专题04 化学反应与能量变化 -【期末复习·暑假提升】2024-2025学年高一化学下学期期末复习讲义（人教版2019必修第二册）

【期末复习·暑假提升】2024-2025学年高一化学下学期期末复习讲义 专题04 化学反应与能量变化 讲义包含两部分：核心考点回顾►期末真题演练（20道选择题+5道综合题） 【知识点1】吸热反应和放热反应的判断 1．化学反应放热和吸热的原因 判断依据 放热反应 吸热反应 反应物总能量与生成物总能量的相对大小 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量。 即：E(反应物)＞E(生成物) 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量。 即：E(反应物)＜E(生成物) 与化学键的关系 生成物分子成键时释放出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出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 2．记忆常见的放热反应和吸热反应 常见的放热反应 a．所有的燃烧反应，如：木炭、CH4等在空气或氧气中的燃烧，钠、H2在氯气中燃烧，镁条在CO2中燃烧。 b．所有的酸碱中和反应，如：HCl＋NaOH===NaCl＋H2O c．大多数的化合反应，如：CaO＋H2O===Ca(OH)2 d．铝热反应，如：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 e．活泼金属与水、与酸的反应，如：2Na＋2H2O===2NaOH+H2↑ f．生成沉淀的反应 常见的吸热反应 a．大多数分解反应，如：NH4ClNH3↑＋HCl↑、CaCO3CaO＋CO2↑ b．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 c．C和CO2发生的化合反应及C和H2O(g)的反应 d．以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应：如：H2＋CuOH2O＋Cu、C＋H2O(g)CO＋H2 【注意】 ①过程(包括物理过程、化学过程)与化学反应的区别，有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热，但不属于放热反应；稀释浓硫酸、氢氧化钠溶于水等过程虽然放热，但不是化学变化，因此属于放热过程而不是放热反应。同理，铵盐溶于水属于吸热过程。 ②化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O在常温常压下即可进行。 ③能量越低越稳定。同一物质能量由高到低：气体(g)>液体(l)>固体(s)；稳定性：气体(g)<液体(l)<固体(s)。 ④化学反应一定伴随着能量的变化，其能量变化主要表现为热量的变化，但这并不是唯一的表现形式，如发光、发电等。有能量变化的过程并不一定是化学变化过程，如物质的三态变化时伴随着能量的变化。 【知识点2】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) 3．实例(以H2＋Cl2===2HCl为例)： (1)图示分析： H—H H　＋　H Cl—ClCl　 ＋Cl 　　　　　 ↓　↓放出436 kJ·mol－1 　　　 H—Cl　H—Cl (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 4．反应中能量变化与化学键键能的关系 (1)键能：标准状况下，将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ·mol－1。 (2)反应中能量变化与化学键键能的关系：反应中能量变化Q＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，Q<0，反应放热，Q>0，反应吸热。 以反应H2＋Cl2===2HCl为例：H—H键、Cl—Cl键和H—Cl键的键能分别为436 kJ·mol－1、243 kJ·mol－1、431 kJ·mol－1，则反应中能量变化Q＝(436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1)－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1<0，反应放热。 【知识点3】人类对能源的利用 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。 【知识点4】原电池的工作原理 1．原电池的概念：把化学能转化为电能的装置，其本质是发生了氧化还原反应。 2．原电池的构成条件 (1)有两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨，燃料电池的两个电极可以相同)。 (2)将电极插入电解质溶液或熔融电解质或离子导体中。 (3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。 (4)能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 3．原电池的工作原理——以铜锌原电池为例 总反应离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ (1)电极 ①负极：失去电子，发生氧化反应 ②正极：得到电子，发生还原反应 (2)电子定向移动方向和电流方向 ①电子从负极流出经外电路流入正极 ②电流从正极流出经外电路流入负极 (3)离子移动方向 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动 (电子不下水，离子不上岸) 4．单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比——以铜锌原电池为例 (1)工作原理 名称 单液原电池 双液原电池 装置 相同点 电极名称 负极 (锌片) 正极 (铜片) 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ (氧化反应) Cu2＋＋2e－===Cu (还原反应) 总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 电子流向 电子由负极经导线流向正极：由Zn沿导线流向Cu 电流流向 电流由正极经导线流向负极：由Cu沿导线流向Zn 不同点 离子迁移 方向 电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移 Cu2＋移向正极，SO42－移向负极 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 能量转化效率 还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗。 Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长。 盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路； b.平衡电荷，使原电池能持续提供电流； c.可以提高能量转化效率。 5．原电池正、负极的判断方法 (1)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极。 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极。 (3)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极； 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极； (4)根据电极现象来判断 工作后，电极质量减少，说明该电极金属溶解，失去电子变成金属离子，该电极为负极； 电极质量增加或不变，说明溶液中的阳离子在该电极放电生成金属单质或溶液中的阳离子得电子，该电极为正极。 (5)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动。 【注意】 ①活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式——活泼金属一定是负极，但负极一定发生氧化反应。 Al——Cu (浓硝酸) 总反应 Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O 负极反应 Cu－2e－===Cu2＋ 正极反应 4H＋＋2NO＋2e－===2NO2↑＋2H2O Al——Mg (NaOH溶液) 总反应 2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO2－＋3H2↑ 负极反应 2Al－6e－＋8OH－===2AlO2－＋4H2O 正极反应 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ ②电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线(即电子不下水，离子不上岸)。 ③自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可以是电极与溶解的O2等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。 6、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 【知识点5】原电池原理的应用 1、设计制作化学电源 例：①根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池： ②根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池： ①不含盐桥 ②含盐桥 负极：Cu－2e－===Cu2＋ 正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 2、加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。 3、比较金属的活动性强弱 原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属导体)作正极。电极质量减少，作负极，较活泼；有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼。 如：有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性：A＞B。 4、用于金属的防护 使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。（被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极） 【知识点6】常见的化学电源 1．电池优劣的标准 一是看电池单位质量或体积输出的电能多少(比能量)或输出功率多少(比功率)； 二是电池储存的时间长短。 2．一次电池——干电池 只能使用一次，放电后不能再充电复原继续使用。随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质被消耗，当这些物质消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。 (1)碱性锌锰电池 碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下： 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－； 特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。 (2)银锌电池 银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下： 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－； 特点：比能量大、电压稳定、储存时间长。 3．二次电池——充电电池或蓄电池 放电后可以再充电而反复使用的电池，又称为可充电电池或蓄电池。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，常见的二次电池有铅蓄电池、镉镍电池、锂离子电池等蓄电池等。 例如：铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，由两组栅状极板交替排列而成，负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电解质溶液为稀H2SO4，常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。 铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ①放电时的反应（原电池） 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应（电解池） 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 4．“高效、环境友好”的燃料电池 ①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%，由燃料电池组合成的发电站被誉为“绿色发电站”。燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给。通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。 ②燃料电池常用的燃料：理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料包括H2、CO、水煤气(CO和H2)、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。 ③燃料电池常用的电解质： a. 酸性电解质溶液，如H2SO4溶液，O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O； b. 碱性电解质溶液，如NaOH溶液，O2－在水溶液中不存在，在碱性环境结合H2O，生成OH－； c. 中性电解质溶液，如NaCl溶液，O2－在水溶液中不存在，在中性环境结合H2O，生成OH－； d. 熔融氧化物：存在O2－。 e. 熔融碳酸盐，如K2CO3等，一般利用电解质的阴离子配平电荷。 （1）氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，其中电解质溶液可以是酸性的、中性的，也可以是碱性的。 种类 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＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－　 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 备注 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 （2）燃料电池电极反应式书写的常用方法 第一步：写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下： CH4＋2O2===CO2＋2H2O ① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ② ①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O，其离子方程式为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋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，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同： 燃料电池电解质 正极反应式 酸性电解质 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性电解质 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 固体电解质(高温下能传导O2－) O2＋4e－===2O2－ 熔融碳酸盐(如熔融K2CO3) O2＋2CO2＋4e－===2CO 第三步：电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。 （3）举例：写出下列介质中的电极反应式。 电池类型 导电介质 反应式 甲烷(CH4)燃料电池 酸性介质 (H＋) 总反应 CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应 CH4－8e－＋2H2O===8H＋＋CO2 正极反应 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O 乙烷(C2H6)燃料电池 碱性介质 (OH－) 总反应 2C2H6＋7O2＋8OH－===4CO＋10H2O 负极反应 2C2H6－28e－＋36OH－===4CO＋24H2O 正极反应 7O2＋14H2O＋28e－===28OH－ 丙烷(C3H8)燃料电池 熔融碳酸盐 (CO) 总反应 C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O 负极反应 C3H8－20e－＋10CO===13CO2＋4H2O 正极反应 5O2＋10CO2＋20e－===10CO 甲醇(CH3OH)燃料电池 固态氧化物 (O2－) 总反应 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 负极反应 2CH3OH－12e－＋6O2－===2CO2＋4H2O 正极反应 3O2＋12e－===6O2－ 1．（23-24高一下·安徽马鞍山·期末）下列设备工作时，将化学能转化为电能的是 A．锂离子电池 B．风力发电机 C．燃气灶 D．太阳能集热器 A．A B．B C．C D．D 2．