6.1 化学反应与能量（举一反三专项训练，天津专用） 【上好课】 化学人教版必修第二册

6.1 化学反应与能量 题型01 化学反应中能量变化的原因 题型02 能量的相互转化 题型03 化学能与物质稳定性之间的关系 题型04 化学能的相关计算 题型05 原电池的构成和形成 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 原电池的相关计算 题型09 电池的回收 题型01 化学反应中能量变化的原因 （1）决定因素 ①化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。如下图所示： 反应物的总能量＜生成物的总能量，反应吸收能量（图1）； 反应物的总能量＞生成物的总能量，反应放出能量（图2）。 ②旧键断裂所吸收的能量与新键的形成所释放的能量的相对大小决定了一个化学反应中能量变化 　　　　 当E1＞E2，反应吸收热量； 当E1＜E2，反应放出热量。 （2）反应能量变化的判定——吸热反应、放热反应的判定，如图， ①E1＞E2，新化学键的形成所释放的能量小于破坏旧化学键所吸收的能量，该反应就是吸热反应； ②E1＜E2，新化学键的形成所释放的能量大于破坏旧化学键所吸收的能量，该反应就是放热反应。 如 　　　　　　　　　　　　　 　　反应物断键吸收的能量＜生成物成键释放的能量，说明该反应为放热反应。即遵循能量守恒定律，反应物的总能量=生成物总能量+热量（放热反应），反应物总能量=生成物总能量－热量（吸热反应）。 【典例1】（25-26高二上·天津和平·期中）下列图示与相应叙述相符的是 A．的燃烧热为 B．金刚石比石墨稳定 C．该可逆反应的正反应 D．红磷转化为白磷是放热反应 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．的燃烧热是指1mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量，图中是气态水，A错误； B．由图可知，石墨的能量比金刚石低，根据能量越低越稳定，可知石墨更稳定，B错误； C．由图可知反应达到平衡后，升高温度平衡逆向移动，故该反应为放热反应，即正反应<0，C正确； D．由图可知，红磷能量比白磷能量低，红磷转化成白磷时需要吸热，D错误； 故答案选C。 【变式1-1】（25-26高二上·天津河西·期中）下列变化过程中需要吸收能量的是 A．水蒸气变成液态水 B．稀硫酸与生石灰 C．氯原子结合成氯分子 D．碳酸氢钠与盐酸 【答案】D 【详解】A．水蒸气变成液态水是液化过程，放出热量，属于放热，不需要吸收能量，A错误； B．稀硫酸与生石灰（CaO）反应生成硫酸钙和水，类似于酸碱中和反应，剧烈放热，B错误； C．氯原子结合成氯分子（Cl2）时形成化学键，化学键形成会释放能量，不需要吸收能量，C错误； D．碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳、水和氯化钠，该反应为吸热反应，需要吸收热量，D正确； 故答案选D。 【变式1-2】（24-25高一下·天津·期末）下列反应中，一定可以用如图表示能量变化的有 ①化合反应 ②与在高温下反应生成 ③甲烷在空气中燃烧 ④需要加热才能发生的反应 ⑤化学键断裂吸收的能量比化学键生成放出的能量多的反应 ⑥反应物总能量比生成物总能量低的反应 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【答案】C 【详解】反应物能量低于生成物能量，反应为吸热反应。 ①大多数化合反应是放热反应，故①不符合； ②CO2与C在高温下反应生成CO为吸热反应，故②符合； ③甲烷在空气中燃烧为放热反应，故③不符合； ④反应的热效应与反应是否需要加热没有关系，不一定为吸热反应，故④不符合； ⑤化学键断裂吸收的能量比化学键生成放出的能量多的反应一定为吸热反应，故⑤符合； ⑥反应物的总能量小于生成物的总能量的反应为吸热反应，故⑥符合； 即②⑤⑥符合； 故选C。 【变式1-3】（24-25高一下·天津滨海新·期中）根据如图提供的信息，下列所得结论不正确的是 A．该反应可用来制做“冰袋” B．该反应为吸热反应 C．Na与水反应符合该图像 D．该反应可能需要加热才能发生反应 【答案】C 【分析】图象分析反应物能量低于生成物，反应是吸热反应，据此回答。 【详解】A．该反应为吸热反应，可以从环境中吸收能量，降低温度，可用来制做“冰袋”，A正确； B．图象分析反应物能量低于生成物，反应是吸热反应，B正确； C．Na与水反应是放热反应，不符合该图像，C错误； D．吸热反应在常温下可能发生，比如氢氧化钡晶体和氯化铵反应就是常温下进行的吸热反应，吸热反应也可能需要加热才能反应， D正确； 故选项C。 题型02 能量的相互转化 一、核心定律 能量守恒定律：转化/转移总量不变 反应热（ΔH）：放热ΔH＜0，吸热ΔH＞0 二、化学反应与热能 微观：ΔH = 反应物总键能 − 生成物总键能（断键吸、成键放） 宏观：ΔH = 生成物总能量 − 反应物总能量 常见类型：放热（燃烧、中和等）；吸热（多数分解等） 三、化学能与电能 1. 原电池：自发氧化还原反应→直接转电能 构成：两异电极、电解质、闭合回路 原理：负极氧化（失e⁻），正极还原（得e⁻） 2. 电源：一次电池（不可逆）、二次电池（可充放）、燃料电池（高效洁净） 四、能源分类 （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。 【典例2】下列能量转化形式主要由化学能转化为电能的是 A．溶液的电解 B．锌铜原电池工作时 C．外加电流法保护钢闸门 D．行驶中的燃油车 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．该装置为电解池，是将电能转化为化学能，A不符合题意； B．该装置为原电池，是将化学能转化为电能，B符合题意； C．外加电流法保护钢闸门属于电解池，是将电能转化为化学能，C不符合题意； D．行驶中的燃油车是将化学能转化为热能，继而转化为动能，D不符合题意； 故选B。 【变式2-1】（24-25高一下·天津·期中）科技发展离不开化学，下列说法错误的是 A．嫦娥五号发射时使用液氢和液氧做推进剂，是利用了燃烧反应提供能量 B．制造5G芯片的材料之一氮化硅属于一种新型陶瓷材料 C．积极推广共享单车以减少雾霾和光化学烟雾 D．“天宫”实验舱太阳能电池采用砷化镓(GaAs)作半导体，砷化镓能将化学能转化为电能 【答案】D 【详解】A．液氢和液氧发生氧化还原反应，放出大量能量为火箭发射提供动力，A正确； B．Si3N4具有高强度、耐高温等优良性能，属于一种新型陶瓷材料，B正确； C．积极推广共享单车，可以减少汽车尾气排放，汽车尾气中的氮氧化物是形成雾霾和光化学烟雾的重要原因之一，C正确； D．砷化镓(GaAs)是半导体，砷化镓能将太阳能转化为电能，D错误； 故答案选D。 【变式2-2】（25-26高二上·天津河西·期中）下列过程或装置能实现化学能转化为电能的是 A．太阳能电池 B．乙醇燃烧 C．氢氧燃料电池 D．电动汽车充电 【答案】C 【详解】A．太阳能电池将光能转化为电能，A不符合题意； B．乙醇燃烧是通过化学反应将化学能转化为热能，未直接转化为电能，B不符合题意； C．氢氧燃料电池通过化学反应直接产生电能，实现化学能向电能的转化，C符合题意； D．电动汽车充电是电能转化为化学能，与题目要求相反，D不符合题意； 故答案选C。 【变式2-3】（2025·天津河西·三模）化学与科学、技术、环境密切相关，“极地破冰”、“太空养鱼”等彰显了我国科技发展的巨大成就。下列说法正确的是 A．“雪龙2”号破冰船极地科考：破冰过程中水发生了化学变化 B．大型液化天然气运输船成功建造：天然气液化过程中形成了新的化学键 C．嫦娥六号的运载火箭助推器采用液氧煤油发动机：燃烧时化学能转化为热能 D．“祝融号”火星车上采用了新型碳化硅材料：碳化硅晶体为离子晶体 【答案】C 【详解】A．破冰过程只是水的状态发生改变（从固态变为液态等），没有新物质生成，属于物理变化，不是化学变化，故A错误； B．天然气液化是气态变为液态，只是分子间距离改变，分子内的化学键没有变化，没有形成新的化学键，属于物理变化，故B错误； C．液氧煤油发动机燃烧时，发生化学反应，化学能转化为热能，为火箭提供动力，故C正确； D．碳化硅晶体中，原子之间通过共价键结合，属于共价晶体，不是离子晶体，故D错误； 故选C。 