ②该反应反应物的总能量 (填“>”或“<”)生成物的总能量。 (2)乙同学认为原电池原理也可加快化学反应速率，他设计如图所示实验装置。铁片上的电极反应式为 。 (3)下列反应能通过原电池实现化学能直接转化为电能的是 (填序号)。 ①2H2＋O2=2H2O；②Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu；③CaO＋H2O=Ca(OH)2 (4)用CH4和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如下图： ①电极c为电子 (填“流入”或“流出”)的一极，H＋移向 (填“正极”或“负极”)。 ②气体a为 (CH4或O2)。 24．原电池是直接把化学能转化为电能的装置，按要求完成各问题。 (1)写出溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式： 。若将此反应设计成原电池，该电池的负极材料是 ，电解质溶液是 。 (2)高铁电池是一种新型可充电电池，如图甲所示是高铁电池的模拟实验装置。高铁电池的总反应为。 ①该盐桥中的阴离子向 (填“左”或“右”)侧烧杯移动。 ②电池放电时，正极的电极反应为 。 ③图乙为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 。 (3)一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图丙所示，写出放电过程中负极的电极反应： ，若过程中产生，则消耗标准状况下的体积为 L。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$