专题03 化学反应与能量转化 -【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（鲁科版2019必修第二册）

专题03 化学反应与能量转化 讲义包含两部分：核心考点回顾►期末真题演练（15道选择题+5道综合题） 【知识点1】放热反应和吸热反应 1．化学反应的实质与特征 (1)实质：反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。 (2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化，能量的变化通常主要表现为热量的变化，也有光能和电能等。 2．放热反应和吸热反应 (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 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 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 ΔH的符号 ΔH<0(“－”号) ΔH>0(“＋”号) 反应过程图示 【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。 【知识点2】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 【知识点3】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。 5．利用键能计算反应热的关键，是弄清物质中化学键的数目，清楚中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。 物质 (化学键) CO2 (C===O) CH4 (C—H) P4 (P—P) S8 (S—S) 1 mol微粒所含键的物质的量 2 4 6 8 6．催化剂与反应热的关系 催化剂能降低反应的活化能，但不影响反应热的大小及平衡转化率。 7．由反应物A转化为生成物C，需经过两步反应，其反应过程与能量变化如图所示： a．E3>E1，即第二步决定化学反应速率。 b．能量越低越稳定，稳定性：C>A>B。 c．该反应的反应热为E1－E2＋E3－E4。 【知识点4】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5】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6】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7】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．（24-25高一上·北京·期末）下列变化过程中涉及到化学能转化为电能的是 A．风力发电 B．植物的光合作用 C．天然气燃烧 D．充电宝给手机充电 A．A B．B C．C D．D 2．（23-24高一上·安徽宣城·期末）下列关于能量转化说法错误的是 A．燃料电池是将热能转化为电能 B．植物通过光合作用将光能转化为化学能 C．风力发电将风能转化为机械能 D．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能 3．（23-24高一下·陕西西安·期末）肼是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂化学键所需的能量为为为154，断裂所需的能量是 A．391 B．416 C．516 D．658 4．（23-24高一下·广东潮州·期末）化学与生产、生活、科技息息相关。下列叙述正确的是 A．常用的锌锰干电池和铅酸蓄电池都属于二次电池 B．交通工具投入氢燃料电池汽车，氢燃料有利于实现碳达峰 C．头盔材料选用复合材料，复合材料指只含一种成分的功能材料 D．太阳能光催化技术可以将二氧化碳转化为燃料，该燃料属于一次能源 5．（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 6．（23-24高一下·江苏无锡·期末）a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中，用导线两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极上产生大量气泡；a、d相连时，移向a极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为 A． B． C． D． 7．（24-25高一下·湖南衡阳·期末）氨易液化，运输和储存方便，安全性能高。一种NH3-O2燃料电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极b上发生氧化反应 B．电池工作时，溶液中c(OH-)会变大 C．