题型03 化学能与物质稳定性之间的关系 1.物质本身所具有的能量越低，说明其结构越稳定，热稳定性强，断裂其化学键所吸收的能量就越高，而形成其化学键所释放的能量也越多。 2.决定化学反应中能量变化的因素及反应能量变化的判定 【解读】①物质本身所具有的能量越低，说明其结构越稳定，热稳定性强，断裂其化学键所吸收的能量就越高，而形成其化学键所释放的能量也越多。 ②反应的条件与反应的热效应没有必然的联系，每一个反应都有特定的条件，需要点燃或加热的反应不一定是吸热反应。例如燃烧都是放热反应，但是要达到着火点。 【典例3】（24-25高一下·天津·期中）白磷和红磷的能量转化如图所示，下列说法正确的是 A．红磷和白磷是同位素 B．相同条件下，白磷比红磷稳定 C．白磷转化为红磷的反应为放热反应 D．相同条件下，等质量的白磷的总能量比红磷的总能量低 【答案】C 【详解】A．红磷和白磷是由同种元素组成的性质不同的单质，互为同素异形体，A错误； B．物质能量越低越稳定，红磷能量低，较稳定，B错误； C．白磷转化为红磷，从能量高物质转化为能量低物质，是放热过程，属于放热反应，C正确； D．等质量的白磷的总能量比红磷的总能量高，D错误； 答案选C。 【变式3-1】（25-26高二上·天津武清·月考）下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 A．已知  ，则氢气的燃烧热为 B．已知：  ，则稀氨水和稀溶液完全反应生成1mol 时，放出热量等于57.3kJ C．一定条件下，将和置于密闭容器中充分反应生成1mol 放热46.2kJ，其热化学方程式为   D．已知(白磷，s)=4P(红磷，s)  ，则白磷比红磷稳定 【答案】C 【详解】A．根据定义，燃烧热是指1摩尔可燃物完全燃烧生成指定产物时释放的热量，H的指定产物为液态水，A错误； B．稀氨水是弱碱，其电离过程吸热，因此，当稀氨水与稀硫酸反应时，总热量释放会小于57.3 kJ，因为氨水电离吸收了部分能量，B错误； C．生成1 mol NH3放热46.2 kJ，则总反应为： 符合题意，C正确； D．白磷转化为红磷是放热过程，白磷能量高于红磷。根据能量越低越稳定的原则，红磷比白磷更稳定，D错误； 故选C。 【变式3-2】（25-26高二上·天津·月考）下列说法正确的是 A．已知  ，则氢气的燃烧热为 B．、完全反应，放出热量，则   C．白磷比红磷能量多，则(白磷，s)(红磷，s)   D．1 mol HBr(g)分解吸收的热量比分解吸收的热量多，所以比稳定 【答案】C 【详解】A．燃烧热是指在25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，对于氢气，指定产物是液态水，而题中生成气态水，A错误； B．是可逆反应，、无法完全进行，若完全反应放出的热量会大于，故  ，B错误； C．31 g白磷即0.25 mol比31 g红磷即1 mol多b kJ能量，故1 mol白磷转化为4 mol红磷时，C正确； D．非金属性越强，简单气态氢化物的稳定性越强，非金属性：，则稳定性：，选项结论错误，D错误； 故选C。 【变式3-3】（24-25高二下·天津河西·期末）环己烷的制备原理如下图所示，下列说法正确的是 A．1，3-丁二烯分子中所有原子不可能在同一平面上 B．环己烷中所有碳碳键的键角均为120° C．已知ΔH1>ΔH2则椅式环己烷比船式环己烷更稳定 D．环己烷中混有的环己烯可通过滴加足量溴的四氯化碳溶液，静置后分液除去 【答案】C 【详解】A．1,3-丁二烯分子中，两个碳碳双键分别位于1号碳和2号碳之间、以及3号碳和4号碳之间，每个双键的碳原子和与之相连的原子（氢原子或其他碳原子）都处于一个平面内，1，3-丁二烯分子中所有原子可能在同一平面上，故A错误； B．环己烷分子中饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化，所以分子中所有C-C-C键角均小于120°，故B错误； C．已知ΔH1>ΔH2，环己烯与氢气发生加成反应生成船式环己烷或生成椅式环己烷都是放热反应，生成船式环己烷放出的热量小于生成椅式环己烷放出的热量，说明椅式环己烷能量更低，更稳定，故C正确； D．环己烯与溴的四氯化碳溶液，发生加成反应生成1，2-二溴环己烷能溶于环己烷中，则通过滴加足量溴的四氯化碳溶液，静置后分液不能除去环己烷中混有的环己烯，故D错误； 故选C。 题型04 化学能的相关计算 图示 意义 a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能。c表示该反应的反应热。 ΔH 图1：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示放热反应 图2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝+c kJ·mol－1，表示吸热反应 　　　　 　　反应物断键吸收的能量＜生成物成键释放的能量，说明该反应为放热反应。 　　即遵循能量守恒定律，反应物的总能量=生成物总能量+热量（放热反应），反应物总能量=生成物总能量－热量（吸热反应）。 【典例4】（25-26高二上·天津河西·期中）一定条件下，几种物质转化时的能量变化如图所示，下列说法错误的是 A．该条件下，的燃烧热 B．在一定条件下，化学反应的反应热与反应的途径无关 C． D．反应1中，反应物的总能量大于生成物的总能量 【答案】A 【分析】由图可知，反应1：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH1=-221.0 kJ·mol-1，反应2：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol-1，反应3为2CO2(g)=2C(s)+2O2(g)，为反应1+反应2的逆反应，则ΔH3=-(ΔH1+ΔH2)=-(-221.0-566.0)=+787.0 kJ·mol-1，据此作答。 【详解】A．根据盖斯定律可知，该反应的，因此的燃烧热，故A错误； B．根据盖斯定律，化学反应的反应热只与始态和终态有关，与反应途径无关，故B正确； C．根据分析可知，ΔH3=-(ΔH1+ΔH2)=-(-221.0-566.0)=+787.0 kJ·mol-1，故C正确； D．反应1的ΔH1=-221.0 kJ·mol-1<0，为放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，故D正确； 故答案选A。 【变式4-1】（25-26高二上·天津南开·期中）一定温度下，  。下列分析正确的是 A．加入合适的催化剂可以改变该反应的焓变 B．升高温度，正反应速率增加，逆反应速率减小 C．恒温时，缩小体积，平衡不移动，气体颜色不变 D．断裂和中的共价键所需能量小于断裂中的共价键所需能量 【答案】D 【详解】A．催化剂只能改变反应速率，不影响焓变，A错误； B．升高温度时，正、逆反应速率均增加，但吸热方向的速率增加更多，B错误； C．缩小体积，因该反应前后气体计量数之和相等，平衡不移动，但各物质浓度增大，（紫色）浓度增大而导致气体颜色加深，C错误； D．=断键吸收的能量-成键释放的能量，表明断裂2 mol HI中的共价键吸收的能量大于形成1 mol 和1 mol 中共价键释放的能量，因此断裂1mol和1mol中共价键所需总能量小于断裂2 mol HI中的共价键所需的能量，D正确； 故选D。 【变式4-2】（2024·天津·高考真题）白磷()在高温下可分解为，即。已知中的键能为，中的键能为。下列说法错误的是 A．晶体为分子晶体 B．分子中含有键和键 C．与互为同素异形体 D．根据键能估算上述反应的 【答案】D 【详解】A．白磷由白磷分子构成，则P4晶体为分子晶体，A正确； B．P中含有键，三键中含有1个键和2个键，B正确； C．与是磷元素的两种单质，二者互为同素异形体，C正确； D．反应的ΔH=反应物总键能－生成物总键能= 209kJ/mol× 6 - 523kJ/mol ×2 = +208kJ/mol，D错误； 故选D。 【变式4-3】（24-25高一下·天津南开·期中）两种制备硫酸的途径如下图(反应条件略)。下列说法正确的是 A．已知 则 B．含 的 H2SO4稀溶液与足量NaOH 的稀溶液反应，放出的热量可能小于57.3kJ C．若H2<0， 则 1mol SO2和0.5mol O2的键能之和大于的键能 D．若 则2molH2O2(aq)的能量小于 2molH2O(l)和 的总能量 【答案】B 【详解】A．气态二氧化硫的能量大于液态二氧化硫， 则 ，故A错误； B．中和热是指强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水时放出的热量，含 的 H2SO4稀溶液与足量NaOH 的稀溶液反应，硫酸溶液的体积未知，生成的水的物质的量未知，所以放出的热量不能确定，故B正确； C．若H2<0， 则1mol SO2和0.5mol O2的键能之和小于的键能，故C错误； D．① ② ，①+②得若 则2molH2O2(aq)的能量大于 2molH2O(l)和 的总能量，故D错误； 选B。 题型05 原电池的构成和形成 原电池的组成条件 （1）一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 （2）二看两电极：一般是活泼性不同的两电极，提供两个活泼性不同的电极，分别作负极和正极。 【解读】a、负极：活泼性强的金属，该金属失电子，发生氧化反应。 b、正极：活泼性弱的金属或非金属(常用碳棒、石墨)，该电极上得电子，发生还原反应。 c、得失电子的反应为电极反应，上述原电池中的电极反应为： 负极：Zn－2e－＝Zn2+　正极：2H＋＋2e－＝H2↑，总反应：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑ （3）三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中。 【解读】电源内部电解质溶液中，阳离子移动的方向即是电流的方向，所以阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 【典例5】（23-24高一下·天津·期中）下面四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】选项中B、C、D均为自发进行的氧化还原反应，所以B、C、D的反应可用于构成原电池，A选项中是非氧化还原反应，所以理论上不可用于设计原电池， 故答案为：A。 【变式5-1】（23-24高一下·天津·期末）下列关于如图所示转置的叙述中，正确的是 A．该装置将电能转变为化学能 B．在铜片表面被氧化 C．电子从片经导线流向片 D．为原电池的负极 【答案】D 【分析】锌和铜插在稀硫酸的电解质溶液中构成原电池，锌作负极发生氧化反应，铜作正极发生还原反应。 【详解】A．该装置是将化学能转化为电能的原电池，A错误； B．氢离子在铜片表面被还原生成氢气，B错误； C．电子从负极锌片经导线流向正极铜片，C错误； D．锌为原电池负极，失去电子发生氧化反应生成锌离子，D正确； 故选D。 【变式5-2】（22-23高二上·天津河西·期末）下列装置或过程能实现化学能转化为电能的是 A．水力发电 B．水果电池 C．燃气燃烧 D．电动车充电 【答案】B 【详解】A．水力发电是水的重力势能转化为电能，故A不符合题意； B．水果电池是将化学能转化为电能，故B符合题意； C．燃气燃烧是将化学能变为热能，故C不符合题意； D．电动车充电是将电能变为化学能，故D不符合题意。 综上所述，答案为B。 【变式5-3】（2022·天津津南·模拟预测）下列操作或装置能达到实验目的的是 A．图甲证明 B．图乙装置构成原电池 C．用丙装置测定化学反应速率 D．用丁装置量取的盐酸溶液 【答案】D 【详解】A．由图可知，氯化银悬浊液过量，当加入溴化钠溶液后，再加入碘化钠溶液，只存在氯化银转化为碘化银的反应，不存在溴化银转化为碘化银的反应，所以无法比较溴化银和碘化银的溶度积大小，故A错误； B．由图可知，左侧烧杯中锌能与烧杯中的硫酸铜溶液直接反应，不能构成原电池，故B错误； C．由图可知，长颈漏斗会使反应生成的氧气逸出，无法测定过氧化氢在二氧化锰做催化剂条件下发生分解反应的化学反应速率，故C错误； D．盐酸会腐蚀碱式滴定管中的橡胶管，所以只能用酸式滴定管量取，由图可知，量取10.00mL的盐酸溶液的滴定管为酸式滴定管，故D正确； 故选D。 题型06 原电池的工作原理 原电池的工作原理 （1）反应原理（以锌铜原电池为例） ①电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极，即电子不下水。 ②离子移动方向：阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)，即离子不上岸。 ③电流方向：正极→导线→负极→电解质溶液→正极。 ④两极电极反应式 负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)。 正极(铜极)：2H＋＋2e－===H2(还原反应)。 总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 （2）原电池的正、负极的判断方法 ①根据电极材料：较活泼的金属为负极，活泼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：电流是由正极流向负极的，电子是由负极流向正极的。 ③根据离子移动方向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 ④根据电极反应类型：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。 ⑤根据电极上反应现象：如电极粗细的变化、质量的变化、是否有气泡产生等。 【解读】在判断电流方向时，要注意电源的内电路和外电路的电流方向的不同：在电源的外电路电流由正极流向负极，在电源的内电路电流由负极流向正极。 （3）“三步”突破原电池电极反应式的书写： 第一步：分析氧化还原反应：根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正负极反应物质及电子得失数目，需遵循三大守恒（电子得失守恒、质量守恒、电荷守恒）。 第二步：注意电解质溶液环境：分析电解质溶液的酸碱性及离子参加反应的情况，确定电极反应，写出电极反应式，例如在氢氧燃料电池的电极反应书写中，在碱性环境中O2得电子后的产物写OH-比写H2O更合适，在传导O2-的固体电解质中，O2得电子后的产物写O2-比写OH-更合适。 第三步：合并正、负电极反应：调整两极反应式中得失电子数目相等并叠加，消去电子，得出总反应式。 【典例6】（2023·天津河东·一模）用如图装置进行实验，产生电流。下列说法不正确的是 A．b为电池的负极 B．工作一段时间后，a极附近溶液pH减小 C．K+从a极经阳离子交换膜移动到b极 D．该装置的总反应为：H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O 【答案】A 【分析】从图中可以看出，a电极，H2失电子产物与电解质反应生成H2O，b电极，Cl2得电子生成Cl-，则a电极为负极，b电极为正极。反应过程中，K+透过阳离子交换膜，从左侧溶液中向右侧溶液中迁移。 【详解】A．由分析可知，b为电池的正极，A不正确； B．工作一段时间后，a极发生反应H2-2e-+2OH-=2H2O，c(OH-)减小，溶液pH减小，B正确； C．由分析可知，K+透过阳离子交换膜，从左侧溶液中向右侧溶液中迁移，即K+从a极经阳离子交换膜移动到b极，C正确； D．该装置的负极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O，正极反应为Cl2+2e-=2Cl-，总反应为：H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O，D正确； 故选A。 【变式6-1】（22-23高二上·天津河西·期末）将琼脂、饱和食盐水、水倒入烧杯中，搅拌、加热、煮沸、溶解，稍冷，制得琼脂溶液，然后分别按如图所示在甲乙两培养皿中添加并混匀溶液、放入铁钉，一段时间后观察现象． 下列说法不正确的是 A．甲中铜丝附近溶液颜色变红 B．甲中裸露的铁钉附近出现特征蓝色 C．乙中铁发生吸氧腐蚀 D．乙中锌皮附近溶液颜色无明显变化 【答案】C 【详解】A．甲中铁作附近，铜作正极，铜附近氧气得到电子变为氢氧根，氢氧根使酚酞变为红色，因此铜丝附近溶液颜色变红，故A正确； B．甲中铁失去电子变为亚铁离子，亚铁离子与铁氰化钾反应生成蓝色沉淀，因此甲中裸露的铁钉附近出现特征蓝色，故B正确； C．乙中锌失去电子变为锌离子，铁为正极，铁不反应，故C错误； D．乙中锌失去电子变为锌离子，锌离子不与铁氰化钾反应，因此锌皮附近溶液颜色无明显变化，故D正确。 综上所述，答案为C。 【变式6-2】（24-25高一下·天津·月考）下列关于如图所示装置的叙述中，正确的是 A．铜片质量逐渐增大 B．在铜片表面被还原 C．该装置将电能转变为化学能 D．电子从Cu片经导线流向Zn片 【答案】B 【分析】锌和铜插在稀硫酸的电解质溶液中构成原电池，锌作负极发生氧化反应，电极反应为：；铜作正极发生还原反应，电极反应为：，据此分析解答。 【详解】A．由分析可知，铜作正极发生还原反应，电极反应为：，铜片质量不变，A错误； B．由分析可知，铜作正极发生还原反应，电极反应为：，在铜片表面得到电子转化为氢气被还原，B正确； C．该装置为原电池装置，将化学能转变为电能，C错误； D．电子由负极流向正极，由分析可知，铜为正极，锌为负极，电子应从锌片经导线流向铜片，D错误； 故答案选B。 【变式6-3】（24-25高一下·天津·期末）流动电池是一种新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。某种流动电池装置如图所示，电池总反应为。下列说法正确的是 A．电池工作时电解质溶液循环流动，无需补充电解液 B．极的电极反应为： C．该电池工作时电极附近溶液的减小 D．为正极，电子由极流出，经电解质溶液流向极 【答案】B 【分析】根据原电池原理来分析解答，电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4═CuSO4+PbSO4+2H2O，则铜失电子发生氧化反应为负极，反应式为：Cu-2e-═Cu2+，PbO2得电子发生还原反应为正极，反应式为：PbO2+4H+++2e-═PbSO4+2H2O，据此分析。 【详解】A．由电池总反应可知，则调节电解质溶液的方法是补充H2SO4，A错误； B．铜失电子发生氧化反应为负极，反应式为：Cu-2e-═Cu2+，B正确； C．PbO2得电子发生还原反应为正极，反应式为：PbO2+4H+++2e-═PbSO4+2H2O，所以PbO2电极附近溶液的pH增大，C错误； D．电子不能在溶液中通过，D错误； 故选B。 题型07 原电池原理的应用 1.制作化学电源。 人们利用原电池原理，将化学能直接转化为电能，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能燃料电池等，以满足不同的需要。 从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池制作化学电源。 ①拆分反应：将自发的氧化还原反应分成两个半反应。 ②选择电极材料：将还原剂（一般为比较活泼的金属）作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极——石墨棒、铂片作负极。 ③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。 ④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。 2.比较金属的活动性。 　　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。例如，有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，A为负极，B为正极，金属活动性A＞B。 3.加快氧化还原反应速率。 　　实验室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）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的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。如果用纯锌，可以在稀H2SO4溶液中加入少量的CuSO4溶液，也同样会加快产生H2的速率，原因是Cu2++Zn=Cu+Zn2+，生成的Cu和Zn在稀H2SO4溶液中形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2的速率加快。 【典例7】（24-25高一下·天津·期中）把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为正极；c、d相连时，电流由c到d；a、d相连时，d极上产生大量气泡，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 A．b>a>c>d B．a>b>d>c C．c>d>a>b． D．b>a>d>c 【答案】D 【分析】原电池中，活泼性较强的电极为负极，活泼性较弱的电极为正极，放电时，电流从正极沿导线流向负极，正极上得电子发生还原反应，据此分析； 【详解】a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为正极，金属的活动性顺序b>a；c、d相连时，电流由c到d，金属的活动性顺序d>c；a、d相连时，d极上产生大量气泡，金属的活动性顺序a>d，金属的活动性顺序b>a>d>c； 故选D。 【变式7-1】（24-25高二上·天津和平·期末）碱性锌锰电池的总反应为：。下列关于该电池的说法中不正确的是 A．为负极，为正极 B．正极反应是 C．工作时电子由经外电路流向 D．发生还原反应，发生氧化反应 【答案】D 【分析】由电池总反应可知，锌为碱性锌锰电池的负极，碱性条件下锌做负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为；二氧化锰是电池的正极，在水分子作用下，二氧化锰做正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氢氧根离子，电极反应式为，据此分析作答。 【详解】A．由分析可知，锌为碱性锌锰电池的负极，二氧化锰是电池的正极，A项正确； B．二氧化锰是电池的正极，在水分子作用下，二氧化锰做正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氢氧根离子，电极反应式为，B项正确； C．工作时电子从负极流向正极，即从锌流向二氧化锰，C项正确； D．由分析可知，碱性条件下锌做负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，在水分子作用下，二氧化锰做正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氢氧根离子，D项错误； 答案选D。 【变式7-2】（24-25高一下·天津滨海新·期中）有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分实验现象 a极质量减小；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 实验装置 部分实验现象 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】原电池中一般负极的活泼性强于正极，装置一：形成原电池，a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，则金属的活动性顺序a＞b；装置二：未形成原电池，b极有气体产生，c极无变化，则金属的活动性顺序b＞c；装置三：形成原电池，d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，则金属的活动性顺序d＞c；装置四：形成原电池，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，则金属的活动性顺序d＞a；所以这四种金属的活动性顺序为d＞a＞b＞c。故答案选C。 【变式7-3】（23-24高一下·天津·期中）下列实验方案现象正确并且能达到相应目的的是 A．向溶液中通入SO2气体，溶液变浑浊，证明具有氧化性 B．取5mL 0.1mol/L的KI溶液，滴加0.1mol/L 溶液5～6滴，充分反应后向溶液中加入淀粉溶液，变蓝，证明该反应为可逆反应 C．常温下，将Mg、Al与NaOH溶液组成原电池，Al作负极，证明金属活动性Al>Mg D．焦炭在高温下可以置换出中的Si，证明C的非金属性比Si强 【答案】A 【详解】A．二氧化硫可氧化硫化钠生成S，生成淡黄色沉淀，可证明SO2具有氧化性，故A正确； B．取5mL 0.1mol/L的KI溶液，滴加0.1mol/L 溶液5～6滴，充分反应后向溶液中加入淀粉溶液，变蓝，只能说明有单质碘生成，不能证明该反应为可逆反应，故B错误； C．用于镁和氢氧化钠溶液不反应，铝可以，所以常温下，将Mg、Al与NaOH溶液组成原电池，Al作负极，而金属活动性Al＜Mg，故C错误； D．焦炭在高温下可以置换出中的Si，由于不是在溶液中进行的置换反应，所以不能证明C的非金属性比Si强，故D错误； 故选A。 题型08 原电池的相关计算 1. 原电池计算核心依据：电子守恒，负极失电子总数等于正极得电子总数 2. 电子物质的量计算：n(e⁻)=Q/F=It/F，F为法拉第常数，数值取96500 C/mol，Q是电量，I是电流，t是时间 3. 物质相关计算：结合电极反应式，通过电子的物质的量，计算电极上消耗或生成物质的量、质量 4. 气体体积计算：先依据电子守恒求出生成气体的物质的量，再用V=n·Vₘ计算气体体积 5. 溶液相关计算：根据电极反应中离子的消耗或生成，结合溶液体积计算离子浓度，进而求溶液pH或浓度变化 【典例8】（24-25高一下·天津西青·期末）用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如图所示。 下列有关说法正确的是 A．电池工作时，Na+向电极2迁移 B．电极1发生的电极反应式为： C．外电路通过0.2mol电子时， 消耗O2的体积为1.12L D．电极1为正极，电极2为负极 【答案】A 【分析】电极1发生氧化反应为原电池的负极，电极2为正极，负极氨气被氧化为氮气：，正极氧气被还原：； 【详解】A．电池工作时阳离子向正极移动，因此Na+向电极2迁移，A正确； B．电池中电解质溶液为NaOH溶液，因此电极1发生的电极反应为，B错误； C．根据分析有，当外电路通过0.2mol电子时， 消耗标准状况下O2的体积为，C错误； D．根据分析电极1发生氧化反应为负极、电极2为正极，D错误； 故选A。 【变式8-1】（24-25高一下·天津·期中）纯电动车采用了一种高效耐用的新型可充电电池，该电池以和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液，电池总反应为。下列说法正确的是 A．电池工作时向正极迁移 B．正极反应式为 C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．每转移3mol电子，负极有97.5g锌被氧化 【答案】D 【详解】A．电池工作时，阴离子（OH⁻）向负极迁移，以维持电荷平衡，A错误； B．正极反应在碱性环境中不应出现H⁺，正确的反应式，B错误； C．根据总反应，反应消耗溶剂水，同时生成溶质KOH，电解质溶液浓度增大，C错误； D．3mol Zn转移6mol e⁻，转移3mol e⁻时消耗1.5mol Zn，Zn的质量为1.5×65=97.5g，D正确； 故选D。 【变式8-2】（24-25高三上·天津河西·期末）硅锰原电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．放电过程中，负极区溶液pH增大 B．导线上每通过1mole-，正极区溶液质量增加44.5g C．将交换膜更换为阴离子交换膜，电解液换为NaOH溶液，电流更平稳 D．原电池的工作原理： 【答案】B 【分析】由图可知，在碳硅电极上Si被氧化生成SiO2，则碳硅电极为负极，电极反应式为：Si-4e-+2H2O=SiO2+4H+；在MnO2电极上MnO2被还原生成Mn2+，则MnO2电极为正极，电极反应式为：2MnO2+4e-+8H+=2Mn2++4H2O，据此解答。 【详解】A．放电过程中，碳硅电极为负极，电极反应式为：Si-4e-+2H2O=SiO2+4H+，即生成H+同时消耗H2O，但H+透过质子交换膜迁移到正极，则负极区溶液中n(H+)不变，但H2O被消耗，溶液的体积减小，c(H+)增大，则pH减小，A错误； B．正极反应为：2MnO2+4e-+8H+=2Mn2++4H2O，导线上每通过1mole-，即有1molH+从负极区迁移至正极区溶液，同时正极溶解0.5molMnO2，则正极区溶液质量增加1mol×1g/mol+0.5mol×87g/mol=44.5g，B正确； C．由于Si能与NaOH溶液直接反应，所以电解液不能换为NaOH溶液，C错误； D．负极反应为：Si-4e-+2H2O=SiO2+4H+，正极反应为：2MnO2+4e-+8H+=2Mn2++4H2O，将正、负极的电极反应式相加可得原电池的工作原理：，D错误； 故选B。 【变式8-3】用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水(主要成分为，还含有等杂质)。下列说法错误的是 A．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜 B．电池工作一段时间后，右室溶液的增大 C．a极电极反应式： D．若将含有的废水完全处理，可除去的质量为292.5g 【答案】D 【分析】如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，在a极，失去电子，被氧化为和，为负极，电极反应式为，则b极为正极，得电子被还原为，电极反应式为，海水中的阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，据此回答。 【详解】A．a电极失去电子，附近负电荷减少，为了淡化海水，阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，A正确； B．由分析可知，b为正极，电极反应式为，则消耗氢离子，增大，B正确； C．由分析可知，a极电极反应式：，C正确； D．的物质的量为，根据选项A分析可知，消耗时转移电子，根据电荷守恒可知，可同时处理，其质量为，但是海水中还含有等杂质离子，故除去的质量小于，D错误； 故选D。 题型09 电池的回收 废旧电池的回收利用 干电池中有Zn、Cu、C、MnO2、ZnCl2、NH4Cl、炭黑、石墨等单质和化合物。通过一系列的基本操作，可回收上述物质，用以补充部分化学实验的试剂。 （1）Zn——用剪刀除去废电池外皮，洗净后剪碎晾干，即得锌片，可用于实验室制H2。如想得到锌粒，可将锌片放入铁坩埚中加强热使之熔化（Zn熔点410.6℃），熔化时会有少量ZnO白烟生成，熔化后除去浮渣，倒出冷却。依上法再熔化一次，倒在铁板上，在其凝固过程中将其割碎，即得锌粒。 （2）铜片——把废旧电池上的铜帽取下砸扁，用煮沸的稀H2SO4洗涤，用水洗净晾干，得紫红色铜片。 （3）碳棒——从废旧电池中取出，洗净即可，可用于电解池的电极。 （4）氯化铵——洗涤干电池中黑色糊状物时，其不溶于水的物质基本是MnO2，氯化铵则溶于水中，将溶液过滤得澄清溶液，加热、蒸发、浓缩、结晶，即得氯化铵晶体。 【典例9】化学与生活息息相关，下列说法正确的是 A．掩埋废旧电池不会造成环境污染 B．保护水中的钢闸门，应将其与电源正极连接 C．“祝融号”火星车使用的太阳能电池板可将电能转化为化学能 D．用“保暖贴”取暖，铁做负极发生吸氧腐蚀，放出热量 【答案】D 【详解】A．废旧电池中含有重金属离子，掩埋废旧电池会造成土壤、水体污染，A错误； B．将水中的钢闸门与电源的正极连接，使钢闸门成为阳极，失电子速率加快，加速了钢闸门的腐蚀，B错误； C．“祝融号”火星车使用的太阳能电池板将太阳能转化为电能，C错误； D．“保暖贴”内含铁粉、碳、氯化钠，发生吸氧腐蚀时铁粉作负极，碳作正极，D正确； 故答案为：D。 【变式9-1】探索新能源是化学科学的重要研究方向。下列说法正确的是 A．开发使用锂离子电池能够彻底解决铅蓄电池所带来的环境污染问题 B．核电站所使用的同位素U-235的核裂变过程是化学变化 C．宇宙深空探索卫星必需的太阳能电池板的材质是晶体硅单质 D．利用海洋潮汐发电的能量转换途径是：潮汐能→化学能→电能 【答案】C 【详解】A．锂离子电池的使用不可能彻底解决环境污染问题，会产生新的环境问题，A错误； B．核裂变属于核反应，不属于化学变化，B错误； C．太阳能电池板现在主要的材料是晶体硅，C正确； D．海洋潮汐发电实现的能量转换应该是潮汐能→电能→化学能，D错误； 故选C。 【变式9-2】（24-25高三上·天津滨海新·期中）化学与环境密切相关。下列说法正确的是 A．燃煤中加入CaO有助于实现“碳中和” B．CO2、SO2的排放都会导致酸雨的形成 C．深埋废旧电池，可防止重金属对环境的污染 D．改进汽车尾气净化技术，可减少大气污染 【答案】D 【详解】A．燃煤中加入氧化钙可减少二氧化硫的排放，但不能减少二氧化碳的排放，无助于实现“碳中和”，故A错误； B．二氧化碳的排放不会导致酸雨的形成，故B错误； C．深埋废旧电池，电池中的重金属会造成地下水和土壤被污染，故C错误； D．改进汽车尾气净化技术可减少有害气体的排放，有利于减少大气污染，故D正确； 故选D。 【变式9-3】化学与生产、生活密切相关，下列说法中错误的是 A．陶瓷的主要原料是黏土，陶瓷可用于生产绝缘材料、卫生洁具等 B．“天和”核心舱腔体使用的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料 C．风力发电可以减少对化石燃料的依赖，发电时机械能转化为电能、热能 D．废旧电池中含有重金属，属于有害垃圾，故采用深挖填埋的方式处理 【答案】D 【详解】A．陶瓷的主要原料是黏土、石英等物质，陶瓷可用于生产绝缘材料、卫生洁具等，A正确； B．氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料，B正确； C．风力发电可减少火力发电的量，从而减少对化石燃料的依赖，风力发电时风吹动叶片，叶片旋转发电，机械能转化为电能、热能，C正确； D．废旧电池中含有重金属，深埋会污染土壤，应集中交给专门的处理部门处理，D错误； 故答案选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.1 化学反应与能量 题型01 化学反应中能量变化的原因 题型02 能量的相互转化 题型03 化学能与物质稳定性之间的关系 题型04 化学能的相关计算 题型05 原电池的构成和形成 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 原电池的相关计算 题型09 电池的回收 题型01 化学反应中能量变化的原因 （1）决定因素 ①化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的_____如下图所示： 反应物的总能量______生成物的总能量，反应吸收能量（图1）； 反应物的总能量______生成物的总能量，反应放出能量（图2）。 ②旧键断裂所吸收的能量与新键的形成所释放的能量的相对大小决定了一个化学反应中_____　　　　 当E1______E2，反应吸收热量； 当E1______E2，反应放出热量。 （2）反应能量变化的判定——吸热反应、放热反应的判定，如图， ①E1＞E2，新化学键的形成所释放的能量小于破坏旧化学键所吸收的能量，该反应就是吸热反应； ②E1＜E2，新化学键的形成所释放的能量大于破坏旧化学键所吸收的能量，该反应就是放热反应。 如 　　　　　　　　　　　　　 　　反应物断键吸收的能量＜生成物成键释放的能量，说明该反应为放热反应。即遵循能量守恒定律，反应物的总能量=生成物总能量+热量（放热反应），反应物总能量=生成物总能量－热量（吸热反应）。 【典例1】（25-26高二上·天津和平·期中）下列图示与相应叙述相符的是 A．的燃烧热为 B．金刚石比石墨稳定 C．该可逆反应的正反应 D．红磷转化为白磷是放热反应 A．A B．B C．C D．D 【变式1-1】（25-26高二上·天津河西·期中）下列变化过程中需要吸收能量的是 A．水蒸气变成液态水 B．稀硫酸与生石灰 C．氯原子结合成氯分子 D．碳酸氢钠与盐酸 【变式1-2】（24-25高一下·天津·期末）下列反应中，一定可以用如图表示能量变化的有 ①化合反应 ②与在高温下反应生成 ③甲烷在空气中燃烧 ④需要加热才能发生的反应 ⑤化学键断裂吸收的能量比化学键生成放出的能量多的反应 ⑥反应物总能量比生成物总能量低的反应 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【变式1-3】（24-25高一下·天津滨海新·期中）根据如图提供的信息，下列所得结论不正确的是 A．该反应可用来制做“冰袋” B．该反应为吸热反应 C．Na与水反应符合该图像 D．该反应可能需要加热才能发生反应 题型02 能量的相互转化 一、核心定律 能量守恒定律：转化/转移总量不变 反应热（ΔH）：放热ΔH＜0，吸热ΔH＞0 二、化学反应与热能 微观：ΔH = 反应物总键能 − 生成物总键能（断键吸、成键放） 宏观：ΔH = 生成物总能量 − 反应物总能量 常见类型：放热（燃烧、中和等）；吸热（多数分解等） 三、化学能与电能 1. 原电池：自发氧化还原反应→直接转电能 构成：两异电极、电解质、闭合回路 原理：负极氧化（失e⁻），正极还原（得e⁻） 2. 电源：一次电池（不可逆）、二次电池（可充放）、燃料电池（高效洁净） 四、能源分类 （1）一次能源与二次能源 从自然界______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______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______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______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______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______等。 【典例2】下列能量转化形式主要由化学能转化为电能的是 A．溶液的电解 B．锌铜原电池工作时 C．外加电流法保护钢闸门 D．行驶中的燃油车 A．A B．B C．C D．D 【变式2-1】（24-25高一下·天津·期中）科技发展离不开化学，下列说法错误的是 A．嫦娥五号发射时使用液氢和液氧做推进剂，是利用了燃烧反应提供能量 B．制造5G芯片的材料之一氮化硅属于一种新型陶瓷材料 C．积极推广共享单车以减少雾霾和光化学烟雾 D．“天宫”实验舱太阳能电池采用砷化镓(GaAs)作半导体，砷化镓能将化学能转化为电能 【变式2-2】（25-26高二上·天津河西·期中）下列过程或装置能实现化学能转化为电能的是 A．太阳能电池 B．乙醇燃烧 C．氢氧燃料电池 D．电动汽车充电 【变式2-3】（2025·天津河西·三模）化学与科学、技术、环境密切相关，“极地破冰”、“太空养鱼”等彰显了我国科技发展的巨大成就。下列说法正确的是 A．“雪龙2”号破冰船极地科考：破冰过程中水发生了化学变化 B．大型液化天然气运输船成功建造：天然气液化过程中形成了新的化学键 C．嫦娥六号的运载火箭助推器采用液氧煤油发动机：燃烧时化学能转化为热能 D．“祝融号”火星车上采用了新型碳化硅材料：碳化硅晶体为离子晶体 题型03 化学能与物质稳定性之间的关系 物质本身所具有的能量越_____，说明其结构越_____，热稳定性_____，断裂其化学键所吸收的能量就越_____，而形成其化学键所释放的能量也越_____。2.决定化学反应中能量变化的因素及反应能量变化的判定 【解读】①物质本身所具有的能量越低，说明其结构越稳定，热稳定性强，断裂其化学键所吸收的能量就越高，而形成其化学键所释放的能量也越多。 ②反应的条件与反应的热效应没有必然的联系，每一个反应都有特定的条件，需要点燃或加热的反应不一定是吸热反应。例如燃烧都是放热反应，但是要达到着火点。 【典例3】（24-25高一下·天津·期中）白磷和红磷的能量转化如图所示，下列说法正确的是 A．红磷和白磷是同位素 B．相同条件下，白磷比红磷稳定 C．白磷转化为红磷的反应为放热反应 D．相同条件下，等质量的白磷的总能量比红磷的总能量低 【变式3-1】（25-26高二上·天津武清·月考）下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 A．已知  ，则氢气的燃烧热为 B．已知：  ，则稀氨水和稀溶液完全反应生成1mol 时，放出热量等于57.3kJ C．一定条件下，将和置于密闭容器中充分反应生成1mol 放热46.2kJ，其热化学方程式为   D．已知(白磷，s)=4P(红磷，s)  ，则白磷比红磷稳定 【变式3-2】（25-26高二上·天津·月考）下列说法正确的是 A．已知  ，则氢气的燃烧热为 B．、完全反应，放出热量，则   C．白磷比红磷能量多，则(白磷，s)(红磷，s)   D．1 mol HBr(g)分解吸收的热量比分解吸收的热量多，所以比稳定 【变式3-3】（24-25高二下·天津河西·期末）环己烷的制备原理如下图所示，下列说法正确的是 A．1，3-丁二烯分子中所有原子不可能在同一平面上 B．环己烷中所有碳碳键的键角均为120° C．已知ΔH1>ΔH2则椅式环己烷比船式环己烷更稳定 D．环己烷中混有的环己烯可通过滴加足量溴的四氯化碳溶液，静置后分液除去 题型04 化学能的相关计算 图示 意义 a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能。c表示该反应的反应热。 ΔH 图1：ΔH＝_____kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示_____反应 图2：ΔH＝_____kJ·mol－1＝+c kJ·mol－1，表示_____反应 　　　　　　　　　　　 　　反应物断键吸收的能量_____生成物成键释放的能量，说明该反应为放热反应。即遵循能量守恒定律，反应物的总能量=生成物总能量_____热量（放热反应），反应物总能量=生成物总能量_____热量（吸热反应）。 【典例4】（25-26高二上·天津河西·期中）一定条件下，几种物质转化时的能量变化如图所示，下列说法错误的是 A．该条件下，的燃烧热 B．在一定条件下，化学反应的反应热与反应的途径无关 C． D．反应1中，反应物的总能量大于生成物的总能量 【变式4-1】（25-26高二上·天津南开·期中）一定温度下，  。下列分析正确的是 A．加入合适的催化剂可以改变该反应的焓变 B．升高温度，正反应速率增加，逆反应速率减小 C．恒温时，缩小体积，平衡不移动，气体颜色不变 D．断裂和中的共价键所需能量小于断裂中的共价键所需能量 【变式4-2】（2024·天津·高考真题）白磷()在高温下可分解为，即。已知中的键能为，中的键能为。下列说法错误的是 A．晶体为分子晶体 B．分子中含有键和键 C．与互为同素异形体 D．根据键能估算上述反应的 【变式4-3】（24-25高一下·天津南开·期中）两种制备硫酸的途径如下图(反应条件略)。下列说法正确的是 A．已知 则 B．含 的 H2SO4稀溶液与足量NaOH 的稀溶液反应，放出的热量可能小于57.3kJ C．若H2<0， 则 1mol SO2和0.5mol O2的键能之和大于的键能 D．若 则2molH2O2(aq)的能量小于 2molH2O(l)和 的总能量 题型05 原电池的构成和形成 原电池的组成条件 （1）一看反应：看是否有_____的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 （2）二看两电极：一般是_____不同的两电极，提供两个活泼性不同的电极，分别作负极和正极。 【解读】a、负极：活泼性强的金属，该金属失电子，发生氧化反应。 b、正极：活泼性弱的金属或非金属(常用碳棒、石墨)，该电极上得电子，发生还原反应。 c、得失电子的反应为电极反应，上述原电池中的电极反应为： 负极：Zn－2e－＝Zn2+　正极：2H＋＋2e－＝H2↑，总反应：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑ （3）三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液； ②两电极直接或间接_____； ③两电极插入_____中。 【解读】电源内部电解质溶液中，阳离子移动的方向即是_____的方向，所以阳离子向_____移动，阴离子向_____移动。 【典例5】（23-24高一下·天津·期中）下面四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的是 A． B． C． D． 【变式5-1】（23-24高一下·天津·期末）下列关于如图所示转置的叙述中，正确的是 A．该装置将电能转变为化学能 B．在铜片表面被氧化 C．电子从片经导线流向片 D．为原电池的负极 【变式5-2】（22-23高二上·天津河西·期末）下列装置或过程能实现化学能转化为电能的是 A．水力发电 B．水果电池 C．燃气燃烧 D．电动车充电 【变式5-3】（2022·天津津南·模拟预测）下列操作或装置能达到实验目的的是 A．图甲证明 B．图乙装置构成原电池 C．用丙装置测定化学反应速率 D．用丁装置量取的盐酸溶液 题型06 原电池的工作原理 原电池的工作原理 （1）反应原理（以锌铜原电池为例） ①电子移动方向：锌_____逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从_____极经_____流入_____极，即_____不下水。 ②离子移动方向：阴离子向_____极移动(如SO)，阳离子向_____极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在_____上冒出)，即_____不上岸。 ③电流方向：正极→导线→_____极→_____溶液→_____极。 ④两极电极反应式 负极(锌极)：_____(_____反应)。 正极(铜极)：_____(_____反应)。 总反应：_____ （2）原电池的正、负极的判断方法 ①根据电极材料：较活泼的金属为_____极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为_____极。 ② 根据电流方向或电子流动方向：电流是由_____极流向_____极的，电子是由_____极流向_____极的。 ③根据离子移动方向：阳离子移向_____极，阴离子移向_____极。 ④根据电极反应类型：发生氧化反应的为_____极，发生还原反应的为_____极。 ⑤根据电极上反应现象：如电极粗细的变化、质量的变化、是否有气泡产生等。 【解读】在判断电流方向时，要注意电源的内电路和外电路的电流方向的不同：在电源的外电路电流由_____极流向_____极，在电源的内电路电流由_____极流向_____极。 （3）“三步”突破原电池电极反应式的书写： 第一步：分析氧化还原反应：根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正负极反应物质及电子得失数目，需遵循三大守恒（电子得失守恒、质量守恒、电荷守恒）。 第二步：注意电解质溶液环境：分析电解质溶液的酸碱性及离子参加反应的情况，确定电极反应，写出电极反应式，例如在氢氧燃料电池的电极反应书写中，在碱性环境中O2得电子后的产物写OH-比写H2O更合适，在传导O2-的固体电解质中，O2得电子后的产物写O2-比写OH-更合适。 第三步：合并正、负电极反应：调整两极反应式中得失电子数目相等并叠加，消去电子，得出总反应式。 【典例6】（2023·天津河东·一模）用如图装置进行实验，产生电流。下列说法不正确的是 A．b为电池的负极 B．工作一段时间后，a极附近溶液pH减小 C．K+从a极经阳离子交换膜移动到b极 D．该装置的总反应为：H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O 【变式6-1】（22-23高二上·天津河西·期末）将琼脂、饱和食盐水、水倒入烧杯中，搅拌、加热、煮沸、溶解，稍冷，制得琼脂溶液，然后分别按如图所示在甲乙两培养皿中添加并混匀溶液、放入铁钉，一段时间后观察现象． 下列说法不正确的是 A．甲中铜丝附近溶液颜色变红 B．甲中裸露的铁钉附近出现特征蓝色 C．乙中铁发生吸氧腐蚀 D．乙中锌皮附近溶液颜色无明显变化 【变式6-2】（24-25高一下·天津·月考）下列关于如图所示装置的叙述中，正确的是 A．铜片质量逐渐增大 B．在铜片表面被还原 C．该装置将电能转变为化学能 D．电子从Cu片经导线流向Zn片 【变式6-3】（24-25高一下·天津·期末）流动电池是一种新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。某种流动电池装置如图所示，电池总反应为。下列说法正确的是 A．电池工作时电解质溶液循环流动，无需补充电解液 B．极的电极反应为： C．该电池工作时电极附近溶液的减小 D．为正极，电子由极流出，经电解质溶液流向极 题型07 原电池原理的应用 1.制作化学电源。 人们利用原电池原理，将_____能直接转化为_____能，制作了多种电池，如_____电池、_____电池、充电电池、高能燃料电池等，以满足不同的需要。 从理论上说，任何一个_____都可以设计成原电池制作化学电源。 ①拆分反应：将自发的氧化还原反应分成两个_____。 ②选择电极材料：将还原剂（一般为比较活泼的金属）作_____极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作_____极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极——_____作负极。 ③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料_____的金属的阳离子。 ④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。 2.比较金属的活动性。 　　原电池中，一般活动性强的金属为_____极，活动性弱的金属为_____极。例如，有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，A为_____极，B为极，金属活动性A_____B。 3.加快氧化还原反应速率。 　　实验室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反应制H2，常用_____锌，它产生H2的速率快，原因是_____锌中的杂质和锌、稀H2SO4的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。如果用纯锌，可以在稀H2SO4溶液中加入少量的CuSO4溶液，也同样会加快产生H2的速率，原因是Cu2++Zn=Cu+Zn2+，生成的Cu和Zn在稀H2SO4溶液中形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2的速率加快。 【典例7】（24-25高一下·天津·期中）把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为正极；c、d相连时，电流由c到d；a、d相连时，d极上产生大量气泡，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 A．b>a>c>d B．a>b>d>c C．c>d>a>b． D．b>a>d>c 【变式7-1】（24-25高二上·天津和平·期末）碱性锌锰电池的总反应为：。下列关于该电池的说法中不正确的是 A．为负极，为正极 B．正极反应是 C．工作时电子由经外电路流向 D．发生还原反应，发生氧化反应 【变式7-2】（24-25高一下·天津滨海新·期中）有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分实验现象 a极质量减小；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 实验装置 部分实验现象 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是 A． B． C． D． 【变式7-3】（23-24高一下·天津·期中）下列实验方案现象正确并且能达到相应目的的是 A．向溶液中通入SO2气体，溶液变浑浊，证明具有氧化性 B．取5mL 0.1mol/L的KI溶液，滴加0.1mol/L 溶液5～6滴，充分反应后向溶液中加入淀粉溶液，变蓝，证明该反应为可逆反应 C．常温下，将Mg、Al与NaOH溶液组成原电池，Al作负极，证明金属活动性Al>Mg D．焦炭在高温下可以置换出中的Si，证明C的非金属性比Si强 题型08 原电池的相关计算 1. 原电池计算核心依据：电子守恒，负极失电子总数等于正极得电子总数 2. 电子物质的量计算：n(e⁻)=Q/F=It/F，F为法拉第常数，数值取96500 C/mol，Q是电量，I是电流，t是时间 3. 物质相关计算：结合电极反应式，通过电子的物质的量，计算电极上消耗或生成物质的量、质量 4. 气体体积计算：先依据电子守恒求出生成气体的物质的量，再用V=n·Vₘ计算气体体积 5. 溶液相关计算：根据电极反应中离子的消耗或生成，结合溶液体积计算离子浓度，进而求溶液pH或浓度变化 【典例8】（24-25高一下·天津西青·期末）用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如图所示。 下列有关说法正确的是 A．电池工作时，Na+向电极2迁移 B．电极1发生的电极反应式为： C．外电路通过0.2mol电子时， 消耗O2的体积为1.12L D．电极1为正极，电极2为负极 【变式8-1】（24-25高一下·天津·期中）纯电动车采用了一种高效耐用的新型可充电电池，该电池以和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液，电池总反应为。下列说法正确的是 A．电池工作时向正极迁移 B．正极反应式为 C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．每转移3mol电子，负极有97.5g锌被氧化 【变式8-2】（24-25高三上·天津河西·期末）硅锰原电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．放电过程中，负极区溶液pH增大 B．导线上每通过1mole-，正极区溶液质量增加44.5g C．将交换膜更换为阴离子交换膜，电解液换为NaOH溶液，电流更平稳 D．原电池的工作原理： 【变式8-3】用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水(主要成分为，还含有等杂质)。下列说法错误的是 A．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜 B．电池工作一段时间后，右室溶液的增大 C．a极电极反应式： D．若将含有的废水完全处理，可除去的质量为292.5g 题型09 电池的回收 干电池中有Zn、Cu、C、MnO2、ZnCl2、NH4Cl、炭黑、石墨等单质和化合物。通过一系列的基本操作，可回收上述物质，用以补充部分化学实验的试剂。 （1）Zn——用剪刀除去废电池外皮，洗净后剪碎晾干，即得锌片，可用于实验室制_____。如想得到锌粒，可将锌片放入铁坩埚中加强热使之熔化（Zn熔点410.6℃），熔化时会有少量ZnO白烟生成，熔化后除去浮渣，倒出冷却。依上法再熔化一次，倒在铁板上，在其凝固过程中将其割碎，即得锌粒。 （2）铜片——把废旧电池上的铜帽取下砸扁，用煮沸的_____洗涤，用水洗净晾干，得紫红色铜片。 （3）碳棒——从废旧电池中取出，洗净即可，可用于电解池的电极。 （4）氯化铵——洗涤干电池中黑色糊状物时，其不溶于水的物质基本是MnO2，氯化铵则溶于水中，将溶液过滤得澄清溶液，加热、蒸发、浓缩、_____，即得氯化铵晶体。 【典例9】化学与生活息息相关，下列说法正确的是 A．掩埋废旧电池不会造成环境污染 B．保护水中的钢闸门，应将其与电源正极连接 C．“祝融号”火星车使用的太阳能电池板可将电能转化为化学能 D．用“保暖贴”取暖，铁做负极发生吸氧腐蚀，放出热量 【变式9-1】探索新能源是化学科学的重要研究方向。下列说法正确的是 A．开发使用锂离子电池能够彻底解决铅蓄电池所带来的环境污染问题 B．核电站所使用的同位素U-235的核裂变过程是化学变化 C．宇宙深空探索卫星必需的太阳能电池板的材质是晶体硅单质 D．利用海洋潮汐发电的能量转换途径是：潮汐能→化学能→电能 【变式9-2】（24-25高三上·天津滨海新·期中）化学与环境密切相关。下列说法正确的是 A．燃煤中加入CaO有助于实现“碳中和” B．CO2、SO2的排放都会导致酸雨的形成 C．深埋废旧电池，可防止重金属对环境的污染 D．改进汽车尾气净化技术，可减少大气污染 【变式9-3】化学与生产、生活密切相关，下列说法中错误的是 A．陶瓷的主要原料是黏土，陶瓷可用于生产绝缘材料、卫生洁具等 B．“天和”核心舱腔体使用的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料 C．风力发电可以减少对化石燃料的依赖，发电时机械能转化为电能、热能 D．废旧电池中含有重金属，属于有害垃圾，故采用深挖填埋的方式处理 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $