专题06 化学变化中的能量变化-【好题汇编】备战2024-2025学年高一化学下学期期末真题分类汇编（上海专用）

专题06 化学变化中的能量变化 内容概览 考向1 化学反应中的能量变化(1) 考向2 化学反应中的能量变化(2) 考向3 化学反应中的能量变化(3) 考向4 化学反应中的能量变化(4) 考向5 化学反应与能量变化(5) 考向6 化学反应与能量变化(6) 考向7 化学反应与能量变化(7) 考向8 化学反应与能量变化(8) 考向9 电池原理 考向10 电池技术 考向11 反应过程中的能量变化 考向12 能源化学 考向1 化学反应中的能量变化(1) (上海市上海师范大学附属中学闵行分校2023-2024学年高一下学期期末)化学反应中的能量和速率变化对生活生产有着重要的意义。人类利用化学反应不仅可以创造新物质，还可获取能量或实现不周形式能量之间的转化。例如铝热反应可以用于发电系统的应急备用能源为紧急情况下的电力供应提供保障。 1．化学反应中能量变化的主要原因是 。 2．“即热饭盒”给人们生活带来方便，它可利用下列 反应释放的热量加热食物。 A．生石灰和水 B．浓硫酸和水 C．钠和水 3．下列反应一定属于吸热反应的是_______。 A．酸碱中和反应 B．燃烧反应 C．铝热反应 D．C(s)＋CO2(g)2CO(g) 4．在一定条件下，A和B反应可生成C和D，其能量变化如下： 下列有关反应的说法正确的是_______。 A．反应前后原子的种类和数目一定不变 B．该反应若有能量变化，则一定是氧化还原反应 C．该反应若为放热反应，则不需加热反应就一定能发生 D．反应物的总质量与生成物的总质量一定相等，且遵循能量守恒 5．为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如图两个实验。 (1)图Ⅰ中发生反应的化学方程式为 ，实验中温度计指示的温度变化及其原因是 。 (2)图Ⅱ实验的实验现象如下表，请完成相应实验现象的解释。 实验现象 解释原因 片上产生了大量气泡 温度计指示的温度无明显变化 6．化学能可以转化为热能，还可以转化为电能等其他形式的能量，我们把化学能转化为电能的装置，习惯上称为原电池，例如锌锰干电池是应用最广泛的电池之一，其特点是使用方便、价格低廉，但使用一段时间易发生漏液现象。为实现废旧普通干电池中锌与MnO2 的回收，某研究小组设计了如图1的工艺流程，试回答下列问题： (1)锌锰干电池属于 (填“一次电池”或“二次电池”)。 (2)该电池工作时，NH4+移向 极(填“正”或“负”) (3)上述工艺流程中粉碎的重要作用是 。 (4)请你完成普通锌锰电池反应的总反应(答题时请补齐缺失的一种生成物并配平) Zn+MnO2+NH4Cl—ZnCl2 +Mn2O3+NH3+ (未配平) 考向2 化学反应中的能量变化(2) (上海市青浦一中2023-2024学年高一下学期期末学业质量调研)人类研究利用化学反应，有时是为了获取所需的物质，有时 是为了利用化学反应中释放的能量。 1．氢气在氯气中燃烧时发生反应：H2+Cl22HCl。下列关于该反应的说法中，正确的是_______。 A．属于吸热反应 B．不属于氧化还原反应 C．反应物的总能量低于生成物的总能量 D．能量变化与化学键的断裂和形成有关 2．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，SO42-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 3．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AgNO3溶液 D．A是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液 4．H2与I2反应生成HI过程中的能量变化示意图如图。 由图可知：H2(g)＋I2(g)2HI(g)的正向反应为 (填“吸热”或“放热”)反应；当反应H2(g)＋I2(s)2HI(g)中有0.5molI2(s)完全转化为HI(g)时， (填“吸收”或“放出”)的能量为 kJ。 考向3 化学反应中的能量变化(3) (上海市松江九峰实验学校2023-2024学年高一下学期期末)人类利用化学反应不仅可以创造新物质，还能获取能量或实现不同形式能量之间的转化。已知下列化学反应方程式： ①氢气燃烧2H2+O2=2H2O； ②太阳光分解水制氢气2H2O=2H2+O2。 1．氧元素在元素周期表中的位置是 ，同周期非金属性最强的元素是 (填元素符号)。 2．反应①②是否构成可逆反应，请说明理由 。 3．从能量转化角度分析，反应②为 反应。(选填“吸热”或“放热”)反应②中主要能量转化形式为 能转化为 能。 4．100kPa时，单位质量或单位体积的燃料完全燃烧所放出的热量叫做该燃料的热值。根据下表一些燃料的热值及所学知识简要说明氢气作为能源的优点 。 燃料 热值(kJ/g) 氢气 142.9 一氧化碳 10.11 甲烷 55.64 5．下列化学反应中的能量变化与图中所示不符合的是_______。 A．铝热反应 B．生石灰与水反应 C．铁粉与硫粉加热反应 D．氯酸钾分解制氧气 6．如图所示是Zn和Cu形成的原电池，下列叙述正确的是_______。 A．Cu为负极，Zn为正极 B．Cu极上有气泡产生，发生还原反应 C．SO42-向Cu极移动 D．若有电子流经导线，则可产生0.25mol气体 7．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理如图所示。下列说法正确的是_______。 A．该电池工作时电能转化为化学能 B．该电池中电极a是正极 C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D．该电池的总反应：2H2+O2=2H2O 考向4 化学反应中的能量变化(4) (上海市徐汇中学2023-2024学年高一下学期期末)能量流动在自然界和人类社会中具有深远的意义，它不仅是生命活动的基础，也是推动各种系统和过程运行的动力。 1．2023年北京冬奥会速滑馆采用CO2跨临界直冷制冰。系统精密控制制冷剂CO2在冰面下的钢管中昼夜不停地进行气液转化，以确保冰面具有良好的稳定性和温度均匀性。 (1) CO2由液态转化为气态的过程中 。 A．放出热量 B．吸收热量 C．发生化学变化 (2)C和是同主族元素，下列事实能说明两者非金属性相对强弱的是 。 A．沸点：CH4＜SiH4 B．相对原子质量： C．酸性：H2CO3>H2SiO3 2．CO2甲烷化反应可将CO2直接转化为能源气体，具有较高的学术研究价值和工业化前景。反应原理：CO2+4H2CH4+2H2O(正反应为放热反应)。 (1) CH4的空间结构为 。 (2) CO2的电子式为 。 (3)上述反应中反应物总能量 生成物总能量。(填“>”、“<”或“=”) 3．如图所示将锌、铜通过导线相连，置于稀硫酸溶液中。 (1)该装置将 能转化为 能。 (2)电极为 极，发生 (填“氧化”或“还原”)反应，电极反应方程式为 。 (3)外电路电流由 (填“锌”或“铜”，下同)电极经导线流向 电极。 (4)标准状况下，若反应过程中溶解了锌，则生成的氢气的体积为 。 考向5 化学反应与能量变化(1) (上海市上海外国语大学闵行外国语中学2023-2024学年高一下学期期末) 化学反应中常伴随着能量变化 1．实验室铝热反应的装置如图。 化学方程式为： 。请写出铝热反应的一种用途： 。 2．完成下列问题 (1)下列反应中，生成物总能量一定高于反应物总能量的是 。 ①断裂化学键 ②分解反应 ③碳与CO2生成CO ④燃料燃烧 ⑤酸碱中和反应 ⑥H2与CuO反应 (2)已知断裂1mol H-H键、1mol氧氧键、1mol O-H键需要吸收的能量分别为a kJ、b kJ、c kJ。则反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的热效应= (用a、b、c表示)。 3．工业炼铁时使用的还原剂是 。该还原剂还原赤铁矿的反应的能量变化可用图中的 表示(填a、b)。 4．某装置如图，若A为Zn电极，B为Cu电极，C为CuCl2溶液，则：A是 (填电极名称)，B极发生反应的类型为 反应(填：氧化、还原)。若需将反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成如图所示的原电池装置，则正极电极反应式为 。 5．在4L恒容密闭容器中投入2molN2和5mol H2发生合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)放热(ΔH<0)。 (1)在一定条件下，合成氨反应一段时间后，下列可能的是___________。 A．0.3molN2 B．1.0molH2 C．3.6molNH3 D．7mol气体 (2)若在某条件下合成氨反应2min后，H2变为0.8 mol·L－1，则这2min内的化学反应速率为v(NH3)= 。 考向6 化学反应与能量变化(2) (上海外国语大学附属浦东外国语中学2023-2024学年高一下学期期末)人类使用能源的历史可以划分为几个主要阶段： Ⅰ．柴草时期 (1)大约在180万年前，山西芮城西侯度人发现火并学会利用火。从能量转化的角度看，木材燃烧时化学能主要转化成 能和光能。 Ⅱ．化石能源时期 (2)蒸汽机的发明和广泛应用，标志着煤炭成为主要能源。煤炭中的硫以FeS2的形式存在，用天然气替代煤炭作为燃料能有效减缓 型酸雨的形成。下列措施不能减少燃煤对大气造成污染的是 。 A．安装除尘脱氨脱硫设备 B．将煤炭气化转化为可燃性气体 C．燃煤工厂烟囱加高 D．开发利用氢能、风能等清洁能源 (3)在明代宋应星所著的《天工开物》中，有关于火法炼锌的工艺记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出。……即倭铅也。……以其似铅而性猛，故名之曰‘倭’云。”(注：炉甘石的主要成分是碳酸锌。)：请完成上述火法炼锌反应的化学方程式：ZnCO3+______________+CO↑，用单线桥标出电子转移的方向和数目 。 (4)炉甘石还含有FeO、Fe2O3、SiO2等杂质，现代以此为原料利用湿法冶炼锌主要分为以下步骤：步骤1：用稀硫酸充分浸取菱锌矿；步骤2：在步骤1的滤液中加入适量KMnO4除去其中的…… ①步骤1中用稀硫酸浸取后，所得滤渣的主要成分是 (填化学式)。 ②步骤2中KMnO4与反应生成MnO2，写出该反应的离子方程式： 。 Ⅲ．多能源结构时期 在19世纪末期，电力的发现、开发及利用，使人类对化石能源实现了延伸利用，生产出二次能源。随着科技不断发展，可再生能源和清洁能源(绿色能源)将成为新能源的主力军。 (5)某课题小组了解了电池历史后，萌生了自己动手做一个电池的想法，为确保实验顺利进行，下列化学反应可以设计成原电池的是___________。 A． B． C． D． (6)了解了原电池的原理后，该小组收集用品，组装了如下原电池，对该原电池分析正确的是___________。 