6.1 化学反应与能量变化（11大题型专项训练）化学人教版必修第二册

第一节 化学反应与能量变化 题型01 放热反应与吸热反应的判断 题型02 化学反应能量变化的原因分析 题型03 物质的稳定性与物质能量的关系 题型04 化学反应能量变化的简单计算 题型05 原电池的构成条件 题型06 原电池的工作原理 题型07 原电池原理的应用 题型08 常见的化学电池 题型09 原电池正负极的判断 题型10 原电池电极反应的书写 题型11 原电池的相关计算 题型01 放热反应与吸热反应的判断 1．放热反应与吸热反应的定义 （1）放热反应： 热量的化学反应。 （2）吸热反应： 热量的化学反应。 2．常见的放热反应与吸热反应 3．吸热反应与放热反应的判断注意事项 (1)“三个不一定”。需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；放热反应常温下不一定容易发生，如乙醇燃烧；吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 (2)吸热反应和放热反应都是化学变化，如NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等是吸热过程，但不是吸热反应。 【典例1】下列变化过程，属于放热反应的是 ①金属钠与水  ②晶体与混合搅拌  ③在中燃烧 ④稀释浓硫酸  ⑤酸碱中和  ⑥碳酸钙受热分解 A．①②⑤ B．①③⑤ C．③④⑤ D．②④⑥ 【变式1-1】下列化学变化中属于吸热反应的是 A．氢氧化钠与盐酸反应 B．乙醇燃烧 C．石灰石高温分解 D．钠与水反应 【变式1-2】自热小火锅是一种方便快捷的餐食，尤其适用于户外、办公室等没有传统加热设备的场所。推测自热小火锅的加热包中可能放置的是 A．生石灰和水 B．浓硫酸和水 C．硝酸铵和水 D．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体 【变式1-3】下列关于化学反应中的能量变化说法正确的是 A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B．化学反应不一定伴随能量变化 C．金刚石转化为石墨是放热反应，说明金刚石比石墨稳定 D．燃烧反应、酸碱中和反应是常见的放热反应 题型02 化学反应能量变化的原因分析 1．宏观角度：从反应物、生成物总能量角度解释化学反应中的能量变化 放热反应 吸热反应 反应物总能量>生成物总能量，为 反应；反应物总能量<生成物总能量，为 反应 2．微观角度：从化学键角度解释化学反应中的能量变化 用Q(吸)表示反应物化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物化学键形成时放出的总能量。 Q(吸)>Q(放)，为 反应 ；Q(吸)<Q(放)，为 反应 【典例2】下列反应的能量变化与如图不相符的是 A．Mg与稀盐酸反应 B．与的化合反应 C．NaOH溶液与稀硫酸 D．受热分解 【变式2-1】下列反应过程中的能量变化符合下图所示的是 A．CaO与H2O的反应 B．Mg与稀硫酸的反应 C．NaOH溶液与盐酸的反应 D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 【变式2-2】下图是反应的能量变化图。下列说法错误的是 A．的能量为bkJ B．反应物总能量小于生成物总能量 C．是吸热反应 D．断开和的化学键需要吸收akJ的能量 【变式2-3】如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。下列说法正确的是      A．通常情况下，O2(g)比N2(g)稳定 B．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是吸热反应 C．N2(g)和O2(g)反应生成1molNO(g)放出632kJ能量 D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量 题型03 物质的稳定性与物质能量的关系 物质具有的能量越低，断开其中的化学键需要的能量越多，该物质越稳定；物质具有的能量越高，断开其中的化学键需要的能量越少，该物质越不稳定。 【典例3】一定条件下，C(金刚石)=C(石墨)能量变化如图所示，下列叙述正确的是 A．该反应为吸热反应 B．金刚石比石墨稳定 C．该反应能量的变化主要是由化学键变化引起的 D．等质量的金刚石和石墨完全燃烧，金刚石放出的热量少 【变式3-1】等质量的白磷和红磷与氧气反应过程中的能量变化如图。下列说法正确的是 A．白磷比红磷稳定 B．白磷、红磷燃烧均是放热反应 C．等质量的红磷和白磷完全燃烧释放的能量相同 D．红磷转变为白磷是放热反应 【变式3-2】已知某化学反应A2(g)+2B2(g)=2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A=A、B-B、B-A-B)，反应过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是 A．该反应的进行一定需要加热或点燃 B．该反应若生成2molAB2(g)，则放出的热量为(E1-E2)kJ C．该反应断开化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量 D．生成2molB-A键放出E2kJ能量 【变式3-3】已知下列反应的能量变化示意图如图，有关说法正确的是 A．1 mol S(g)与O2(g)完全反应生成SO2(g)放出的热量小于297.0kJ B．在相同条件下，SO2(g)比SO3(g)稳定 C．1 mol S(s)与足量O2(g)反应，最终转化为SO3(g)放出的热量为395.7 kJ D．2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)充分反应后放出的热小于197.4 kJ 题型04 化学反应能量变化的简单计算 1．宏观角度：从反应物、生成物总能量角度计算 公式：化学反应能量变化(ΔE)＝ 总能量－ 总能量 ΔE>0，为吸热反应；ΔE<0，为放热反应 2．微观角度：从化学键角度计算 用Q(吸)表示反应物化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物化学键形成时放出的总能量。 公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)＝ 总键能－ 总键能 ΔQ>0，为吸热反应；ΔQ<0，为放热反应 注意：应用公式计算化学反应中的能量变化时，不仅要注意反应中的各物质的物质的量，还要注意1 mol物质中化学键的物质的量，如1 mol H2O中含有 mol H—O键，1 mol H2O2中含有 mol H—O键和 mol O—O键。 【典例4】汽车尾气中的氮氧化物会产生光化学烟雾、酸雨等危害。汽车尾气管的三元催化器可将汽车尾气排出的、等有害气体转变为无害的二氧化碳和氮气，各物质中化学键的键能如表： 化学键 键能 1071 466 946 803 则反应中生成时的能量变化为 A．放出1222kJ B．放出642kJ C．吸收1222kJ D．吸收642kJ 【变式4-1】已知化学反应的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是 A．该反应为放热反应 B．该反应中反应物的键能之和大于生成物的键能之和 C．和反应生成2molAB吸收的热量为 D．断裂和化学键需要放出akJ的能量 【变式4-2】已知反应的反应体系能量变化如图所示，下列说法不正确的是 A．该反应涉及极性键的断裂和形成 B．若反应生成1mol液态，则放出的能量大于90.77kJ 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90.77kJ 【变式4-3】氢气在氧气中燃烧，破坏1mol 中的化学键消耗的能量为a kJ，破坏1mol 中的化学键消耗的能量为b kJ，形成1mol (气态)中的化学键释放的能量为c kJ，依据上述信息可推测关系式正确的是 A． B． C． D． 题型05 原电池的构成条件 1．原电池的概念：把 能转化为 能的装置。 2．原电池的构成条件（“两极一液一线一反应”） [特别提醒]　以上四个条件也可作为判断一个装置是否为原电池的依据，只要有一个条件不满足就不能构成原电池。 【典例5】如图所示的8个装置属于原电池的是 A．①④⑤ B．②③⑥ C．④⑥⑦ D．⑥⑦⑧ 【变式5-1】以下装置不能构成原电池的是 A． B． C． D． 【变式5-2】下列利用生活中常见物品设计的装置(中间导线为铜线，容器均为塑料碗)中能将化学能转化为电能的是 A． B． C． D． 【变式5-3】下列装置能形成原电池的是 ①②③④ ⑤⑥⑦ A．