该装置中电流方向：电极a→导线→电极b D．电极a的电极反应式：O2＋2H2O＋4e-= 4OH- 8．（23-24高一下·四川成都·期末）在25℃，101KPa条件下，N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化如下图1所示，下列说法正确的是 A．在25℃，101KPa条件下，断开1mol NO(g)中的化学键，要吸收632kJ能量 B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO(g) C．该反应中只有非极性共价键的断裂与形成 D．在该反应中，反应物总能量大于生成物总能量，能量变化可用图2表示 9．（23-24高一下·北京房山·期末）2024年6月2日，嫦娥六号在月球背面成功着陆。下列嫦娥六号探月过程中涉及化学能转化为电能的过程是 A．燃烧推进剂使火箭升空 B．展开太阳翼获取持续电力 C．启动锂离子蓄电池为探测器供电 D．用化学方法分析月壤的元素组成 10．（23-24高一下·浙江·期末）某化学兴趣小组探索铝电极在原电池中的作用，并设计了以下一系列实验，实验结果记录如下表所示，下列说法不正确的是 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向 1 稀盐酸 偏向 2 稀盐酸 偏向 3 石墨 稀盐酸 偏向石墨 4 溶液 偏向 A．实验1、2中电极的作用不同 B．实验1、2、3的正极反应相同，均为 C．实验4中电流由经导线流向电极，再由电极经溶液流向电极 D．若将实验4中的溶液改为溶液，一段时间后电极上有析出 11．（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 12．（23-24高一下·山东青岛·期末）2021年我国科学家实现了二氧化碳到淀粉的人工合成。有关物质的转化过程示意如下，下列说法错误的是 A．反应①中分解制备需从外界吸收能量 B．反应②中消耗，转移电子数为 C．分子含极性共价单键 D．淀粉的过程中只涉及键的断裂和形成 13．（23-24高一下·山西大同·期末）根据下列实验操作和现象所得出的结论或解释错误的是 选项 实验操作和现象 结论或解释 A 向淀粉-KI溶液中通入少量，再通入，溶液先变蓝，后蓝色褪去 还原性： B 检验气体中是否混有：将气体通入溶液，有白色沉淀生成 混有 C 用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近某有色气体X，出现白烟 该气体可能是 D 锌与稀硫酸反应，滴入少量硫酸铜溶液，生成氢气的速率加快 锌置换出铜，形成原电池，反应速率加快 A．A B．B C．C D．D 14．（23-24高一下·广东广州·期末）火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池的总反应为。放电时 A．负极上发生还原反应 B．正极反应式为： C．阴离子由负极移向正极 D．当电路中转移电子时，正极上消耗 15．（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 16．（22-23高一下·陕西商洛·期末）化学反应在发生物质变化的同时伴随着能量的变化，它是人类获取能量的重要途径，而许多能量的利用与化学反应中的能量变化密切相关。回答下列问题： (1)的反应过程如图所示： 该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应，生成2 mol 吸收或放出的热量为 。 (2)下列变化中属于吸热反应的是 (填标号)。 ①液态水汽化②生石灰与水反应生成熟石灰③④与固体混合 (3)某化学反应中，设反应物的总能量为，生成物的总能量为。若，则该反应可用图 (填“A”或“B”)表示。 (4)为了验证与的氧化性强弱，图中能达到实验目的的装置是 (填标号)，其正极的电极反应式为 ；若构建该原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过0.4 mol电子时，两个电极的质量差为 g。 (5)用于燃料电池后，其利用率更高，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。实验测得定向移向A电极，则 (填“A”或“B”)电极入口处通，参与的电极反应为 。 17．（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 。 18．（23-24高一下·云南曲靖·期末）云南素有“有色金属王国”的称誉，种类多、储量大，其中铝、锌、锡、铅、铜及其他有色金属储量尤为突出。回答下列问题： (1)根据金属活泼性不同，冶炼金属铝、锌、锡、铅、铜的方法明显不同于其它金属的是 (填元素符号)。 (2)锌与稀硫酸的反应可以设计成原电池，其装置如图所示： ①电极是装置中 (填“X”或“Y”)电极。 ②电极上发生的电极反应式为 。 ③设为阿伏加德罗常数的值，若反应消耗了锌，则电路中转移的电子数目是 (用含的代数式表示)。 (3)铝土矿的主要成分为及少量的和，工业上经过如图所示的工艺流程可以冶炼金属铝。 ①“浸出渣A”的化学式为 ，“滤渣B”的颜色为 。 ②“溶液X”中通入过量生成的离子方程式为 。 19．（23-24高一下·福建南平·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 。 20．（23-24高一下·广东深圳·期末）任何化学反应都伴随着能量的变化，通过化学反应，化学能可以与热能、电能等不同形式的能量相互转化，用于生产、生活和科研。请回答下列问题： (1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途。制作冷敷袋利用 (填“放热”或“吸热”)的化学变化或物理变化的原理。 (2)世博会中国馆、主题馆等建筑所使用的光伏电池，总功率达4兆瓦，是历届世博会之最。光伏电池能将 直接转变为电能(填：“化学能”“太阳能”“热能”等) (3)氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过氨热分解法制氢气。相关化学键的键能数据 化学键 键能E/(kJ·mol) 946.0 a 390.8 一定温度下，利用催化剂将分解为和3 mol ，吸收90.8 kJ热量，则 。 (4)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“”设计一个原电池，并在下面方框内画出简单原电池实验装置图，注明电极材料和电解质溶液 。 (5)肼-过氧化氢碱性燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注，其工作原理如图所示。 ①惰性电极B是电池的 (填“正”或“负”)极，其电极反应式为 。 ②电池工作过程中，若A极区产生14 g，则转移的电子数目为 。 ③有人提出可用甲烷去替代肼，此时惰性电极A发生的电极反应式为 。 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 $$ 专题03 化学反应与能量转化 讲义包含两部分：核心考点回顾►期末真题演练（15道选择题+5道综合题） 【知识点1】放热反应和吸热反应 1．化学反应的实质与特征 (1)实质：反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。 (2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化，能量的变化通常主要表现为热量的变化，也有光能和电能等。 2．放热反应和吸热反应 (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 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 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 ΔH的符号 ΔH<0(“－”号) ΔH>0(“＋”号) 反应过程图示 【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。 【知识点2】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 【知识点3】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。 5．利用键能计算反应热的关键，是弄清物质中化学键的数目，清楚中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。 物质 (化学键) CO2 (C===O) CH4 (C—H) P4 (P—P) S8 (S—S) 1 mol微粒所含键的物质的量 2 4 6 8 6．催化剂与反应热的关系 催化剂能降低反应的活化能，但不影响反应热的大小及平衡转化率。 7．由反应物A转化为生成物C，需经过两步反应，其反应过程与能量变化如图所示： a．E3>E1，即第二步决定化学反应速率。 b．能量越低越稳定，稳定性：C>A>B。 c．该反应的反应热为E1－E2＋E3－E4。 【知识点4】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5】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6】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7】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．（24-25高一上·北京·期末）下列变化过程中涉及到化学能转化为电能的是 A．风力发电 B．