A．铁环作负极，发生还原反应 B．电池工作时，电子从铁环经LED灯流向铜线 C．电池工作时，铁环变细铜线变粗 D．电池工作结束后柠檬的酸性变强 (7)如图所示原电池中，负极材料为 棒(填“Al”或“Mg”)，Al电极的反应式为 。 考向7 化学反应与能量变化(3) (上海市进才中学2023-2024学年高一下学期期末)白磷和红磷是常见的磷的同素异形体，除了性质上的差异，其所具有的能量也有所不同。 1．白磷和红磷在足量空气中的燃烧产物均为P4O10，燃烧的热化学方程式如下： (1)对于，，则m -2983.2。 A．＜ B．= C．＞ (2)根据题目已知信息，写出红磷转化为白磷的热化学方程式 。 2．已知白磷和P4O10的结构如下图所示，已知白磷燃烧的热化学方程式为P4(s，白磷)+5O2(g)=P4O10(s) △H=-2983.2 kJ/mol。根据下图及表中数据，可推算出y= 。 键 P-P P≡P P-O P=O O=O 键能(kJ/mol) 197 489 410 y 498 3．已知： 键 P-P P-O P=O O=O 键能() 197 489 410 434 498 已知磷的单质大多以P4而非类似于N2那样P与P之间形成三键从而以P2的形式存在，结合上表数据，请从能量与稳定性的角度解释原因 。 考向8 化学反应与能量变化(4) (上海市闵行中学2023-2024学年高一下学期期末)能量转化是自然界和技术领域中普遍存在的现象，其本质是不同形式的能量根据能量守恒定律相互转换。 1．下列反应符合如图图示的是___________。 A．铁在氧气中燃烧 B．铁粉和硫粉反应 C．煅烧石灰石 D．铁片与稀硫酸反应 2．对于放热反应H2＋Cl22HCl，下列说法中，正确的是___________。 A．产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量 B．反应物所具有的总能量高于产物所具有的总能量 C．断开1 mol H－H键和1 mol Cl－Cl键所吸收的总能量大于形成2mol H－Cl键所放出的能量 D．该反应中，化学能只转变为热能 3．最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下： 下列说法中正确的是___________。 A．CO和O生成CO2是吸热反应 B．在该过程中，CO断键形成C和O C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2 D．状态Ⅰ →状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 4．业合成氨的反应如下(条件略)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知断裂1molN2中的共价键吸收的能量为946kJ，断裂1molH2中的共价键吸收的能量为436kJ，形成1molN-H键放出的能量为391kJ，则由N2和H2生成2molNH3的能量变化为 kJ。如图能正确表示该反应中能量变化的是 (填“A”或“B”)。 5．某同学按如图所示的装置做实验，并把实验情况记录于下面，其中叙述合理的是___________。 ①锌为正极，铜为负极 ②电解质溶液中浓度不变 ③电流表的指针发生偏转 ④铜极上有气泡产生 ⑤溶液逐渐变蓝 ⑥溶液中的阳离子向正极移动 A．①②③ B．③④⑤ C．③④⑥ D．②③④ 6．有A、B、C、D四块金属，进行如下实验： ①将A、B用导线相连结，浸入稀硫酸溶液中，A极为负极 ②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由D→导线→C ③A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡 ④B、D相连后同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应 据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是___________。 A． B． C． D． 7．基于环保理念，将逐步减少传统燃油汽车的使用，燃料电池汽车将有更广阔的发展前景。如图所示为氢氧燃料电池的示意图，其基本工作原理与铜锌原电池的相同。根据图中电子流动方向判断，A电极是 (填“正极”或“负极”)；氢氧燃料电池的优点是 (写一条即可)。 8．结合如图装置判断，下列叙述正确的是___________。 A．若X为NaCl，K与M相连时，石墨电极反应为2Cl-―2e-=Cl2↑ B．若X为硫酸，K与M相连时，Fe作负极受到保护 C．若X为硫酸，K与N相连时，溶液中向Fe电极移动 D．若X为NaCl，K与N相连时，Fe电极上会有灰绿色沉淀生成，最终变为红褐色 考向9 电池原理 电池是将化学能直接转化为电能的装置，其核心机制是通过氧化还原反应实现电子定向移动形成电流。 1．理论上不能设计为原电池的化学反应是_______。 A． B． C． D． 2．全钒液流电池因其易于实现规模化、无污染和高安全性等优点，成为当前大规模储能领域的研究热点和发展方向。为适应未来绿电长时储能需求，我国企业开始利用“全钒液流电池”布局大型储能基地。下图为全钒液流电池工作原理示意图，放电时，X电极为 极，透过质子交换膜向 极移动(填“X”或“Y”)，X电极反应式为 。 3．某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理，其中乙装置中X为正离子交换膜。 根据要求回答相关问题： (1)写出氢气所在电极的电极反应式 。 (2)石墨电极为 (填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液， (填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红，当甲装置消耗标准状况下5.6LO2，则石墨电极产生 L气体(标准状况下)。 考向10 电池技术 (上海市上海中学2023-2024学年高一下学期期末)电池的研发对于一个国家的能源技术、环保技术以及可持续发展战略的实施具有重要的意义。作为一种重要的能源储存和转化方式，电池技术对新能源、新材料等领域的发展有着更广泛的贡献。 1．下列装置可以形成原电池的是_______。 A． B． C． D． 2．如下图装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的相接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡，小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是_______。(指悬吊的金属圈) A．铁圈和银圈左右摇摆不定 B．保持平衡状态不变 C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜 3．有a、b、c、d四种金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是_______。 实验装置 实验现象 a极质量减小，b极质量增大 b极有气体产生，c极无变化 实验装置 实验现象 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 4．某学生欲完成2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是 A． B． C． D． 5．航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置，它可直接将化学能转化为电能，我国发射的“神舟”五号载人飞船是采用先进的甲烷电池为电能来源的，该电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为CH4+2OH-+2O2=CO32-＋3H2O。 (1)负极上的电极反应式为 (2)消耗标准状况下的5.6LO2时，有 mol电子发生转移。 (3)298K时，1gH2燃烧生成H2O(g)放热121kJ，1molH2O(l)蒸发吸热44kJ，H2的燃烧焓是 。 6．金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列两种腐蚀现象回答下列问题： (1)图1中被腐蚀的金属为 (填化学式)；图2中金属腐蚀类型属于 (填字母)。 A．化学腐蚀 B．析氢腐蚀 C．吸氧腐蚀 (2)图2中铁的生锈过程中正极反应式为 。 考向11 反应过程中的能量变化 (上海市育才中学2023-2024学年高一下学期期末)反应过程中的能量变化主要表现为能量之间的相互转化‌。在化学反应中，能量变化通常涉及化学能与热能、光能和电能等形式的相互转化。 1．下列反应属于吸热反应的是_______。 A．生石灰与水反应 B．钠与水反应 C．碳酸钙高温分解反应 D．甲烷燃烧反应 2．某化学兴趣小组将锌片和铜片插入番茄中制成水果电池(如图)，下列叙述正确的是_______。 A．该装置是把电能转化为化学能 B．番茄中含有可作为电解质的酸 C．电子由铜片通过导线流向锌 D．锌电极是该电池的正极 3．根据下图推断：该反应生成物的总能量 反应物的总能量(填“高于、低于或等于”) 4．下列各组化合物中，化学键的类型完全相同的是_______。 A．Na2O和Na2O2 B．NaClO和HClO C．CaCl2和NaCl D．CH4和NaOH 5．下列变化过程中，需吸收能量的是_______。 A．H + H → H2 B．H + Cl →HCl C．I2→I + I D．C+O2→CO2 6．下列反应属于吸热反应的是_______。 A．碳在氧气中的燃烧 B．葡萄糖在人体内氧化分解 C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 D．锌粒与稀H2SO4反应制取H2 7．如图为反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的能量变化示意图。下列说法正确的是_______。 A．拆开2molH2(g)和1molO2(g)中的化学键成为H、O原子，共放出1368kJ能量 B．由H、O原子形成2molH2O(g)，共吸收1852kJ能量 C．2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(l)，共放出484kJ能量 D．2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(g)，共放出484kJ能量 8．过量锌与少量稀硫酸反应，为了加快反应速率，但是又不影响生成氢气的总量，可以采取的措施是_______。 A．加入适量KCl溶液 B．加入适量的水 C．