①②③⑦ B．①②⑤⑥ C．①②③④ D．①②③⑥⑦ 题型06 原电池的工作原理 原电池工作原理的思维模型 （1）电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。 （2）离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 [特别提醒]　电子线上走，离子水中游，电解质溶液中无电子通过。 【典例6】下列有关原电池(如图)的叙述，错误的是 A．该装置可将化学能转化为电能 B．溶液中向Zn移动 C．将稀硫酸换成溶液，负极的电极反应不变 D．电子从Zn经外电路流向Cu，再经过稀硫酸回流到Zn 【变式6-1】一款“盐水小汽车”的结构如图所示，反应原理为。下列说法正确的是 A．氧气发生氧化反应 B．石墨片做电池的负极 C．溶液中的向Mg片移动 D．该装置中化学能直接转化为动能 【变式6-2】某科学探究小组为探究电化学原理,设计了如下图所示的装置进行探究实验。下列对实验中观察到的现象或有关结论错误的是 A．a和b不连接时，铁片上有红色的铜析出，该装置不能形成原电池 B．a和b用导线连接时铜片为负极，发生的反应为：Cu2＋+2e－＝Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2＋生成 D．a和b用导线连接时，溶液中的Cu2＋应向铜电极移动 【变式6-3】下图为番茄电池，下列说法正确的是 A．一段时间后，锌片质量会变小 B．铜电极附近会出现蓝色 C．电子由铜通过导线流向锌 D．锌电极是该电池的正极 题型07 原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。 (2)应用：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成原电池，加快了锌的反应，使产生H2的速率加快。 2．比较金属的活动性强弱 (1)原理：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。 (2)应用：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A>B。 3．设计原电池 (1)原理：一般给定氧化还原反应的还原剂作负极，氧化剂作电解质溶液，比负极活动性弱的金属或石墨等能导电的非金属作正极。 (2)应用：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例 材料选择 电极反应式 装置 负极：Fe 正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可) 电解质溶液：CuSO4溶液 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu 【典例7】将A、B、C、D四种金属按如图装置进行实验，由部分实验现象判断四种金属的活动性顺序是 实验装置 部分实验现象 甲：电极A逐渐溶解 乙：电极C的质量增加 丙：电极A上产生气泡 A．D>B>A>C B．D>A>B>C C．A>B>D>C D．D>A>C>B 【变式7-1】W、X、Y、Z四种金属按如图装置进行实验。下列说法不正确的是 装置 现象或 事实 W上有气体产生 Y不断溶解 H⁺向W极移动 A．装置甲中溶液的酸性减弱 B．装置乙中X电极的质量增大 C．装置丙中W极质量不变 D．四种金属的活动性强弱顺序为Z>Y>X>W 【变式7-2】根据原电池原理，下列有关如图装置的说法正确的是 A．若a为Ag，b为Cu，c为FeCl3溶液，则a电极质量减轻 B．若a为Zn，b为Cu，c为稀H2SO4，则b电极上没有气泡生成 C．若a为Zn，b为Ag，c为CuSO4溶液，每转移0.2mol电子，b电极质量增加6.4g D．若a为Mg，b为Al，c为NaOH溶液，则电子由a经导线流向b 【变式7-3】某原电池总反应离子方程式：，不能实现该反应的是 A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液 B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液 C．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液 D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液 题型08 常见的化学电池 1．一次电池——锌锰干电池 (1)结构：锌锰干电池是以锌筒作 极，石墨棒作 极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。 (2)原理：锌锰干电池属于 电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为 Zn－2e－===Zn2＋ ，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH4+＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。 2．充电电池(二次电池) (1)充电电池属于 电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。 (2)常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)燃料电池是通过燃料与氧化剂在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。如氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等。 (2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供。 【典例8】四种化学电池的装置构造如图所示。当电池放电时，下列说法正确的是 A．纽扣式银锌电池中锌粉为正极，发生还原反应 B．锌锰干电池中外电路电子由锌筒经导线流向石墨棒 C．铅酸蓄电池中电解质溶液的逐渐减小 D．氢氧燃料电池中外电路每转移，有在正极参与反应 A．A B．B C．C D．D 【变式8-1】普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：。下列说法正确的是 A．石墨棒作负极 B．发生氧化反应 C．失电子生成 D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒 【变式8-2】下列有关如图所示铅蓄电池的说法正确的是 A．放电时，铅被还原 B．放电时，电解质溶液氢离子浓度减小 C．充电时，原极接电源的负极即可复原 D．放电时总反应： 【变式8-3】氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物是，无污染，是一种具有应用前景的绿色电源。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是 A．通入氢气的电极发生还原反应 B．正极的电极反应式为 C．碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动 D．外电路中每有0.4mol电子发生转移，该实验中就会有6.72L的气体被消耗 题型09 原电池正负极的判断 1.原电池正负极的判断方法 (1)根据电极材料判断 一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 (2)根据电流方向或电子流动方向来判断 在外电路(导线)中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。 (3)根据反应类型判断 原电池的负极总是发生失电子的氧化反应，正极总是发生得电子的还原反应。 (4)根据现象判断 一般来说，溶解的一极为负极，增重或不变或有气体放出的一极为正极。 (5)对于燃料电池而言，电极为惰性材料(如Pt、C)，电极本身不反应，只起传导电子的作用，故可根据向两极通入的气体成分来判断正、负极。燃料电池的负极通入的一定是可燃性气体(还原剂)，正极通入的一定是助燃性气体(氧化剂一般为O2)。 2.判断原电池正负极的注意事项 一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质。 (1)镁、铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作负极，铝作正极；若电解质是氢氧化钠，则镁作正极，铝作负极。 (2)铜、铝(或铁)用导线连接插入稀硫酸中，铝(或铁)作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝(或铁)作正极，铜作负极。 【典例9】如图为原电池装置，a为锌棒、b为碳棒，下列说法错误的是 A．a是负极，b是正极 B．电子从a极通过导线流向b极 C．溶液中的向b电极移动 D．碳棒上有气体逸出，溶液中减小 【变式9-1】组成的原电池结构示意图如图所示，下列说法正确的是 A．电池工作时，Al电极上发生氧化反应，得到电子 B．电池工作时，往Cu电极移动 C．电池工作时，外电路中电子的流动方向为导线 D．电池工作一段时间后，溶液的pH将减小 【变式9-2】根据原电池原理，下述装置对应的分析正确的是 A．装置①中电极为负极，发生还原反应 B．装置②中溶液中的向电极移动 C．装置③中片表面产生气泡 D．装置④中每转移电子，正极质量增加 【变式9-3】氢氧燃料电池在航天领域有重要应用，某氢氧燃料电池结构如图所示，反应生成的水可作为航天员的饮用水。下列说法错误的是 A．X极为燃料电池的负极，该极通入的气体是 B．Y电极上的电极反应式为 C．每消耗11.2 L，有移向X极 D．电池工作时，电解质溶液中移向X极 题型10 原电池电极反应的书写 1．书写电极反应式的原则 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总反应式。 2．电极反应式形式 负极反应：还原剂－ne－===氧化产物； 正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物。 3．电极反应式的书写思路 [特别提醒]　若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，在保证电子转移数目相同的情况下，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中： 总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ 【典例10】银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是 A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 【变式10-1】将铝片与铜片用导线连接后，插入浓硝酸的烧杯中。下列叙述正确的是 A．Al比Cu活泼，Al为负极，Cu极上析出NO2 B．Cu为负极，Al正极，Al极上析出Cu C．Cu为负极，电极反应为Cu-2e-=Cu2+ D．Al为正极，电极反应为2H++2e-=H2↑ 【变式10-2】原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是 A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．①Al作正极，2H+＋2e-=H2↑ C．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e-=6OH-＋3H2↑ D．④中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH- 【变式10-3】普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为。下列有关说法正确的是 A．图中电子从Cu电极经电解质溶液流向电极 B．正极的电极反应式为 C．2molCu与具有的总能量高于1mol与2molAg具有的总能量 D．电池工作时，向正极移动 题型11 原电池的相关计算 计算方法： （1）根据电子守恒计算：其依据是正负两极得失电子数相等。 （2）根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。 【典例11】把铁棒和锌棒用导线连接后插入硫酸铜溶液中，当有0.2mol电子通过时，负极的质量变化为 A．减少0.1g B．减少6.5g C．减少5.6g D．增加6.4g 【变式11-1】肼一空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极X的电极反应式为 B．电极Y附近溶液pH增大 C．电池工作时两电极上理论消耗与生成的物质的量之比为 D．反应一段时间后，右室溶液总质量增加 【变式11-2】利用铝-空气电池驱动风扇的工作原理如图。下列说法正确的是 A．风扇转动时，电流从a极流向b极 B．电池工作时b极附近的pH不断上升 C．a极的电极反应式为 D．每转移0.6 mol电子，消耗空气3.36 L(折合成标准状况) 【变式11-3】热电厂尾气经处理得到较纯的SO2，可用于原电池法生产硫酸。下列说法不正确的是 A．电极b周围溶液pH变大 B．溶液中H＋由a极区向b极区迁移 C．若生成98 g H2SO4，则理论上转移2 mol电子 D．一段时间后，a极消耗的SO2与b极消耗的O2物质的量相等 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 化学反应与能量变化 题型01 放热反应与吸热反应的判断 题型02 化学反应能量变化的原因分析 题型03 物质的稳定性与物质能量的关系 题型04 化学反应能量变化的简单计算 题型05 原电池的构成条件 题型06 原电池的工作原理 题型07 原电池原理的应用 题型08 常见的化学电池 题型09 原电池正负极的判断 题型10 原电池电极反应的书写 题型11 原电池的相关计算 题型01 放热反应与吸热反应的判断 1．放热反应与吸热反应的定义 （1）放热反应：释放热量的化学反应。 （2）吸热反应：吸收热量的化学反应。 2．常见的放热反应与吸热反应 3．吸热反应与放热反应的判断注意事项 (1)“三个不一定”。需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；放热反应常温下不一定容易发生，如乙醇燃烧；吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 (2)吸热反应和放热反应都是化学变化，如NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等是吸热过程，但不是吸热反应。 【典例1】下列变化过程，属于放热反应的是 ①金属钠与水  ②晶体与混合搅拌  ③在中燃烧 ④稀释浓硫酸  ⑤酸碱中和  ⑥碳酸钙受热分解 A．①②⑤ B．①③⑤ C．③④⑤ D．②④⑥ 【答案】B 【详解】①金属钠与水剧烈反应，放出热量，属于放热反应； ②NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应需吸热，属于吸热反应； ③H2在Cl2中燃烧释放大量热，是放热反应； ④稀释浓硫酸虽放热，但为物理变化，非化学反应； ⑤酸碱中和为典型放热反应； ⑥碳酸钙分解需持续加热，属于吸热反应。 综上，①③⑤为放热反应，故选B。 【变式1-1】下列化学变化中属于吸热反应的是 A．氢氧化钠与盐酸反应 B．乙醇燃烧 C．石灰石高温分解 D．钠与水反应 【答案】C 【详解】A．氢氧化钠与盐酸反应是中和反应，中和反应属于放热反应，A不符合题意； B．乙醇燃烧是燃烧反应，所有燃烧反应均为放热反应，B不符合题意； C．石灰石高温分解生成氧化钙和二氧化碳，大多数分解反应需要吸收热量才能进行，属于吸热反应，C符合题意； D．钠与水反应剧烈，放出大量热，属于放热反应，D不符合题意； 故选C。 【变式1-2】自热小火锅是一种方便快捷的餐食，尤其适用于户外、办公室等没有传统加热设备的场所。推测自热小火锅的加热包中可能放置的是 A．生石灰和水 B．浓硫酸和水 C．硝酸铵和水 D．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体 【答案】A 【详解】A．生石灰溶于水反应生成熟石灰同时放出大量的热量，温度升高，适合盛饭，故A符合题意； B．浓硫酸溶于水放出热量很大，但浓硫酸有腐蚀性，且考虑到操作并不安全，不适合作为加热包，故B不符合题意； C．硝酸铵溶于水吸热，温度降低，不适合作为加热包，故C不符合题意； D．氯化铵和氢氧化钡晶体反应吸热，温度降低，不适合作为加热包，故D不符合题意； 故答案选A。 【变式1-3】下列关于化学反应中的能量变化说法正确的是 A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B．化学反应不一定伴随能量变化 C．金刚石转化为石墨是放热反应，说明金刚石比石墨稳定 D．燃烧反应、酸碱中和反应是常见的放热反应 【答案】D 【详解】A．吸热反应和放热反应与反应条件无关，只与反应物总能量和生成物总能量有关，故A错误； B．化学反应一定伴随能量变化，故B错误； C．金刚石转化为石墨是放热反应，则石墨能量低，根据能量越低越稳定，则石墨比金刚石稳定，故C错误； D．