（23-24高一下·宁夏石嘴山·期末）下列变化属于吸热反应的是   ①灼热的炭和二氧化碳反应    ②镁条溶于盐酸                ③干冰升华 ④盐酸与碳酸氢钠反应            ⑤与反应 ⑥氢气在氯气中燃烧                ⑦硫酸和氢氧化钡溶液反应 A．①③⑤ B．②④⑥ C．⑤⑦ D．①④⑤ 3．（23-24高一下·青海·期末）理论上，下列反应不能设计成原电池的是 A． B． C． D． 4．（23-24高一下·云南大理·期末）利用电化学原理去除天然气中的，装置如图所示，总反应为。下列说法不正确的是 A．在碳电极上发生还原反应 B．负极区发生的反应为 C．可将溶液换为溶液 D．工作一段时间后，的去除效率会降低 5．（23-24高一下·河北沧州·期末）古代诗词中蕴含着许多科学知识，下列说法正确的是 A．“冰，水为之，而寒于水”，说明水结冰的过程中吸收能量 B．“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲”，描述的石灰石煅烧分解是吸热反应 C．“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”，爆竹爆炸时的能量变化只有化学能转化为热能 D．“独忆飞絮鹅毛下，非复青丝马尾垂”，飞絮和马尾的主要成分均为蛋白质 6．（23-24高一下·云南德宏·期末）甲醛(HCHO)与在羟基磷灰石(HAP)表面发生反应的能量—历程关系如图所示。下列说法错误的是 A．该反应为放热反应 B．反应过程中，甲醛的键都断裂 C．化学反应方程式为 D．用作示踪实验，发现HAP中不含原子 7．（23-24高一下·河北石家庄·期末）反应分两步进行，为中间产物，反应过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是 A．为放热反应 B．反应一定需要加热 C．比稳定 D．的能量变化是由化学键变化引起的 8．（23-24高一下·江西赣州·期末）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 9．（23-24高一下·山西长治·期末）如下图所示，电流表指针发生偏转，电极M表面有气泡冒出，电极N质量减小，则以下组合合理的是 选项 电极M 电极N 液体B A Zn Cu 稀硫酸 B Cu Fe 稀硫酸 C Al Mg 氢氧化钠溶液 D Cu Fe 乙醇 A．A B．B C．C D．D 10．（23-24高一下·湖南怀化·期末）下列说法正确的是 A．图甲表示和反应过程中的能量变化 B．图乙表示石墨变成金刚石的能量变化，说明金刚石比石墨稳定 C．图丙表示等质量的白磷固体和红磷固体分别完全燃烧的能量变化，前者放出的热量多 D．图丁表明反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量 11．（23-24高一下·内蒙古·期末）液体锌电池具有成本低、安全性强等特点，其工作原理如图所示(凝胶中允许离子存在、生成或迁移)。下列说法正确的是 A．电子由极流出，经用电器流向极 B．负极反应式为 C．13.0g参与反应，理论上电路中转移0.2电子 D．电池工作一段时间后，极区溶液酸性减弱 12．（23-24高一下·云南楚雄·期末）一种NO-空气燃料电池的工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法错误的是 A．通入氧气的一极为正极，发生还原反应 B．H⁺通过质子交换膜向电极b移动 C．电极总反应式为 D．电子由电极a经过负载移向电极b，再经过溶液移回电极a 13．（23-24高一下·山东潍坊·期末）汽车发动机工作时会引发和反应生成NO，其能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．该反应为放热反应 B．三种分子中最稳定的是NO C．具有的能量为946kJ D．断裂需吸收的能量是498kJ 14．（23-24高一下·云南大理·期末）催化还原(反应放热)的机理示意图如图。下列说法正确的是 A．是电解质 B．①②过程中，有极性键的断裂与形成 C．该过程中，每生成的，转移的电子数为 D．和的总能量低于和的总能量 15．（23-24高一下·辽宁锦州·期末）已知和在一定条件下能发生反应：，该反应每生成时会有的热量放出，已知均大于零。下列说法正确的是 A．的能量比的能量高 B．将与混合充分反应后放出的热量为 C．H-I键的键能为 D．该反应中生成物的总能量高于反应物的总能量 16．（23-24高一下·河北石家庄·期末）已知反应的反应体系能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．该反应涉及极性键和非极性键的断裂和形成 B．若反应生成的为液态，则放出的能量小于 C．和的总键能低于的总键能 D．和在容器中充分反应，放出的能量为 17．（23-24高一下·广东清远·期末）某科研小组尝试利用固体表面催化工艺用CH4制取乙炔(C2H2)，用如图表示反应可能的微观历程。 下列说法错误的是 A．b→c过程中有极性键的断裂 B．b、c、d中，c的能量最高 C．反应过程中碳元素化合价没有发生变化 D．上述反应的化学方程式为：2CH4C2H2+3H2 18．（23-24高一下·辽宁·期末）中科院研究所曾报道了一种高压可充电碱-酸混合电池，电池采用阴、阳双隔膜完成离子循环(如图)，该电池良好的电化学性能为解决传统水性电池的关键问题提供了很好的机会。下列说法不正确的是 A．放电时，正极反应式为 B．电池工作时，a室电解质溶液pH减小、d室电解质溶液pH增大 C．离子交换膜b、c分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．放电时，每转移2 mol电子，中间溶液中溶质减少1 mol 19．（23-24高一下·黑龙江·期末）已知反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．图中A→B的过程为放热过程 B．加入催化剂能改变化学反应速率 C．和的总能量小于和的总能量 D．断开和的化学键吸收的能量总和大于生成和时放出的能量总和 20．（23-24高一下·广东茂名·期末）热激活电池常用作火箭的工作电源，某种热激活电池以Ca和为电极材料，以无水为电解质，电池总反应为。当电解质受热熔融后，电池即可瞬间放电。下列有关说法错误的是 A．电极发生还原反应 B．负极的电极反应式为 C．常温时，在正负极间接上电流表，指针不偏转 D．每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb 21．（23-24高一下·江西宜春·期末）现代社会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有能量变化，能量、速率与限度是认识和研究化学反应的重要视角。 (1)常温常压下肼(N2H4)是一种易溶于水的无色油状液体，具有强还原性，在工业生产中应用非常广泛。已知N2H4中存在极性键和非极性键，写出N2H4的结构式： 。 (2)已知破坏1 mol H-H、1 mol O=O、1 mol H-O时分别需要吸收436 kJ、498 kJ、465 kJ的能量。下图表示H2、O2转化为H2O(g)反应过程的能量变化，则b表示的能量为 。 (3)氢氧燃料电池是用于驱动电动汽车的理想能源。下图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。关于该电池说法正确的是 。 ①电池的负极反应式为H2-2e-＋2OH-=2H2O ②电池工作时 K+ 向正极移动 ③电池工作一段时间后电解质溶液的pH将增大 (4)CO2可通过反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)转化成有机物，实现碳循环。一定条件下，在体积为2L恒容密闭容器中，充入2molCO2(g)和6molH2(g)，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。 ①下列可以表明该反应达到化学平衡状态的是 。 a．气体密度不再改变           b．混合气体的平均相对分子质量不再改变 c．CH3OH的浓度不再改变          d．单位时间CO2和CH3OH(g)的消耗速率相等 ②反应进行到3min时，正反应速率 逆反应速率(填“>”、“<”或“=”)。 ③从0min到9min内，v(H2)= mol/(L·min)。 ④平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是 。 22．（23-24高一下·河南驻马店·期末）2023年5月，“神舟十六号”载人飞船成功发射，神十五和神十六两个乘组六名航天员会师空间站。 Ⅰ．回答下列问题： (1)运载火箭常以偏二甲肼和为燃料，生成无毒，无污染物质，写出该反应的化学方程式： 。 Ⅱ．肼是火箭常用高能燃料，也可与发生反应：。请回答下列问题。已知键能定义：常温常压下，断裂(理想)气态分子化学键形成气态原子所吸收的能量，单位：。相关化学键的键能数据如表所示： 化学键 键能 159 389 498 946 465 (2)肼的电子式为 。 (3)，生成会 (填“吸收”或“放出”) 能量。 (4)在中完全燃烧放出 能量。 (5)肼可用于处理高压锅炉水中的溶解氧，防止锅炉被腐蚀。理论上肼可除去水中溶解的的质量为 。 Ⅲ．某实验兴趣小组利用氨气与次氯酸钠反应制备，其制备装置如图所示。 回答下列问题： (6)仪器的优点为 ，仪器的作用是 。 (7)装置试管中发生反应的化学方程式为 。 (8)上述装置B、C间缺少一个 装置，可能导致的结果及原因是 。 23．（23-24高一下·湖北武汉·期末）填空 (1)下列反应中，属于放热反应的是 (填序号) ①与反应制氨气；②酸碱中和反应；③溶于水；④炽热的炭与水蒸气反应；⑤食物因氧化而腐败；⑥的分解；⑦二氧化碳通过炽热的炭；⑧溶液制取胆矾 (2)已知：；该反应为吸热反应，则如图中能正确表示该反应中能量变化的是 (填“”或“”)。 从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化，已知破坏化学键需要的能量如下表所示： 化学键 C—H H—O H—H 能量 则生成需要吸收的热量为 (用含字母的代数式表示)。 (3)为了研究化学反应中的能量变化情况。某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中加入B，充分反应，看到形管中甲处液面上升，乙处液面下降。试回答下列问题： ①该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。 ②反应物化学键断裂的总能量 生成物化学键形成的总能量(填“大于”或“小于”)。 ③写出一个符合装置中A与B反应的化学方程式 。 24．（23-24高一下·江苏常州·期末）按要求完成下列填空。 (1)下列变化过程，属于化学反应且放热的是 。 ①浓稀释  ②酸碱中和反应  ③条与盐酸反应  ④与 ⑤铝热反应  ⑥碳高温条件下还原生成 (2)以为催化剂的光、热化学循环分解反应，为吸收“碳排放”提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示： ①上述过程①中，能量的变化形式是由 转化为 。 ②写出分解生成和的热化学方程式 。 ③CO和作反应物的一种燃料电池，其构造如下图所示，为电池的 (填“正”或“负”)极，向 极移动(填“X”或“Y”)，负极电极反应式为 。 25．（23-24高一下·辽宁沈阳·期末）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 $$ 【期末复习·暑假提升】2024-2025学年高一化学下学期期末复习讲义 专题04 化学反应与能量变化 讲义包含两部分：核心考点回顾►期末真题演练（20道选择题+5道综合题） 【知识点1】吸热反应和放热反应的判断 1．化学反应放热和吸热的原因 判断依据 放热反应 吸热反应 反应物总能量与生成物总能量的相对大小 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量。 即：E(反应物)＞E(生成物) 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量。 即：E(反应物)＜E(生成物) 与化学键的关系 生成物分子成键时释放出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出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 2．记忆常见的放热反应和吸热反应 常见的放热反应 a．所有的燃烧反应，如：木炭、CH4等在空气或氧气中的燃烧，钠、H2在氯气中燃烧，镁条在CO2中燃烧。 b．所有的酸碱中和反应，如：HCl＋NaOH===NaCl＋H2O c．大多数的化合反应，如：CaO＋H2O===Ca(OH)2 d．铝热反应，如：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 e．活泼金属与水、与酸的反应，如：2Na＋2H2O===2NaOH+H2↑ f．生成沉淀的反应 常见的吸热反应 a．大多数分解反应，如：NH4ClNH3↑＋HCl↑、CaCO3CaO＋CO2↑ b．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 c．C和CO2发生的化合反应及C和H2O(g)的反应 d．以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应：如：H2＋CuOH2O＋Cu、C＋H2O(g)CO＋H2 【注意】 ①过程(包括物理过程、化学过程)与化学反应的区别，有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热，但不属于放热反应；稀释浓硫酸、氢氧化钠溶于水等过程虽然放热，但不是化学变化，因此属于放热过程而不是放热反应。同理，铵盐溶于水属于吸热过程。 ②化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O在常温常压下即可进行。 ③能量越低越稳定。同一物质能量由高到低：气体(g)>液体(l)>固体(s)；稳定性：气体(g)<液体(l)<固体(s)。 ④化学反应一定伴随着能量的变化，其能量变化主要表现为热量的变化，但这并不是唯一的表现形式，如发光、发电等。有能量变化的过程并不一定是化学变化过程，如物质的三态变化时伴随着能量的变化。 【知识点2】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) 3．实例(以H2＋Cl2===2HCl为例)： (1)图示分析： H—H H　＋　H Cl—ClCl　 ＋Cl 　　　　　 ↓　↓放出436 kJ·mol－1 　　　 H—Cl　H—Cl (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 4．反应中能量变化与化学键键能的关系 (1)键能：标准状况下，将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ·mol－1。 (2)反应中能量变化与化学键键能的关系：反应中能量变化Q＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，Q<0，反应放热，Q>0，反应吸热。 以反应H2＋Cl2===2HCl为例：H—H键、Cl—Cl键和H—Cl键的键能分别为436 kJ·mol－1、243 kJ·mol－1、431 kJ·mol－1，则反应中能量变化Q＝(436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1)－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1<0，反应放热。 【知识点3】人类对能源的利用 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。 【知识点4】原电池的工作原理 1．原电池的概念：把化学能转化为电能的装置，其本质是发生了氧化还原反应。 2．原电池的构成条件 (1)有两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨，燃料电池的两个电极可以相同)。 (2)将电极插入电解质溶液或熔融电解质或离子导体中。 (3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。 (4)能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 3．原电池的工作原理——以铜锌原电池为例 总反应离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ (1)电极 ①负极：失去电子，发生氧化反应 ②正极：得到电子，发生还原反应 (2)电子定向移动方向和电流方向 ①电子从负极流出经外电路流入正极 ②电流从正极流出经外电路流入负极 (3)离子移动方向 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动 (电子不下水，离子不上岸) 4．单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比——以铜锌原电池为例 (1)工作原理 名称 单液原电池 双液原电池 装置 相同点 电极名称 负极 (锌片) 正极 (铜片) 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ (氧化反应) Cu2＋＋2e－===Cu (还原反应) 总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 电子流向 电子由负极经导线流向正极：由Zn沿导线流向Cu 电流流向 电流由正极经导线流向负极：由Cu沿导线流向Zn 不同点 离子迁移 方向 电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移 Cu2＋移向正极，SO42－移向负极 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 能量转化效率 还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗。 Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长。 盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路； b.平衡电荷，使原电池能持续提供电流； c.可以提高能量转化效率。 5．