加入几滴硫酸铜溶液 D．再加入少量同浓度的稀硫酸 9．铜—锌原电池如图所示、下列叙述正确的是_______。 A．氢离子在负极得电子 B．锌为负极，发生氧化反应 C．铜片上无气泡产生 D．电子从铜片经金属导线流向锌片 10．电子表中电子计算器的电源常用微型银锌原电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，放电时锌极上的电极反应是：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；氧化银电极上的反应式为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，总反应式为：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2下列说法不正确的是_______。 A．锌是负极，氧化银是正极 B．锌发生氧化反应，氧化银发生还原反应 C．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动 D．随着电极反应的不断进行，电解质溶液的pH会增大 11．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3，可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：___________________。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池，请写出电极反应式：正极反应：_____________ ，负极反应： ____________________ 。 考向12 能源化学 (上海外国语大学附属外国语学校松江云间中学2023-2024学年高一下学期期末)能源是人类生存和发展的重要物质条件。煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。 1．已知该产业链中，有炭参与的某反应的平衡常数表达式为：，写出该反应的化学方程式 。 2．对于该反应，不同温度和压强对其中一种产物的产率影响如下表： 该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。下列有关该反应的图像正确的是 (填字母)。 A． B． C． D． 将煤液化得到的甲醇(CH3OH)是重要的化工原料。下图所示为一定条件下1mol CH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2、甲醛(HCHO)的能量变化图(反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去)。 3．在有催化剂作用下，CH3OH和O2反应主要生成 (填“”“CO2”或“”)。 4．反应HCHO(g)＋1/2O2(g)CO(g)＋H2O(g)的焓变ΔH= ___________。 5．已知一些燃料的燃烧热分别为： 燃料 一氧化碳 甲烷(CH4) 异辛烷(C8H18) 乙醇(C2H6O) 使用上述燃料最能体现“低碳经济”理念的是___________。 A．一氧化碳 B．甲烷 C．异辛烷 D．乙醇 对温室气体CO2的研究一直是科技界关注的重点，在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一。 6．下列燃料中对环境最友好的是_____。 A．天然气 B．汽油 C．氢气 D．煤油 7．已知H2和CH4的燃烧热ΔH分别为a kJ·mol−1和b kJ·mol−1；HCHO(g)＋1/2O2(g)CO(g)＋H2O(g)的焓变ΔH= 。写出H2还原1 mol CO2生成CH4和H2O(g)的热化学方程式 。(用含a、b、c的代数式表示)。 8．已知下列共价键的键能数据： 共价键 键能/ 750 436 413 467 据此计算上题H2还原1 mol CO2时的焓变ΔH= 。 9．O2在Cu-ZnO催化下，可同时发生如下反应Ⅰ、Ⅱ，两反应可作为解决温室效应及能源短缺的重要手段。 Ⅰ．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-57.8kJ·mol−1 Ⅱ．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝+41.2kJ·mol−1 某温度时，若反应Ⅰ的速率v1大于反应Ⅱ的速率v2，下列反应过程的能量变化正确的是___________。 A． B．C． D． 19 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题06 化学变化中的能量变化 内容概览 考向1 化学反应中的能量变化(1) 考向2 化学反应中的能量变化(2) 考向3 化学反应中的能量变化(3) 考向4 化学反应中的能量变化(4) 考向5 化学反应与能量变化(5) 考向6 化学反应与能量变化(6) 考向7 化学反应与能量变化(7) 考向8 化学反应与能量变化(8) 考向9 电池原理 考向10 电池技术 考向11 反应过程中的能量变化 考向12 能源化学 考向1 化学反应中的能量变化(1) (上海市上海师范大学附属中学闵行分校2023-2024学年高一下学期期末)化学反应中的能量和速率变化对生活生产有着重要的意义。人类利用化学反应不仅可以创造新物质，还可获取能量或实现不周形式能量之间的转化。例如铝热反应可以用于发电系统的应急备用能源为紧急情况下的电力供应提供保障。 1．化学反应中能量变化的主要原因是 。 【答案】化学键的断裂和形成 【解析】化学反应的本质是化学键的断裂和形成，形成键要放出能量，断键要吸收能量，所以能量变化的主要原因是化学键的断裂和形成。 2．“即热饭盒”给人们生活带来方便，它可利用下列 反应释放的热量加热食物。 A．生石灰和水 B．浓硫酸和水 C．钠和水 【答案】A 【解析】A项，生石灰和水的反应放热，且该反应比较安全，A符合题意；B项，浓硫酸溶于水放热，但浓硫酸具有强腐蚀性，属于危险化学品，不能用于食品的加热，B不符合题意；C项，钠和水反应放出大量热，反应产生的NaOH具有腐蚀性，属于腐蚀性药品，且Na、H2是可燃物，容易引发火灾，不能用作食品加热剂，C不符合题意；故选A。 3．下列反应一定属于吸热反应的是_______。 A．酸碱中和反应 B．燃烧反应 C．铝热反应 D．C(s)＋CO2(g)2CO(g) 【答案】D 【解析】铝热反应 、酸碱中和、 燃烧反应都是放热反应，固体C与气体CO2反应生成CO的反应是吸热反应，故D是吸热反应；故选D。 4．在一定条件下，A和B反应可生成C和D，其能量变化如下： 下列有关反应的说法正确的是_______。 A．反应前后原子的种类和数目一定不变 B．该反应若有能量变化，则一定是氧化还原反应 C．该反应若为放热反应，则不需加热反应就一定能发生 D．反应物的总质量与生成物的总质量一定相等，且遵循能量守恒 【答案】AD 【解析】A项，依据质量守恒可知，反应前后原子的种类和数目一定不变，A正确；B项，氧化还原反应的特征是元素化合价发生变化，任何化学反应都有能量变化，B错误；C项，反应的热效应与反应条件无关，放热反应有些也需要加热，C错误；D项，依据质量守恒和能量守恒可知，反应物的总质量与生成物的总质量一定相等，且该反应遵循能量守恒，D正确；故选AD。 5．为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如图两个实验。 (1)图Ⅰ中发生反应的化学方程式为 ，实验中温度计指示的温度变化及其原因是 。 (2)图Ⅱ实验的实验现象如下表，请完成相应实验现象的解释。 实验现象 解释原因 片上产生了大量气泡 温度计指示的温度无明显变化 【答案】(1) Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑ 升高 锌与稀硫酸反应是放热反应 (2)Zn、Cu构成原电池，H＋在Cu片上得电子产生氢气 反应中的化学能主要转化成了电能 【解析】(1)(1)图Ⅰ中发生反应为活泼金属与酸的置换反应，该的化学方程式为：Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑；实验中温度计指示的温度升高，原因是锌与稀硫酸反应是放热反应。故答案为Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑；升高；锌与稀硫酸反应是放热反应。 (2)图Ⅱ所示为铜锌原电池实验装置，活泼金属锌做负极，发生氧化反应逐渐溶解；铜为正极，发生还原反应H＋在Cu片上得电子产生氢气；由于该反应中化学能主要转化为电能，所以溶液温度无明显变化。故答案为Zn、Cu构成原电池，H＋在Cu片上得电子产生氢气；反应中的化学能主要转化成了电能。 6．化学能可以转化为热能，还可以转化为电能等其他形式的能量，我们把化学能转化为电能的装置，习惯上称为原电池，例如锌锰干电池是应用最广泛的电池之一，其特点是使用方便、价格低廉，但使用一段时间易发生漏液现象。为实现废旧普通干电池中锌与MnO2 的回收，某研究小组设计了如图1的工艺流程，试回答下列问题： (1)锌锰干电池属于 (填“一次电池”或“二次电池”)。 (2)该电池工作时，NH4+移向 极(填“正”或“负”) (3)上述工艺流程中粉碎的重要作用是 。 (4)请你完成普通锌锰电池反应的总反应(答题时请补齐缺失的一种生成物并配平) Zn+MnO2+NH4Cl—ZnCl2 +Mn2O3+NH3+ (未配平) 【答案】(1)一次电池 (2)正 (3)加快反应的速率 (4) Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2 +Mn2O3+2NH3+H2O 【解析】废旧普通干电池粉碎后加入稀硫酸酸浸后除去不溶物，得到硫酸锌、硫酸锰溶液，电解混合液得到锌和二氧化锰。 (1)锌锰干电池属于一次电池； (2)原电池中放电时阳离子向正极移动，故该电池工作时，NH4+移向正极； (3)工艺流程中粉碎的重要作用是增加反应物接触面积，加快反应的速率； (4)根据得失电子守恒和原子守恒，锌锰电池反应的总反应为：Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2 +Mn2O3+2NH3+H2O。 考向2 化学反应中的能量变化(2) (上海市青浦一中2023-2024学年高一下学期期末学业质量调研)人类研究利用化学反应，有时是为了获取所需的物质，有时 是为了利用化学反应中释放的能量。 1．氢气在氯气中燃烧时发生反应：H2+Cl22HCl。下列关于该反应的说法中，正确的是_______。 A．属于吸热反应 B．不属于氧化还原反应 C．反应物的总能量低于生成物的总能量 D．