放热反应主要有燃烧反应、酸碱中和反应、金属与水或酸的反应等，故D正确。 综上所述，答案为D。 题型02 化学反应能量变化的原因分析 1．宏观角度：从反应物、生成物总能量角度解释化学反应中的能量变化 放热反应 吸热反应 反应物总能量>生成物总能量，为放热反应；反应物总能量<生成物总能量，为吸热反应 2．微观角度：从化学键角度解释化学反应中的能量变化 用Q(吸)表示反应物化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物化学键形成时放出的总能量。 Q(吸)>Q(放)，为吸热反应 ；Q(吸)<Q(放)，为放热反应 【典例2】下列反应的能量变化与如图不相符的是 A．Mg与稀盐酸反应 B．与的化合反应 C．NaOH溶液与稀硫酸 D．受热分解 【答案】D 【分析】由图可知，生成物总能量低于反应物总能量，该反应是放热反应。 【详解】A．Mg与稀盐酸反应为放热反应，A不符合题意； B．与的反应是放热反应，B不符合题意； C．NaOH溶液与稀硫酸的中和反应为放热反应，C不符合题意； D．受热分解为吸热反应，D符合题意； 故选D。 【变式2-1】下列反应过程中的能量变化符合下图所示的是 A．CaO与H2O的反应 B．Mg与稀硫酸的反应 C．NaOH溶液与盐酸的反应 D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 【答案】D 【分析】由图可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，根据化学反应中能量变化的规律，该反应为吸热反应。 【详解】A．与的反应是放热反应，因为反应过程中会放出大量的热，不符合图像中吸热反应的要求，A错误； B．与稀硫酸的反应是放热反应，金属与酸的反应通常会释放热量，不符合图像中吸热反应的要求，B错误； C．溶液与盐酸的反应是中和反应，中和反应属于放热反应，不符合图像中吸热反应的要求，C错误； D．与的反应是吸热反应，反应过程中会吸收热量，符合图像中反应物总能量低于生成物总能量的吸热反应特点，D正确； 综上，答案是D。 【变式2-2】下图是反应的能量变化图。下列说法错误的是 A．的能量为bkJ B．反应物总能量小于生成物总能量 C．是吸热反应 D．断开和的化学键需要吸收akJ的能量 【答案】A 【详解】A．题图中表明断裂2mol键吸收bkJ能量，而的总能量未知，A项错误； B．题图表明反应物的总能量低于生成物的总能量，B项正确； C．题图表明反应物的总能量低于生成物的总能量，则属于吸热反应，C项正确； D．题图表明断裂1mol键和1mol键吸收kJ能量，D项正确； 故选：A。 【变式2-3】如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。下列说法正确的是      A．通常情况下，O2(g)比N2(g)稳定 B．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是吸热反应 C．N2(g)和O2(g)反应生成1molNO(g)放出632kJ能量 D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量 【答案】B 【详解】A．断键吸收的能量比多，因此更稳定，A错误； B．和的反应吸收的总能量为，生成放出的总能量为，吸收的能量大于放出的能量，反应是吸热反应，B正确； C．和的反应吸收的总能量为，生成放出的总能量为，吸收的能量比放出的能量多，生成1molNO(g)放出90kJ能量，C错误； D．因为反应为吸热反应，所以和具有的总能量小于具有的总能量，D错误； 故选D。 题型03 物质的稳定性与物质能量的关系 物质具有的能量越低，断开其中的化学键需要的能量越多，该物质越稳定；物质具有的能量越高，断开其中的化学键需要的能量越少，该物质越不稳定。 【典例3】一定条件下，C(金刚石)=C(石墨)能量变化如图所示，下列叙述正确的是 A．该反应为吸热反应 B．金刚石比石墨稳定 C．该反应能量的变化主要是由化学键变化引起的 D．等质量的金刚石和石墨完全燃烧，金刚石放出的热量少 【答案】C 【详解】A．由图可知，该反应为放热反应，A错误； B．物质具有的能量越低物质越稳定，故金刚石不如石墨稳定，B错误； C．化学反应的能量变化主要是由化学键变化引起的，C正确； D．等质量的金刚石和石墨完全燃烧，金刚石放出的热量多，D错误； 故答案选C。 【变式3-1】等质量的白磷和红磷与氧气反应过程中的能量变化如图。下列说法正确的是 A．白磷比红磷稳定 B．白磷、红磷燃烧均是放热反应 C．等质量的红磷和白磷完全燃烧释放的能量相同 D．红磷转变为白磷是放热反应 【答案】B 【详解】A．由图可知，白磷能量高于红磷，能量越高物质越不稳定，故红磷比白磷稳定，A错误； B．等质量白磷、红磷燃烧后生成物的能量均低于反应物的能量，都是放热反应，B正确； C．等质量白磷的能量高于红磷，则完全燃烧释放的能量不同，C错误； D．由图可知，白磷能量高于红磷，红磷转变为白磷是吸热反应，D错误； 故选B。 【变式3-2】已知某化学反应A2(g)+2B2(g)=2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A=A、B-B、B-A-B)，反应过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是 A．该反应的进行一定需要加热或点燃 B．该反应若生成2molAB2(g)，则放出的热量为(E1-E2)kJ C．该反应断开化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量 D．生成2molB-A键放出E2kJ能量 【答案】C 【详解】A．根据图像可知，该反应为吸热反应，但吸热反应不一定需要加热或点燃，故A错误； B．根据图像可知，反应物总能量小于生成物总能量，该反应为吸热反应，生成2molAB2(g)吸收的能量为(E1-E2)kJ，故B错误； C．断键吸收能量，形成化学键放出能量，因为该反应为吸热反应，因此该反应断开化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量，故C正确； D．1molAB2中有2molB-A键，形成4molB-A键放出能量为E2kJ，即生成2molB-A键放出能量kJ，故D错误； 答案为C。 【变式3-3】已知下列反应的能量变化示意图如图，有关说法正确的是 A．1 mol S(g)与O2(g)完全反应生成SO2(g)放出的热量小于297.0kJ B．在相同条件下，SO2(g)比SO3(g)稳定 C．1 mol S(s)与足量O2(g)反应，最终转化为SO3(g)放出的热量为395.7 kJ D．2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)充分反应后放出的热小于197.4 kJ 【答案】D 【详解】A．同样物质的量的同一物质，气态时的能量高于固态时的能量，则1molS(g)具有的能量高于1molS(s)，所以1molS(g)与O2(g)完全反应生成SO2(g)放出的热量会更多，即大于297.0 kJ，故A错误； B．物质的能量越低，其稳定性越强，由右图可知，1molSO2(g)和molO2(g)的总能量比1molSO3(g)的能量高98.7 kJ，但无法确定1molSO2(g)的能量与1molSO3(g)的能量的大小关系，也就无法确定SO2(g)与SO3(g)的稳定性，故B错误； C．SO2转化为SO3属于可逆反应，SO2不能完全转化为SO3，由图可知，1molS(s)与足量O2(g)反应，最终转化为SO3(g)放出的热量小于(297.0+98.7)kJ，即小于395.7 kJ，故C错误； D．由右图可知，2molSO2(g)和1molO2(g)完全反应转化为2molSO3(g)时放出的热为197.4 kJ，但SO2(g)和O2(g的反应为可逆反应，二者不可能完全反应，充分反应后放出的热小于197.4 kJ，故D正确； 故选D。 题型04 化学反应能量变化的简单计算 1．宏观角度：从反应物、生成物总能量角度计算 公式：化学反应能量变化(ΔE)＝生成物总能量－反应物总能量 ΔE>0，为吸热反应；ΔE<0，为放热反应 2．微观角度：从化学键角度计算 用Q(吸)表示反应物化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物化学键形成时放出的总能量。 公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)＝反应物总键能－生成物总键能 ΔQ>0，为吸热反应；ΔQ<0，为放热反应 注意：应用公式计算化学反应中的能量变化时，不仅要注意反应中的各物质的物质的量，还要注意1 mol物质中化学键的物质的量，如1 mol H2O中含有2 mol H—O键，1 mol H2O2中含有2 mol H—O键和1 mol O—O键。 