原电池正、负极的判断方法 (1)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极。 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极。 (3)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极； 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极； (4)根据电极现象来判断 工作后，电极质量减少，说明该电极金属溶解，失去电子变成金属离子，该电极为负极； 电极质量增加或不变，说明溶液中的阳离子在该电极放电生成金属单质或溶液中的阳离子得电子，该电极为正极。 (5)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动。 【注意】 ①活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式——活泼金属一定是负极，但负极一定发生氧化反应。 Al——Cu (浓硝酸) 总反应 Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O 负极反应 Cu－2e－===Cu2＋ 正极反应 4H＋＋2NO＋2e－===2NO2↑＋2H2O Al——Mg (NaOH溶液) 总反应 2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO2－＋3H2↑ 负极反应 2Al－6e－＋8OH－===2AlO2－＋4H2O 正极反应 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ ②电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线(即电子不下水，离子不上岸)。 ③自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可以是电极与溶解的O2等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。 6、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 【知识点5】原电池原理的应用 1、设计制作化学电源 例：①根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池： ②根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池： ①不含盐桥 ②含盐桥 负极：Cu－2e－===Cu2＋ 正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 2、加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。 3、比较金属的活动性强弱 原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属导体)作正极。电极质量减少，作负极，较活泼；有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼。 如：有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性：A＞B。 4、用于金属的防护 使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。（被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极） 【知识点6】常见的化学电源 1．电池优劣的标准 一是看电池单位质量或体积输出的电能多少(比能量)或输出功率多少(比功率)； 二是电池储存的时间长短。 2．一次电池——干电池 只能使用一次，放电后不能再充电复原继续使用。随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质被消耗，当这些物质消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。 (1)碱性锌锰电池 碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下： 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－； 特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。 (2)银锌电池 银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下： 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－； 特点：比能量大、电压稳定、储存时间长。 3．二次电池——充电电池或蓄电池 放电后可以再充电而反复使用的电池，又称为可充电电池或蓄电池。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，常见的二次电池有铅蓄电池、镉镍电池、锂离子电池等蓄电池等。 例如：铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，由两组栅状极板交替排列而成，负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电解质溶液为稀H2SO4，常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。 铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ①放电时的反应（原电池） 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应（电解池） 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 4．“高效、环境友好”的燃料电池 ①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%，由燃料电池组合成的发电站被誉为“绿色发电站”。燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给。通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。 ②燃料电池常用的燃料：理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料包括H2、CO、水煤气(CO和H2)、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。 ③燃料电池常用的电解质： a. 酸性电解质溶液，如H2SO4溶液，O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O； b. 碱性电解质溶液，如NaOH溶液，O2－在水溶液中不存在，在碱性环境结合H2O，生成OH－； c. 中性电解质溶液，如NaCl溶液，O2－在水溶液中不存在，在中性环境结合H2O，生成OH－； d. 熔融氧化物：存在O2－。 e. 熔融碳酸盐，如K2CO3等，一般利用电解质的阴离子配平电荷。 （1）氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，其中电解质溶液可以是酸性的、中性的，也可以是碱性的。 种类 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＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－　 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 备注 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 （2）燃料电池电极反应式书写的常用方法 第一步：写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下： CH4＋2O2===CO2＋2H2O ① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ② ①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O，其离子方程式为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋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，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同： 燃料电池电解质 正极反应式 酸性电解质 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性电解质 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 固体电解质(高温下能传导O2－) O2＋4e－===2O2－ 熔融碳酸盐(如熔融K2CO3) O2＋2CO2＋4e－===2CO 第三步：电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。 （3）举例：写出下列介质中的电极反应式。 电池类型 导电介质 反应式 甲烷(CH4)燃料电池 酸性介质 (H＋) 总反应 CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应 CH4－8e－＋2H2O===8H＋＋CO2 正极反应 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O 乙烷(C2H6)燃料电池 碱性介质 (OH－) 总反应 2C2H6＋7O2＋8OH－===4CO＋10H2O 负极反应 2C2H6－28e－＋36OH－===4CO＋24H2O 正极反应 7O2＋14H2O＋28e－===28OH－ 丙烷(C3H8)燃料电池 熔融碳酸盐 (CO) 总反应 C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O 负极反应 C3H8－20e－＋10CO===13CO2＋4H2O 正极反应 5O2＋10CO2＋20e－===10CO 甲醇(CH3OH)燃料电池 固态氧化物 (O2－) 总反应 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 负极反应 2CH3OH－12e－＋6O2－===2CO2＋4H2O 正极反应 3O2＋12e－===6O2－ 1．（23-24高一下·安徽马鞍山·期末）下列设备工作时，将化学能转化为电能的是 A．锂离子电池 B．风力发电机 C．燃气灶 D．太阳能集热器 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．锂离子电池放电时，化学能转化为电能，故A符合题意； B．风力发电机是将风能转化成电能，故B不符合题意； C．燃气灶是将化学能转化为热能，故C不符合题意； D．太阳能集热器将太阳能转化为热能，故D不符合题意； 故选A。 2．（23-24高一下·宁夏石嘴山·期末）下列变化属于吸热反应的是   ①灼热的炭和二氧化碳反应    ②镁条溶于盐酸                ③干冰升华 ④盐酸与碳酸氢钠反应            ⑤与反应 ⑥氢气在氯气中燃烧                ⑦硫酸和氢氧化钡溶液反应 A．①③⑤ B．②④⑥ C．⑤⑦ D．①④⑤ 【答案】D 【详解】①灼热的炭和二氧化碳反应为吸热反应；②活泼金属与酸反应为放热反应；③干冰升华是物理变化；④盐酸与碳酸氢钠反应为吸热反应；⑤与反应为吸热反应；⑥氢气在氯气中燃烧，为放热反应；⑦硫酸和氢氧化钡溶液反应，酸碱中和为放热反应； 故选D。 3．（23-24高一下·青海·期末）理论上，下列反应不能设计成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A、B、D反应方程式中都有化合价的变化，所以都是氧化还原反应；C的反应中没有化合价的变化，所以不是氧化还原反应，不能设计成原电池； 故选C。 4．（23-24高一下·云南大理·期末）利用电化学原理去除天然气中的，装置如图所示，总反应为。下列说法不正确的是 A．在碳电极上发生还原反应 B．负极区发生的反应为 C．可将溶液换为溶液 D．工作一段时间后，的去除效率会降低 【答案】C 【详解】A．由总反应可知，在正极碳电极上得到电子发生还原反应，A正确； B．负极的铁失去电子，发生氧化反应和硫化氢生成硫化亚铁和氢离子，发生的反应为，B正确； C．溶液换为溶液，反应就不能将铁转化为硫化亚铁，C错误； D．根据总反应可知，生成的FeS附着在铁碳材料的表面，负极的表面积减少，化学反应速率减慢，导致的去除效率会降低，D正确； 故选C。 5．（23-24高一下·河北沧州·期末）古代诗词中蕴含着许多科学知识，下列说法正确的是 A．“冰，水为之，而寒于水”，说明水结冰的过程中吸收能量 B．“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲”，描述的石灰石煅烧分解是吸热反应 C．“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”，爆竹爆炸时的能量变化只有化学能转化为热能 D．“独忆飞絮鹅毛下，非复青丝马尾垂”，飞絮和马尾的主要成分均为蛋白质 【答案】B 【详解】A．水结冰，即液态凝固生成固态，放出热量，故A错误； B．石灰石的煅烧是分解反应，绝大多数分解反应是吸热反应，故B正确； C．爆竹爆炸时的能量变化除了化学能转化为热能，还转化为动能、光能等，故C错误； D．飞絮主要成分为纤维素，不是蛋白质，故D错误； 故选：B。 6．（23-24高一下·云南德宏·期末）甲醛(HCHO)与在羟基磷灰石(HAP)表面发生反应的能量—历程关系如图所示。下列说法错误的是 A．该反应为放热反应 B．反应过程中，甲醛的键都断裂 C．化学反应方程式为 D．用作示踪实验，发现HAP中不含原子 【答案】D 【详解】A．由能量—历程关系图可知，反应物能量高于生成物，该反应为放热反应，故A正确； B．由图可知，甲醛和氧气反应生成二氧化碳和水，反应过程中甲醛的碳氢键断裂，故B正确； C．由能量—历程关系图可知，甲醛与O2应，生成水和二氧化碳，化学反应方程式为，故C正确； D．由能量—历程关系图可知，形成了碳氧键，用作示踪实验，HAP中含有17O原子，故D错误； 答案选D。 7．（23-24高一下·河北石家庄·期末）反应分两步进行，为中间产物，反应过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是 A．为放热反应 B．反应一定需要加热 C．比稳定 D．的能量变化是由化学键变化引起的 【答案】B 【详解】A．反应物A和B的能量之和大于生成C的能量，因此为放热反应，A正确； B．反应条件与反应是放热或吸热没有关系，则反应不一定需要加热，B错误； C．中间产物的能量高于C的能量，能量越低越稳定，则比稳定，C正确； D．断键吸热，成键放热，因此的能量变化是由化学键变化引起的，D正确； 答案选B。 8．（23-24高一下·江西赣州·期末）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。 9．（23-24高一下·山西长治·期末）如下图所示，电流表指针发生偏转，电极M表面有气泡冒出，电极N质量减小，则以下组合合理的是 选项 电极M 电极N 液体B A Zn Cu 稀硫酸 B Cu Fe 稀硫酸 C Al Mg 氢氧化钠溶液 D Cu Fe 乙醇 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．锌的活泼性大于铜，则Zn、Cu和稀硫酸构成的原电池中，Zn为负极，即电极M为负极，A不符合题意； B．铁的活泼性大于铜，则Cu、Fe和稀硫酸构成的原电池中，Fe为负极，即电极N为负极，B符合题意； C．Al与氢氧化钠溶液反应生成氢气，Mg不反应，因此Al、Mg和氢氧化钠溶液构成的原电池中，Al为负极，即电极M为负极，C不符合题意； D．乙醇是非电解质，因此不能构成原电池，电流表指针不发生偏转，D不符合题意； 答案选B。 10．（23-24高一下·湖南怀化·期末）下列说法正确的是 A．图甲表示和反应过程中的能量变化 B．图乙表示石墨变成金刚石的能量变化，说明金刚石比石墨稳定 C．图丙表示等质量的白磷固体和红磷固体分别完全燃烧的能量变化，前者放出的热量多 D．图丁表明反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量 【答案】C 【详解】A．和的反应为吸热反应，与图甲过程中的能量变化不相符，故A错误； B．能量越低越稳定，则石墨更稳定，故B错误； C．白磷比红磷能量高，生成物都是五氧化二磷，则等质量的白磷固体和红磷固体分别完全燃烧，白磷放出的热量多，故C正确； D．图丁为吸热反应，则反应物断键吸收能量大于生成物形成新键释放的能量，故D错误； 故选C。 11．（23-24高一下·内蒙古·期末）液体锌电池具有成本低、安全性强等特点，其工作原理如图所示(凝胶中允许离子存在、生成或迁移)。下列说法正确的是 A．电子由极流出，经用电器流向极 B．负极反应式为 C．13.0g参与反应，理论上电路中转移0.2电子 D．电池工作一段时间后，极区溶液酸性减弱 【答案】D 【分析】液体锌电池放电时Zn作负极，发生氧化反应，负极电极反应式为，MnO2所在电极作正极，发生还原反应生成Mn2+，正极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，放电时，阳离子由负极移向正极、阴离子由正极移向负极。 A．原电池放电时，电子由负极经用电器流向正极，即电子由Zn极经用电器流向MnO2极，故A错误； B．由分析可知，负极电极反应式为，故B错误； C．13.0gZn参与反应，理论上电路中转移×2=0.4mol电子，故C错误； D．MnO2所在电极作正极，电极反应为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，消耗氢离子，酸性减弱，故D正确； 故选D。 12．（23-24高一下·云南楚雄·期末）一种NO-空气燃料电池的工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法错误的是 A．通入氧气的一极为正极，发生还原反应 B．