能量变化与化学键的断裂和形成有关 【答案】D 【解析】A项，燃烧放热，该反应属于放热反应，A错误；B项，氢、氯元素存在化合价的升降，是氧化还原反应，B错误；C项，该反应为放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，C错误；D项，化学键的断裂和形成是该反应中能量变化的主要原因，断键要吸热，形成化学键要放热，D正确；故选D。 2．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，SO42-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 【解析】A项，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项，根据原电池“同性相吸”，则溶液中的SO42-向锌电极移动，H+向铜电极移动，故B错误；C项，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项，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。故选B。 3．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AgNO3溶液 D．A是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液 【答案】C 【解析】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。A项，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项，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项，A是Fe、B是Ag、C为AgNO3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项，A是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液，Fe的活泼性大于Ag，Fe作负极、Ag作正极，故不选D；故选C。 4．H2与I2反应生成HI过程中的能量变化示意图如图。 由图可知：H2(g)＋I2(g)2HI(g)的正向反应为 (填“吸热”或“放热”)反应；当反应H2(g)＋I2(s)2HI(g)中有0.5molI2(s)完全转化为HI(g)时， (填“吸收”或“放出”)的能量为 kJ。 【答案】放热 吸收 13.24 【解析】由图可知1mol H2(g)和1mol I2(g)的能量和高于2mol HI(g)的能量，则H2(g)＋I2(g)2HI(g)的正向反应为放热反应；2mol HI(g)的能量高于1mol H2(g)和1mol I2(s)的能量和，则H2(g)和I2(s)反应生成HI(g)为吸热反应，1mol H2(g)和1molI2(s)完全反应生成2mol HI(g)时吸收26.48kJ能量，则有0.5mol I2(s)完全转化为HI(g)时，吸收能量为13.24kJ。 考向3 化学反应中的能量变化(3) (上海市松江九峰实验学校2023-2024学年高一下学期期末)人类利用化学反应不仅可以创造新物质，还能获取能量或实现不同形式能量之间的转化。已知下列化学反应方程式： ①氢气燃烧2H2+O2=2H2O； ②太阳光分解水制氢气2H2O=2H2+O2。 1．氧元素在元素周期表中的位置是 ，同周期非金属性最强的元素是 (填元素符号)。 2．反应①②是否构成可逆反应，请说明理由 。 3．从能量转化角度分析，反应②为 反应。(选填“吸热”或“放热”)反应②中主要能量转化形式为 能转化为 能。 4．100kPa时，单位质量或单位体积的燃料完全燃烧所放出的热量叫做该燃料的热值。根据下表一些燃料的热值及所学知识简要说明氢气作为能源的优点 。 燃料 热值(kJ/g) 氢气 142.9 一氧化碳 10.11 甲烷 55.64 【答案】1．第二周期第ⅥA族 F 2．反应条件不同，故不构成可逆反应 3．吸热 太阳 化学 4．热值高、无污染、可再生、原料丰富等 【解析】1．氧为8号元素，元素在元素周期表中的位置是第二周期第ⅥA族；同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，同周期非金属性最强的元素是F； 2．反应①②的反应条件不同，故不构成可逆反应； 3．反应②为水分解生成氢气和氧气的反应，为吸热反应，应②中主要能量转化形式为太阳能转化为化学能； 4．根据表中内容可知，氢气的热值高，燃烧产物为水，无污染，经过催化分解又获得氢气，故可再生自然界中含有大量的氢元素，则原料丰富，这些优势使得氢气被称为“绿色能源”，故答案为：热值高、无污染、可再生、原料丰富等。 5．下列化学反应中的能量变化与图中所示不符合的是_______。 A．铝热反应 B．生石灰与水反应 C．铁粉与硫粉加热反应 D．氯酸钾分解制氧气 【答案】D 【解析】由图可知，题给反应的反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应。A项，铝热反应为放热反应，故A正确；B项，生石灰与水反应放出大量热，故B正确；C项，铁粉与硫粉加热反应过程中生成硫化亚铁，为放热反应，故C正确；D项，氯酸钾加热分解制氧气的反应为吸热反应，故D错误；故选D。 6．如图所示是Zn和Cu形成的原电池，下列叙述正确的是_______。 A．Cu为负极，Zn为正极 B．Cu极上有气泡产生，发生还原反应 C．SO42-向Cu极移动 D．若有电子流经导线，则可产生0.25mol气体 【答案】BD 【解析】A项，金属性锌强于铜，因此Cu为正极，Zn为负极，A错误；B项，Cu为正极，氢离子放电转化为氢气，Cu极上有气泡产生，发生还原反应，B正确；C项，原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则SO42-向Zn极移动，C错误；D项，根据2H＋+2e－＝H2↑可知，若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol氢气，D正确；故选BD。 7．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理如图所示。下列说法正确的是_______。 A．该电池工作时电能转化为化学能 B．该电池中电极a是正极 C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D．该电池的总反应：2H2+O2=2H2O 【答案】D 【解析】A项，该电池工作时化学能转化为电能，A项错误；B项，a极发生H2-2e－=2H+反应，为负极，B项错误；C项，a极为负极，b极为正极，外电路中电子由电极a通过导线流向电极b，C项错误；D项，该电池的总反应为2H2+O2=2H2O，D项正确；故选D。 考向4 化学反应中的能量变化(4) (上海市徐汇中学2023-2024学年高一下学期期末)能量流动在自然界和人类社会中具有深远的意义，它不仅是生命活动的基础，也是推动各种系统和过程运行的动力。 1．2023年北京冬奥会速滑馆采用CO2跨临界直冷制冰。系统精密控制制冷剂CO2在冰面下的钢管中昼夜不停地进行气液转化，以确保冰面具有良好的稳定性和温度均匀性。 (1) CO2由液态转化为气态的过程中 。 A．放出热量 B．吸收热量 C．发生化学变化 (2)C和是同主族元素，下列事实能说明两者非金属性相对强弱的是 。 A．沸点：CH4＜SiH4 B．相对原子质量： C．酸性：H2CO3>H2SiO3 【答案】(1)B (2)C 【解析】(1)CO2由液态转化为气态的过程中分子吸收能量，为物理变化，故选B； (2)A项，沸点属于物理性质，不能说明两者非金属性强弱，A错误；B项，相对原子质量，不能说明两者非金属性强弱，B错误；C项，非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，酸性：H2CO3>H2SiO3，说明碳的非金属性更强；故选C。 2．CO2甲烷化反应可将CO2直接转化为能源气体，具有较高的学术研究价值和工业化前景。反应原理：CO2+4H2CH4+2H2O(正反应为放热反应)。 (1) CH4的空间结构为 。 (2) CO2的电子式为 。 (3)上述反应中反应物总能量 生成物总能量。(填“>”、“<”或“=”) 【答案】(1)正四面体形 (2) (3)> 【解析】(1)CH4的空间结构为正四面体形。 (2)CO2的电子式为：。 (3)CO2甲烷化反应为放热反应，说明反应物总能量大于生成物总能量。 3．如图所示将锌、铜通过导线相连，置于稀硫酸溶液中。 (1)该装置将 能转化为 能。 (2)电极为 极，发生 (填“氧化”或“还原”)反应，电极反应方程式为 。 (3)外电路电流由 (填“锌”或“铜”，下同)电极经导线流向 电极。 (4)标准状况下，若反应过程中溶解了锌，则生成的氢气的体积为 。 【答案】(1)化学能 电能 (2)负 氧化 Zn-2e-=Zn2+ (3)铜 锌 (4)20.68 【解析】该装置为原电池装置，锌较铜活泼，其中Zn作负极、Cu作正极。 (1)原电池装置为将化学能转化为电能的装置，故该装置将化学能转化为电能； (2)锌较铜活泼，其中Zn作负极，失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应方程式为Zn-2e-=Zn2+； (3)在原电池中，电子经外电路由负极流向正极，该装置中外电路电流由铜电极经导线流向锌电极； (4)电池总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，锌溶解了60g，物质的量为mol锌，则生成mol氢气，标准状况下，体积为20.68L。 考向5 化学反应与能量变化(1) (上海市上海外国语大学闵行外国语中学2023-2024学年高一下学期期末) 化学反应中常伴随着能量变化 1．实验室铝热反应的装置如图。 化学方程式为： 。请写出铝热反应的一种用途： 。 【答案】2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 冶炼难熔金属 【解析】Al与氧化铁在高温条件下发生置换反应生成氧化铝和铁，反应方程式为：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe，该反应过程中放出大量的热，利用此原理可用于冶炼难熔金属。 2．完成下列问题 (1)下列反应中，生成物总能量一定高于反应物总能量的是 。 ①断裂化学键 ②分解反应 ③碳与CO2生成CO ④燃料燃烧 ⑤酸碱中和反应 ⑥H2与CuO反应 (2)已知断裂1mol H-H键、1mol氧氧键、1mol O-H键需要吸收的能量分别为a kJ、b kJ、c kJ。则反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的热效应= (用a、b、c表示)。 