第一节 化学反应与能量变化（举一反三专项训练，江苏专用） 【上好课】 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：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】（24-25高一下·江苏盐城·期中）下列反应中，一定属于吸热反应的是 A．需要加热才能发生的反应 B．NaOH溶液与盐酸的反应 C．晶体与晶体的反应 D．的反应 【变式1-1】（24-25高一下·江苏扬州·期中）下列图示变化为吸热反应的是 A．B． C． D． 【变式1-2】（2026高一·江苏·月考）下列反应属于放热反应的是 A．C＋CO22CO B．2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 C．C＋H2OCO＋H2 D．CaCO3CaO＋CO2↑ 【变式1-3】（24-25高一下·江苏无锡·月考）下列化学反应前后，体系的能量变化与下图不符的是 A．2Na + 2H2O=2NaOH + H2↑ B．2Al + Fe2O32Fe + Al2O3 C．C3H8 + 5O23CO2 + 4H2O D．C + H2O(g)CO+H2 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】（2026高一·江苏·月考）下列反应能量变化与下图一致的是 A．金属钠与水的反应 B．盐酸与氢氧化钠的反应 C．铝与氧化铁的铝热反应 D．碳酸钙分解 【变式2-1】（24-25高一下·江苏连云港·月考）下列反应过程中的能量变化不符合图的是 A．石灰石分解 B．灼热的炭与二氧化碳反应 C．氢氧化钡和氯化铵的反应 D．铝热反应 【变式2-2】（24-25高一下·江苏扬州·期中）关于如图所示的说法，不正确的是 A．图A中生成物的总能量更高 B．图C中发生的反应为放热反应 C．图B表示与反应可放出92kJ热量 D．图A可表示与混合搅拌过程中的能量变化 【变式2-3】（24-25高一下·江苏南京·期中）化学反应的能量变化如下图所示。下列叙述错误的是 A．该反应一定需要在加热条件下才能进行 B．反应物的总能量比生成物的总能量低 C．该反应每生成气体分子吸收约热量 D．破坏反应物中化学键所需的能量高于形成生成物中化学键释放的能量 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】（24-25高一下·江苏扬州·期末）金刚石和石墨的能量转化关系如图所示，下列说法正确的是 A．金刚石和石墨互为同位素 B．石墨转化为金刚石是物理变化 C．石墨转化为金刚石时放出热 D．相同条件下，石墨的稳定性大于金刚石 【变式3-1】（24-25高一下·江苏·期末）某种含二价铜的催化剂可用于汽车尾气脱硝。催化机理如图1所示，反应过程中不同态物质体系所具有的能量如图2所示。下列说法中正确的是 A．该脱硝过程总反应的 B．由状态④到状态⑤发生了氧化还原反应 C．总反应的化学方程式为 D．依据反应历程能量变化，反应过程中不同态物质体系稳定性降低 【变式3-2】（22-23高一下·江苏盐城·期中）白磷和红磷的能量转化关系如图所示，下列说法正确的是    A．白磷和红磷互为同分异构体 B．白磷转化为红磷是物理变化 C．白磷转化为红磷时吸收热量 D．相同条件下，白磷的稳定性低于红磷 【变式3-3】（24-25高一下·江苏扬州·月考）如图所示，E1=393.5kJ⋅mol-1，E2=395.4kJ⋅mol-1，下列说法或热化学方程式正确的是 A．石墨与金刚石之间的转化是物理变化 B．C(s，石墨)=C(s，金刚石)△H=+1.9kJ⋅mol-1 C．金刚石的稳定性强于石墨 D．断裂1mol化学键吸收的能量：石墨比金刚石的少 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】（24-25高一下·江苏宿迁·期末）1mol (g)和1mol (g)反应生成2mol HCl(g)过程中的能量变化情况如下图a所示，下列说法不正确的是 A．断裂1mol (g)中H—H键需要吸收436kJ的能量 B．等物质的量的(g)、(l)具有的能量不相同 C．的能量关系可用图b表示 D．在上述条件下，每生成2mol HCl(g)释放183kJ的能量 【变式4-1】（24-25高一下·江苏连云港·期中）在、下，完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放热，下列燃烧的热化学方程式正确的是 A．   B．   C．   D．   【变式4-2】（24-25高一下·江苏南京·期中）键能是指气态分子中化学键解离成气态原子所吸收的能量。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应的反应热。下表是一些化学键的键能： 化学键 键能/ 413 745 436 1075 根据键能数据计算每消耗时，反应的热效应为 A．放热 B．吸热 C．放热 D．吸热 【变式4-3】（24-25高一下·江苏南京·期中）中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。 已知：几种物质中化学键的键能如表所示。 化学键 H - O键 O= O键 H-H键 O-O键 键能/(kJ·mol-1) 463 496 436 138 若反应过程中分解了2molH2O ，则下列说法不正确的是 A．总反应为2H2O2H2↑+O2↑ B．过程Ⅲ属于放热反应 C．总反应是吸热反应 D．有2mol水参与过程I吸收了926kJ能量 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】（24-25高一下·江苏扬州·期中）下列装置能构成原电池的是 A． B．C． D． 【变式5-1】（24-25高一下·江苏扬州·期中）下列能形成原电池的是 A． B． C． D． 【变式5-2】（22-23高一下·江苏徐州·月考）下列装置中，能形成原电池的是 A．B．C． D． 【变式5-3】（24-25高一下·江苏·期末）下列装置能形成原电池的是 A． B． C． D． 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】（24-25高一下·江苏无锡·期末）某化学兴趣小组设计的水果电池工作原理如图所示，下列有关该电池的说法正确的是 A．铜片作负极 B．电子流向：锌片番茄铜片 C．锌片上可能的电极反应为 D．该电池中电能转化为化学能 【变式6-1】（24-25高一下·江苏·期末）柠檬汁的pH约为2.3，将柠檬反复揉搓后，与镁条、铜片、发光二极管、导线构成如图-1和图-2所示装置(两图中所用材料均相同)。下列说法正确的是 A．柠檬经反复揉搓后不利于电解质的迁移 B．利用图-1装置可将电能转化为化学能 C．一段时间后，图-1中铜片的质量变小 D．图-2装置比图-1装置中的发光二极管更亮 【变式6-2】（24-25高一下·江苏宿迁·期末）一种新型锂-空气电池的工作原理如下图所示。关于该电池的说法正确的是 A．电池工作时电能转化为化学能 B．金属锂为电池的负极 C．多孔碳电极的电极反应式为： D．图中的非水有机电解质可以换成水溶液 【变式6-3】（24-25高一下·江苏无锡·期末）如图是课外活动小组设计用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法正确的是 A．