H⁺通过质子交换膜向电极b移动 C．电极总反应式为 D．电子由电极a经过负载移向电极b，再经过溶液移回电极a 【答案】D 【分析】根据图示可知，此装置为原电池，a电极通入NO、生成HNO3，发生氧化反应，为负极，电极反应为：NO-3e-+2H2O= +4H+，b电极通入O2，为正极，发生还原反应：O2+4e-+4H+=2H2O，原电池总反应为：4NO+3O2+2H2O=4HNO3，氢离子通过质子交换膜从左侧电极区移向右侧电极区，据此分析。 A．由分析可知，b电极通入O2，为正极，发生还原反应，故A正确； B．氢离子通过质子交换膜从左侧电极区移向右侧电极区，故B正确； C．由分析可知，电极总反应式为，故C正确； D．电子不能在溶液中传递，故D错误； 答案选D。 13．（23-24高一下·山东潍坊·期末）汽车发动机工作时会引发和反应生成NO，其能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．该反应为放热反应 B．三种分子中最稳定的是NO C．具有的能量为946kJ D．断裂需吸收的能量是498kJ 【答案】D 【分析】该反应的反应热=反应物总键能-生成物总键能=，为吸热反应。 A．根据分析，该反应为吸热反应，A错误； B．键的键能最大，N2最稳定，B错误； C．根据题中信息无法获知具有的能量，C错误； D．由图可知O=O键的键能为498kJ/mol，故断裂键需吸收的能量是498kJ，D正确； 故选D。 14．（23-24高一下·云南大理·期末）催化还原(反应放热)的机理示意图如图。下列说法正确的是 A．是电解质 B．①②过程中，有极性键的断裂与形成 C．该过程中，每生成的，转移的电子数为 D．和的总能量低于和的总能量 【答案】B 【详解】A．为非电解质，A错误； B．①②过程中，有C-O键的断裂与形成，故有极性键的断裂与形成，B正确； C．没有指明在标准状况下，的不为1mol，无法及时转移的电子数，C错误； D．由于催化还原为反应放热，故和的总能量高于和的总能量，D错误； 故选B。 15．（23-24高一下·辽宁锦州·期末）已知和在一定条件下能发生反应：，该反应每生成时会有的热量放出，已知均大于零。下列说法正确的是 A．的能量比的能量高 B．将与混合充分反应后放出的热量为 C．H-I键的键能为 D．该反应中生成物的总能量高于反应物的总能量 【答案】C 【详解】A．由图可知，1mol H2断键生成2molH吸收bkJ热量，说明1mol H2的能量比2molH的能量低，A项错误； B．根据题意，生成2molHI时会有akJ的能量放出，该反应为可逆反应，因为存在反应限度，不能完全反应，因此将0.5molH2(g)与0.5mol I2(g)混合充分反应后生成的HI少于1mol，放出的热量少于0.5akJ，B项错误； C．反应物的总键能-生成物的总键能=bkJ/mol+ckJ/mol-H-I键的键能×2=-akJ/mol，则H-I键的键能为0.5(a+b+c)kJ/mol，C项正确； D．该反应为放热反应，则生成物的总能量低于反应物的总能量，D项错误； 答案选C。 16．（23-24高一下·河北石家庄·期末）已知反应的反应体系能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．该反应涉及极性键和非极性键的断裂和形成 B．若反应生成的为液态，则放出的能量小于 C．和的总键能低于的总键能 D．和在容器中充分反应，放出的能量为 【答案】C 【详解】A．该反应断裂H-H、，形成C-H、C-O、O-H键，故没有非极性键的形成，A错误； B．液态甲醇能量小于气态甲醇，故放出的能量大于，B错误； C．由图可知，该反应为放热反应，反应物总键能小于生成物总键能，C正确； D．该反应为可逆反应，和在容器中充分反应，放出的能量小于，D错误； 答案选C。 17．（23-24高一下·广东清远·期末）某科研小组尝试利用固体表面催化工艺用CH4制取乙炔(C2H2)，用如图表示反应可能的微观历程。 下列说法错误的是 A．b→c过程中有极性键的断裂 B．b、c、d中，c的能量最高 C．反应过程中碳元素化合价没有发生变化 D．上述反应的化学方程式为：2CH4C2H2+3H2 【答案】C 【分析】a→b是CH4附着于固体表面，b→c是CH4分子分解为原子，c→d是固体表面的原子重新组合为H2、C2H2等分子，d→e是新分子脱离催化剂表面。 A．据分析，过程是CH4分子分解为原子，断裂的均是极性键，故A正确； B．据分析，b→c是CH4分子分解为原子，c→d是固体表面的原子重新组合为H2、C2H2等分子，分解过程吸收能量，重新组合过程放出能量，则b、c、d中，c的能量最高，故B正确； C．反应过程中碳元素化合价从CH4的-4价到C2H2的-1价，发生变化，故C错误； D．根据分析可知，上述反应的化学方程式为：2CH4C2H2+3H2，故D正确； 故答案选C。 18．（23-24高一下·辽宁·期末）中科院研究所曾报道了一种高压可充电碱-酸混合电池，电池采用阴、阳双隔膜完成离子循环(如图)，该电池良好的电化学性能为解决传统水性电池的关键问题提供了很好的机会。下列说法不正确的是 A．放电时，正极反应式为 B．电池工作时，a室电解质溶液pH减小、d室电解质溶液pH增大 C．离子交换膜b、c分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．放电时，每转移2 mol电子，中间溶液中溶质减少1 mol 【答案】D 【分析】由图可知，a极为负极，Zn发生失电子的氧化反应生成，电极反应式为，d极为正极，PbO2发生得电子的还原反应，电极反应式为，负极区电解质为KOH，正极区电解质为H2SO4，原电池工作时，负极区溶液中的K＋通过离子交换膜b、正极区溶液中的通过离子交换膜c移向中间中性溶液中，离子交换膜b、c分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，充电时为电解池，阴阳极反应与负正极反应相反； A．d极为正极，PbO2发生得电子的还原反应，电极反应式为，A正确； B．由分析，放电时，负极反应式为，正极反应式为，则a极室电解质溶液pH减小、d极室电解质溶液pH增大，B正确； C．由分析，离子交换膜b、c分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，C正确；   D．放电时每转移2mol电子，则有2molK＋通过离子交换膜b、1mol通过离子交换膜c移向中间中性溶液中生成1mol，所以中间溶液中溶质增加1mol，D错误； 故选D。 19．（23-24高一下·黑龙江·期末）已知反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．图中A→B的过程为放热过程 B．加入催化剂能改变化学反应速率 C．和的总能量小于和的总能量 D．断开和的化学键吸收的能量总和大于生成和时放出的能量总和 【答案】B 【详解】A．从图中可以看出，A物质的能量低于B物质，则图中A→B的过程为吸热过程，A不正确； B．加入催化剂能改变反应的路径，从而改变反应的活化能，最终改变化学反应速率，B正确； C．从图中可以看出，和的总能量高于和的总能量，C不正确； D．物质的总能量越高，则总键能越小，和的总能量高于和的总能量，则断开和的化学键吸收的能量总和小于生成和时放出的能量总和，D不正确； 故选B。 20．（23-24高一下·广东茂名·期末）热激活电池常用作火箭的工作电源，某种热激活电池以Ca和为电极材料，以无水为电解质，电池总反应为。当电解质受热熔融后，电池即可瞬间放电。下列有关说法错误的是 A．电极发生还原反应 B．负极的电极反应式为 C．常温时，在正负极间接上电流表，指针不偏转 D．每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb 【答案】D 【详解】A．根据电池总反应可知，Ca为原电池的负极，为正极，正极发生还原反应，A正确； B．负极发生氧化反应，电极反应式为，B正确； C．常温下，电解质不能融化，不能形成原电池，所以指针不偏转，C正确； D．根据正极电极反应式知每转移0.1 mol电子，生成0.05 mol Pb，为10.35 g，D错误； 故选D。 21．（23-24高一下·江西宜春·期末）现代社会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有能量变化，能量、速率与限度是认识和研究化学反应的重要视角。 (1)常温常压下肼(N2H4)是一种易溶于水的无色油状液体，具有强还原性，在工业生产中应用非常广泛。已知N2H4中存在极性键和非极性键，写出N2H4的结构式： 。 (2)已知破坏1 mol H-H、1 mol O=O、1 mol H-O时分别需要吸收436 kJ、498 kJ、465 kJ的能量。下图表示H2、O2转化为H2O(g)反应过程的能量变化，则b表示的能量为 。 (3)氢氧燃料电池是用于驱动电动汽车的理想能源。下图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。关于该电池说法正确的是 。 ①电池的负极反应式为H2-2e-＋2OH-=2H2O ②电池工作时 K+ 向正极移动 ③电池工作一段时间后电解质溶液的pH将增大 (4)CO2可通过反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)转化成有机物，实现碳循环。