【答案】(1)①③ (2)(2a+b-4c)kJ·mol-1 【解析】(1)生成物总能量一定高于反应物总能量，则反应一定为吸热反应，①断裂化学键、③碳与CO2生成CO都为吸热反应，②分解反应可能为放热反应，④燃料燃烧、⑤酸碱中和反应、⑥H2与CuO反应都为放热反应，故选①③。 (2)断裂1mol H-H键、1mol氧氧键、1mol O-H键需要吸收的能量分别为a kJ、b kJ、c kJ。则反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的热效应=反应物的总键能-生成物的总键能=(2a+b-4c)kJ·mol-1。 3．工业炼铁时使用的还原剂是 。该还原剂还原赤铁矿的反应的能量变化可用图中的 表示(填a、b)。 【答案】CO b 【解析】炼铁时在高温的条件下，一氧化碳还原铁的氧化物生成铁和二氧化碳，所以炼铁时的还原剂为CO；CO还原赤铁矿的反应为吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，能量变化可用图中的b表示。 4．某装置如图，若A为Zn电极，B为Cu电极，C为CuCl2溶液，则：A是 (填电极名称)，B极发生反应的类型为 反应(填：氧化、还原)。若需将反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成如图所示的原电池装置，则正极电极反应式为 。 【答案】负极 还原 Fe3++e-=Fe2+ 【解析】A为Zn电极，B为Cu电极，C为CuCl2溶液，Zn失去电子，作负极，则A是负极，铜离子在B电极得到电子发生还原反应生成Cu，则B极发生反应的类型为还原反应。将反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成如图所示的原电池装置，则铁离子在正极得到电子生成亚铁离子，则正极电极反应式为Fe3++e-=Fe2+。 5．在4L恒容密闭容器中投入2molN2和5mol H2发生合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)放热(ΔH<0)。 (1)在一定条件下，合成氨反应一段时间后，下列可能的是___________。 A．0.3molN2 B．1.0molH2 C．3.6molNH3 D．7mol气体 (2)若在某条件下合成氨反应2min后，H2变为0.8 mol·L－1，则这2min内的化学反应速率为v(NH3)= 。 【答案】(1)B (2)0.15 mol·L－1·min－1 【解析】(1)A项，如果氮气为0.3mol，则有1.7mol氮气参与了反应，由化学方程式可知消耗氢气5.1mol＞5mol，不可能发生，A错误；B项，如果氢气为1mol 则有4mol氢气参与了反应，由化学方程式可知消耗氢气mol＜2mol，有可能发生，B正确；C项，如果氨气是3.6mol，则需要消耗氮气1.8mol，需要消耗氢气5.4mol＞5mol，不可能发生，C错误；D项，起始气体的总物质的量为7mol，正反应为气体体积减小的反应，故总气体物质的量小于7mol，D错误；故选B； (2)，，由化学计量数之比等于化学反应速率之比，，可知。 考向6 化学反应与能量变化(2) (上海外国语大学附属浦东外国语中学2023-2024学年高一下学期期末)人类使用能源的历史可以划分为几个主要阶段： Ⅰ．柴草时期 (1)大约在180万年前，山西芮城西侯度人发现火并学会利用火。从能量转化的角度看，木材燃烧时化学能主要转化成 能和光能。 Ⅱ．化石能源时期 (2)蒸汽机的发明和广泛应用，标志着煤炭成为主要能源。煤炭中的硫以FeS2的形式存在，用天然气替代煤炭作为燃料能有效减缓 型酸雨的形成。下列措施不能减少燃煤对大气造成污染的是 。 A．安装除尘脱氨脱硫设备 B．将煤炭气化转化为可燃性气体 C．燃煤工厂烟囱加高 D．开发利用氢能、风能等清洁能源 (3)在明代宋应星所著的《天工开物》中，有关于火法炼锌的工艺记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出。……即倭铅也。……以其似铅而性猛，故名之曰‘倭’云。”(注：炉甘石的主要成分是碳酸锌。)：请完成上述火法炼锌反应的化学方程式：ZnCO3+______________+CO↑，用单线桥标出电子转移的方向和数目 。 (4)炉甘石还含有FeO、Fe2O3、SiO2等杂质，现代以此为原料利用湿法冶炼锌主要分为以下步骤：步骤1：用稀硫酸充分浸取菱锌矿；步骤2：在步骤1的滤液中加入适量KMnO4除去其中的…… ①步骤1中用稀硫酸浸取后，所得滤渣的主要成分是 (填化学式)。 ②步骤2中KMnO4与反应生成MnO2，写出该反应的离子方程式： 。 Ⅲ．多能源结构时期 在19世纪末期，电力的发现、开发及利用，使人类对化石能源实现了延伸利用，生产出二次能源。随着科技不断发展，可再生能源和清洁能源(绿色能源)将成为新能源的主力军。 (5)某课题小组了解了电池历史后，萌生了自己动手做一个电池的想法，为确保实验顺利进行，下列化学反应可以设计成原电池的是___________。 A． B． C． D． (6)了解了原电池的原理后，该小组收集用品，组装了如下原电池，对该原电池分析正确的是___________。 A．铁环作负极，发生还原反应 B．电池工作时，电子从铁环经LED灯流向铜线 C．电池工作时，铁环变细铜线变粗 D．电池工作结束后柠檬的酸性变强 (7)如图所示原电池中，负极材料为 棒(填“Al”或“Mg”)，Al电极的反应式为 。 【答案】(1)热 (2)硫酸 C (3) (4)SiO2 3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+ (5)D (6)B (7) Al Al-3e-+4OH- =[Al(OH)4]- 【解析】(1)木材燃烧时化学能主要转化成热能和光能； (2)煤炭中的硫以FeS2的形式存在，燃烧时生成SO2，形成硫酸型酸雨，天然气是甲烷，燃烧时不产生SO2，能有效减缓硫酸型酸雨的形成；A项，安装除尘脱氨脱硫设备，减少二氧化硫的排放，A不合题意；B项，将煤炭气化转化为可燃性气体，减少污染气体排放，B不合题意；C项，燃煤工厂烟囱加高，不能减少污染气体的排放，C符合题意；D项，开发利用氢能、风能等清洁能源，减少污染气体排放，D不合题意；故选C； (3)火法炼锌是得到Zn，故反应中Zn由+2价降低为0价，氧化还原反应中有元素化合价降低必然有元素化合价升高，故是C单质，故反应中的反应物为ZnCO3和C，生成物为Zn和CO，根据得失电子守恒采用最小公倍数法进行配平可得，该反应方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑，单线桥表示为； (4)①炉甘石的主要成分是碳酸锌，还含有FeO、Fe2O3、SiO2等杂质，用稀硫酸充分浸取菱锌矿，ZnCO3、FeO、Fe2O3与硫酸反应生成盐溶液，只有SiO2与硫酸不反应，故滤渣的主要成分是SiO2；②步骤2中KMnO4与Mn2+反应生成MnO2，由得失电子守恒和原子守恒可得离子方程式为3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+； (5)自发的氧化还原反应可以设计成原电池，ABC不是自发的氧化还原反应，不能设计成原电池，D中铁、铜元素化合价变化，是自发的氧化还原反应，可以设计成原电池，故选D； (6)A项，铁环作负极，失去电子发生氧化反应，A错误；B项，电池工作时，电子从负极流向正极，故电子从铁环经LED灯流向铜线，B正确；C项，电池工作时，铁环失去电子生成亚铁离子，变细，铜线做正极，氢离子得到电子发生还原反应，铜线不变粗，C错误；D项，电池工作结束后柠檬中氢离子被消耗，酸性变弱，D错误；故选B； (7)因Al和NaOH溶液发生反应失去电子，Mg和NaOH溶液不反应，故Al作负极，Mg作正极，Al电极的反应为Al-3e-+4OH- =[Al(OH)4]-。 考向7 化学反应与能量变化(3) (上海市进才中学2023-2024学年高一下学期期末)白磷和红磷是常见的磷的同素异形体，除了性质上的差异，其所具有的能量也有所不同。 1．白磷和红磷在足量空气中的燃烧产物均为P4O10，燃烧的热化学方程式如下： (1)对于，，则m -2983.2。 A．＜ B．= C．＞ (2)根据题目已知信息，写出红磷转化为白磷的热化学方程式 。 【答案】(1)C (2)P(s，红磷)=P4(s，白磷) △H=+29.2 kJ∙mol-1 【解析】(1)① ② ③P4O10(s)= P4O10(g)   △H＞0 依据盖斯定律，将①+③得，，△H=m kJ∙mol-1=-2893.2 kJ∙mol-1+(＞0)，则m＞-2983.2，故选C。 (2)依据盖斯定律，将反应②×4-①得，红磷转化为白磷的热化学方程式为P(s，红磷)=P4(s，白磷) △H=(-738.5 kJ∙mol-1)×4-(-2983.2 kJ∙mol-1)=+29.2 kJ∙mol-1。 2．已知白磷和P4O10的结构如下图所示，已知白磷燃烧的热化学方程式为P4(s，白磷)+5O2(g)=P4O10(s) △H=-2983.2 kJ/mol。根据下图及表中数据，可推算出y= 。 键 P-P P≡P P-O P=O O=O 键能(kJ/mol) 197 489 410 y 498 【答案】433.8 【解析】白磷与O2反应产生P4O10，其燃烧的热化学方程式为：P4(s，白磷)+5O2(g)=P4O10(s) △H=-2983.2 kJ/mol。 由于反应热等于断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键释放的总能量的差，所以根据白磷、P4O10的分子结构可知：在P4O10分子中，每个P原子形成3个P-O键和1个P=O，故可得关系式：(6×197 kJ/mol+5×498 kJ/mol)-(4y+12×410 kJ/mol)=- 2983.2 kJ/mol，解得y=433.8 kJ/mol。 3．已知： 键 P-P P-O P=O O=O 键能() 197 489 410 434 498 已知磷的单质大多以P4而非类似于N2那样P与P之间形成三键从而以P2的形式存在，结合上表数据，请从能量与稳定性的角度解释原因 。 【答案】P4分子的总键能为197 kJ∙mol-1×6=1182 kJ∙mol-1，P2分子的总键能为489 kJ∙mol-1，分子的总键能越大，稳定性越强，所以磷的单质大多以P4而非以P2的形式存在 【解析】在P4分子中，总键能为197 kJ∙mol-1×6=1182 kJ∙mol-1；在P2分子中，总键能为489 kJ∙mol-1。分子的总键能越大，稳定性越强，所以磷的单质大多以P4而非类似于N2那样P与P之间形成三键从而以P2的形式存在。 考向8 化学反应与能量变化(4) (上海市闵行中学2023-2024学年高一下学期期末)能量转化是自然界和技术领域中普遍存在的现象，其本质是不同形式的能量根据能量守恒定律相互转换。 