植物的光合作用 C．天然气燃烧 D．充电宝给手机充电 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．风力发电是将动能转化为电能，故A错误； B．植物的光合作用是将光能转化为化学能，故B错误； C．天然气燃烧是将化学转化为热能，故C错误； D．充电宝给手机充电将化学能转化为电能，故D正确； 故答案为D。 2．（23-24高一上·安徽宣城·期末）下列关于能量转化说法错误的是 A．燃料电池是将热能转化为电能 B．植物通过光合作用将光能转化为化学能 C．风力发电将风能转化为机械能 D．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能 【答案】A 【详解】A．燃料电池是将化学能转化为电能，A错误； B．光合作用将光能转化为化学能存储，B正确； C．风力发电将风能转化为机械能，C正确； D．太阳能电池可以将太阳能直接转化为电能，D正确； 故选A。 3．（23-24高一下·陕西西安·期末）肼是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂化学键所需的能量为为为154，断裂所需的能量是 A．391 B．416 C．516 D．658 【答案】A 【详解】化学反应中旧键断裂吸收能量，新键生成释放能量，根据图中内容，可以看出N2H4(g)+O2(g)=2N(g)+4H(g)+2O(g)断键吸收的能量为2752kJ/mol-534kJ/mol=2218kJ/mol，设断裂1molN-H键所需的能量为a，旧键断裂吸收的能量：154kJ+4akJ+500kJ=2218kJ，解得a=391kJ，故选A。 4．（23-24高一下·广东潮州·期末）化学与生产、生活、科技息息相关。下列叙述正确的是 A．常用的锌锰干电池和铅酸蓄电池都属于二次电池 B．交通工具投入氢燃料电池汽车，氢燃料有利于实现碳达峰 C．头盔材料选用复合材料，复合材料指只含一种成分的功能材料 D．太阳能光催化技术可以将二氧化碳转化为燃料，该燃料属于一次能源 【答案】B 【详解】A．常用的锌锰干电池属于一次电池，而铅酸蓄电池则属于二次电池，A错误； B．氢燃料电池反应后生成水，不排放二氧化碳，有利于实现碳达峰，B正确； C．复合材料是指由两种或两种以上的成分组成的材料，不是只含一种成分的原料，C错误； D．太阳能光催化技术可以将二氧化碳转化为燃料，该燃料是以一次能源为原料制取的能源，因此属于二次能源，D错误； 故合理选项是B。 5．（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。 6．（23-24高一下·江苏无锡·期末）a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中，用导线两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极上产生大量气泡；a、d相连时，移向a极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】a与b相连时，电流由a流向b，电流方向从正极到负极，故a为正极，b为负极；负极金属活动性更强，因此 ； c与d相连时，d极质量减少，质量减少的电极是负极，故d为负极，c为正极；金属活动性 ：； a与c相连时，c极产生气泡，产生气泡的电极是正极（H+被还原为H2），故c为正极，a为负极，金属活动性： ； a与d相连时，移向a极，原电池中阴离子向负极迁移，故a为负极，d为正极，金属活动性 ：； 由上述关系可得：，对应选项A。 7．（24-25高一下·湖南衡阳·期末）氨易液化，运输和储存方便，安全性能高。一种NH3-O2燃料电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极b上发生氧化反应 B．电池工作时，溶液中c(OH-)会变大 C．该装置中电流方向：电极a→导线→电极b D．电极a的电极反应式：O2＋2H2O＋4e-= 4OH- 【答案】B 【分析】由电池总反应可知，氧气得到电子发生还原反应，a为正极，氨气失去电子生成氮气发生氧化反应，b为负极； A．电极b为负极，发生氧化反应，A正确； B．反应中生成了水，故电池工作时，溶液中c(OH-)会变小，B错误； C．电流由正极经导线流向负极，即电流方向为电极a→导线→电极b，C正确； D．电极a发生还原反应O2＋2H2O＋4e-= 4OH-，D正确； 故选B。 8．（23-24高一下·四川成都·期末）在25℃，101KPa条件下，N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化如下图1所示，下列说法正确的是 A．在25℃，101KPa条件下，断开1mol NO(g)中的化学键，要吸收632kJ能量 B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO(g) C．