一定条件下，在体积为2L恒容密闭容器中，充入2molCO2(g)和6molH2(g)，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。 ①下列可以表明该反应达到化学平衡状态的是 。 a．气体密度不再改变           b．混合气体的平均相对分子质量不再改变 c．CH3OH的浓度不再改变          d．单位时间CO2和CH3OH(g)的消耗速率相等 ②反应进行到3min时，正反应速率 逆反应速率(填“>”、“<”或“=”)。 ③从0min到9min内，v(H2)= mol/(L·min)。 ④平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是 。 【答案】 (1) (2)490 kJ (3)①② (4)bcd > 0.25 30% 【详解】（1）N2H4中存在极性键和非极性键，N2H4的结构式为； （2）已知破坏1 mol H—H、1 mol O=O、1 mol H—O时分别需要吸收436 kJ、498 kJ、465 kJ的能量，则b=465 kJ×4-436 kJ×2-498 kJ=490 kJ； （3）从图中可以看出，通H2的电极为负极，通O2的电极为正极，据此回答。 ①通入H2一极为电池的负极，H2失电子生成水，反应式为：H2-2e-＋2OH-=2H2O，①正确； ②阳离子向正极移动，所以电池工作时 K+ 向正极移动，②正确； ③电池工作一段时间后，生成H2O的质量增大，溶液的体积增大，所以c(OH-)减小，电解质溶液的pH减小，③错误； 故选①②。 （4）①a．混合气体的质量不变，体积不变，气体密度始终不变，当密度不变时，反应不一定达平衡状态，a错误； b．混合气体的质量不变，物质的量改变，平均相对分子质量改变，当平均相对分子质量不变时，反应达平衡状态，b正确； C．CH3OH的浓度不再改变时，正、逆反应速率相等，反应达平衡状态，c正确； D．单位时间CO2和CH3OH(g)的消耗速率相等，表明反应进行的方向相反，速率之比等于化学计量数之比，反应达平衡状态，d正确； 故选bcd； ②反应进行到3min时，反应物浓度继续减小，生成物浓度继续增大，则反应继续正向进行，所以正反应速率＞逆反应速率； ③从0min到9min内，v(H2)=3v(CO2)= =0.25mol/(L·min)； ④由图可知，消耗的二氧化碳为0.75mol/L，平衡时二氧化碳的浓度为0.25mol/L，CH3OH的浓度为0.75mol/L，H2的浓度为0.75mol/L，H2O的浓度为0.75mol/L，则平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是=30%。 22．（23-24高一下·河南驻马店·期末）2023年5月，“神舟十六号”载人飞船成功发射，神十五和神十六两个乘组六名航天员会师空间站。 Ⅰ．回答下列问题： (1)运载火箭常以偏二甲肼和为燃料，生成无毒，无污染物质，写出该反应的化学方程式： 。 Ⅱ．肼是火箭常用高能燃料，也可与发生反应：。请回答下列问题。已知键能定义：常温常压下，断裂(理想)气态分子化学键形成气态原子所吸收的能量，单位：。相关化学键的键能数据如表所示： 化学键 键能 159 389 498 946 465 (2)肼的电子式为 。 (3)，生成会 (填“吸收”或“放出”) 能量。 (4)在中完全燃烧放出 能量。 (5)肼可用于处理高压锅炉水中的溶解氧，防止锅炉被腐蚀。理论上肼可除去水中溶解的的质量为 。 Ⅲ．某实验兴趣小组利用氨气与次氯酸钠反应制备，其制备装置如图所示。 回答下列问题： (6)仪器的优点为 ，仪器的作用是 。 (7)装置试管中发生反应的化学方程式为 。 (8)上述装置B、C间缺少一个 装置，可能导致的结果及原因是 。 【答案】 (1) (2)   (3)放出 249 (4)1186 (5) (6)平衡气压，使液体顺利流下 防倒吸(或导气和防倒吸) (7) (8)除中(或盛装饱和食盐水的试剂瓶) 浓盐酸有挥发性，C中产生的氯气中混有会与中溶液反应，导致肼的产率降低 【分析】Ⅲ．利用装置A制备氨气，利用装置C制备氯气。在装置B中，先通入氯气，和NaOH溶液反应生成次氯酸钠，再通入氨气与次氯酸钠反应制备。浓盐酸具有挥发性，C中产生的氯气中混有HCl，HCl会与B中NaOH溶液反应，导致肼的产率降低，故上述装置B、C间缺少一个除中的装置。 （1）根据元素守恒，生成无毒，无污染物质应为CO2、N2和H2O，该反应的化学方程式为。 （2）肼的电子式为。 （3）生成，即形成，会放出能量。 （4）和完全反应生成和，燃烧放出。 （5）由知，理论上肼可除去水中溶解的的质量为。 （6）仪器b的名称为恒压滴液漏斗，其优点为平衡气压，使液体顺利流下；由于NH3极易溶于水，易使容器产生负压，液体倒流，因此仪器a的作用是防倒吸。 （7）装置A试管中发生反应产生氨气，化学方程式为。 （8）浓盐酸具有挥发性，C中产生的氯气中混有HCl，HCl会与B中NaOH溶液反应，导致肼的产率降低，故上述装置B、C间缺少一个除中的装置。 23．（23-24高一下·湖北武汉·期末）填空 (1)下列反应中，属于放热反应的是 (填序号) ①与反应制氨气；②酸碱中和反应；③溶于水；④炽热的炭与水蒸气反应；⑤食物因氧化而腐败；⑥的分解；⑦二氧化碳通过炽热的炭；⑧溶液制取胆矾 (2)已知：；该反应为吸热反应，则如图中能正确表示该反应中能量变化的是 (填“”或“”)。 从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化，已知破坏化学键需要的能量如下表所示： 化学键 C—H H—O H—H 能量 则生成需要吸收的热量为 (用含字母的代数式表示)。 (3)为了研究化学反应中的能量变化情况。某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中加入B，充分反应，看到形管中甲处液面上升，乙处液面下降。试回答下列问题： ①该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。 ②反应物化学键断裂的总能量 生成物化学键形成的总能量(填“大于”或“小于”)。 ③写出一个符合装置中A与B反应的化学方程式 。 【答案】 (1)②⑤⑥ (2)b (3)放热反应 小于 CaO+H2O=Ca(OH)2 【详解】（1）①NH4Cl与Ca(OH)2反应吸收热量，属于吸热反应；②酸碱中和反应放出热量，为放热反应；③氢氧化钠溶于水放热，没有新物质生成，属于物理变化；④炽热的碳与水蒸气的反应是吸热反应；⑤食物因氧化而腐败是缓慢氧化的过程，过程中放出热量，属于放热反应；⑥双氧水分解，属于放热反应；⑦二氧化碳通过炽热的炭为吸热反应；⑧CuSO4溶液制取胆矾为结晶，属于物理变化； 故答案为：②⑤⑥； （2）①该反应为吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，故选b，故答案为：b； ②反应化学方程式为：，每生成1molCO2和4molH2，需断裂4molC—H键、4molH—O键，形成2molC=O键，4molH—H键，则生成1molH2需要吸收热量为：，即kJ，故答案为：； （3）①U形管中甲处液面下降乙处液面上升，说明瓶内压强增大，说明瓶中空气温度升高，则说明该反应是放热反应，故答案为：放热反应； ②反应物化学键断裂吸收能量，生成物化学键形成放出的能量，该反应是放热反应，则化学键断裂吸收能量小于化学键形成放出能量，故答案为：小于； ③向氧化钙固体中，加水，反应放热，化学方程式为：CaO+H2O=Ca(OH)2，故答案为：CaO+H2O=Ca(OH)2。 24．（23-24高一下·江苏常州·期末）按要求完成下列填空。 (1)下列变化过程，属于化学反应且放热的是 。 ①浓稀释  ②酸碱中和反应  ③条与盐酸反应  ④与 ⑤铝热反应  ⑥碳高温条件下还原生成 (2)以为催化剂的光、热化学循环分解反应，为吸收“碳排放”提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示： ①上述过程①中，能量的变化形式是由 转化为 。 ②写出分解生成和的热化学方程式 。 ③CO和作反应物的一种燃料电池，其构造如下图所示，为电池的 (填“正”或“负”)极，向 极移动(填“X”或“Y”)，负极电极反应式为 。 【答案】 (1)②③⑤ (2)光能 化学能 正极 Y 【详解】（1）①浓稀释为放热的物理过程，不符合题意；②酸碱中和反应为放热的化学反应，符合题意；③Mg条与盐酸反应为放热的化学反应，符合题意；④与为吸热的化学反应，不符合题意；⑤铝热反应为放热的化学反应，符合题意；⑥碳高温条件下还原生成CO为吸热的化学反应，不符合题意；故选②③⑤。 （2）①由图可知，过程①中能量的变化形式是由光能转化为化学能，故答案为：光能；化学能； ②由图可知，二氧化碳分解生成一氧化碳和氧气的反应为，反应的焓变△H=1598kJ/mol×2-(1072kJ/mol×2+496kJ/mol)=+556kJ/mol，则反应的热化学方程式为△H=+556kJ/mol； ③由电子的移动方向可知，通入氧气的Y电极为正极，溶液中的阳离子钾离子向正极Y电极移动，通入一氧化碳的X电极为燃料电池的负极，碱性条件下，一氧化碳在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为 。 25．（23-24高一下·辽宁沈阳·期末）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 $$