1．下列反应符合如图图示的是___________。 A．铁在氧气中燃烧 B．铁粉和硫粉反应 C．煅烧石灰石 D．铁片与稀硫酸反应 【答案】C 【解析】由图示知，生成物总能量高于反应物总能量，为吸热反应。A项，铁在氧气中燃烧为放热反应，选项A不符合；B项，铁粉和硫粉反应为放热反应，选项B不符合；C项，煅烧石灰石为吸热反应，选项C符合；D项，铁片与稀硫酸反应为放热反应，选项D不符合；故选C。 2．对于放热反应H2＋Cl22HCl，下列说法中，正确的是___________。 A．产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量 B．反应物所具有的总能量高于产物所具有的总能量 C．断开1 mol H－H键和1 mol Cl－Cl键所吸收的总能量大于形成2mol H－Cl键所放出的能量 D．该反应中，化学能只转变为热能 【答案】B 【解析】A项，该反应是放热反应，产物所具有的总能量低于反应物所具有的总能量，故A错误；B项，该反应是放热反应，反应物所具有的总能量高于产物所具有的总能量，故B正确；C项，该反应是放热反应，生成物成键释放的总能量大于反应物断键吸收的总能量，因此断开1 mol H－H键和1 mol Cl－Cl键所吸收的总能量小于形成2mol H－Cl键所放出的能量，故C错误；D项，该反应中，化学能转变为热能和光能，故D错误；故选B。 3．最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下： 下列说法中正确的是___________。 A．CO和O生成CO2是吸热反应 B．在该过程中，CO断键形成C和O C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2 D．状态Ⅰ →状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 【答案】C 【解析】A项，根据能量--反应过程的图像知，状态I的能量高于状态Ⅲ的能量，故该过程是放热反应，A错误；B项，根据状态I、Ⅱ、Ⅲ可以看出整个过程中CO中的C和O形成的化学键没有断裂，故B错误；C项，由图Ⅲ可知，生成物是CO2，具有极性共价键，故C正确；D项，状态Ⅰ →状态Ⅲ表示CO与O反应的过程，故D错误。故选C。 4．业合成氨的反应如下(条件略)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知断裂1molN2中的共价键吸收的能量为946kJ，断裂1molH2中的共价键吸收的能量为436kJ，形成1molN-H键放出的能量为391kJ，则由N2和H2生成2molNH3的能量变化为 kJ。如图能正确表示该反应中能量变化的是 (填“A”或“B”)。 【答案】-92 A 【解析】断裂1molN2中的共价键吸收的能量为946kJ，断裂1molH2中的共价键吸收的能量为436kJ，形成1molN-H中的共价键放出的能量为391kJ，则由N2和H2生成2molNH3过程中△H=946kJ/mol+3×436kJ/mol-6×1391kJ/mol=-92kJ/mol，即由N2和H2生成2molNH3过程中的放出能量为92kJ；该反应是放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，图A符合，故选A。 5．某同学按如图所示的装置做实验，并把实验情况记录于下面，其中叙述合理的是___________。 ①锌为正极，铜为负极 ②电解质溶液中浓度不变 ③电流表的指针发生偏转 ④铜极上有气泡产生 ⑤溶液逐渐变蓝 ⑥溶液中的阳离子向正极移动 A．①②③ B．③④⑤ C．③④⑥ D．②③④ 【答案】C 【解析】①反应中失电子的锌作负极，得电子的铜电极作正极，故①错误；②氢离子得电子生成氢气，所以H+浓度减小，故②错误；③原电池装置中有电流产生，电流表指针发生偏转，故③正确；④铜电极上，氢离子得电子生成氢气，所以有气泡生成，故④正确；⑤锌作负极，生成硫酸锌，铜不反应，溶液不变蓝色，故⑤错误；⑥原电池放电时，阳离子向正极移动，氢离子向铜片移动，故⑥正确；故正确的有③④⑥；故选C。 6．有A、B、C、D四块金属，进行如下实验： ①将A、B用导线相连结，浸入稀硫酸溶液中，A极为负极 ②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由D→导线→C ③A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡 ④B、D相连后同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应 据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是___________。 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】在原电池中，负极金属的活泼性一般强于正极金属的活泼性，根据原电池的工作原理判断电池的正负极，进而可以判断金属的活泼性强弱关系。①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A极为负极，所以活泼性：A＞B；②原电池中，电流从正极流向负极，C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由D→导线→C，所以金属活泼性：C＞D；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡，说明C极是正极，所以金属活泼性：A＞C；④B、D相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应，说明D极是负极，所以金属活泼性：D＞B；综上可知金属活泼性顺序是A＞C＞D＞B；故选B。 7．基于环保理念，将逐步减少传统燃油汽车的使用，燃料电池汽车将有更广阔的发展前景。如图所示为氢氧燃料电池的示意图，其基本工作原理与铜锌原电池的相同。根据图中电子流动方向判断，A电极是 (填“正极”或“负极”)；氢氧燃料电池的优点是 (写一条即可)。 【答案】负极 无污染、原料来源广泛、可以持续产生稳定的电流等 【解析】根据电子由原电池的负极流出、正极流入的规律，可判断A电极是负极；氢氧燃料电池的优点是无污染、原料来源广泛、可以持续产生稳定的电流等。 8．结合如图装置判断，下列叙述正确的是___________。 A．若X为NaCl，K与M相连时，石墨电极反应为2Cl-―2e-=Cl2↑ B．若X为硫酸，K与M相连时，Fe作负极受到保护 C．若X为硫酸，K与N相连时，溶液中向Fe电极移动 D．若X为NaCl，K与N相连时，Fe电极上会有灰绿色沉淀生成，最终变为红褐色 【答案】C 【解析】A项，若X为NaCl，K与M相连时，铁为负极，石墨为正极，发生吸氧腐蚀，石墨电极反应为O2+2H2O+4e－＝4OH－，故A错误； B项，若X为硫酸，K与M相连时，铁为负极，石墨为正极，铁发生氧化反应，被腐蚀，故B错误；C项，若X为硫酸，K与N相连时，锌为负极，铁为正极，溶液中H+向Fe电极移动，故C正确；D项，若X为NaCl，K与N相连时，锌发生失电子反应、作负极，铁为正极，溶液没中有Fe2+生成，最终不会生成红褐色氢氧化铁，故D错误；故选C； 考向9 电池原理 电池是将化学能直接转化为电能的装置，其核心机制是通过氧化还原反应实现电子定向移动形成电流。 1．理论上不能设计为原电池的化学反应是_______。 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】自发的氧化还原反应可以设计为原电池。A项，是自发的氧化还原反应，能设计为原电池，A不符合题意；B项，不是氧化还原反应，不能设计为原电池，B符合题意；C项，是自发的氧化还原反应，能设计为原电池，C不符合题意；D项，是自发的氧化还原反应，能设计为原电池，D不符合题意；故选B。 2．全钒液流电池因其易于实现规模化、无污染和高安全性等优点，成为当前大规模储能领域的研究热点和发展方向。为适应未来绿电长时储能需求，我国企业开始利用“全钒液流电池”布局大型储能基地。下图为全钒液流电池工作原理示意图，放电时，X电极为 极，透过质子交换膜向 极移动(填“X”或“Y”)，X电极反应式为 。 【答案】正极 X VO2+＋2H＋＋e-=VO2++H2O 【解析】放电时为原电池原理，负极发生氧化反应，Y为负极，正极发生还原反应，X为正极。根据分析，放电时X为正极；氢离子移向正极，即向X极移动，X电极反应式为：VO2+＋2H＋＋e-=VO2++H2O。 3．某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理，其中乙装置中X为正离子交换膜。 根据要求回答相关问题： (1)写出氢气所在电极的电极反应式 。 (2)石墨电极为 (填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液， (填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红，当甲装置消耗标准状况下5.6LO2，则石墨电极产生 L气体(标准状况下)。 【答案】(1)H2-2e-＋2OH-=2H2O (2) 阳极 铁极 11.2 【解析】甲池为氢氧燃料电池，通入氢气的电极为负极，通入氧气的电极为正极，乙池为电解池，与正极相连的石墨电极为阳极，与负极相连的Fe电极为阴极，电解池总反应为：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。 (1)氢气所在电极的电极反应式：H2-2e-＋2OH-=2H2O； (2)石墨电极与装置甲的正极相连为阳极，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，阴极反应为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，阴极区域先变红，即铁极先变红；当甲装置消耗标准状况下5.6LO2，电路转移电子的物质的量为：，石墨电极的反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，生成氯气0.5mol，标况下体积为11.2L。 考向10 电池技术 (上海市上海中学2023-2024学年高一下学期期末)电池的研发对于一个国家的能源技术、环保技术以及可持续发展战略的实施具有重要的意义。作为一种重要的能源储存和转化方式，电池技术对新能源、新材料等领域的发展有着更广泛的贡献。 1．下列装置可以形成原电池的是_______。 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A项，该装置中，两个电极材料Zn、Cu的金属活动性不同，用导线相连接，与电解质溶液稀硫酸相接触，能形成原电池，A符合题意；B项，两个电极材料都为Ag，活动性相同，不能产生电势差，不能形成电流，B不符合题意；C项，虽然具有两个活动性不同的电极，但植物油为非电解质，不能传导电流，C不符合题意；D项，具有两个活动性不同的电极，且稀硫酸为电解质溶液，但不能形成闭合回路，D不符合题意；故选A。 2．如下图装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的相接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡，小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是_______。(指悬吊的金属圈) A．铁圈和银圈左右摇摆不定 B．保持平衡状态不变 C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜 【答案】D 【解析】依据金属活动顺序可知铁的活泼性强于银，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡．小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液后，该装置构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，失去电子，发生氧化反应生成亚铁离子，质量减小；较不活泼的金属银作正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，在银圈上析出，所以铁圈向上倾斜，银圈向下倾斜。故选D。 3．有a、b、c、d四种金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是_______。 实验装置 实验现象 a极质量减小，b极质量增大 b极有气体产生，c极无变化 实验装置 实验现象 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 【答案】C 【解析】装置1，a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，所以金属的活动性顺序a＞b； 装置2，b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序b＞c；装置3，d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，所以金属的活动性顺序d＞c；装置4，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序d＞a；综上有，这四种金属的活动性顺序d＞a＞b＞c； 故选C。 4．某学生欲完成2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A项，该装置为电解池，左边Ag为阳极，发生氧化反应，电极反应为：2Ag-2e-+2Cl-=2AgC1，右边Ag为阴极，发生还原反应，电极反应为：2H++2e-=H2↑，故总反应式为2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑，A可行；B项，该装置为原电池，Fe为负极，发生氧化反应，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，Ag为正极，发生还原反应，电极反应为：2H++2e-=H2↑，B不可行；C项，该装置为电解池，C为阳极，发生氧化反应，电极反应为：2Cl--2e-=C12↑，Ag为阴极，发生还原反应，电极反应为：2H++2e-=H2↑，C不可行；D项，不能构成原电池，也不会发生化学反应，D不可行；故选A。 5．航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置，它可直接将化学能转化为电能，我国发射的“神舟”五号载人飞船是采用先进的甲烷电池为电能来源的，该电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为CH4+2OH-+2O2=CO32-＋3H2O。 (1)负极上的电极反应式为 (2)消耗标准状况下的5.6LO2时，有 mol电子发生转移。 (3)298K时，1gH2燃烧生成H2O(g)放热121kJ，1molH2O(l)蒸发吸热44kJ，H2的燃烧焓是 。 【答案】(1)CH4+10OH--8e-=CO32-＋7H2O (2)1 (3)286 kJ/mol 【解析】(1)负极上甲烷发生氧化反应，电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-＋7H2O； (2)消耗标准状况下的5.6LO2时，消耗氧气0.25mol，转移电子0.25mol×4=1mol； (3)H2的燃烧焓是298K时，1mol氢气完全燃烧生成H2O(l)所放出的热量，根据1gH2燃烧生成H2O(g)放热121kJ， 则1molH2燃烧生成1mol H2O(g)放热242kJ，1molH2O(l)蒸发吸热44kJ，1molH2O(g)转化为1molH2O(l)放出热量44 kJ，H2的燃烧焓是286 kJ/mol。 6．金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列两种腐蚀现象回答下列问题： (1)图1中被腐蚀的金属为 (填化学式)；图2中金属腐蚀类型属于 (填字母)。 A．化学腐蚀 B．析氢腐蚀 C．吸氧腐蚀 (2)图2中铁的生锈过程中正极反应式为 。 【答案】(1) 铁 C (2) O2+2H2O+4e-=4OH- 【解析】(1)铁比铜活泼，图1中被腐蚀的金属为铁，图2中氧气得电子，金属腐蚀类型属于吸氧腐蚀，故选C； (2)图2中铁的生锈过程中正极氧气得电子发生还原反应，反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。 考向11 反应过程中的能量变化 (上海市育才中学2023-2024学年高一下学期期末)反应过程中的能量变化主要表现为能量之间的相互转化‌。在化学反应中，能量变化通常涉及化学能与热能、光能和电能等形式的相互转化。 1．下列反应属于吸热反应的是_______。 A．生石灰与水反应 B．钠与水反应 C．碳酸钙高温分解反应 D．甲烷燃烧反应 【答案】C 【解析】A项，生石灰和水发生化合反应，生成Ca(OH)2，同时放出热量，A不符合题意；B项，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，同时放出热量，B不符合题意；C项，碳酸钙高温分解生成CaO和CO2，该反应是吸热反应，C符合题意；D项，甲烷的燃烧放出热量，为放热反应，D不符合题意；故选C。 2．某化学兴趣小组将锌片和铜片插入番茄中制成水果电池(如图)，下列叙述正确的是_______。 A．该装置是把电能转化为化学能 B．番茄中含有可作为电解质的酸 C．电子由铜片通过导线流向锌 D．锌电极是该电池的正极 【答案】B 【解析】该装置是把化学能转化为电能的原电池，锌作负极，铜作正极。A项，该装置是把化学能转化为电能，A错误；B项，番茄中含有可作为电解质的酸，B正确；C项，负极锌失去电子，电子通过导线流向铜，C错误；D项，锌电极是该电池的负极，D错误；故选B。 3．根据下图推断：该反应生成物的总能量 反应物的总能量(填“高于、低于或等于”) 【答案】高于 【解析】由图示知该反应生成物总能量高于反应物总能量。 4．下列各组化合物中，化学键的类型完全相同的是_______。 A．Na2O和Na2O2 B．NaClO和HClO C．CaCl2和NaCl D．CH4和NaOH 【答案】C 【解析】A项，Na2O中只含离子键，Na2O2中含离子键和O-O共价键，故A不选；B项，NaClO含离子键和共价键，HClO只含共价键，故B不选；C项，CaCl2和NaCl均只含离子键，故C选；D项，CH4只含C-H极性共价键，NaOH中含离子键和O-H极性共价键，故D不选；故选C。 5．下列变化过程中，需吸收能量的是_______。 A．H + H → H2 B．H + Cl →HCl C．I2→I + I D．C+O2→CO2 【答案】C 【解析】A项，H + H → H2，形成H-H共价键，应该放出能量，故A错误；B项，H + Cl →HCl，形成H-Cl共价键，应该放出能量，故B错误；C项，I2→I + I，I-I键断裂，应该吸收能量，故C正确；D项，C+O2→CO，燃烧均为放热反应，故D错误；故选C 6．下列反应属于吸热反应的是_______。 A．碳在氧气中的燃烧 B．葡萄糖在人体内氧化分解 C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 D．锌粒与稀H2SO4反应制取H2 【答案】C 【解析】A项，燃烧是剧烈的发光放热的氧化还原，是放热反应，A不合题意；B项，葡萄糖氧化提供生命活动所需的能量，是放热反应，B不合题意；C项，氢氧化钡晶体与铵盐可以使烧杯底部的水结冰，反应属于吸热反应，C符合题意；D项，锌与稀硫酸生成硫酸锌和氢气的反应是置换反应，属于放热反应，D不合题意；故选C。 7．如图为反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的能量变化示意图。下列说法正确的是_______。 A．拆开2molH2(g)和1molO2(g)中的化学键成为H、O原子，共放出1368kJ能量 B．由H、O原子形成2molH2O(g)，共吸收1852kJ能量 C．2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(l)，共放出484kJ能量 D．2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(g)，共放出484kJ能量 【答案】D 【解析】A项，断裂化学键吸收能量，故A错误；B项，形成化学键吸收能量，故B错误；C项，依据图象数据分析计算，2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(g)，共放出484kJ能量，生成2molH2O(l)，共放出大于484kJ能量，故C错误；D项，依据图象数据分析计算，2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(g)，共放出484kJ能量，故D正确；故选D。 8．过量锌与少量稀硫酸反应，为了加快反应速率，但是又不影响生成氢气的总量，可以采取的措施是_______。 A．加入适量KCl溶液 B．加入适量的水 C．加入几滴硫酸铜溶液 D．