【典例4】汽车尾气中的氮氧化物会产生光化学烟雾、酸雨等危害。汽车尾气管的三元催化器可将汽车尾气排出的、等有害气体转变为无害的二氧化碳和氮气，各物质中化学键的键能如表： 化学键 键能 1071 466 946 803 则反应中生成时的能量变化为 A．放出1222kJ B．放出642kJ C．吸收1222kJ D．吸收642kJ 【答案】A 【详解】 断裂旧键吸收的能量：4mol CO中的C≡O键：4×1071 = 4284 kJ，2mol NO2中的N=O键（每个NO2含2个N=O键）：2×2×466 = 1864 kJ，总吸收能量：4284 + 1864 = 6148 kJ。形成新键释放的能量：1mol N2中的N≡N键：1×946 = 946 kJ，4mol CO2中的C=O键（每个CO2含2个C=O键）：4×2×803 = 6424 kJ， 总释放能量：946 + 6424 = 7370 kJ。能量变化= 吸收能量 - 释放能量 = 6148 - 7370 = -1222 kJ，放出1222kJ。 故选A。 【变式4-1】已知化学反应的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是 A．该反应为放热反应 B．该反应中反应物的键能之和大于生成物的键能之和 C．和反应生成2molAB吸收的热量为 D．断裂和化学键需要放出akJ的能量 【答案】B 【详解】A．根据图示可知，生成物的总能量比反应物的总能量高，该反应为吸热反应，A错误； B．根据图示可知，该反应的正反应为吸热反应，故反应物的键能之和大于生成物的键能之和 ，B正确； C．物质状态会影响反应的能量变化，图示表示的是1mol A2(g)和1mol B2(g)反应生成2mol AB(g)吸收的热量为(a-b)kJ，C错误； D．断裂化学键吸收能量，根据图示可知断裂1mol A－A和1mol B－B键，吸收akJ能量，D错误； 故选B。 【变式4-2】已知反应的反应体系能量变化如图所示，下列说法不正确的是 A．该反应涉及极性键的断裂和形成 B．若反应生成1mol液态，则放出的能量大于90.77kJ 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90.77kJ 【答案】D 【分析】反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应。 【详解】A．该反应CO中碳氧键断裂，CH3OH中碳氢键、碳氧键、氧氢键形成，存在极性键的断裂和形成，A正确； B．如图所示，该反应生成1mol气态，放出的能量为90.77kJ，气态转化为液态需要放热，故生成1mol液态放出的能量大于90.77kJ，B正确； C．该反应为放热反应，反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，故和的总键能低于的总键能，C正确； D．该反应为可逆反应，不能反应完全，和在容器中充分反应，放出的能量小于90.77kJ，D错误； 故选D。 【变式4-3】氢气在氧气中燃烧，破坏1mol 中的化学键消耗的能量为a kJ，破坏1mol 中的化学键消耗的能量为b kJ，形成1mol (气态)中的化学键释放的能量为c kJ，依据上述信息可推测关系式正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据氢气燃烧发生反应可知断裂2mol H2（消耗2a kJ）和1mol O2（消耗b kJ），总吸收能量为2a + b kJ；形成2mol H2O(g)释放2c kJ。反应放热需满足ΔH = (2a + b) - 2c 0，即2a + b 2c； 故选D。 题型05 原电池的构成条件 1．原电池的概念：把化学能转化为电能的装置。 2．原电池的构成条件（“两极一液一线一反应”） [特别提醒]　以上四个条件也可作为判断一个装置是否为原电池的依据，只要有一个条件不满足就不能构成原电池。 【典例5】如图所示的8个装置属于原电池的是 A．①④⑤ B．②③⑥ C．④⑥⑦ D．⑥⑦⑧ 【答案】C 【详解】①中只有Zn不能构成原电池，②中C和稀硫酸不反应，不构成原电池，③电极材料相同不能构成原电池，⑤中酒精为非电解质不能构成原电池，⑧不是闭合回路不能构成原电池，而④⑥⑦符合原电池的构成条件。 故选：C。 【变式5-1】以下装置不能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】构成原电池的条件是活泼性不同的金属和金属或非金属作电极，电解质溶液，形成闭合回路，能自发的氧化还原反应。 【详解】A．锌和铜离子生成铜和锌离子，满足原电池构成条件，A不符合题意； B．乙醇为非电解质，不能构成闭合电离，B符合题意； C．铁和铜离子生成铜和亚铁离子，满足原电池构成条件，C不符合题意； D．铁和铁离子生成亚铁离子，满足原电池构成条件，D不符合题意； 故选B。 【变式5-2】下列利用生活中常见物品设计的装置(中间导线为铜线，容器均为塑料碗)中能将化学能转化为电能的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】将化学能转化为电能的装置为原电池，形成原电池需要有两个电极、电解质溶液、闭合回路及自发的氧化还原反应。 【详解】A．竹筷子不导电，不能作电极，故不能构成原电池，A项错误； B．两个电极均为不锈钢筷子，活泼性相同，不能形成电势差，不能构成原电池，B项错误； C．铁质别针和铅笔芯形成了两个电极，老陈醋中醋酸作电解质，形成闭合回路且有自发的氧化还原反应，可构成原电池，C项正确； D．白糖水不导电，不能形成闭合回路，不能构成原电池，D项错误； 答案选C。 【变式5-3】下列装置能形成原电池的是 ①②③④ ⑤⑥⑦ A．①②③⑦ B．①②⑤⑥ C．①②③④ D．①②③⑥⑦ 【答案】A 【分析】原电池构成四要素：两个活动性不同的电极、电解质溶液、形成闭合回路、自发的氧化还原反应。 【详解】①．铜和锌是活动性不同的导电金属，稀硫酸是电解质溶液，锌和稀硫酸反应为自发的氧化还原反应，而且铜和锌相连共同插入电解质溶液中形成闭合回路，故形成了原电池，故选； ②．铜和锌是活动性不同的导电金属，硫酸铜溶液是电解质溶液，锌和硫酸铜反应为自发的氧化还原反应，而且铜和锌相连共同插入电解质溶液中形成闭合回路，故形成了原电池，故选； ③．铁和碳是活动性不同的导电物质，稀硫酸是电解质溶液，铁和稀硫酸反应为自发的氧化还原反应，而且铁和碳相连共同插入电解质溶液中形成闭合回路，故形成了原电池，故选； ④．两个金属没有连接在同一个电解质溶液中，没有形成闭合回路，不能形成原电池，故不选； ⑤．没有两个活泼性不同的电极，不能形成原电池，故不选； ⑥．酒精不是电解质，酒精溶液不是电解质溶液，不能形成原电池，故不选； ⑦．铜和锌是活动性不同的导电金属，稀盐酸是电解质溶液，锌和稀盐酸反应为自发的氧化还原反应，而且铜和锌相连共同插入电解质溶液中形成闭合回路，故形成了原电池，故选； 故选A。 题型06 原电池的工作原理 原电池工作原理的思维模型 （1）电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。 （2）离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 [特别提醒]　电子线上走，离子水中游，电解质溶液中无电子通过。 【典例6】下列有关原电池(如图)的叙述，错误的是 A．该装置可将化学能转化为电能 B．溶液中向Zn移动 C．将稀硫酸换成溶液，负极的电极反应不变 D．电子从Zn经外电路流向Cu，再经过稀硫酸回流到Zn 【答案】D 【分析】锌比铜活泼，锌电极为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子；铜为正极，氢离子在正极发生还原反应生成氢气，据此分析作答。 【详解】A．原电池是将化学能转化为电能的装置，A项正确； B．原电池中，阴离子向负极移动，则溶液中向Zn电极移动，B项正确； C．将稀硫酸换成溶液，负极还是发生反应，C项正确； D．电子不会在溶液中移动，D项错误； 答案选D。 【变式6-1】一款“盐水小汽车”的结构如图所示，反应原理为。下列说法正确的是 A．氧气发生氧化反应 B．石墨片做电池的负极 C．溶液中的向Mg片移动 D．该装置中化学能直接转化为动能 【答案】C 【详解】A．氧气中氧元素得到电子，化合价降低，发生还原反应，A错误； B．镁失去电子，做原电池负极，B错误； C．镁失去电子，溶液中的阴离子向原电池中负极镁片移动，和电子运动方向相同，C正确； D．原电池将化学能转化为电能，小汽车将电能通过发动机转化为动能，D错误； 故答案选C。 