溶液变成蓝色 B．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向改变 C．如果将硫酸换成硫酸铜，导线中不会有电子流动 D．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换 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】（23-24高一下·江苏无锡·月考）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． 【变式7-1】（24-25高一下·江苏南京·期中）一种室内甲醛传感器测量甲醛含量的工作原理如下图所示。已知：国家标准室内甲醛含量不超过，下列说法错误的是 A．外电路电流方向由电极到电极 B．负极反应式为 C．随测量进行，溶液浓度逐渐变小 D．传感器在室内空间测量时，电路中转移，该室内甲醛含量符合国家标准 【变式7-2】（24-25高一下·江苏宿迁·期中）某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，部分实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向 1 Mg、Al 稀硫酸 偏向Al 2 Cu、Al 稀硫酸 …… 3 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg 4 A1、石墨 稀盐酸 偏向石墨 根据上表中记录的实验现象，推断下列说法正确的是 A．该实验说明原电池的正负电极不仅与电极的性质有关，而且与电解质溶液有关 B．实验2中H+在Cu极上发生还原反应，电流表的指针偏向Al C．实验4中，该电池工作时，每转移2mol电子就产生22.4LH2 D．实验1、3中Mg均作电池的负极，提供电子 【变式7-3】（23-24高一下·江苏徐州·月考）某水处理剂由纳米铁粉附着在多孔炭粉的表面复合而成，利用原电池原理处理弱酸性废水中的时，其表面发生如图所示反应，下列说法错误的是 A．生成，转移8mol电子 B．正极的电极反应式为 C．负极的电极反应式为 D．溶液中的向正极移动 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】（24-25高一下·江苏·期末）下列关于四个常用电化学装置的叙述错误的是     A．图I所示水果电池中，电子从锌片流出 B．图II所示干电池中，石墨作正极 C．图III的铅酸蓄电池为二次电池 D．图IV中氢氧燃料电池的负极反应式为O2+4H++4e-=2H2O 【变式8-1】（24-25高一下·江苏徐州·期中）碱性锌锰电池的总反应为：Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．电池工作时，MnO2发生还原反应 B．电池工作时，OH-通过隔膜向负极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成1mol MnOOH，转移电子数目约为2×6.02×1023 【变式8-2】（24-25高一下·江苏·月考）汽车的启动电源常用蓄电池。其结构如图所示，放电时其电池反应如下：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。根据此反应判断，下列叙述中不正确的是 A．Pb作为负极，失去电子，被氧化 B．PbO2得电子，被还原 C．负极反应是Pb+SO-2e- =PbSO4 D．电池放电时，溶液酸性增强 【变式8-3】（24-25高一下·江苏扬州·期中）化学家正在研究尿素燃料电池，尿素燃料电池结构如图所示，用这种电池直接去除城市废水中的尿素，下列有关描述正确的是 A．甲电极为电池的正极 B．电池工作时氢离子向甲电极移动 C．乙电极的电极反应式为： D．该装置中化学能转化为电能 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】（24-25高一下·江苏常州·期末）酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 A．石墨作电池的负极材料 B．锌筒发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+ C．发生氧化反应 D．电池工作时，NH向负极方向移动 【变式9-1】（24-25高一下·江苏盐城·月考）下图是某科研小组研制的电池的简单示意图。该电池工作原理可表示为。下列有关该电池说法正确的是 A．电极为正极 B．发生了氧化反应 C．实现了电能向化学能的转化 D．电子由电极经外电路流向电极 【变式9-2】（24-25高一下·江苏连云港·期末）一种碱性纸电池如图所示，薄层纸片的两面分别附着锌和二氧化锰，电池总反应：。下列有关说法不正确的是 A．作负极，反应后电极附近溶液的变小 B．作正极材料，电极反应式为 C．外电路每转移电子，正极材料质量增加 D．与传统电池相比，纸电池轻薄柔软，方便折叠，所占空间较小 【变式9-3】（24-25高一下·江苏盐城·期末）一种航天器能量储存系统的工作原理示意图如图，其中装置Y中电解质溶液呈碱性。下列说法正确的是 A．该系统中只存在三种形式的能量转化 B．装置X能实现电池的燃料和氧化剂再生 C．装置Y的负极上的电极反应式为 D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并实现化学能与电能间的完全转化 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】（24-25高一下·江苏扬州·月考）酒驾行为危害社会安全，交警部门常用酸性燃料电池酒精检测仪对此进行检测。该检测仪的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电子从呼气的Pt电极透过质子交换膜，流向通入O2的 Pt 电极 B．正极的电极反应式为O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O C．该电池工作一段时间后，负极区溶液的 pH 增大 D．每消耗22.4 L O2时，外电路就通过 4 mol 电子 【变式10-1】（24-25高一下·江苏连云港·期末）液体锌电池工作原理如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。下列说法正确的是 A．电子由极流出，经用电器流向极 B．Zn极电极反应式为 C．6.5g参与反应，理论上电路中转移0.1电子 D．电池工作一段时间后，正极区溶液pH增大 【变式10-2】（24-25高一下·江苏连云港·期中）我国科学家设计了一种新型多功能(甲醛一硝酸盐)电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a电极区总反应为； B．电池工作时，电极电势高，电子流动的方向是 C．放电过程中，从左室迁移到右室 D．处理废水过程中溶液pH不变，无需补加KOH 【变式10-3】（24-25高一下·江苏连云港·期末）是一种剧毒气体，对废气资源化利用的途径之一是回收能量并得到单质硫，反应原理为如图为质子膜燃料电池的示意图。下列说法错误的是 A．电池工作时，电子从电极a经过负载流向电极b B．电极a上发生的电极反应式为 C．当反应生成时，理论上消耗了 D．当电路中通过4mol电子时，有4mol质子经质子膜进入正极区 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】（24-25高一下·江苏扬州·期中）某铜锌原电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．溶液变成蓝色 B．Zn发生氧化反应 C．电子由Zn棒经电解质溶液流向Cu棒 D．每生成标准状况下22.4L ，转移1mol电子 【变式11-1】（24-25高一下·江苏徐州·期中）一种新型电池既可以实现海水淡化，又可以处理含的废水，装置如图(模拟海水由溶液替代)。下列说法不正确的是 A．a极为负极，发生氧化反应 B．隔膜Ⅱ为阴离子交换膜 C．a极电极反应为 D．理论上除去模拟海水中的，可得 【变式11-2】（24-25高一下·江苏南京·期中）碱性锌锰干电池的电池构造示意图如下图所示，其总反应为。下列有关说法错误的是 A．电池工作时，氢氧根离子通过隔膜向负极移动 B．电池工作时，发生还原反应 C．为利于电池放电可选择低温环境 D．反应中每生成1molMnOOH，转移电子1mol 【变式11-3】（24-25高一下·江苏镇江·期末）利用电化学原理消除污染，同时获得电能。一种处理垃圾渗透液的装置工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．X是正极，发生氧化反应 B．盐桥内移向X电极 C．Y极的电极反应： D．当电路中通过5mol电子，电池共释放14g气体 / 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】（24-25高一下·江苏盐城·期中）下列反应中，一定属于吸热反应的是 A．需要加热才能发生的反应 B．NaOH溶液与盐酸的反应 C．晶体与晶体的反应 D．的反应 【答案】C 【解析】A．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，例如木炭燃烧需要加热引发，但属于放热反应，A错误；B．NaOH溶液与盐酸的反应是中和反应，属于放热反应，B错误；C．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是典型的吸热反应，反应吸热导致温度显著下降，C正确；D．ΔH<0表示反应为放热反应，D错误；故选C。 【变式1-1】（24-25高一下·江苏扬州·期中）下列图示变化为吸热反应的是 A．B． C． D． 【答案】A 【解析】A．A项中生成物的总能量高于反应物的总能量，只能通过吸收能量才能实现，A正确；B．B项生成物的总能量低于反应物的总能量，属于放热反应，B错误；C．浓硫酸溶于水要放出热量，但此过程是物理变化，没有发生化学反应，C错误；D．金属与酸反应大多数属于放热反应，D错误；答案选A。 【变式1-2】（2026高一·江苏·月考）下列反应属于放热反应的是 A．C＋CO22CO B．2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 C．C＋H2OCO＋H2 D．CaCO3CaO＋CO2↑ 【答案】B 【解析】A．该反应是碳与二氧化碳在高温下的反应，属于吸热反应，因为需要持续高温提供能量才能进行（如工业制水煤气过程），A不选；B．该反应是铝热反应，铝与氧化铁反应生成铁和氧化铝，过程中释放大量热量（常用于焊接或冶炼），属于典型的放热反应，B选；C．该反应是水煤气反应，碳与水蒸气在高温下反应生成一氧化碳和氢气，需要外部加热维持，属于吸热反应，C不选；D．该反应是碳酸钙分解反应，需要高温提供能量才能分解（如石灰石煅烧），属于吸热反应，D不选；故选B。 【变式1-3】（24-25高一下·江苏无锡·月考）下列化学反应前后，体系的能量变化与下图不符的是 A．2Na + 2H2O=2NaOH + H2↑ B．2Al + Fe2O32Fe + Al2O3 C．C3H8 + 5O23CO2 + 4H2O D．C + H2O(g)CO+H2 【答案】D 【分析】由图可知，反应物能量高于生成物能量，为放热反应。 【解析】A．钠与水的反应是放热反应，A不符合题意；B．铝热反应是放热反应，B不符合题意；C．丙烷燃烧的反应是放热反应，C不符合题意；D．碳和水蒸气高温制水煤气的反应是吸热反应，D符合题意；故选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】（2026高一·江苏·月考）下列反应能量变化与下图一致的是 A．金属钠与水的反应 B．盐酸与氢氧化钠的反应 C．铝与氧化铁的铝热反应 D．碳酸钙分解 【答案】D 【分析】由图象可知，反应物能量低，生成物能量高，所以该反应是吸热反应。 【解析】A．金属钠与水的反应是放热反应，A不选；B．酸碱中和反应是放热反应，B不选；C．铝热反应是放热反应，C不选；D．碳酸钙分解是分解反应，是吸热的，D选；故选D。 【变式2-1】（24-25高一下·江苏连云港·月考）下列反应过程中的能量变化不符合图的是 A．石灰石分解 B．灼热的炭与二氧化碳反应 C．氢氧化钡和氯化铵的反应 D．铝热反应 【答案】D 【分析】图中生成物总能量高于反应物总能量，为吸热反应，故找出放热反应的选项即可。 【解析】A．石灰石分解为吸热反应，A不符合题意；B．灼热的炭与二氧化碳反应，属于吸热反应，B不符合题意；C．氢氧化钡与氯化铵反应是一个吸热反应，C不符合题意；D．铝热反应为放热反应，D符合题意；故选D。 【变式2-2】（24-25高一下·江苏扬州·期中）关于如图所示的说法，不正确的是 A．图A中生成物的总能量更高 B．图C中发生的反应为放热反应 C．图B表示与反应可放出92kJ热量 D．图A可表示与混合搅拌过程中的能量变化 【答案】C 【解析】A．图A中生成物的总能量高于反应物的总能量，即生成物的总能量更高，A正确；B．活泼金属和酸的置换反应为放热反应，即锌粉与稀盐酸发生的反应为放热反应，B正确；C．图B表示与反应生成2molNH3放出92kJ热量，但该反应是可逆反应，不能完全转化，则与充分反应放出的热量小于92kJ，C错误；D．与的反应是吸热反应，生成物的总能量高于反应物的总能量，则图A可表示与混合搅拌过程中的能量变化，D正确；故选C。 【变式2-3】（24-25高一下·江苏南京·期中）化学反应的能量变化如下图所示。下列叙述错误的是 A．该反应一定需要在加热条件下才能进行 B．反应物的总能量比生成物的总能量低 C．该反应每生成气体分子吸收约热量 D．破坏反应物中化学键所需的能量高于形成生成物中化学键释放的能量 【答案】A 【解析】A．反应吸放热与反应条件无关，该反应不一定需要加热条件，故A错误；B．根据图示，反应物的总能量比生成物的总能量低，故B正确；C．根据图示，生成2molAB气体吸收(a-b)kJ能量，该反应每生成气体分子吸收约热量，故C正确；D．根据图示，生成2molAB，破坏反应物中化学键所需的能量为akJ，形成生成物中化学键释放b kJ能量，破坏反应物中化学键所需的能量高于形成生成物中化学键释放的能量，故D正确；选A。 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】（24-25高一下·江苏扬州·期末）金刚石和石墨的能量转化关系如图所示，下列说法正确的是 A．金刚石和石墨互为同位素 B．石墨转化为金刚石是物理变化 C．石墨转化为金刚石时放出热 D．相同条件下，石墨的稳定性大于金刚石 【答案】D 【解析】A．同种元素的不同核素互称为同位素，石墨和金刚石是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，故A错误；B．石墨和金刚石是两种物质，石墨转化为金刚石是化学变化，故B错误；C．由图可知，石墨的能量小于金刚石，石墨转化为金刚石的反应为吸热反应，故C错误；D．由图可知，石墨的能量小于金刚石，能量越低越稳定，则石墨比金刚石更稳定，故D正确；故选D。 【变式3-1】（24-25高一下·江苏·期末）某种含二价铜的催化剂可用于汽车尾气脱硝。催化机理如图1所示，反应过程中不同态物质体系所具有的能量如图2所示。下列说法中正确的是 A．该脱硝过程总反应的 B．由状态④到状态⑤发生了氧化还原反应 C．总反应的化学方程式为 D．依据反应历程能量变化，反应过程中不同态物质体系稳定性降低 【答案】B 【解析】A．根据图2可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，则总反应焓变，A错误；B．由图1可知，状态④到状态⑤中O的化合价发生变化，发生了氧化还原反应，B正确；C．由图1知，该过程反应物有：、、，生成物有、，依据参数配平反应为：，C错误；D．物质能量越低越稳定，依据反应历程能量变化，反应过程中不同态物质体系稳定性升高，D错误；故答案为：B。 【变式3-2】（22-23高一下·江苏盐城·期中）白磷和红磷的能量转化关系如图所示，下列说法正确的是    A．白磷和红磷互为同分异构体 B．白磷转化为红磷是物理变化 C．白磷转化为红磷时吸收热量 D．相同条件下，白磷的稳定性低于红磷 【答案】D 【解析】A．白磷和红磷是磷元素的两种不同性质的单质，二者互为同素异形体，A错误；B．白磷与红磷是两种不同物质，白磷转化为红磷时有新物质的生成，因此是化学变化，B错误；C．据图示可知白磷的能量比等质量的红磷高，故白磷转化为红磷时会放出热量，C错误；D．物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强。根据图示可知白磷的能量比等质量的红磷高，故在相同条件下，红磷的稳定性大于白磷，D正确；故选D。 【变式3-3】（24-25高一下·江苏扬州·月考）如图所示，E1=393.5kJ⋅mol-1，E2=395.4kJ⋅mol-1，下列说法或热化学方程式正确的是 A．石墨与金刚石之间的转化是物理变化 B．C(s，石墨)=C(s，金刚石)△H=+1.9kJ⋅mol-1 C．金刚石的稳定性强于石墨 D．断裂1mol化学键吸收的能量：石墨比金刚石的少 【答案】B 【解析】A．石墨和金刚石是两种不同的单质，故石墨和金刚石之间的转化是有新物质生成的变化，是化学变化，故A错误；B．已知：①C(s，金刚石)+O2(g)=CO2(g)△H=-395.4kJ⋅mol-1，2C(s，石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ⋅mol-1，根据盖斯定律可知：将①-②可得：C(s，金刚石)=C(s，石墨）△H=-1.9kJ⋅mol-1，即C(s，石墨)=C(s，金刚石)△H=+1.9kJ⋅mol-1，故B正确；C．由C(s，金刚石)=C(s，石墨〉△H=-1.9kJ⋅mol-1可知，金刚石的能量比石墨的能量高，而物质的能量越高，物质越不稳定，故金刚石不如石墨稳定，故C错误；D．由C(s，金刚们)=C(s，石墨)△H=-1.9kJ⋅mol-1可知，金刚石的能量比石墨的能量高，故石墨断键时吸收能量高于金刚石，故D错误；故选B。 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】（24-25高一下·江苏宿迁·期末）1mol (g)和1mol (g)反应生成2mol HCl(g)过程中的能量变化情况如下图a所示，下列说法不正确的是 A．断裂1mol (g)中H—H键需要吸收436kJ的能量 B．等物质的量的(g)、(l)具有的能量不相同 C．的能量关系可用图b表示 D．在上述条件下，每生成2mol HCl(g)释放183kJ的能量 【答案】C 【解析】A．由图可知H-H键的键能为436kJ/mol，故断裂1mol (g)中H—H键需要吸收436kJ的能量，A正确；B．相同的物质，状态不同时能量也不同，B正确；C．对于反应，由图可计算每生成2mol HCl(g)，需要放出的能量，属于放热反应，C错误；D．由C项分析可知每生成2mol HCl(g)释放183kJ的能量，D正确；故答案选C。 【变式4-1】（24-25高一下·江苏连云港·期中）在、下，完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放热，下列燃烧的热化学方程式正确的是 A．   B．   C．   D．   【答案】D 【解析】A．ΔH为正值表示吸热，但题目中反应放热，A错误；B．虽然ΔH数值正确（2mol对应-1451.52kJ/mol），但产物H2O为气态，与题目中液态水的描述不符，B错误；C．ΔH数值错误，2mol甲醇燃烧的ΔH应为-1451.52kJ/mol，而非-725.76kJ/mol，C错误；D．反应式对应1mol甲醇燃烧生成CO2和液态水，ΔH=-725.76kJ/mol，与计算结果一致且产物状态正确，D正确；故选D。 【变式4-2】（24-25高一下·江苏南京·期中）键能是指气态分子中化学键解离成气态原子所吸收的能量。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应的反应热。下表是一些化学键的键能： 化学键 键能/ 413 745 436 1075 根据键能数据计算每消耗时，反应的热效应为 A．放热 B．吸热 C．放热 D．吸热 【答案】B 【解析】根据ΔH=断裂化学键吸收的总能量－形成化学键释放的总能量， 反应物断裂键：CH4含4个C-H键，断键吸收4×413=1652kJ、1molCO2含2molC=O键，断键吸收2×745=1490kJ，总计吸收1652+1490=3142kJ；生成物形成键：2molCO含2molC≡O键，释放2×1075=2150kJ、2molH2含2molH-H键，释放2×436=872kJ；总计：2150+872=3022kJ。ΔH=3142−3022=+120kJ＞0，反应吸热120kJ；故选B。 【变式4-3】（24-25高一下·江苏南京·期中）中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。 已知：几种物质中化学键的键能如表所示。 化学键 H - O键 O= O键 H-H键 O-O键 键能/(kJ·mol-1) 463 496 436 138 若反应过程中分解了2molH2O ，则下列说法不正确的是 A．总反应为2H2O2H2↑+O2↑ B．过程Ⅲ属于放热反应 C．总反应是吸热反应 D．有2mol水参与过程I吸收了926kJ能量 【答案】B 【解析】A．反应过程中分解了2 molH2O，由图可知，生成了2molH2和1molO2，总反应为：2H2O2H2↑+O2↑，故A正确；B．过程Ⅲ断裂2molH2O2中H-O键，吸收463kJ×2=926 kJ能量，生成1molH2中H-H键，释放436kJ能量，即总体上吸收了490kJ能量，为吸热反应，故B错误；C．总反应为2H2O2H2↑+O2↑，吸收热量463kJ×4=1852kJ能量，放出(496+436×2)kJ=1368kJ能量，则吸收的能量大于放出的热量，反应为吸热反应，故C正确；D．有2mol水参与过程I，断裂了2molH2O中H-O键，吸收能量(463×2)kJ=926kJ，故D正确；答案选B。 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】（24-25高一下·江苏扬州·期中）下列装置能构成原电池的是 A． B．C． D． 【答案】C 【解析】A．稀硫酸分装在两个容器中，不能形成闭合电路，不能构成原电池，A错误；B．酒精是非电解质，不能导电，不能构成原电池，B错误；C．Fe、C用导线连接，形成闭合回路，Fe和稀硫酸能发生氧化还原反应，能形成原电池，属于原电池装置，C正确；D．Cu和稀硫酸不反应，没有自发的氧化还原反应，不能构成原电池，D错误；故选C。 【变式5-1】（24-25高一下·江苏扬州·期中）下列能形成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】B 【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 【解析】A．蔗糖不是电解质，蔗糖溶液不是电解质溶液，不能形成原电池，A错误；B．铜和锌是活动性不同的导电金属，溶液是电解质溶液，有自发的氧化还原反应，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，B正确；C．两个电解均为石墨，活动性相同，不能构成原电池，C错误；D．两个金属没有连接，没有形成闭合回路，不能形成原电池，D错误；故选B。 【变式5-2】（22-23高一下·江苏徐州·月考）下列装置中，能形成原电池的是 A．B．C． D． 【答案】D 【分析】构成原电池的条件有：活泼性不同的两个电极；电解质溶液；形成闭合回路；自发的氧化还原反应。 【解析】A．乙醇是非电解质，不能构成原电池，故A不选；B．蔗糖是非电解质，不能构成原电池，故B不选；C．没有形成闭合回路，不能构成原电池，故C不选；D．有活泼性不同的两个电极，稀硫酸作电解质溶液，构成闭合回路，铁和稀硫酸的反应属于自发的氧化还原反应，能形成原电池，故D选；故选D。 【变式5-3】（24-25高一下·江苏·期末）下列装置能形成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】原电池的构成一般条件：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③形成闭合回路，④有自发进行的氧化还原反应。 【解析】A．酒精为非电解质，不能导电，不能形成闭合回路，不满足原电池构成条件②③，A不符合题意；B．由图示知，两个电极相同，不满足原电池构成条件①，B不符合题意；C．选项所给装置满足原电池的构成条件，C符合题意；D．图示两个烧杯未连通，不能形成闭合回路，不满足原电池构成条件③，D不符合题意；答案选C。 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】（24-25高一下·江苏无锡·期末）某化学兴趣小组设计的水果电池工作原理如图所示，下列有关该电池的说法正确的是 A．铜片作负极 B．电子流向：锌片番茄铜片 C．锌片上可能的电极反应为 D．该电池中电能转化为化学能 【答案】C 【分析】由图可以知道，Zn为负极，负极上Zn失去电子，Cu为正极，电子由负极经过外电路流向正极，原电池中化学能转化为电能，以此来解答。 【解析】A．根据分析可知，Cu为正极，A错误；B．电子由负极经过外电路流向正极，B错误；C．若番茄汁显酸性，则锌失去电子，生成锌离子，C正确；D．原电池是把化学能转化为电能的装置，D错误；故选C。 【变式6-1】（24-25高一下·江苏·期末）柠檬汁的pH约为2.3，将柠檬反复揉搓后，与镁条、铜片、发光二极管、导线构成如图-1和图-2所示装置(两图中所用材料均相同)。下列说法正确的是 A．柠檬经反复揉搓后不利于电解质的迁移 B．利用图-1装置可将电能转化为化学能 C．一段时间后，图-1中铜片的质量变小 D．图-2装置比图-1装置中的发光二极管更亮 【答案】D 【解析】A．柠檬酸是一种弱电解质，反复揉搓柠檬有利于电解质的释放和迁移，A错误；B．图-1是原电池装置，该装置的能量转化是化学能变电能，B错误；C．图-1镁为负极，反应生成镁离子，质量不断减小，铜为正极，溶液中的氢离子在正极得到电子生成氢气，铜片的质量不变，C错误；D．图-2装置将多个电池串联起来，增大电压，因此可比图-1装置中的发光二极管更亮，D正确；故选D。 【变式6-2】（24-25高一下·江苏宿迁·期末）一种新型锂-空气电池的工作原理如下图所示。关于该电池的说法正确的是 A．电池工作时电能转化为化学能 B．金属锂为电池的负极 C．多孔碳电极的电极反应式为： D．图中的非水有机电解质可以换成水溶液 【答案】B 【分析】由图可知该原电池中Li作负极，电极反应为；多孔碳电极为正极，电极反应为。 【解析】A．原电池是将化学能转化为电能的装置，A错误；B．由上述分析可知Li为负极，B正确；C．多孔碳电极为正极，发生还原反应，结合电解质为碱性溶液，故电极反应为，C错误；D．Li能与水反应，故不可将非水有机电解质换成水溶液，D错误；故答案选B。 【变式6-3】（24-25高一下·江苏无锡·期末）如图是课外活动小组设计用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法正确的是 A．溶液变成蓝色 B．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向改变 C．如果将硫酸换成硫酸铜，导线中不会有电子流动 D．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换 【答案】D 【分析】该装置为锌铜原电池，锌作负极，铜作正极，据此分析； 【解析】A．该装置组成锌铜原电池，锌作负极失去电子变成锌离子，铜作正极，铜本身不参与反应，溶液不会变成蓝色，A错误；B．如果将锌片换成铁片，铁比铜活泼，铁仍旧作负极，电路中的电流方向不改变，B错误；C．如果将硫酸换成硫酸铜，仍能形成原电池，导线中会有电子流动，C错误；D．原电池是化学能转化为电能的装置，原电池产生的电能在电路中转化为LED灯的光能，所以装置中存在“化学能→电能→光能”的转换，D正确；故选D。 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】（23-24高一下·江苏无锡·月考）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 【解析】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。 【变式7-1】（24-25高一下·江苏南京·期中）一种室内甲醛传感器测量甲醛含量的工作原理如下图所示。已知：国家标准室内甲醛含量不超过，下列说法错误的是 A．外电路电流方向由电极到电极 B．负极反应式为 C．随测量进行，溶液浓度逐渐变小 D．传感器在室内空间测量时，电路中转移，该室内甲醛含量符合国家标准 【答案】D 【分析】该检测利用的是甲醛的氧化燃料电池原理，电解质为硫酸溶液，C电极作负极，甲醛在负极失去电子被氧化为，电极反应式为：，Pt电极为正极，在正极得到电子生成水，电极反应式为：，据此分析解答。 【解析】A．外电路电流方向是从正极流向负极，即从Pt电极到电极，A正确；B．根据分析，负极反应式为：，B正确；C．电池工作总反应为：，随检测的进行，生成的水增多，则溶液浓度逐渐变小，C正确；D．由分析的负极电极反应式为可知，每转移时，消耗，则转移时，消耗的的物质的量 为：，则室内甲醛含量为：，该室内甲醛含量不符合国家标准，D错误；故答案为：D。 【变式7-2】（24-25高一下·江苏宿迁·期中）某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，部分实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向 1 Mg、Al 稀硫酸 偏向Al 2 Cu、Al 稀硫酸 …… 3 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg 4 A1、石墨 稀盐酸 偏向石墨 根据上表中记录的实验现象，推断下列说法正确的是 A．该实验说明原电池的正负电极不仅与电极的性质有关，而且与电解质溶液有关 B．实验2中H+在Cu极上发生还原反应，电流表的指针偏向Al C．实验4中，该电池工作时，每转移2mol电子就产生22.4LH2 D．实验1、3中Mg均作电池的负极，提供电子 【答案】A 【解析】A．实验1和3中，相同电极材料在不同电解质溶液中电流表指针偏转方向不同，即正负极不同，说明原电池的正负电极不仅与电极的性质有关，而且与电解质溶液有关，A正确；B．实验2中Al比Cu活泼，Al作负极，Cu作正极，H⁺在Cu极还原，电流表指针应偏向Cu而非Al，B错误；C．实验4中未指明是否为标准状况，每转移2mol电子产生H2体积不一定为22.4L，C错误；D．实验1中Al在稀硫酸中作正极，Mg作负极，实验3中Al在NaOH溶液中作负极，Mg作正极，故D错误；故选A。 【变式7-3】（23-24高一下·江苏徐州·月考）某水处理剂由纳米铁粉附着在多孔炭粉的表面复合而成，利用原电池原理处理弱酸性废水中的时，其表面发生如图所示反应，下列说法错误的是 A．生成，转移8mol电子 B．正极的电极反应式为 C．负极的电极反应式为 D．溶液中的向正极移动 【答案】B 【分析】由图可知，铁为原电池的负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e—=Fe2+，碳粉为正极，酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成铵根离子和水，电极反应式为。 【解析】A．由分析可知，碳粉为正极，酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成铵根离子和水，电极反应式为，则正极生成1mol铵根离子时，转移电子的物质的量为8mol，故A正确；B．由分析可知，碳粉为正极，酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成铵根离子和水，电极反应式为，故B错误；C．由分析可知，铁为原电池的负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e—=Fe2+，故C正确；D．原电池工作时，溶液中的氢离子向正极移动，故D正确；故选B。 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】（24-25高一下·江苏·期末）下列关于四个常用电化学装置的叙述错误的是     A．图I所示水果电池中，电子从锌片流出 B．图II所示干电池中，石墨作正极 C．图III的铅酸蓄电池为二次电池 D．图IV中氢氧燃料电池的负极反应式为O2+4H++4e-=2H2O 【答案】D 【解析】A．图I水果电池中，锌的活动性比铜强，锌作负极，铜作正极，电子由负极流向正极，A正确；B．图II为酸性锌锰干电池，锌为金属，锌作负极，石墨作正极，B正确；C．图III为铅蓄电池，铅作负极，二氧化铅作正极，是二次电池，是可充电的电池，C正确；D．图IV为氢氧燃料电池，氢气作负极失电子，氧气作正极得电子，氧气得电子生成氧离子，氧离子在水溶液中不能稳定存在，要找氢结合，而电解质溶液呈酸性，因此正极电极反应式为，D错误；故选D。 【变式8-1】（24-25高一下·江苏徐州·期中）碱性锌锰电池的总反应为：Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．电池工作时，MnO2发生还原反应 B．电池工作时，OH-通过隔膜向负极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成1mol MnOOH，转移电子数目约为2×6.02×1023 【答案】D 【分析】由总反应可知，Zn为负极，电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，MnO2为正极，电极反应式为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，电池工作时，MnO2为正极，电极反应式为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，MnO2发生还原反应，A正确；B．原电池中阴离子向负极移动，氢氧根离子通过隔膜向负极移动，B正确；C．环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；D．由分析可知，正极反应为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，故反应中每生成1mol MnOOH，转移电子1mol，数目为6.02×1023，D错误；故答案为：D。 【变式8-2】（24-25高一下·江苏·月考）汽车的启动电源常用蓄电池。其结构如图所示，放电时其电池反应如下：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。根据此反应判断，下列叙述中不正确的是 A．Pb作为负极，失去电子，被氧化 B．PbO2得电子，被还原 C．负极反应是Pb+SO-2e- =PbSO4 D．电池放电时，溶液酸性增强 【答案】D 【分析】根据放电时的电池反应PbO2+Pb+2H2SO4═2PbSO4+2H2O可知，Pb在反应中失去电子，发生氧化反应，为电池的负极，电极反应式为Pb+SO-2e-═PbSO4，PbO2在放电过程中得到电子、被还原，是原电池的正极；根据总反应可知，原电池放电的过程中消耗硫酸，所以溶液的酸性减弱，据此进行解答。 【解析】A．原电池中负极失去电子、发生氧化反应，根据电池放电时的反应：PbO2+Pb+2H2SO4═2PbSO4+2H2O可知，负极Pb失去电子，即Pb为负极，PbO2为正极，故A正确；B．PbO2在放电过程中化合价降低，得到电子被还原，所以PbO2为原电池的正极、反应中被还原，故B正确；C．原电池中，Pb在反应中失去电子生成PbSO4，为负极，电极反应式为Pb+SO-2e-═PbSO4，故C正确；D．由于原电池放电的过程中消耗硫酸，电解质溶液中氢离子浓度逐渐减小，所以溶液的酸性减弱，故D错误；故选：D。 【变式8-3】（24-25高一下·江苏扬州·期中）化学家正在研究尿素燃料电池，尿素燃料电池结构如图所示，用这种电池直接去除城市废水中的尿素，下列有关描述正确的是 A．甲电极为电池的正极 B．电池工作时氢离子向甲电极移动 C．乙电极的电极反应式为： D．该装置中化学能转化为电能 【答案】D 【分析】甲电极上氮元素化合价由-3价上升为0价，失电子发生氧化反应，负极电极反应式为；乙电极上氧气得电子，氧元素价态降低，正极发生还原反应，电极反应式为，电池总反应为，负极产生氢离子，透过质子交换膜移向正极，两极转移电子数目相等；据此作答。 【解析】A．由上述分析可知，甲电极为电池的负极，乙电极为电池的正极，A错误；B．电池工作时，负极产生氢离子，透过质子交换膜移向正极，即氢离子向乙电极移动，B错误；C．由上述分析可知，乙电极上氧气得电子，氧元素价态降低，正极电极反应式为，C错误；D．该装置利用氧化还原反应设计制作为原电池，把化学能转化为电能，D正确；故选D。 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】（24-25高一下·江苏常州·期末）酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 A．石墨作电池的负极材料 B．锌筒发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+ C．发生氧化反应 D．电池工作时，NH向负极方向移动 【答案】B 【分析】锌锰干电池属于一次 电池，其中锌筒为负极，石墨棒为正极，氯化铵糊为电解质溶液，据此回答。 【解析】A．酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，故A错误；B．锌筒为负极，负极发生失电子的氧化反应Zn-2e-=Zn2+，故B正确；C．发生得电子的还原反应，故C错误；D．原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，故D错误；故选B。 【变式9-1】（24-25高一下·江苏盐城·月考）下图是某科研小组研制的电池的简单示意图。该电池工作原理可表示为。下列有关该电池说法正确的是 A．电极为正极 B．发生了氧化反应 C．实现了电能向化学能的转化 D．电子由电极经外电路流向电极 【答案】D 【分析】由方程式可知，Na被氧化，应为原电池的负极，FeCl2被还原生成Fe，应为原电池的正极反应，电子由负极经外电路流向正极，以此解答该题。 【解析】A．放电时，Na被氧化，应为原电池的负极，FeCl2被还原生成Fe，应为原电池的正极反应，则a为负极，b为正极，故A错误；B．FeCl2被还原生成Fe，发生还原反应，故B错误；C．该装置为原电池，实现了化学能向电能的转化，故C错误；D．电子由负极a电极经外电路流向正极b电极，故D正确；故选：D。 【变式9-2】（24-25高一下·江苏连云港·期末）一种碱性纸电池如图所示，薄层纸片的两面分别附着锌和二氧化锰，电池总反应：。下列有关说法不正确的是 A．作负极，反应后电极附近溶液的变小 B．作正极材料，电极反应式为 C．外电路每转移电子，正极材料质量增加 D．与传统电池相比，纸电池轻薄柔软，方便折叠，所占空间较小 【答案】B 【分析】根据电池总反应可知，反应中Zn被氧化，应为电池的负极，电极反应式为：，被还原，应为电池正极，电极反应式为：，原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，据此解答。 【解析】A．由分析知，反应中Zn被氧化，应为电池的负极，电极反应式为：，减少，碱性减弱，溶液的变小，A正确；B．由分析知，被还原，应为电池正极，电极反应式为：，B错误；C．由电极反应式为：可知，每转移1mol电子，有1mol参与反应，外电路每转移2mol电子，正极材料质量增加2g（增加的质量为中H元素的质量，2mol电子转移对应2molH，质量为2g)，C正确；D．与传统电池相比，纸电池轻薄柔软，方便折叠，所占空间较小，D正确；故选B。 【变式9-3】（24-25高一下·江苏盐城·期末）一种航天器能量储存系统的工作原理示意图如图，其中装置Y中电解质溶液呈碱性。下列说法正确的是 A．该系统中只存在三种形式的能量转化 B．装置X能实现电池的燃料和氧化剂再生 C．装置Y的负极上的电极反应式为 D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并实现化学能与电能间的完全转化 【答案】B 【解析】A．存在能量转化形式有太阳能、电能、化学能、机械能，即该系统中存在超过三种形式的能量转化，A错误；B．装置X将水分解为氢气和氧气，能实现电池的燃料和氧化剂再生，B正确；C．装置Y是氢氧燃料电池，且装置Y中电解质溶液呈碱性，负极上氢气失电子生成水，负极上的电极反应式为：，C错误；D．由图可知，装置X将水分解为氢气和氧气，能作原电池装置Y的燃料和氧化剂，装置Y生成的水又能循环至装置X，则装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，但在反应过程中伴随能量变化，存在能量的损耗，不可能实现化学能和电能的完全转化，D错误；故选B。 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】（24-25高一下·江苏扬州·月考）酒驾行为危害社会安全，交警部门常用酸性燃料电池酒精检测仪对此进行检测。该检测仪的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电子从呼气的Pt电极透过质子交换膜，流向通入O2的 Pt 电极 B．正极的电极反应式为O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O C．该电池工作一段时间后，负极区溶液的 pH 增大 D．每消耗22.4 L O2时，外电路就通过 4 mol 电子 【答案】B 【分析】图为燃料电池，则通入氧气的Pt电极为原电池的正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O；呼气通入的Pt电极为原电池的负极，呼出的乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成乙酸，电极反应式为。 【解析】A．电子从呼气的电极经导线流向通入氧气的电极，不能通过质子交换膜移动，故A错误；B．通入氧气的Pt电极为原电池的正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O，故B正确；C．呼气通入的Pt电极为原电池的负极，呼出的乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成乙酸，电极反应式为，则电池工作一段时间后，负极区溶液的pH减小，故C错误；D．未指明气体所处的温度和压强条件，无法计算消耗22.4L氧气的物质的量，也无法计算外电路电子转移的物质的量，故D错误；故选B。 