再加入少量同浓度的稀硫酸 【答案】C 【解析】A项，加入适量KCl溶液，硫酸溶液被稀释，反应速率减慢，A错误；B项，加入适量的水，硫酸溶液被稀释，反应速率减慢，B错误；C项，加入几滴硫酸铜溶液，锌置换出铜，形成锌铜原电池，加快反应速率，由于锌过量，不影响生成氢气的总量，C正确；D项，锌过量，再加入少量同浓度的稀硫酸，生成氢气的总量增加，D错误；故选C。 9．铜—锌原电池如图所示、下列叙述正确的是_______。 A．氢离子在负极得电子 B．锌为负极，发生氧化反应 C．铜片上无气泡产生 D．电子从铜片经金属导线流向锌片 【答案】B 【解析】铜—锌原电池中，锌为负极，锌失电子生成锌离子，铜为正极，氢离子得电子生成氢气。A项，氢离子在正极得电子，A错误；B项，锌为负极，发生氧化反应生成锌离子，B正确；C项，铜为正极，氢离子得电子生成氢气，铜片上有气泡产生，C错误；D项，电子由负极经导线流向正极，电子从锌片经金属导线流向铜片，D错误；故选B。 10．电子表中电子计算器的电源常用微型银锌原电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，放电时锌极上的电极反应是：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；氧化银电极上的反应式为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，总反应式为：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2下列说法不正确的是_______。 A．锌是负极，氧化银是正极 B．锌发生氧化反应，氧化银发生还原反应 C．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动 D．随着电极反应的不断进行，电解质溶液的pH会增大 【答案】C 【解析】A项，根据总反应以及原电池的工作原理，Zn的化合价升高，即Zn为负极，氧化银为正极，故A正确；B项，根据A选项分析，Zn为负极，发生氧化反应，氧化银中Ag的化合价降低，氧化银发生还原反应，故B正确；C项，根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，即OH－向负极移动，K＋、H＋向正极移动，故C错误；D项，电解质溶液为碱性，根据总反应可知，该反应消耗水，KOH浓度增大，pH增大，故D正确，故选C。 11．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3，可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：___________________。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池，请写出电极反应式：正极反应：_____________ ，负极反应： ____________________ 。 【答案】(1)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ (2)2Fe3++2e-=2Fe2+ Cu-2e-=Cu2+ 【解析】(1)Fe3+有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子，自身被还原成Fe3+，反应方程式为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，故答案为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。 (2)设计成原电池时，负极_上发生氧化反应，正极上发生还原反应，该电池反应中三价铁离子得电子发生还原反应，所以正极＝上的电极反应式为2Fe3++2e-=2Fe2+，铜失电子发生氧化反应，所以负极上的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+；电池反应中发生氧化反应的金属作负极，所以铜作负极，不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极，可选石墨作正极，发生还原反应的电解质溶液作原电池的电解质溶液。 考向12 能源化学 (上海外国语大学附属外国语学校松江云间中学2023-2024学年高一下学期期末)能源是人类生存和发展的重要物质条件。煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。 1．已知该产业链中，有炭参与的某反应的平衡常数表达式为：，写出该反应的化学方程式 。 2．对于该反应，不同温度和压强对其中一种产物的产率影响如下表： 该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。下列有关该反应的图像正确的是 (填字母)。 A． B． C． D． 【答案】1．C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) 2．吸热 BC 【解析】升高温度化学平衡向吸热方向移动，增大压强化学平衡向体积减小的方向移动，据此分析作答。 1．达到化学平衡态时，化学平衡常数等于生成物浓度化学计量数次幂之积比反应物浓度化学计量数次幂之积，则根据可知该反应的化学方程式为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)； 2．由表格中数据可知，相同条件下，升高温度，产物的产率增大，则升高温度平衡正向移动，因此该反应正向吸热；A项，C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)反应正向体积增大，因此增大压强平衡逆向移动，且增大压强反应速率应该都增大，图像A错误；B项，该反应正向吸热，升高温度平衡正向移动，则700℃比500℃先达到平衡且氢气产率更高，图像B正确；C项，该反应正向吸热，升高温度平衡正向移动水的百分含量下降，反应正向体积增大，则增大压强平衡逆向移动，因此相同温度下压强越大水的百分含量越大，图像C正确；D项，反应正向吸热，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，图像D错误。故选BC。 将煤液化得到的甲醇(CH3OH)是重要的化工原料。下图所示为一定条件下1mol CH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2、甲醛(HCHO)的能量变化图(反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去)。 3．在有催化剂作用下，CH3OH和O2反应主要生成 (填“”“CO2”或“”)。 4．反应HCHO(g)＋1/2O2(g)CO(g)＋H2O(g)的焓变ΔH= ___________。 5．已知一些燃料的燃烧热分别为： 燃料 一氧化碳 甲烷(CH4) 异辛烷(C8H18) 乙醇(C2H6O) 使用上述燃料最能体现“低碳经济”理念的是___________。 A．一氧化碳 B．甲烷 C．异辛烷 D．乙醇 【答案】3．HCHO 4．-335 kJ·mol−1 5．B 【解析】3．根据图像可知，在有催化剂作用下，CH3OH和O2反应主要生成HCHO。 4．根据图像可写出如下热化学方程式： 目标反应式：HCHO(g)＋1/2O2(g)CO(g)＋H2O(g)可由(2)-(1)-(3)得到，其。 5．“低碳经济”是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。即每生成1 mol CO2时，放出热量最大的物质符合题意。CO、CH4完全燃烧生成1mol CO2放出的热量分别为、；异辛烷(C8H18)、乙醇(C2H6O)完全燃烧生成1mol CO2放出的热量分别为、。因此最能体现“低碳经济”理念的燃料是甲烷，选B。 对温室气体CO2的研究一直是科技界关注的重点，在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一。 6．下列燃料中对环境最友好的是_____。 A．天然气 B．汽油 C．氢气 D．煤油 7．已知H2和CH4的燃烧热ΔH分别为a kJ·mol−1和b kJ·mol−1；HCHO(g)＋1/2O2(g)CO(g)＋H2O(g)的焓变ΔH= 。写出H2还原1 mol CO2生成CH4和H2O(g)的热化学方程式 。(用含a、b、c的代数式表示)。 8．已知下列共价键的键能数据： 共价键 键能/ 750 436 413 467 据此计算上题H2还原1 mol CO2时的焓变ΔH= 。 【答案】6．C 7．4H2(g)+CO2(g)＝CH4(g)+2H2O(g) ΔH＝(b+2c－4a)kJ/mol 8．－276 kJ/mol 【解析】6．A项，天然气的主要成分是甲烷，燃烧生成二氧化碳；B项，汽油主要是烃类化合物，燃烧生成二氧化碳；C项，氢气燃烧生成水，对环境无污染；D项，煤油主要是烃类化合物，燃烧生成二氧化碳；因此对环境最友好的是燃料是氢气，故选C。 7．已知H2和CH4的燃烧热ΔH分别为a kJ·mol−1和b kJ·mol−1，则 ①2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l) ΔH＝－2 kJ·mol−1 ②CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝－b kJ·mol−1 ③H2O(l)=H2O(g) ΔH＝ckJ·mol−1 依据盖斯定律①×2－②+③×2即得到H2还原1 mol CO2生成CH4和H2O(g)的热化学方程式为4H2(g)+CO2(g)＝CH4(g)+2H2O(g) ΔH＝(b+2c－4a)kJ/mol。 8．断键吸热，形成化学键放热，则4H2(g)+CO2(g)＝CH4(g)+2H2O(g)的焓变为(4×436+2×750－4×413－4×467)kJ/mol＝－276 kJ/mol。 9．O2在Cu-ZnO催化下，可同时发生如下反应Ⅰ、Ⅱ，两反应可作为解决温室效应及能源短缺的重要手段。 Ⅰ．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-57.8kJ·mol−1 Ⅱ．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝+41.2kJ·mol−1 某温度时，若反应Ⅰ的速率v1大于反应Ⅱ的速率v2，下列反应过程的能量变化正确的是___________。 A． B．C． D． 【答案】D 【解析】反应Ⅰ焓变小于0，为放热反应，生成物能量低于反应物能量；Ⅱ为吸热反应，生成物能量高于反应物；过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，某温度时，若反应Ⅰ的速率v1大于反应Ⅱ的速率v2，则反应Ⅰ的活化能较小；故选D。 32 / 32 学科网（北京）股份有限公司 $$