该反应中只有非极性共价键的断裂与形成 D．在该反应中，反应物总能量大于生成物总能量，能量变化可用图2表示 【答案】A 【详解】A．由图可知，1molNO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632kJ能量，A正确； B．N2在常温下比较稳定，不与O2直接反应，需高温或放电条件下反应，B 错误； C．反应物N2和O2中只含有非极性键，存在非极性键的断裂，生成NO，有极性键的形成，C错误； D．该反应为吸热反应，反应物总能量小于生成物总能量，而图2表示的是放热反应的能量变化，D错误； 故选A。 9．（23-24高一下·北京房山·期末）2024年6月2日，嫦娥六号在月球背面成功着陆。下列嫦娥六号探月过程中涉及化学能转化为电能的过程是 A．燃烧推进剂使火箭升空 B．展开太阳翼获取持续电力 C．启动锂离子蓄电池为探测器供电 D．用化学方法分析月壤的元素组成 【答案】C 【详解】A．燃烧推进剂使火箭升空涉及化学能转化为热能和光能，A错误； B．展开太阳翼获取持续电力涉及光能转化为电能，B错误； C．启动锂离子蓄电池为探测器供电涉及化学能转化为电能，C正确； D．用化学方法分析月壤的元素组成，过程中没有电能的产生，D错误； 故选C。 10．（23-24高一下·浙江·期末）某化学兴趣小组探索铝电极在原电池中的作用，并设计了以下一系列实验，实验结果记录如下表所示，下列说法不正确的是 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向 1 稀盐酸 偏向 2 稀盐酸 偏向 3 石墨 稀盐酸 偏向石墨 4 溶液 偏向 A．实验1、2中电极的作用不同 B．实验1、2、3的正极反应相同，均为 C．实验4中电流由经导线流向电极，再由电极经溶液流向电极 D．若将实验4中的溶液改为溶液，一段时间后电极上有析出 【答案】C 【详解】A．实验1和2中电解质溶液为稀盐酸，则根据金属活动性Mg＞Al，则金属Mg做负极材料，Al做正极，实验2中铝比Cu活泼，Al做负极，A项正确； B．实验1、2、3的电解质溶液为稀盐酸，则溶液中的氢离子在正极上变为氢气，正极反应相同，均为，B项正确； C．实验4中电解质溶液为NaOH，铝和NaOH溶液发生氧化还原反应，Al做负极，Mg做正极，电子从负极经过导线流向正极，但不经过NaOH溶液，C项错误； D．若将实验4中的溶液改为溶液，镁的活泼性更强，Mg与发生反应，Al做正极，铜离子在Al电极得电子生成Cu，D项正确； 答案选C。 11．（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。 12．（23-24高一下·山东青岛·期末）2021年我国科学家实现了二氧化碳到淀粉的人工合成。有关物质的转化过程示意如下，下列说法错误的是 A．反应①中分解制备需从外界吸收能量 B．反应②中消耗，转移电子数为 C．分子含极性共价单键 D．淀粉的过程中只涉及键的断裂和形成 【答案】D 【详解】A．分解水是一个吸热反应，则反应①中分解H2O制备H2需从外界吸收能量，故A项正确； B．反应②中转化为甲醇，，C元素的化合价从+4降低为-2，44gCO2为1mol，则消耗1mol CO2，转移电子6mol，则转移电子数为6NA，故B项正确； C． lmolC3分子含有2molO-H键，2molC-O键，2molC-C键，4molC-H键，则共含极性共价单键10 mol，故C项正确； D． 由图可知，C6→淀粉的过程中涉及O-H键的断裂和C-O键断裂，故D项错误； 故本题选D。 13．（23-24高一下·山西大同·期末）根据下列实验操作和现象所得出的结论或解释错误的是 选项 实验操作和现象 结论或解释 A 向淀粉-KI溶液中通入少量，再通入，溶液先变蓝，后蓝色褪去 还原性： B 检验气体中是否混有：将气体通入溶液，有白色沉淀生成 混有 C 用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近某有色气体X，出现白烟 该气体可能是 D 锌与稀硫酸反应，滴入少量硫酸铜溶液，生成氢气的速率加快 锌置换出铜，形成原电池，反应速率加快 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．由现象可知，少量氯气氧化碘离子生成碘单质，后碘与发生氧化还原反应生成硫酸、HI，则还原性为，A项正确； B．将气体通入溶液，酸性条件下被硝酸根离子氧化，最终也能产生硫酸钡沉淀，无法检验二氧化硫中混有，B项错误； C．为黄绿色，能氧化氨气，生成的HCl与氨气反应产生白烟，C项正确； D．锌与稀硫酸反应，滴入少量硫酸铜溶液，锌置换出铜，构成原电池，加快生成氢气的速率，D项正确。 答案选B。 14．（23-24高一下·广东广州·期末）火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池的总反应为。放电时 A．负极上发生还原反应 B．正极反应式为： C．