【变式10-1】（24-25高一下·江苏连云港·期末）液体锌电池工作原理如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。下列说法正确的是 A．电子由极流出，经用电器流向极 B．Zn极电极反应式为 C．6.5g参与反应，理论上电路中转移0.1电子 D．电池工作一段时间后，正极区溶液pH增大 【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。 【解析】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，负极电极反应式为或，故B错误；C．6.5gZn参与反应，理论上电路中转移×2=0.2mol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，pH增大，故D正确；故选D。 【变式10-2】（24-25高一下·江苏连云港·期中）我国科学家设计了一种新型多功能(甲醛一硝酸盐)电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a电极区总反应为； B．电池工作时，电极电势高，电子流动的方向是 C．放电过程中，从左室迁移到右室 D．处理废水过程中溶液pH不变，无需补加KOH 【答案】A 【分析】由图可知，a极HCHO失去电子发生氧化反应生成HCOO-和H2，为负极，电极方程式为：2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+H2↑+2H2O；则b为正极，得到电子发生还原反应生成NH3，电极方程式为：+6H2O+8e-=NH3↑+9OH-； 【解析】A．由分析，a电极区总反应为；，A正确；B．a为负极、b为正极，则电池工作时，电极电势高，电子流动的方向是，B错误；C．放电过程中，阳离子由负极流向正极，但中间膜为质子交换膜，则不能通过质子交换膜从左室迁移到右室，C错误；D．由分析的正负极反应，总反应为8HCHO++7OH-=NH3↑+8HCOO-+4H2↑+2H2O，处理废水过程中消耗OH-，溶液pH减小，需补加 KOH，D错误；故选A。 【变式10-3】（24-25高一下·江苏连云港·期末）是一种剧毒气体，对废气资源化利用的途径之一是回收能量并得到单质硫，反应原理为如图为质子膜燃料电池的示意图。下列说法错误的是 A．电池工作时，电子从电极a经过负载流向电极b B．电极a上发生的电极反应式为 C．当反应生成时，理论上消耗了 D．当电路中通过4mol电子时，有4mol质子经质子膜进入正极区 【答案】C 【分析】从图上可以看出，电极a通入H2S生成S2的电极发生失电子的氧化反应，为负极，电极b通入氧气生成水的一极为正极，发生还原反应。 【解析】A．电极a中发生氧化反应生成，电极a是负极，电子从电极a经过负载流向电极b，A正确；B．电极a上发生氧化反应生成，电极反应式为，B正确；C．未指明气体是否处于标准状况，C错误；D．根据电子守恒，当电路中通过4mol电子时，有4mol经质子膜进入正极区，D正确；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】（24-25高一下·江苏扬州·期中）某铜锌原电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．溶液变成蓝色 B．Zn发生氧化反应 C．电子由Zn棒经电解质溶液流向Cu棒 D．每生成标准状况下22.4L ，转移1mol电子 【答案】B 【分析】铜锌原电池中，Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，Cu为正极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为，据此回答。 【解析】A．Cu不参与反应，溶液中无生成，不会变蓝，A错误；B．Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，B正确；C．电子由Zn棒经导线流向Cu棒，不进入溶液，C错误；D．由知，生成22.4L（标准状况 ）（1mol ），转移2mol电子，D错误；故选B。 【变式11-1】（24-25高一下·江苏徐州·期中）一种新型电池既可以实现海水淡化，又可以处理含的废水，装置如图(模拟海水由溶液替代)。下列说法不正确的是 A．a极为负极，发生氧化反应 B．隔膜Ⅱ为阴离子交换膜 C．a极电极反应为 D．理论上除去模拟海水中的，可得 【答案】B 【分析】由图可知，CH3COO-在a极附近转化成CO2，其中碳元素化合价升高，发生氧化反应，所以a极为负极，则b极为正极。 【解析】A．由分析可知，a极为负极，发生氧化反应，A正确；B．原电池中，阴离子移向负极，所以Cl-通过隔膜I进入左室，隔膜I为阴离子交换膜，钠离子向右室移动，故隔膜Ⅱ为阳离子交换膜，B错误；C．负极附近CH3COO-失电子被氧化生成CO2和H+，正确的电极反应式为：，C正确；D．当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中有1mol Cl-移向负极，同时有1mol Na+移向正极，即除去1mol NaCl，理论上除去模拟海水中的NaCl351g，即，则转移6mol电子，根据负极反应式可知，，当转移6mol电子时，可得CO2，D正确；答案选B。 【变式11-2】（24-25高一下·江苏南京·期中）碱性锌锰干电池的电池构造示意图如下图所示，其总反应为。下列有关说法错误的是 A．电池工作时，氢氧根离子通过隔膜向负极移动 B．电池工作时，发生还原反应 C．为利于电池放电可选择低温环境 D．反应中每生成1molMnOOH，转移电子1mol 【答案】C 【分析】电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，Zn为负极，发生氧化反应，据此分析； 【解析】A．电池工作时，阴离子向负极移动，故OH-通过隔膜向负极移动，A正确；B．电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，B正确；C．环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C错误；D．反应中锰元素的化合价由+4价降低到+3价，则每生成1molMnOOH，移电子数为1mol，D正确；答案选C。 【变式11-3】（24-25高一下·江苏镇江·期末）利用电化学原理消除污染，同时获得电能。一种处理垃圾渗透液的装置工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．X是正极，发生氧化反应 B．盐桥内移向X电极 C．Y极的电极反应： D．当电路中通过5mol电子，电池共释放14g气体 【答案】C 【分析】该装置为原电池装置，X电极附近N元素化合价升高，故X为负极，电极反应为：，Y为正极，电极反应为：。 【解析】A．根据分析，X为负极，发生氧化反应，A错误；B．盐桥内移向正极，即Y电极，B错误；C．根据分析，Y为正极，电极反应为：，C正确；D．当电路中通过5mol电子，负极产生N2，正极产生0.5molN2，电池共释放气体，D错误；故选C。 / 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 $