【变式6-2】某科学探究小组为探究电化学原理,设计了如下图所示的装置进行探究实验。下列对实验中观察到的现象或有关结论错误的是 A．a和b不连接时，铁片上有红色的铜析出，该装置不能形成原电池 B．a和b用导线连接时铜片为负极，发生的反应为：Cu2＋+2e－＝Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2＋生成 D．a和b用导线连接时，溶液中的Cu2＋应向铜电极移动 【答案】B 【详解】A、a和b不连接时，没有形成闭合回路，没有构成原电池，铁把铜置换出来，故说法正确； B、导线连接后，构成原电池，铁比铜活泼，铁作负极，发生的反应为Fe－2e－=Fe2＋，故说法错误； C、根据选项A、B分析，故说法正确； D、构成原电池，阳离子向正极移动，铜作正极，故说法正确。 答案选B。 【变式6-3】下图为番茄电池，下列说法正确的是 A．一段时间后，锌片质量会变小 B．铜电极附近会出现蓝色 C．电子由铜通过导线流向锌 D．锌电极是该电池的正极 【答案】A 【详解】A、这是一简单的锌铜原电池，活泼的锌为负极，锌片质量会变小，A正确； B、电子沿导线经电流计流向正极铜极，氢离子得到电子产生氢气，B错误； C、锌是负极，铜是正极，电子沿导线经电流计流向正极铜极，C错误； D、锌电极是负极，铜电极是正极，D错误； 答案选A。 题型07 原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。 (2)应用：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成原电池，加快了锌的反应，使产生H2的速率加快。 2．比较金属的活动性强弱 (1)原理：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。 (2)应用：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A>B。 3．设计原电池 (1)原理：一般给定氧化还原反应的还原剂作负极，氧化剂作电解质溶液，比负极活动性弱的金属或石墨等能导电的非金属作正极。 (2)应用：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例 材料选择 电极反应式 装置 负极：Fe 正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可) 电解质溶液：CuSO4溶液 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu 【典例7】将A、B、C、D四种金属按如图装置进行实验，由部分实验现象判断四种金属的活动性顺序是 实验装置 部分实验现象 甲：电极A逐渐溶解 乙：电极C的质量增加 丙：电极A上产生气泡 A．D>B>A>C B．D>A>B>C C．A>B>D>C D．D>A>C>B 【答案】B 【详解】根据装置甲现象，电极A逐渐溶解，A为负极，B为正极，则活动性：A>B；装置乙中，C的质量增加，说明C电极上溶液中铜离子得电子生成铜，则C为正极、B为负极，则活动性：B>C；装置丙中A极有气体产生，则氢离子在A极得电子生成氢气，A为正极、D为负极，则活动性：D>A，因此四种金属的活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C； 选B。 【变式7-1】W、X、Y、Z四种金属按如图装置进行实验。下列说法不正确的是 装置 现象或 事实 W上有气体产生 Y不断溶解 H⁺向W极移动 A．装置甲中溶液的酸性减弱 B．装置乙中X电极的质量增大 C．装置丙中W极质量不变 D．四种金属的活动性强弱顺序为Z>Y>X>W 【答案】D 【详解】A．装置甲中W上有气体产生，则W为正极，氢离子在W极得电子生成氢气，溶液的酸性减弱，A正确； B．Y不断溶解，说明Y为负极，X为正极，X的电极反应为，X极质量增大，B正确； C．溶液中氢离子向正极移动，H⁺移向W极，说明W为正极，W极质量不变，C正确； D．活动性较强的金属在原电池中一般发生氧化反应为负极，甲中活泼性X>W，乙中活泼性Y>X，丙中活泼性Z>W，所以四种金属的活动性关系为Y>X>W、Z>W，但Z与Y、X的活泼性关系无法确定，D错误。 故选D。 【变式7-2】根据原电池原理，下列有关如图装置的说法正确的是 A．若a为Ag，b为Cu，c为FeCl3溶液，则a电极质量减轻 B．若a为Zn，b为Cu，c为稀H2SO4，则b电极上没有气泡生成 C．若a为Zn，b为Ag，c为CuSO4溶液，每转移0.2mol电子，b电极质量增加6.4g D．若a为Mg，b为Al，c为NaOH溶液，则电子由a经导线流向b 【答案】C 【详解】A．还原性银小于铜，总反应为铁离子和铜生成铜离子和亚铁离子，则b为负极、a为正极，若a为Ag，b为Cu，正极铁离子被还原为亚铁离子，则a极质量不变，故A错误； B．Zn比Cu活泼，故Zn做负极，Cu做正极，正极发生还原反应氢离子被还原为氢气，故B错误； C．锌比银活泼，锌为负极，银为正极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，转移0.2mol电子，生成0.1molCu，即正极质量增加0.1mol×64g/mol=6.4g，故C正确； D．镁和氢氧化钠不反应，铝和氢氧化钠生成四羟基合铝酸钠，铝为负极、镁为正极，则电子由b经导线流向a，故D错误； 故选C。 【变式7-3】某原电池总反应离子方程式：，不能实现该反应的是 A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液 B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液 C．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液 D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液 【答案】D 【详解】A．正极为Cu，负极为Fe，电解质FeCl3。Fe作负极被氧化，Fe3+在正极被还原，符合反应条件，能够实现。A不符合题意； B．正极为C，负极为Fe，电解质Fe(NO3)3。Fe作负极被氧化，Fe3+在正极被还原，符合反应条件，能够实现。B不符合题意； C．正极为Cu，负极为Fe，电解质Fe2(SO4)3。Fe作负极被氧化，Fe3+在正极被还原，Fe2(SO4)3提供Fe3+，符合反应条件，能够实现。C不符合题意； D．正极为Ag，负极为Fe，电解质CuSO4。电解质为Cu2+，导致反应变为Fe与Cu2+的反应（Fe+Cu2+=Fe2++Cu），与原反应无关，无法实现。D符合题意； 故选D。 题型08 常见的化学电池 1．一次电池——锌锰干电池 (1)结构：锌锰干电池是以锌筒作负极，石墨棒作正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。 (2)原理：锌锰干电池属于一次电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为 Zn－2e－===Zn2＋ ，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH4+＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。 2．充电电池(二次电池) (1)充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。 (2)常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)燃料电池是通过燃料与氧化剂在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。如氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等。 (2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供。 【典例8】四种化学电池的装置构造如图所示。当电池放电时，下列说法正确的是 A．纽扣式银锌电池中锌粉为正极，发生还原反应 B．锌锰干电池中外电路电子由锌筒经导线流向石墨棒 C．铅酸蓄电池中电解质溶液的逐渐减小 D．氢氧燃料电池中外电路每转移，有在正极参与反应 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．纽扣式银锌电池中锌粉为负极，发生氧化反应，A错误； B．锌锰干电池中外电路电子由锌筒（负极）经导线流向石墨棒（正极），B正确； C．，由方程式可知，铅酸蓄电池放电时，要消耗硫酸，电解质溶液的逐渐增大，C错误； D．