阴离子由负极移向正极 D．当电路中转移电子时，正极上消耗 【答案】B 【详解】A．负极发生氧化反应，A错误； B．放电时正极得电子生成碳酸根和碳单质，电极反应式为，B正确； C．阴离子由正极移向负极，C错误； D．当电路中转移电子时，负极上消耗，D错误； 故选B。 15．（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。 16．（22-23高一下·陕西商洛·期末）化学反应在发生物质变化的同时伴随着能量的变化，它是人类获取能量的重要途径，而许多能量的利用与化学反应中的能量变化密切相关。回答下列问题： (1)的反应过程如图所示： 该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应，生成2 mol 吸收或放出的热量为 。 (2)下列变化中属于吸热反应的是 (填标号)。 ①液态水汽化②生石灰与水反应生成熟石灰③④与固体混合 (3)某化学反应中，设反应物的总能量为，生成物的总能量为。若，则该反应可用图 (填“A”或“B”)表示。 (4)为了验证与的氧化性强弱，图中能达到实验目的的装置是 (填标号)，其正极的电极反应式为 ；若构建该原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过0.4 mol电子时，两个电极的质量差为 g。 (5)用于燃料电池后，其利用率更高，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。实验测得定向移向A电极，则 (填“A”或“B”)电极入口处通，参与的电极反应为 。 【答案】 (1)放热 183 kJ (2)③④ (3)B (4)② 24 (5)A 【详解】（1）化学反应能量变化是由发生化学变化时化学键断裂吸收的能量和化学键形成时释放的能量不同引起的。吸收的能量高于放出的能量，反应为吸热反应；反之，为放热反应。由图象可知1 mol H2和1 mol Cl2断裂化学键分别形成2 mol H和2mol Cl吸收的能量为436 kJ和243 kJ，总计679 kJ。，2 mol H和2mol Cl形成2 mol HCl总计放出的能量为431 kJ×2=862 kJ，679 kJ>862 kJ，反应为放热反应，反应放出的热量为862 kJ-679 kJ=183 kJ。 答案为：放热，183 kJ （2）①液态水汽化需要吸收能量，但该过程是物理变化，不符合题意； ②生石灰与水反应生成熟石灰反应放出大量的热，不符合题意； ③持续高温下进行的反应多数为吸热反应，二氧化碳和碳高温生成CO，反应为吸热反应，符合题意； ④Ba(OH)2·8H2O与固体NH4Cl混合发生如下反应，该反应是典型吸热反应，符合题意；答案为③④； （3）说明反应物的总能量低于生成物的总能量。图中表示反应物的总能量的线低于表示生成物的总能量的线，B图符合题意。 （4）①中Fe在冷的浓HNO3中发生钝化，阻止Fe与浓HNO3进一步反应。于是，发生如下总反应，①中变化无法判断Fe2+与Cu2+的氧化性强弱。②中发生如下总反应，在该氧化还原反应中Cu2+为氧化剂，Fe2+为氧化产物，一般情况下，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，于是，氧化性Cu2+>Fe2+，利用②可以判断；原电池反应中正极上发生还原反应，物质得到电子，化合价降低，故正极电极反应式为：；导线中通过0.4 mol电子即0.4 mol电子转移，正极生成0.2mol铜，质量增加12.8g，负极反应为，反应消耗铁0.2mol，质量为11.2g，，即Cu电极减少12.8 g，C电极增加Fe11.2 g，于是两个电极的质量差为12.8 g+11.2 g=24 g。 （5）在原电池中，阴离子向负极移动。于是，A极为负极，发生氧化反应；B极为正极，发生还原反应。CH4燃料电池的总反应为。其中，CH4做还原剂，发生氧化反应，故CH4应通入A极。在碱性条件下生成的CO2应以形式存在于溶液中。因此，电极方程式为。 17．（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。 18．（23-24高一下·云南曲靖·期末）云南素有“有色金属王国”的称誉，种类多、储量大，其中铝、锌、锡、铅、铜及其他有色金属储量尤为突出。回答下列问题： (1)根据金属活泼性不同，冶炼金属铝、锌、锡、铅、铜的方法明显不同于其它金属的是 (填元素符号)。 (2)锌与稀硫酸的反应可以设计成原电池，其装置如图所示： ①电极是装置中 (填“X”或“Y”)电极。 ②电极上发生的电极反应式为 。 ③设为阿伏加德罗常数的值，若反应消耗了锌，则电路中转移的电子数目是 (用含的代数式表示)。 (3)铝土矿的主要成分为及少量的和，工业上经过如图所示的工艺流程可以冶炼金属铝。 ①“浸出渣A”的化学式为 ，“滤渣B”的颜色为 。 ②“溶液X”中通入过量生成的离子方程式为 。 【答案】 (1)Al (2)X 2H++2e-=H2↑ 0.4 (3) 红褐色 CO2+=Al(OH)3↓+HCO 【详解】（1）根据金属活泼性不同，铝属于活泼金属，常用电解法冶炼，而锌、锡、铅、铜常用热还原法，冶炼金属铝、锌、锡、铅、铜的方法明显不同于其它金属的是Al。故答案为：Al； （2）锌与稀硫酸的反应可以设计成原电池，该原电池中，Zn易失电子作负极、不活泼金属作正极，负极上电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极上电极反应式为2H++2e-=H2↑，导致负极上金属逐渐减少，正极上有气泡产生，电子从负极流向正极。 ①电子从负极流向正极，电极是装置中X电极。故答案为：X； ②电极上发生的电极反应式为2H++2e-=H2↑。故答案为：2H++2e-=H2↑； ③设为阿伏加德罗常数的值，若反应消耗了锌，则电路中转移的电子数目是=0.4。故答案为：0.4； （3）铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅，加入盐酸，二氧化硅不溶于盐酸，过滤除去，得到的溶液为氯化铝、氯化铁溶液以及过量的盐酸，再加入过量的NaOH溶液，先中和盐酸，再沉淀Fe3+，且Al3+转化为四羟基合铝酸根，向溶液b中通入足量的CO2，生成Al(OH)3沉淀，过滤，将Al(OH)3加热，生成Al2O3，最后电解熔融的Al2O3，生成铝和氧气。 ①二氧化硅不溶于盐酸，过滤除去，“浸出渣A”的化学式为SiO2，“滤渣B”Fe(OH)3沉淀颜色为红褐色。故答案为：红褐色； ②“溶液X”中通入过量的CO2得到Al(OH)3，同时生成NaHCO3，通入过量生成的离子方程式为CO2+=Al(OH)3↓+HCO。 19．（23-24高一下·福建南平·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。 20．（23-24高一下·广东深圳·期末）任何化学反应都伴随着能量的变化，通过化学反应，化学能可以与热能、电能等不同形式的能量相互转化，用于生产、生活和科研。请回答下列问题： (1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途。制作冷敷袋利用 (填“放热”或“吸热”)的化学变化或物理变化的原理。 (2)世博会中国馆、主题馆等建筑所使用的光伏电池，总功率达4兆瓦，是历届世博会之最。光伏电池能将 直接转变为电能(填：“化学能”“太阳能”“热能”等) (3)氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过氨热分解法制氢气。相关化学键的键能数据 化学键 键能E/(kJ·mol) 946.0 a 390.8 一定温度下，利用催化剂将分解为和3 mol ，吸收90.8 kJ热量，则 。 (4)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“”设计一个原电池，并在下面方框内画出简单原电池实验装置图，注明电极材料和电解质溶液 。 (5)肼-过氧化氢碱性燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注，其工作原理如图所示。 ①惰性电极B是电池的 (填“正”或“负”)极，其电极反应式为 。 ②电池工作过程中，若A极区产生14 g，则转移的电子数目为 。 ③有人提出可用甲烷去替代肼，此时惰性电极A发生的电极反应式为 。 【答案】 (1)吸热 (2)太阳能 (3)436.0 (4) (5)正 H2O2+2e-=2OH- 2NA 【详解】（1）制作冷敷袋利用吸热的化学变化或物理变化的原理。 （2）光伏电池能将太阳能直接转变为电能。 （3）反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H =390.8kJ/mol×3×2-946 kJ/mol -3a kJ/mol =+90.8 kJ/mol，解得a=436.0。 （4）根据总反应可知，单质铁失电子化合价升高，铁作负极，不如铁活泼的金属或导电的非金属作正极，如C，三价铁离子在正极得电子发生还原反应， FeCl3溶液为正极的电解质溶液，其装置图为：。 （5）①由图可知，氮元素价态升高失电子，故A极为负极，惰性电极B是电池的正极，H2O2得到电子生成OH-，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：； ②由图可知，氮元素价态升高失电子，故A极为负极，电极反应式为，若A极区产生14 g，物质的量为0.5mol，转移得电子数目为0.5×4NA=2NA； ③有人提出可用甲烷去替代肼，甲烷在负极失去电子生成碳酸钠，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：。 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 $$