氢氧燃料电池正极电极反应为：，外电路每转移，有在正极参与反应，但条件未注明标准状况，所以无法求参与反应的体积，D错误； 故答案选B。 【变式8-1】普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：。下列说法正确的是 A．石墨棒作负极 B．发生氧化反应 C．失电子生成 D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒 【答案】B 【分析】普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：，根据总反应可知，锌是活泼金属，失电子发生氧化反应，则锌作负极，在石墨上得电子发生还原反应，则石墨作正极。 【详解】A．根据分析，石墨棒作正极，A错误； B．失电子发生氧化反应，B正确； C．得电子发生还原反应生成，C错误； D．电池工作时，电子由负极通过导线流向正极，即由锌筒通过导线流向石墨棒，D错误； 答案选B。 【变式8-2】下列有关如图所示铅蓄电池的说法正确的是 A．放电时，铅被还原 B．放电时，电解质溶液氢离子浓度减小 C．充电时，原极接电源的负极即可复原 D．放电时总反应： 【答案】B 【分析】铅蓄电池为常见的二次电池，Pb为负极，PbO2为正极，电解质是H2SO4，放电时的总反应为，充电时的总反应为放电总反应的逆过程。 【详解】A．放电时，Pb作负极，被氧化，A错误； B．放电时总反应：，电解质H2SO4被消耗，氢离子浓度减小，B正确； C．PbO2为正极，充电时，原极接电源的正极即可复原，C错误； D．放电时总反应：，D错误； 故选B。 【变式8-3】氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物是，无污染，是一种具有应用前景的绿色电源。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是 A．通入氢气的电极发生还原反应 B．正极的电极反应式为 C．碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动 D．外电路中每有0.4mol电子发生转移，该实验中就会有6.72L的气体被消耗 【答案】B 【分析】氢氧燃料电池工作时，把化学能转变为电能，通入氢气的电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-+2OH-＝2H2O，通入氧气的电极为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e-＝4OH-，电子是从负极沿着导线流向正极，电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此判断。 【详解】A．据分析，氢气失电子发生氧化反应，A错误； B．据分析，正极上氧气得到电子被还原，电极反应式为O2＋2H2O＋4e-＝4OH-，B正确； C．结合分析可知，碱性电解液中阳离子向正极即通入氧气的方向移动，C错误； D．根据电极方程式，外电路中每有0.4mol电子发生转移时负极消耗0.2mol氢气、正极消耗0.1mol氧气，但气体所处的状态不确定，无法计算气体的体积，D错误； 故选B。 题型09 原电池正负极的判断 1.原电池正负极的判断方法 (1)根据电极材料判断 一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 (2)根据电流方向或电子流动方向来判断 在外电路(导线)中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。 (3)根据反应类型判断 原电池的负极总是发生失电子的氧化反应，正极总是发生得电子的还原反应。 (4)根据现象判断 一般来说，溶解的一极为负极，增重或不变或有气体放出的一极为正极。 (5)对于燃料电池而言，电极为惰性材料(如Pt、C)，电极本身不反应，只起传导电子的作用，故可根据向两极通入的气体成分来判断正、负极。燃料电池的负极通入的一定是可燃性气体(还原剂)，正极通入的一定是助燃性气体(氧化剂一般为O2)。 2.判断原电池正负极的注意事项 一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质。 (1)镁、铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作负极，铝作正极；若电解质是氢氧化钠，则镁作正极，铝作负极。 (2)铜、铝(或铁)用导线连接插入稀硫酸中，铝(或铁)作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝(或铁)作正极，铜作负极。 【典例9】如图为原电池装置，a为锌棒、b为碳棒，下列说法错误的是 A．a是负极，b是正极 B．电子从a极通过导线流向b极 C．溶液中的向b电极移动 D．碳棒上有气体逸出，溶液中减小 【答案】C 【分析】锌为活泼金属、碳棒为导电的非金属、电解质溶液、导线，构成原电池，活泼金属为负极，则a为负极、b为正极，结合原电池原理分析解答。 【详解】A．根据上述分析可知，a为负极、b为正极，故A正确； B．原电池中，电子从负极沿导线流向正极，即从a极通过导线流向b极，故B正确； C．原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，则硫酸根离子向a电极移动，故C错误； D．稀硫酸为电解质溶液，b为正极，发生还原反应，电极反应式为：，H+被消耗，则溶液中c(H+)减小，故D正确； 故选C。 【变式9-1】组成的原电池结构示意图如图所示，下列说法正确的是 A．电池工作时，Al电极上发生氧化反应，得到电子 B．电池工作时，往Cu电极移动 C．电池工作时，外电路中电子的流动方向为导线 D．电池工作一段时间后，溶液的pH将减小 【答案】B 【分析】这是一个由Al - Cu和稀H2SO4溶液组成的原电池装置。铝的金属活动性比铜强，所以铝作负极，铜作正极。负极为Al电极，发生氧化反应，铝失去电子，电极反应式为Al - 3e-=Al3+。正极为Cu电极，发生还原反应，溶液中的H+得到电子生成氢气，电极反应式为2H++ 2e-=H2。原电池工作时，阳离子向正极（Cu电极）移动。电子由负极（Al电极）经外电路导线流向正极（Cu电极）。电池工作时，总反应为2Al + 6H+=2Al3++ 3H2。 【详解】A．在原电池中，铝的金属活动性比铜强，铝作负极。电池工作时，负极发生氧化反应，是失去电子，而不是得到电子，A错误； B．原电池工作时，阳离子向正极移动。在该原电池中，铜是正极，所以H+往Cu电极移动，B正确； C．原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极。铝是负极，铜是正极，所以外电路中电子的流动方向为Al→导线→Cu，C错误； D．电池工作时，总反应为2Al + 6H+=2Al3++ 3H2，溶液中的H+被消耗，溶液酸性减弱，pH将增大，D错误； 故选B。 【变式9-2】根据原电池原理，下述装置对应的分析正确的是 A．装置①中电极为负极，发生还原反应 B．装置②中溶液中的向电极移动 C．装置③中片表面产生气泡 D．装置④中每转移电子，正极质量增加 【答案】D 【详解】A．装置①中电极失电子发生氧化反应，Al为负极，故A错误； B． 和溶液构成原电池，作负极，作正极，电解质溶液中向电极移动，故B错误； C．该装置未形成闭合回路，没有构成原电池，且与稀不反应，所以片表面无气泡产生，故C错误； D．Fe比Cu活泼，Fe为负极，Cu为正极，正极电极反应式为，每转移电子，正极生成，正极质量增加，故D正确； 选D。 【变式9-3】氢氧燃料电池在航天领域有重要应用，某氢氧燃料电池结构如图所示，反应生成的水可作为航天员的饮用水。下列说法错误的是 A．X极为燃料电池的负极，该极通入的气体是 B．Y电极上的电极反应式为 C．每消耗11.2 L，有移向X极 D．电池工作时，电解质溶液中移向X极 【答案】C 【分析】根据氢氧燃料电池结构图可知，X为失电子的一极，则X极为燃料电池的负极，Y极为正极。 【详解】根据分析知，X极为燃料电池的负极，该极通入的气体是，故A正确； B．根据分析知，Y电极上的电极反应式为，故B正确； C．每消耗标准状况，即0.5 mol氢气，转移1 mol电子，则有1 mol移向X极，故C错误； D．燃料电池工作时，阴离子移向负极，则电解质溶液中移向X极，故D正确； 答案选C。 题型10 原电池电极反应的书写 1．书写电极反应式的原则 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总反应式。 2．电极反应式形式 负极反应：还原剂－ne－===氧化产物； 正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物。 3．电极反应式的书写思路 [特别提醒]　若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，在保证电子转移数目相同的情况下，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中： 总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ 【典例10】银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是 A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 【答案】A 【详解】A．银锌纽扣电池中，Zn为负极，发生氧化反应，在KOH溶液中，负极反应为Zn失去电子结合OH⁻生成Zn(OH)2，电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，A正确； B．正极Ag2O发生还原反应，Ag⁺得电子生成Ag，电极反应式为Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，B错误； C．电池工作时，正极的电极反应式为：Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，生成氢氧根离子，正极附近pH增大，C错误； D．电池工作时，阳离子(K+)向正极(Ag2O)移动，D错误； 故选A。 【变式10-1】将铝片与铜片用导线连接后，插入浓硝酸的烧杯中。下列叙述正确的是 A．Al比Cu活泼，Al为负极，Cu极上析出NO2 B．Cu为负极，Al正极，Al极上析出Cu C．Cu为负极，电极反应为Cu-2e-=Cu2+ D．Al为正极，电极反应为2H++2e-=H2↑ 【答案】C 【详解】A．Al在浓硝酸中钝化，Cu为负极，Al是正极，Al极上析出NO2，故A错误； B．Al在浓硝酸中钝化，Al是正极，Cu为负极，Al极析出NO2，故B错误； C．Al在浓硝酸中钝化，Cu为负极，铜失电子生成铜离子，电极反应为Cu-2e-=Cu2+，故C正确； D．Al在浓硝酸中钝化，Al是正极，正极硝酸根离子得电子生成二氧化氮，正极反应为，故D错误； 选C。 【变式10-2】原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是 A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．①Al作正极，2H+＋2e-=H2↑ C．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e-=6OH-＋3H2↑ D．④中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH- 【答案】A 【详解】A．②中的氧化还原反应发生在金属铝和氢氧化钠之间，失电子的是金属铝，为负极，③中金属铁在常温下遇浓硝酸钝化，不能形成原电池，故A错误； B．Mg比Al活泼，①Al作正极，正极上得到电子发生还原反应，2H+＋2e-=H2↑，故B正确； C．②中的氧化还原反应发生在金属铝和氢氧化钠之间，失电子的是金属铝，为负极，镁作正极，发生还原反应，电极反应式为6H2O＋6e-=6OH-＋3H2↑，故C正确； D．铁、铜、氯化钠构成的原电池中，金属铁为负极，金属铜为正极，铁发生的是吸氧腐蚀，正极上是氧气得电子的过程，电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH-，故D正确； 答案选A。 【点睛】判断原电池的正负极不能只根据金属的活泼性，原电池发生的是自发进行的氧化还原反应，失电子的一极作负极，得电子的一极作正极。 【变式10-3】普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为。下列有关说法正确的是 A．图中电子从Cu电极经电解质溶液流向电极 B．正极的电极反应式为 C．2molCu与具有的总能量高于1mol与2molAg具有的总能量 D．电池工作时，向正极移动 【答案】C 【分析】反应的总方程式为，Cu作负极，发生氧化反应，电极反应式为：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，Ag2O电极作正极，发生还原反应，电极反应式为，据此分析； 【详解】A．原电池工作时，电子从负极沿着导线流向正极，而非通过电解质溶液，A错误； B．正极氧化银得到电子被还原生成银、在水参与下同时生成氢氧根，电极反应式为，B错误； C．原电池能将化学能转化为电能，反应过程中释放能量，则2molCu与具有的总能量高于与2molAg具有的总能量，C正确； D．原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，则该电池工作时，向负极移动，D错误； 故选C。 题型11 原电池的相关计算 计算方法： （1）根据电子守恒计算：其依据是正负两极得失电子数相等。 （2）根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。 【典例11】把铁棒和锌棒用导线连接后插入硫酸铜溶液中，当有0.2mol电子通过时，负极的质量变化为 A．减少0.1g B．减少6.5g C．减少5.6g D．增加6.4g 【答案】B 【详解】锌为负极，发生反应：Zn -2e⁻ = Zn2+。每转移2mol电子，消耗1mol Zn（质量减少65g）。当转移0.2mol电子时，消耗0.1mol锌，减少质量为65g × 0.1mol= 6.5g。选项B正确。 【变式11-1】肼一空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极X的电极反应式为 B．电极Y附近溶液pH增大 C．电池工作时两电极上理论消耗与生成的物质的量之比为 D．反应一段时间后，右室溶液总质量增加 【答案】B 【分析】燃料电池中，通入氧气的是正极，得电子发生氧化反应，电极反应式为，通入肼的一极为负极，失去电子，被氧化为氮气和水，电极反应式为，据此回答。 【详解】A．由分析知，X电极为负极，电极反应式为，A错误； B．由分析知，Y电极为正极，电极反应式为，生成，消耗水，使得浓度增大溶液pH增大，B正确； C．由正极的电极反应式和负极的电极反应式可知，电池工作时两电极上理论消耗与生成的物质的量之比为，C错误； D．右侧为正极，电极反应式为，设通入的氧气为1mol（32g），转移到负极的为4mol，质量为，反应一段时间后，右室溶液总质量减少，D错误； 故选B。 【变式11-2】利用铝-空气电池驱动风扇的工作原理如图。下列说法正确的是 A．风扇转动时，电流从a极流向b极 B．电池工作时b极附近的pH不断上升 C．a极的电极反应式为 D．每转移0.6 mol电子，消耗空气3.36 L(折合成标准状况) 【答案】B 【分析】根据铝-空气电池工作原理图可知，Al失电子发生氧化反应，空气中氧气得电子发生还原反应，则a极为负极，b极为正极。 【详解】A．原电池中电流从正极流向负极，则风扇转动时，电流从b极流向a极，A错误； B．电池工作时，b极为正极，氧气得电子发生还原反应：，则b极附近的pH不断上升，B正确； C．a极为负极，Al失电子发生氧化反应：，C错误； D．根据正极电极反应式可知，每转移0.6 mol电子，则标准状况下消耗氧气，D错误； 答案选B。 【变式11-3】热电厂尾气经处理得到较纯的SO2，可用于原电池法生产硫酸。下列说法不正确的是 A．电极b周围溶液pH变大 B．溶液中H＋由a极区向b极区迁移 C．若生成98 g H2SO4，则理论上转移2 mol电子 D．一段时间后，a极消耗的SO2与b极消耗的O2物质的量相等 【答案】D 【分析】图示为原电池原理生产硫酸基本原理，电极a：二氧化硫发生氧化反应生成硫酸，为负极，电极b为正极，氧气在正极得电子发生还原反应。 【详解】A．电极b是正极，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，H+浓度减小，pH变大，A正确； B．原电池内部，阳离子向正极移动，故溶液中H＋由a极区向b极区迁移，B正确； C．负极：SO2~H2SO4~2e-，若生成98 g H2SO4(1mol)，则理论上转移2 mol电子，C正确； D．a极反应：2H2O+SO2-2e-=+4H+，b极反应：O2+4e-+4H+=2H2O，根据得失电子守恒可知一段时间后，a极消耗的SO2与b极消耗的O2物质的量之比=2:1，D错误； 故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $