专题6 化学反应与能量变化（复习讲义）化学苏教版必修第二册

专题6 化学反应与能量变化 复习讲义 复习目标 1．能从内因、外因两方面认识化学反应速率，学会运用控制变量方法研究影响化学反应速率的因素。 2．初步建立变化观念与平衡思想，能运用动态平衡的观点看待和分析化学变化，认识化学反应速率的研究在生产、生活中的重要作用。 3．能正确表示化学反应中热的释放或吸收，能从宏观与微观相结合的角度解释化学反应中的能量变化。 4．能运用化学计量单位定量分析化学变化伴随的能量转化，能利用化学反应中的能量变化解决生产、生活中的简单问题。 5．能理解化学能与其他形式能量的转化，认识化学能转化为电能的原理及其在 生产、生活中的应用，形成化学有助于提高人类生活质量的观念。 重点和难点 重点：化学反应速率及其影响因素、化学平衡状态及判断；化学反应中能量变化、热化学方程式；原电池原理及应用、化学电源。 难点：化学平衡状态的理解及判断、化学反应中的能量变化原因、化学电源的理解。 第一单元 化学反应速率与反应限度 █知识点一 化学反应速率 1．化学反应的速率的定义及计算 概念 用来衡量_化学反应进行的快慢_程度的物理量。通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。 表达式 v(A)＝ 单位 mol·L－1·s－1 mol·L－1·min－1 计算 表达式法 v(A)＝ 比值法 根据同一化学反应不同物质的速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比计算。如mA(g)＋nB(g)===pC(g)中，v(A)∶v(B)∶v(C)＝m∶n∶p或＝＝。 三段式 对于反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，起始时A的浓度为a mol·L－1，B的浓度为b mol·L－1，反应进行至t1 s时，A消耗了x mol·L－1，则化学反应速率可计算如下： 　　　　　　 　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/(mol·L－1) a 　　 b 　　0 　　0 转化量/(mol·L－1) x 　　 　　 　 t1s时量/(mol·L－1) a－x 　 b－ 　 　 则v(A)＝ mol·L－1·s－1，v(B)＝ mol·L－1·s－1， v(C)＝ mol·L－1·s－1，v(D)＝ mol·L－1·s－1。 2．化学反应速率大小的比较方法 （1）归一法：将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一单位、同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。如对于反应2SO2＋O2===2SO3，如果①v(SO2)＝2 mol·L－1·min－1，②v(O2)＝3 mol·L－1·min－1, ③v(SO3)＝4 mol·L－1·min－1，比较反应速率的大小，可以将三者表示的反应速率都转化为O2表示的反应速率再作比较。换算得出①v(O2)＝1 mol·L－1·min－1，③v(O2)＝2 mol·L－1·min－1，则反应速率的大小关系为②＞③＞①。 （2）比值法：将各物质表示的反应速率转化成同一单位后，再除以对应各物质的化学计量数，然后对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。如反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，若＞，则反应速率A＞B。 【易错提醒】 （1）用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应的物质的化学计量数之比。计量数不同，速率不同，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种物质来表示。 （2）不论是用反应物表示还是用生成物表示，其化学反应速率都取正值，而且是某一段时间内的平均速率。 （3）固体或纯液体的浓度视为常数，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。 效果检测 1．下列关于化学反应速率的说法不正确的是 A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 B．化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示 C．在同一个反应中，各物质的反应速率之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比 D．化学反应速率的常用单位有 mol·L－1·s－1和 mol·L－1·min－1 【答案】B 【解析】化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示，B项错误。 2．下列说法正确的是 A．镁与盐酸反应的速率一定比铝快 B．比较Mg和Al与盐酸的反应速率时，必须在相同的条件下进行 C．镁与盐酸的反应，可以用单位时间内镁的物质的量的变化表示镁的反应速率 D．只有在溶液中的反应才能计算化学反应速率 【答案】B 【解析】Mg、Al与盐酸的反应速率不仅与Mg、Al活泼性有关，还与盐酸浓度、反应温度、金属的表面积等因素有关，故Mg与盐酸反应速率不一定比铝快，A项错误；由A选项分析知，若想比较Mg、Al与盐酸的反应速率需控制变量，即在相同条件下进行，B项正确；由于Mg为纯固体，其浓度视为常数，故不能用Mg表示Mg与盐酸的化学反应速率，通常不用物质的量变化表示反应速率，C项错误；化学反应速率一般用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量表示，可以用溶液中的溶质浓度变化或者气体物质的浓度变化表示反应速率，D项错误；答案选B。 █知识点二 影响化学反应速率的因素 1．内因(主要因素) 反应物本身的结构与性质，反应类型相同，但反应物不同，反应速率不同。 如相同条件下，Na、Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系是_Na＞Mg＞Al_。 2．外因（次要因素） 影响因素 结果 温度 升高温度，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢。 反应物浓度 （不包括固体、纯液体） 增大反应物浓度，反应速率加快；减小反应物浓度，反应速率减慢。 催化剂 正催化剂，化学反应速率加快；负催化剂，化学反应速率减慢。 反应物的接触面积的大小、固体反应物的颗粒大小 增大反应物的表面积，化学反应速率加快；固体反应物颗粒越小，反应速率越快。 压强 对于有气体参与的化学反应，当其他条件相同时，增大反应体系压强，化学反应速率增大。 形成原电池 形成原电池通常可以加快反应速率。 此外，溶剂的性质、光、超声波、磁场、固体反应物表面积等也会对化学反应速率产生影响。 【易错提醒】（1）浓度只适用于气体参加或在溶液中进行的化学反应，在一定温度下，固体或纯液态物质的浓度是一个常数，改变其用量，对化学反应速率无影响。 （2）温度对任何化学反应都适用，且不受反应物状态的影响，不论是吸热反应还是放热反应，升高 （3）温度都能加快化学反应速率，降低温度都能降低化学反应速率，但加快或减慢的程度不同，吸热 反应的反应速率总是受温度影响大。 （3）压强对化学反应速率的影响实质是通过改变浓度对化学反应速率的影响实现的。由于固体或液体的体积受压强的影响很小，所以压强只影响有气体参加的化学反应的反应速率。 ①恒温时，压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。 ②恒温时，对于恒容密闭容器：a．充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率加快。 b．充入“惰性”气体总压强增大―→反应物浓度未改变―→反应速率不变。 ③恒温恒压时，充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。 （4）催化剂在化学反应过程中参与了化学反应，降低了正、逆反应的活化能，能同等程度地改变正、逆反应的化学反应速率。 效果检测 1．对于300 mL 1 mol·L－1盐酸与铁片的反应，采取下列措施，其中能使反应速率加快的是 ①升高温度　②改用100 mL 3 mol·L－1盐酸　③再加300 mL 1 mol·L－1盐酸　④用等量铁粉代替铁片　⑤改用100 mL 98%的硫酸 A．①②④ B．①③④ C．②③④ D．①②③⑤ 【答案】A 【解析】①升高温度，化学反应速率加快，故①符合题意；②改用100 mL 3 mol/L盐酸，增大反应物盐酸的浓度，化学反应速率加快，故②符合题意；③再加300 mL 1 mol/L盐酸，盐酸浓度相同，对化学反应速率无影响，故③不符合题意；④若用等量铁粉代替铁片，增大了铁粉与盐酸的接触面积，化学反应速率加快，故④符合题意；⑤若改用98%的硫酸，在室温下Fe在浓硫酸中会发生钝化，故⑤不符合题意；综上分析，其中能使反应速率加快的是①②④，故选A。 2．下表中是各组反应的反应物和温度，反应刚开始时，放出H2速率最快的是 金属(粉末状)/mol 酸的浓度及体积 反应温度 A Mg 0.1 6mol•L﹣1硝酸 10mL 60℃ B Mg 0.1 3mol•L﹣1盐酸 10mL 60℃ C Fe 0.1 3mol•L﹣1盐酸 10mL 60℃ D Mg 0.1 3mol•L﹣1硫酸 10mL 60℃ 【答案】D 【解析】在其它条件不变的情况下，增大反应物浓度，或升高温度，或使用催化剂，或增大反应物的接触面积等均可以加快反应速率。由于硝酸是强氧化性酸，和金属反应得不到氢气。镁的活泼性强于铁，同浓度的硫酸和盐酸，硫酸中H+浓度大，所以反应放出氢气最快的是D，故选D。 █知识点三 化学反应的限度 1．可逆反应 （1）定义：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。其中，由反应物得到生成物的化学反应为正向反应，由生成物得到反应物的化学反应为逆向反应。 （2）特点——“三同一小”： ①三同：a．相同条件下；b．正逆反应同时进行；c．反应物与生成物同时存在。 ②一小：任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。 2．化学反应的限度 （1）含义：可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度。 （2）特点：可逆反应在一定条件下达到反应限度时，反应物不能完全转化为生成物，且在该条件下反应物的转化率最大。 3．化学平衡状态 （1）定义：在一定条件下的可逆反应中，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化，正反应速率和逆反应速率相等的状态。 （2）建立过程： ①图示： ②分析：反应开始（反应物浓度最大，生成物浓度为0，v正最大，v逆＝0）→反应过程中（t1时刻，反应物浓度逐渐减小，v正逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，v逆从零逐渐增大）→t1时刻达到平衡（v正＝v逆，反应混合物组分的浓度保持不变，即达到化学平衡）。 （3）化学平衡状态的特征： 研究对象（逆） 适用于可逆反应 动态特征（动） 建立平衡后，正、逆反应仍在进行，属于动态平衡，可用同位素示踪原子法证明 平衡实质（等） υ(正)＝v(逆)≠0（正、逆反应速率相等，但不等于零。） 平衡结果（定） 达平衡后，反应混合物中各组分的百分含量或浓度保持不变（不可理解为相等） 平衡移动（变） 化学平衡其存在是有条件的、暂时的，浓度、温度、压强条件变化时平衡会发生改变 等效平衡（同） 外界条件同，同一可逆反应从不同方向（正向、逆向、双向）达到的平衡状态相同 （4）化学平衡状态的判断： ①基本判据：等[v(正)＝v(逆)]、定（各组分含量、浓度保持不变）任何条件下的可逆反应均达到平衡。 ②判断三标志： a．达到化学平衡的本质标志： 项目 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 是否平衡 v正＝v逆 在单位时间内消耗了m mol A的同时生成了m mol A 平衡 在单位时间内消耗了n mol B的同时消耗了p mol C 平衡 在单位时间内生成了p mol C的同时消耗了q mol D 平衡 v正(A)∶v逆(B)＝m∶n 平衡 b．达到化学平衡的等价标志： 项目 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)[假设只有A为有色气体] 是否平衡 混合体系中各 组分的含量 各物质的物质的量或物质的量的分数一定 平衡 各物质的质量或质量分数一定 平衡 各气体的体积或体积分数一定 平衡 A物质断裂的化学键与A物质形成的化学键的物质的量相等 平衡 气体的颜色不变 平衡 温度 在其他条件不变时，体系温度一定时 平衡 体系颜色变化 有色气体的颜色不再改变 平衡 ③达到化学平衡状态的特殊标志： 项目 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 是否平衡 压强 当m＋n≠p＋q时，总压强一定（其它条件一定） 平衡 当m＋n＝p＋q时，总压强一定（其它条件一定） 不一定平衡 总物质的量 当m＋n≠p＋q时，总物质的量一定（其它条件一定） 平衡 当m＋n＝p＋q时，总物质的量一定（其它条件一定） 不一定平衡 体系的密度 密度一定 不一定平衡 【易错提醒】“两审”“两标志”突破化学平衡状态的判断 （1）“两审”： 一审题干条件：恒温恒容或恒温恒压； 二审反应特点：全部或部分气体参与的反应，气体是等体积反应还是非等体积反应。 （2）“两标志”： ①动态标志：v正＝v逆≠0逆向相等；不同物质表示的速率(或变化的物质的量、浓度)一个正反应方向，一个逆反应方向且比等于化学计量数之比；同物质的生成速率等于其消耗速率。 ②静态标志：变量不变。题目提供的量(如某物质的质量、浓度、百分含量，n总(气体)、压强、气体密度、气体平均相对分子质量)如果是随着反应的进行而改变的量，该量为“变量”，否则为“定量”。当“变量”不再变化时，证明可逆反应达到平衡，但“定量”无法证明。 效果检测 1．对化学反应速率与化学反应限度的叙述，不正确的是 A．当化学反应达到最大限度时反应速率为0 B．同一化学反应，若反应条件不同，限度可能不同 C．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等 D．化学反应的限度与时间的长短无关 【答案】A 【解析】A项反应达到最大限度时v正＝v逆≠0，A项错误；同一化学反应，条件改变，化学平衡可能被破坏，反应限度可能就会被改变，B项正确；任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，即反应达到化学平衡，此时v(正)＝v(逆)，对同一可逆反应，达到化学平衡时，当外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关。 2．反应X(s)＋2Y(g)2W(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)，一定温度下，在恒容的密闭容器中，加入1 mol X和2 mol Y发生反应，下列说法正确的是 A．当容器中气体的压强不再改变时，表明该反应一定已达到平衡状态 B．当达到平衡状态时，X和Y的转化率之比为1∶2 C．当Y与W的物质的量浓度之比为1∶1时，表明该反应一定已到达平衡状态 D．当容器内气体的密度不再改变时，表明该反应一定已达到平衡状态 【答案】D 【解析】A.因为反应前后气体分子数相等，随着反应进行，混合气体的压强始终不变，当容器中气体的压强不再改变时，反应不一定达到平衡状态，A错误；B.反应前，加入1 mol X和2 mol Y，起始投入量之比等于化学计量数之比，当达到平衡状态时，X和Y的转化率之比为1∶1，B错误；C.当Y与W的物质的量浓度之比为1∶1时，反应物的转化率为50%，正、逆反应速率不一定相等，则该反应不一定达到平衡状态，C错误；D.混合气体的质量在不断改变，则混合气体的密度一直改变，当容器内气体的密度不再改变时，反应达到平衡状态，D正确；故选D。 第二单元 化学反应中的热 █知识点一 放热反应和吸热反应 1．化学反应与能量 （1）化学反应能量转化形式：化学能转化为热能、光能、电能等。 （2）化学能与热能：化学反应一定伴随有能量的变化，化学反应中能量变化主要表现为热量的变化。 （3）反应热：化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号∆H表示，负值表示在该条件下反应放热，正值表示在该条件下反应吸热。单位kJ/mol。 （4）化学能与热能的实验探究： 实验 操作 试管中加入2 mL 2 mol·L－1盐酸，并用温度计测量其温度，再向试管中放入打磨过的镁条 将20 g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与10 g NH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，玻璃片盖上烧杯 实验 现象 镁条逐渐溶解，有气泡产生，温度计的示数升高 有刺激性气味气体产生，用手触摸杯壁下部，烧杯壁变凉，试着用手拿起烧杯，木片黏在烧杯上 实验 结论 该反应放出热量 该反应吸收热量 化学反应发生时伴有热量的释放和吸收 2．化学反应两条基本规律 （1）质量守恒定律：化学反应前后物质的总质量保持不变。 （2）能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途经和能量的形式不同，但是体系包含的总能量不变。 3．放热反应和吸热反应比较 放热反应 吸热反应 定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 常见反应 金属与水或酸的反应、金属氧化物与水或酸的反应、燃烧反应及缓慢氧化、大多数化合反应、中和反应等 氢氧化钡晶体与氯化铵的反应、盐酸与碳酸氢钠的反应、C＋CO22CO、C＋H2O(g) CO＋H2、大多数分解反应等 能量变化 反应物的总能量大于生成物的总能量 反应物的总能量小于生成物的总能量 键能变化 生成物的总键能大于反应物的总键能 生成物的总键能小于反应物的总键能 能量图示 4．放热反应和吸热反应原因解释 （1）微观—化学键与化学反应中能量变化的关系： ①化学键与能量的关系： a．化学键是物质内部微粒之间强烈的相互作用。断开化学键要吸收能量，形成化学键要释放能量； b．化学反应的本质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。 c．化学键的变化是化学反应中能量变化的主要原因,且能量是守恒的，化学反应中的能量变化通常表现为 热量的变化。 ②键能：标况下，将1mol气态分子AB断裂成理想气态原子所吸收的能量，单位（kJ·mol-1）; （2）宏观—物质储存化学能与化学反应中能量变化的关系： ①一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量，决定于反应物总能量和生成物总能量相对大小。 ②化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化，即吸热或者放热。吸热反应和放热反应与反应物和生成物总能量的关系如下： 吸热反应：反应物的总能量小于生成物的总能量 放热反应：反应物的总能量大于生成物的总能量 ③放热反应和吸热反应的能量示意图： 【易错提醒】 （1）吸热反应与放热反应与反应是否需要加热没有关系。有的放热反应需要加热才能发生，有的放热反应不需要加热。吸热反应大都需要加热，也有不需加热就能反应的。 （2）吸热反应和放热反应均是化学反应。某些吸热过程和放热过程不属于化学反应。如：NaOH固体溶于水，浓硫酸稀释属于放热过程；NH4NO3固体溶于水属于吸热过程，三者都不是化学反应，也就不属于吸热反应或放热反应。 效果检测 1．下列关于化学反应与能量的说法中，不正确的是 A．化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 B．能量变化是化学反应的基本特征之一 C．高温煅烧石灰石的反应中，反应物总能量高于生成物总能量 D．反应物的总能量低于生成物的总能量，反应时从环境吸收能量 【答案】C 【解析】A．化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程，断裂反应物中的化学键吸收能量、形成生成物中的化学键放出能量，故化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因，A正确；B．化学反应的微观本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程，故化学反应都伴随有能量变化和物质变化，即能量变化是化学反应的基本特征之一，B正确；C．高温煅烧石灰石的反应是一个吸热反应，故反应中反应物总能量低于生成物总能量，C错误；D．反应物的总能量低于生成物的总能量，这样的反应为吸热反应，则反应时从环境吸收能量，D正确；故答案为：C。 2．1mol H2(g)和1mol Cl2(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Cl2(g)、Cl2(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 H2(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；答案选C。 █知识点二 热化学方程式 1．概念 （1）概念：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式，表明了化学反应中的物质变化和能量变化。 （2）实例：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25 ℃和1.01×105 Pa下，1_mol_H2和0.5_mol_O2完全反应生成1_mol液态H2O时放出285.8_kJ的热量。 2．书写 （1）书写步骤： 第一步：写方程式——写出配平的化学方程式。 第二步：标状态——用s、l、g、aq标明物质的聚集状态。 第三步：标条件——标明反应的温度和压强（101kPa，25℃时可不标注）。 第四步：标反应热△H——在方程式后写出△H，并根据信息注明△H的“+”（吸热）或“—”（放热）。 第五步：标数值——根据方程式化学计量数计算写出△H的值，并注明单位（一般为kJ/mol)。 （2）书写要求： ①注明反应的温度和压强(25 ℃、101 kPa下进行的反应可不注明)。 ②注明反应物和生成物的状态：固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)，同素异形体还需要注明名称。 ③各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数(或原子个数)，因此可以写成整数，也可以写成分数。 ④一般不用标注“↑”“↓”，不用“→”，而用“==”表示。 ⑤热化学方程式能反映该反应已完成的量。由于ΔH与反应物质的量有关，所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热的数值相等，符号相反。 【易错提醒】“六看”法判断热化学方程式的正误 （1）一看方程式是否配平； （2）二看各物质的聚集状态是否正确； （3）三看ΔH的“＋”“－”符号是否正确。放热反应ΔH一定为“—”,吸热反应ΔH一定为“+”。 （4）四看反应热的单位是否正确。一般为“kJ·mol－1”，容易错写成kJ或漏写。 （5）五看反应热的数值与化学计量数是否对应。ΔH与化学计量数成正比。 （6）六看是否符合有关概念。如表示燃烧热、中和热的热化学方程式。 效果检测 1．含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸反应，放出28.7kJ的热量，表示该反应中和热的热化学方程式正确的是 A．1/2NaOH(aq)+1/2HCl(aq)=1/2NaCl(aq)+1/2H2O(l)  =+28.7kJ/mol B．1/2NaOH(aq)+1/2HCl(aq)=1/2NaCl(aq)+1/2H2O(l)  =-28.7kJ/mol C．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)  =+57.4kJ/mol D．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)  =-57.4kJ/mol 【答案】D 【解析】中和热的定义是常温常压下，强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水所放出的热量，其中固定的是水的物质的量为1mol。20.0g的NaOH生成的水为0.5mol，故生成1mol水的放热应为：57.4 kJ/mol，根据此定义进行作答即可。A．根据上述分析，本选项有两个错误点，水的物质的量不为1mol，焓变错误，A错误；B．根据上述分析，本选项有一个错误点，水的物质的量不为1mol，B错误；C．根据上述分析，本选项有一个错误点，焓变应为-57.4 kJ/mol，C错误；D．根据上述分析，D正确；故选D。 2．联氨可用作火箭燃料，回答下列问题： （1）在发射“神舟”七号的火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢，当两者混合时即产生气体，并放出大量的热。已知：N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－641.6 kJ·mol－1；若用6.4 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和气态水，则整个过程中放出的热量为 。 （2）“嫦娥二号”卫星使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作推进剂。N2O4与偏二甲肼燃烧产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，并放出大量热，已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量，该反应的热化学方程式为 。 （3）火箭的常规燃料是液态四氧化二氮和液态肼(N2H4)，N2O4作氧化剂，有人认为若用氟气代替四氧化二氮作氧化剂，反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。 已知： ①N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534.0 kJ·mol－1 ②H2(g)＋F2(g)=HF(g) ΔH＝－269.0 kJ·mol－1 ③H2(g)＋O2(g)=H2O(g) ΔH＝－242.0 kJ·mol－1 请写出肼和氟气反应的热化学方程式： 。 （4）11.2 L(标准状况)H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体，放出91.5 kJ的热量，其热化学方程式为： 。 【答案】（1）128.32 kJ （2）C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)　ΔH＝－2550.0 kJ·mol－1 （3）N2H4(l)＋2F2(g)=N2(g)＋4HF(g)　ΔH＝－1126.0 kJ·mol－1 （4）H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)　ΔH＝－183.0 kJ·mol－1 【解析】（1）6.4 g液态肼的物质的量为0.2 mol，由盖斯定律可知，液态肼与过氧化氢反应生成氮气和液态水的热化学方程式：N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－641.6kJ·mol－1，故0.2 mol液态肼放出的热量为0.2 mol×641.6 kJ·mol－1＝128.32 kJ。 （2）四氧化二氮与偏二甲肼反应的产物为二氧化碳、氮气和水；根据10.0 g偏二甲肼与四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量计算。 根据C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)　ΔH， 得ΔH＝－425 kJ·mol－1÷＝－2 550.0 kJ·mol－1。 热化学方程式为C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)　ΔH＝－2550.0 kJ·mol－1。 （3）将①＋②×4－③×2得：N2H4(l)＋2F2(g)=N2(g)＋4HF(g) ΔH＝－1126.0 kJ·mol－1。 （4）标准状况下11.2 LH2为0.5mol，放出91.5 kJ热量，热化学方程式为：。 █知识点三 能源利用与燃料燃烧 1．能源的利用与分类 （1）人类利用能源的三个阶段：树枝杂草时期、化石能源时期，多能源结构时期，从柴草时期到化石能源时期人类获取热能的主要途径都是通过物质的燃烧。 （2）能源的分类： 分类依据 种类 举例 来源 来自太阳辐射的能量 太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能 来自地球内部的能量 地热能、核能、水能 来自天体的引力能量 潮汐能 转换过程 一次能源 太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能 二次能源 石油制品、煤气、电能 利用历史 化石燃料 煤、石油、天然气 新能源 太阳能、风能、地热能、核能、氢能、生物质能 性质 可再生能源 太阳能、风能、水能、生物质能 不可再生能源 煤、石油、天然气、核能 2．燃料的热值 （1）热值是指一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热。热值的单位是kJ·g-1。 （2）常见的燃料中，热值最大的是氢气，其次是天然气，较小的是石油、煤炭。 3．化石燃料燃烧对环境的影响 （1）人类利用化石燃料存在的问题： ①短期内不可再生，且储量有限，能源消费量与储量之间的矛盾日益突显。 ②煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。 ③SO2、氮氧化物(NOx)能导致酸雨。 ④燃料燃烧过程中，一般只有1/3可以实现有效转化，其他部分则转化为废气排出或损耗掉，燃料使用效率不高。 ⑤为了改善人类的生存环境，促进社会可持续发展，节能和寻找清洁的新能源成为人类的必然选择。 （2）解决化石燃料对环境影响的方法： ①减少作为燃料的煤和石油的开采。 ②利用化学方法将化石燃料转化为清洁燃料。 ③开发优质的新能源，氢能、水能、太阳能、风能等都是更清洁、更高效的能源。 4．绿色燃料 （1）氢气——未来理想的绿色燃料： ①优点：氢气的热值在普通燃料中是最高的，且氢气燃烧的产物只有水，不会产生对环境有害的污染物，是一种清洁燃料。 ②应用前景：发射人造卫星和运载火箭常用液氢作燃料；氢燃料混合动力有轨电车；氢燃料电池等。 （2）太阳能： ①光—热转换：基本原理是利用太阳辐射能加热物体获得热能。 ②光—电转换：一是光—热—电转换利用太阳能集热器发电，太阳能集热器吸收的热能使水转化为水蒸气，再驱动汽轮机发电。二是光—电直接转换，利用光电效应，将太阳能直接转化为电能，光—电转换的基本装置是太阳能电池。 效果检测 1．关于能源和能量转化，下列说法正确的是 A．太阳能电池的能量转化：光能→化学能→电能 B．生物光合作用中的能量转化：光能(太阳能)→生物质能(化学能) C．化学反应过程中，除了物质变化外，可能伴有能量变化 D．燃气灶具中的能量转化：化学能全部转化为热能 【答案】B 【解析】A．太阳能电池的能量转化：光能通过化学反应转化为电能，故A错误；B．生物光合作用中的能量转化：光能(太阳能)通过化学反应转化为生物质能(太阳能)，故B正确；C．化学反应过程中，旧键断裂和新键形成，除了物质变化外，一定伴有能量变化，故C错误；D．燃气灶具中的能量转化：化学能主要转化为热能、光能形式，故D错误；故选：B。 2．液态储氢技术就是在常温常压下将氢气融入到一种化合物“储油”中，形成“氢油”，便于储存和运输。下列有关说法错误的是 A.“氢油”不稳定 B.氢能源属于可再生能源 C.该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破 D.液态储氢项目有利于发展氢能源电动机，从而带来新能源汽车的升级 【答案】A 【解析】“氢油”便于储存和运输，说明比较稳定，故A错误；氢气燃烧生成水，水分解又生成氢气，故属于可再生能源，故B正确；常温常压下可以将氢气融入到一种化合物“储油”中，故该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破，故C正确；液态储氢解决了氢能储存难、运输难的问题，能实现氢能的广泛应用，故有利于发展氢能源电动机，从而带来新能源汽车的升级，故D正确。 第三单元 化学能与电能的转化 █知识点一 化学能转化为电能 1．原电池构成及工作原理 概念 化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 形成条件 两个电极 组 合 ① ② ③ ④ 负 极 （氧化反应） 较活泼金属 金属 金属 石墨或Pt 正 极 （还原反应） 较不活泼金属 金属氧化物 石墨或Pt 石墨或Pt 电解质溶液或熔融液 与电极的负极不一定反应 电极上 有自发的氧化还原反应发生 微粒流向 外电路 电子从负极流向正极 内电路 溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极 装置 Cu—Zn —CuSO4溶液 　　 Ⅰ　　　　　　　　　　　　Ⅱ 装置差异比较 （1）盐桥作用：①连接内电路形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池能持续产生电流。 （2）装置Ⅱ盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的冻胶。 （3）原电池Ⅰ：温度升高，化学能转化为电能和热能，两极反应在相同区域，部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低。 原电池Ⅱ：温度不变，化学能只转化为电能，两极反应在不同区域，Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定。 【易错提醒】 （1）原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。 （2）电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。 （3）无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。 （4）注意盐桥不能用一根导线连接，因为导线是不能传递阴阳离子的。用导线连接后相当于一个是原电池，一个是电解池。 （1）吸热反应与放热反应与反应是否需要加热没有关系。有的放热反应需要加热才能发生，有的放热反应不需要加热。吸热反应大都需要加热，也有不需加热就能反应的。 （2）吸热反应和放热反应均是化学反应。某些吸热过程和放热过程不属于化学反应。如：NaOH固体溶于水，浓硫酸稀释属于放热过程；NH4NO3固体溶于水属于吸热过程，三者都不是化学反应，也就不属于吸热反应或放热反应。 2．原电池的正、负极的判断方法 正极 较不活泼金属或非金属 电极材料 较活泼金属 负极 还原反应 电极反应类型 氧化反应 电子流入 电子流向 电子流出 电流流出 电流流向 电流流入 阳离子迁移的电极 离子流向 阴离子迁移的电极 质量增大或不变 电极质量 质量减少或不变 电极有气泡产生 电极现象 电极变细 3． 原电池原理的应用 （1）应用： 加快化学反应速率 实验室用锌和稀硫酸反应制备氢气时，常用粗锌，产生氢气的速率更快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸构成原电池，电子定向移动，加快了锌与硫酸反应的速率。 比较金属的活泼性 一般情况下，在原电池中，负极金属的活泼性比正极金属的活泼性强。 设计原电池 首先将氧化还原反应分成两个半反应。 根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 用作金属的防护 使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。例如，保护铁制输水管或钢铁桥梁，可用导线将其和一块锌块相连，使Zn作原电池的负极。 （2）原电池设计实例：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例 步骤 实例 将反应拆分 为电极反应 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应 Cu2＋＋2e－===Cu 选择电极 材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 Fe 正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液 画出装置图 【易错提醒】 （1）构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料不一定参与反应。 （2）两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 （3）在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 效果检测 1．有关电化学知识的描述正确的是 A．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 B．蓄电池充电时，没有发生氧化还原反应 C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D．CaO+H2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能 【答案】A 【解析】A．构成原电池的条件是自发的发生氧化还原反应，所以理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池，A正确；B．蓄电池充电时，蓄电池外接电源为电解池装置，电能转化为化学能，发生了氧化还原反应，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，B错误；C．原电池的两极可以是两种活泼性不同的金属，也可以是金属和非金属，如铁和石墨在稀硫酸中也能构成原电池，还可以都是金属铂或石墨，如氢氧燃料电池，C错误；D．原电池是把氧化还原反应的化学能转化为电能的装置，在原电池中发生的是自发的氧化还原反应，氧化钙和水的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，D错误；故选A。 2．某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液，电池总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O== 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。下列说法正确的是 A．Zn为电池的负极，发生还原反应 B．正极反应式为2FeO+10H++6e-==Fe2O3+5H2O C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时OH-向负极迁移 【答案】D 【解析】电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液，根据电池总反应，Zn发生氧化反应作负极，K2FeO4发生还原反应作正极。A．Zn为电池的负极，失去电子发生氧化反应，A错误；B．正极K2FeO4得到电子发生还原反应生成氢氧化铁，反应式为2FeO+8H2O+6e-==Fe(OH)3↓+10OH-，B错误C．根据电池总反应：3Zn+2K2FeO4+8H2O==3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，该电池放电过程中电解质氢氧化钾溶液浓度增大，C错误；D．原电池中阴离子向负极移动，D正确；故选D。 █知识点二 化学电源 1．化学电池的分类 名称 干电池（一次电池） 充电电池（二次电池） 燃料电池 特点 ①活性物质（发生氧化还原反应的物质）消耗到一定程度后，不能再使用（放电之后不能充电） ②电解质溶液为胶状，不流动 ①放电后可再充电使活性物质获得再生 ②可以多次充电，重复使用 ①电极本身不包含活性物质，只是一个催化转换元件 ②工作时，燃料和氧化剂连续由外部供给（反应物不是储存在电池内部），在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出 举例 普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等 铅蓄电池、锂电池、镍镉电池等 氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等 2．原电池电极反应式的书写 （1）书写步骤： ①列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。 ②看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。 ③两式加，验总式：在得失电子相等时，正负极反应式相加，与总反应离子方程式对照验证。 （2）书写方法： 负极 （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 （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： 氢氧燃料电池，正极酸性：O2＋4H＋＋4e－＝2H2O；正极碱性：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－； 铅蓄电池正极反应式：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO＝PbSO4＋2H2O （3） 书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 【易错提醒】原电池中正、负极的确定方法： 3．常见各种电池 （1）一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用。 ①普通锌锰干电池： 总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O 负极：__Zn－2e－===Zn2＋。 正极：2NH＋2e－===2NH3＋H2↑、2MnO2＋H2===2MnOOH ②碱性锌锰干电池： 负极(Zn)，电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2_ 正极(MnO2)，电极反应式：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnOOH （2）二次电池（以铅蓄电池为例）：放电后能充电复原继续使用 ①放电时的反应(原电池)： 负极反应：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s) 正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) 总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l) ②充电时的反应(电解池) 阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq) 阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq) 总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 放电时原电池的负极作充电时电解池的阴极。 （3）燃料电池（以氢氧燃料电池为例）： ①氢氧燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置，目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应式 2H2＋O2===2H2O ②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。对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。 【易错提醒】 （1）可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。 （2）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。 （3）可充电电池在充电时，其负极连接外接电源的负极，正极连接外接电源的正极。 （4）熔融的金属氧化物作介质传导O2－。如氢氧燃料电池：负极：H2－2e－＋O2－=H2O；正极：O2＋4e－=2O2－。 效果检测 1．（2024·江苏·高考真题）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池工作时，MnO2发生氧化反应 B．电池工作时，通过隔膜向正极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成，转移电子数为 【答案】C 【解析】Zn为负极，电极反应式为：，MnO2为正极，电极反应式为：。A．电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，故A错误；B．电池工作时，OH-通过隔膜向负极移动，故B错误；C．环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确；D．由电极反应式可知，反应中每生成1molMnOOH，转移电子数为6.02×1023，故D错误；故选C。 2．如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。在固体氧化物电解质的温度达700～900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是 A．放电时，电子的流向为电极甲→负载→电极乙→固体氧化物→电极甲 B．放电时，电池内的O2-由电极甲移向电极乙 C．电池负极反应为：N2H4 - 4e-=N2 ↑+ 4H+ D．当电路中通过2mol e-时，电极乙上有16g O2参与反应 【答案】D 【解析】该电池中以液态肼为燃料，通入N2H4的电极为负极，即电极甲为负极，通入氧气的电极为正极，即电极乙为正极。A．电子不能通过电解质，A错误；B．原电池中阴离子移向负极，故放电时，电池内的O2-由电极乙移向电极甲，B错误；C．反应生成物均为无毒无害的物质，所以N2H4被氧气氧化生成N2和H2O，电解质为固体氧化物，O2-在该固体氧化物电解质中自由移动，故负极反应为：N2H4-4e-+2O2-==N2+2H2O，C错误；D．1molO2参与反应时转移4mol电子，故电路中通过2mol e-时，电极乙上消耗0.5molO2，即有16g O2参与反应，D正确；故选D。 █考点一 化学反应速率的概念及计算 【例1】下列关于化学反应速率的说法正确的是 A．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显 B．化学反应速率通常表示一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加 C．化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－1 D．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢 【答案】D 【解析】化学反应速率越大，反应现象不一定越明显，如盐酸与氢氧化钠溶液的反应，A项错误；固体或纯液体的浓度可视为常数，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率，B项错误；0.8 mol·L－1·s－1表示1 s的时间内，某物质的浓度变化了0.8 mol·L－1，C项错误；化学反应速率就是表示化学反应进行快慢的物理量，D项正确。 【变式1-1】下列说法不正确的是 A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度变化来表示 B．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 C．用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比 D．若某化学反应的反应速率为0.5 mol/(L·s)，就是指在1 s内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol/L 【答案】D 【解析】A.化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度变化(均取正值)来表示，A正确；B.化学反应有快有慢，化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的一个物理量，B正确；C.用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比，C正确；D.若某化学反应的反应速率为0.5 mol/(L·s)，是指用某一物质表示的平均反应速率，与其他物质的速率不一定相等，D错误；故选D。 【变式1-2】反应mA(g)+nB(g)＝wC(g)中，在同一时间段内测得：A每分钟减少0.15 mol·L-1，B每分钟减少0.05 mol·L-1，C每分钟增加0.1 mol·L-1，则下列叙述正确的是 A．在体积和温度不变的条件下，随着反应的进行，体系的压强逐渐增大 B．化学计量数之比是m∶n∶w=3∶1∶2 C．单位时间内反应物浓度的减少等于生成物浓度的增加 D．若在前10 s内A减少了x mol，则在前20 s内A减少了2x mol 【答案】B 【解析】A．根据速率之比等于化学计量数之比，可知m：n：w=0.15：0.05：0.1=3：1：2，随反应进行气体的物质的量减小，在容器容积和温度不变的条件下，随着反应的进行，体系的压强逐渐减小，故A错误；B．速率之比等于化学计量数之比，故m：n：w=0.15：0.05：0.1=3：1：2，故B正确；C．由给出的A、B、C的反应速率可知，单位时间内反应物浓度的减少不等于生成物浓度的增加，故C错误；D．后10s内反应速率比前10s内小，故后10s内减少的A小于x mol，故前20s内减少的A的物质的量小于2x mol故D错误。 █考点二 化学反应速率大小的比较 【例2】在反应中，表示该反应速率最快的是 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】化学反应速率与其化学计量数的比值越大，反应速率越快，A.，B.，C.，D.，则反应速率最快的为，故选：。 【变式2-1】反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为：①v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1 ②v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1 ③v(C)＝0.015 mol·L－1·min－1 ④v(D)＝0.45 mol·L－1·min－1 则此反应在不同条件下进行最快的是 A．②③　　 　B．①③　　 　C．②④　　　 D．② 【答案】D 【解析】化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为①v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1；②中v(A)＝3v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1×3＝1.35 mol·L－1·min－1；③中v(A)＝v(C)＝×0.015 mol·L－1·min－1＝0.022 5 mol·L－1·min－1；④中v(A)＝v(D)＝×0.45 mol·L－1·min－1＝0.675 mol·L－1·min－1，所以在不同条件下，进行最快的是②，D项正确。 【变式2-2】在t℃，在4个均为的密闭容器中分别进行合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。根据在相同时间内测定的结果，判断反应进行快慢的顺序为 a.        b. c.         d. A．a>c>b>d B．a>c=d>b C．a>b>c>d D．a>d>c>b 【答案】A 【解析】比较同一反应不同物质的化学反应速率，可根据“归一法”分析，即先统一速率的单位，然后根据化学反应速率之比等于方程式中各物质的化学计量数之比统一转化为同一物质的化学反应速率，进而比较大小。将各物质代表的化学反应速率转化为氮气的化学反应速率如下：a．v(NH3)=0.05mol·L-1·min-1，则根据v(NH3)=2v(N2)可知，v(N2)= =0.025 mol·L-1·min-1；b．v(H2)=0.03mol·L-1·min-1，则根据v(H2)=3v(N2)可知，v(N2) = =0.01 mol·L-1·min-1；c．v(N2)=0.02mol·L-1·min-1； d．v(H2)=0.001mol·L-1·min -1，则根据v(H2)=3v(N2)可知，v(N2) = =0.0003mol·L-1·min-1； 根据上述分析可知，反应速率大小关系为：a>c>b>d，A项符合题意。答案选A。 █考点三 影响化学反应速率的因素 【例3】为了说明影响化学反应速率的因素，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验，你认为结论不正确的是 A．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉分别与相同浓度的盐酸反应时，大理石粉的反应快 B．将相同大小、相同形状的镁条和铝条分别与相同浓度的盐酸反应时，二者的化学反应速率相等 C．将相同浓度、相同体积的浓硝酸分别放在暗处和强光处，会发现光照可以加快浓硝酸的分解 D．室温下，向两支试管中分别加入相同浓度、相同体积的双氧水，再向其中一支试管中加入少量二氧化锰粉末，二者产生氧气的快慢不同 【答案】B 【解析】A.其他条件相同，只有CaCO3固体表面积不同，反应速率不同，说明在相同条件下，固体表面积越大，反应速率越快，A结论正确；B.Mg、Al两种不同的金属与同浓度的盐酸反应，两种反应速率不同，说明金属活动性不同，反应速率不同，即参加反应的物质本身的性质影响化学反应速率，B结论错误；C.同一浓度的浓硝酸在光照时分解速率大于在暗处的分解速率，说明光照可以加快浓硝酸的分解速率，C结论正确；D.相同浓度、相同体积的双氧水中加入少量二氧化锰粉末产生氧气的速率大于未加入少量二氧化锰粉末的速率，二氧化锰是双氧水分解的催化剂，可加快反应速率，D结论正确；故选B。 【变式3-1】工业上合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是 A．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好 B．压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好 C．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂 D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率 【答案】C 【解析】A．温度越高反应速率快，但温度过高会消耗更多的燃料，因此实际生产中的温度不是越高越好，A错误；B．压强越大反应速率快，但压强过高会增加设备的成本，因此实际生产中的压强不是越高越好，B错误；C．可选用适当的催化剂来提高反应速率，C正确；D．加入水蒸气会降低反应体系的温度，且氨气溶于水并不能提高反应速率，D错误；故合理选项是C。 【变式3-2】室温下，用0.1mol/LNa2S2O3溶液、0.1mol/LH2SO4溶液和蒸馏水进行表中的5个实验，分别测量浑浊度随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是 编号 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 蒸馏水 浑浊度随时间变化的曲线 ① 1.5 3.5 10 ② 2.5 3.5 9 ③ 3.5 3.5 8 ④ 3.5 2.5 9 ⑤ 3.5 1.5 10 A．实验中反应的离子方程式： B．实验①②③或③④⑤均可探究反应物浓度对反应速率的影响 C．Na2S2O3溶液浓度对该反应速率的影响比H2SO4小 D．将实验①的试剂浸泡在热水中一段时间后再混合，其浑浊度曲线可能为a 【答案】C 【解析】A．Na2S2O3和硫酸反应生成硫酸钠、单质硫和二氧化硫，离子方程式为：，A正确；B．实验①②③其他条件相同，随着Na2S2O3浓度增大，反应速率加快，实验③④⑤其他条件相同，随着H2SO4浓度减小，反应速率减慢，说明增大反应物浓度可增大该反应速率，B正确；C．由①②③和③④⑤的速率变化图像可知，降低Na2S2O3溶液浓度比降低H2SO4溶液浓度对该反应化学反应速率影响程度更大，则Na2S2O3溶液浓度对该反应速率的影响比H2SO4大，C错误；D．将实验①的试剂浸泡在热水中一段时间后再混合，则温度升高，反应速率变化，其浑浊度曲线可能为a，D正确；故选C。 █考点四 化学平衡状态及判断 【例4】一定温度下，将3 mol SO2和l mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂存在下进行下列反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，放热197 kJ，当达到平衡状态时，下列说法中正确的是 A．生成SO3的物质的量等于2 mol B．反应放出的热量等于197 kJ C．SO2、O2、SO3的分子数之比为2：1：2 D．2v正(O2)=v逆(SO3) 【答案】D 【解析】A．该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以反应达到限度时，二氧化硫转化率小于100%，则生成的SO3小于2 mol，故A错误；B．反应达到一定限度时，反应达到平衡状态，消耗的SO2物质的量小于2mol，则放出的热量小于197kJ，故B错误；C．反应达到限度时，反应物和生成物分子数之比不一定等于2：1：2，与反应物的转化率有关，故C错误；D．达到平衡时正逆反应速率相等，2v正(O2)=v正(SO3)=v逆(SO3)，故D正确；故选D。 【变式4-1】一定温度下，把2.5 mol A和2.5 mol B混合盛入容积为2 L的密闭容器里，发生如下反应：3A(g)+B(s)xC(g)+2D(g)，经5 s反应达平衡，在此5 s内C的平均反应速率为0.2mol/L/s，同时生成1 mol D，下列叙述中错误的是 A．x=4 B．反应达到平衡状态时A转化了1.5 mol C．若D的浓度不再变化，则该可逆反应达到化学平衡状态 D．反应达到平衡状态时，相同条件下容器内气体的压强与起始时压强比为6：5 【答案】D 【解析】A．经5 s反应达平衡，在此5 s内C的平均反应速率为0.2mol/L/s，可知生成C为(0.2mol/L/s) ×2L×5s=2mol，同时生成1 mol D，则x=4，故A正确；B．由已知数据，列出三段式： 根据三段式确定A转化了1.5 mol，故B正确；C．若D的浓度不再变化，说明正反应和逆反应的速率相等，则该可逆反应达到化学平衡状态，故C正确；D．根据阿伏加德罗定律，同温同体积时，混合气体的压强与气体的物质的量成正比，即：，故D错误；答案选D。 【变式4-2】某温度下，在恒容密闭容器中，利用甲烷可以除去SO3，反应为8SO3(g)+6CH4(g)S8(g)+ 6CO2(g)+12H2O(g)。已知S8为黄色，下列有关该反应的说法正确的是 A．该反应的生成物分子中的共价键都是单键 B．生成0.5molCO2时，转移的电子数为1.204×1024 C．当容器内气体的颜色不再改变时，化学反应达到平衡状态 D．容器内气体的压强不变不可以作为反应达到化学平衡的标志 【答案】C 【解析】A．二氧化碳分子中含有碳氧双键，A错误；B．反应中碳元素化合价由-4变为+4，结合化学方程式可知，电子转移为6CO2:48e-，则生成0.5molCO2时，转移的电子4mol，数目为4×6.02×1023，B错误；C．已知S8为黄色当容器内气体的颜色不再改变时，说明平衡不再移动，化学反应达到平衡状态，C正确；D．反应是气体分子数改变的的化学反应，物质的量与压强成正比，则混合气体的压强不随时间的变化而变化，达到平衡状态，D错误；故选C。 █考点五 化学反应速率和化学平衡图像分析 【例5】一定条件下，反应  A(g)+B(g)C(g) △H<0，达到平衡后改变某一条件，反应速率随时间变化图像如下，有关改变条件正确的是 A．图像A改变的条件是升高温度 B．图像B改变的条件是增大压强 C．图像C改变的条件是减少反应物浓度 D．图像D改变的条件是使用催化剂 【答案】D 【解析】A．升高温度则正、逆反应速率都会增大，而图像A中当时逆反应速率没有变，A错误；B．该反应气体分子数减小的反应，加压平衡正向移动，则增大压强，正速率会更大一些，B错误；C．减小反应物浓度时逆反应速率不变，C错误；D．使用催化剂平衡不移动，同时正、逆反应速率都增大，D正确；选D。 【变式5-1】向容积为1.00L的密闭容器中通入一定量的N2O4和NO2的混合气体，发生反应：  ，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。下列有关说法正确的是 已知：NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体 A．64s时，反应达到化学平衡状态 B．到达化学平衡前，混合气体的颜色逐渐变浅 C．平衡时N2O4的转化率约为67% D．前100s内，用NO2浓度的变化表示的化学反应速率是0.008mol/L/s 【答案】D 【解析】A．由图可知，64s后二氧化氮和四氧化二氮的浓度仍在发生改变，说明64s时反应没有达到平衡状态，故A错误；B．由图可知，无色气体四氧化二氮为反应物，二氧化氮为生成物，则到达化学平衡前，混合气体的颜色逐渐变深，故B错误；C．由图可知，四氧化二氮的起始浓度为1.20mol/L，平衡时四氧化二氮的浓度为0.80 mol/L，则四氧化二氮的转化率为×100%≈33%，故C错误；D．由图可知，100s时二氧化氮的浓度为1.00 mol/L，则二氧化氮的反应速率为=0.008 mol/(L·s)故D正确；故选D。 【变式5-2】向容积为的密闭容器中加入0.3molA，0.1molC和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质的物质的量随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的总物质的量不变。下列说法错误的是 A．若t1=15s，则0～t1s内反应速率 B．t1s时A的转化率为60% C．反应的化学方程式3A(g) = 2C(g)+B(g) D．起始B的浓度为0.02mol/L 【答案】C 【解析】可结合题目信息列出三段式： A．由分析知，，A不符合题意；B．t1s时A的转化率为0.18/0.3×100%=60%，B不符合题意；C．该反应的化学方程式为3A(g) 2C(g)+B(g)，为可逆反应，C符合题意；D．起始B的物质的量为0.1mol-0.06mol-0.04mol，则浓度为0.02mol/L，D不符合题意； 选C。 █考点六 吸热反应和放热反应及判断 【例6】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1molN2与3molH2反应可放出92kJ热量 D．图A可表示与NH4Cl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1molN2与3molH2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1molN2与3molH2充分反应放出的热量小于92kJ，C错误；D．与NH4Cl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NH4Cl混合搅拌过程中的能量变化，D正确；故选C。 【变式6-1】合成氨的热化学方程式为 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H = -38.6kJ/mol，下列有关叙述错误的是 A．反应物的总能量大于生成物的总能量 B．生成1molNH3 (g)时放出19.3kJ的热量 C．形成化学键放出的总能量大于断裂化学键吸收的总能量 D．将1mol (g)与3mol (g)置于密闭容器中充分反应后放出热量为38.6kJ 【答案】D 【解析】A．该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，故A正确；B．反应放出的热量与化学反应方程式的计量数成正比，由  N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H = -38.6kJ/mol可知，生成2mol NH3(g)时放出38.6kJ的热量，则生成1molNH3 (g)时放出19.3kJ的热量，故B正确；C．该反应为放热反应，形成化学键放出的总能量大于断裂化学键吸收的总能量，故C正确；D．由N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H = -38.6kJ/mol ，这是一个可逆反应，反应不可能完全，将1molN2与3molH2置于密闭容器中充分反应后放出热量小于38.6kJ ，故D错误。答案选D。 【变式6-2】判断吸热反应与放热反应 （1）下列变化： ①铝片与稀盐酸的反应；②Ba(OH)2·8H2O晶体与晶体混合反应；③浓硫酸溶于水；④氯酸钾分解制氧气：⑤生石灰与水反应生成熟石灰；⑥在中燃烧。 属于吸热反应的是 (填序号)，属于放热反应的是 (填序号)。 （2）反应A＋B→C(放热)分两步进行①A＋B→X(吸热)；②X→C(放热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是_______。 A． B． C． D． （3）写出298K时，下列反应的热化学方程式： ①1molHgO(s)分解为液态汞和氧气，吸热90.7kJ 。 ②16g固体硫完全燃烧时放出148.4kJ的热量 。 ③气体完全燃烧生成液态水和，放出99.6kJ的热量 。 【答案】（1）②④ ①⑤⑥ （2）D （3）HgO(s)= Hg (l)+ 1/2O2(g) S(s)+ O2(g)=SO2(g) 【详解】（1）①铝片与稀盐酸的反应为放热反应；②Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体混合反应为吸热反应；③浓硫酸溶于水是物理变化；④氯酸钾分解制氧气为吸热反应；⑤生石灰与水反应生成熟石灰为放热反应；⑥H2在Cl2中燃烧为放热反应。故属于吸热反应的是：②④，属于放热反应的是：①⑤⑥； （2）A．图中①为放热反应，②为吸热反应，A不符合；B．图中①为吸热反应，②为吸热反应，B不符合；C．图中①为放热反应，②为放热反应，C不符合；D．图中①为吸热反应，②为放热反应，D符合；选D。 （3）①1molHgO(s)分解为液态汞和氧气，吸热90.7kJ，热化学方程式为：HgO(s)= Hg (l)+ 1/2O2(g) ； ②16g固体硫的物质的量为16/32mol=0.5mol，根据题意，1mol固体硫完全燃烧时放出的热量，热化学方程式为：S(s)+ O2(g)=SO2(g) ； ③2.00gC2H2气体的物质的量为：2/26mol=1/13mol，根据题意，1molC2H2完全燃烧生成液态水和CO2，放出的热量，热化学方程式为：。 █考点七 热化学方程式的书写及计算 【例7】25 ℃、101 kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.69 kJ，下列热化学方程式正确的是 A．CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝726kJ·mol－1 B．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)  ΔH＝－1 452 kJ·mol－1 C．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)  ΔH＝－726 kJ·mol－1 D．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)  ΔH＝1 452 kJ·mol－1 【答案】B 【解析】1mol甲醇的质量为32g，1mol甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.69kJ/g×32g/mol=726kJ/mol。 A．甲醇燃烧为放热反应，ΔH<0，A错误；B．1mol甲醇燃烧放热726kJ，则2mol甲醇燃烧放热1452kJ，热化学方程式为2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)  ΔH＝-1452 kJ·mol-1，B正确；C．2mol甲醇燃烧放热应该是1452kJ而不是726kJ，C错误；D．甲醇燃烧放热，ΔH<0，D错误；故答案选B。 【变式7-1】下列关于热化学反应的描述中正确的是 A．已知：HCN(g) HNC(g) △H＞0，则HNC比HCN稳定 B．已知：在101kPa和298K下，甲烷的燃烧热，则甲烷燃烧热的热化学反应方程式为CH4(g)+2O2(g) = CO2(g)+2H2O(g)     △H= -890.3kJ/mol C．已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= -92.4kJ/mol；将1molN2和过量的H2充分反应，放出热量92.4kJ D．在稀溶液中，H+(aq)+OH-(aq) = H2O(l) △H1= -57.3kJ/mol 。向1L 1mol/L NaOH溶液中加入浓硫酸，恰好完全反应的热效应为△H2，则△H1>△H2 【答案】D 【解析】A．HCN(g) HNC(g) △H＞0，反应吸热，说明HCN能量低，更稳定，故A错误；B．燃烧热指的是生成指定状态物质的反应，不是气态水，应该是液态水，故B错误；C．将1molN2和过量的H2在此条件下充分反应，以氢气为标准计算，但是放出92.4kJ指的是完全反应，合成氨为可逆反应，进行不完全，故C错误；D．浓硫酸溶于水放出热量且△H＜0，故△H1>△H2，故D正确；答案选D。 【变式7-2】按下列要求填空 （1）S8分子可形成单斜硫和斜方硫，转化过程如下：S(s，单斜)S(s，斜方) ΔH =-0.398kJ/mol，则S(单斜)、S(斜方)相比，较稳定的是 [填“S(s，单斜)”或“S(s，斜方)”]。 （2）已知含2.000gNaOH的稀溶液与稀硫酸完全中和，放出2865J的热量。写出表示中和热的热化学方程式： 。 （3）已知 23gC2H5OH(l)在O2中完全燃烧生成CO2和液态水，放出akJ的热量。写出C2H5OH燃烧热的热化学方程式： 。 （4）已知：2Cu(s)+O2(g)=Cu2O(s) ΔH=-169kJ/mol；C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5kJ /mol；2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) ΔH =-314kJ/mol。 则工业上用炭粉在高温条件下还原CuO 制取 Cu2O和CO的热化学方程式为 。 （5）已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量122 kJ。且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1molH-O键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol H-H键断裂时吸收热量为 。 【答案】（1）S(s，斜方) （2）H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=−57.3 kJ⋅mol−1 （3）C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2akJ/mol （4）2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g) ΔH=+34.5 kJ⋅mol−1 （5）434 kJ 【解析】（1）S(s，单斜)S(s，斜方) ΔH =-0.398kJ/mol，说明S(s，单斜)具有的能量相对较高，S(s，斜方)所具有的能量相对较低，能量越低，物质越稳定，则较稳定的是S(s，斜方)。 （2）2.000g NaOH的物质的量为2.000g/(40g/mol)= 0.05 mol，与稀硫酸完全反应生成 0.05 mol H2O，放出 2865 J（即 2.865 kJ）能量，则中和热为△H=2.865kJ/0.05mol=-57.3 kJ⋅mol−1，表示中和热的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=−57.3 kJ⋅mol−1。 （3）23g乙醇（摩尔质量46g/mol）的物质的量为23g/(46g/mol)=0.5mol，放热 a kJ，故1mol乙醇完全燃烧放热 2akJ，C2H5OH燃烧热的热化学方程式为：C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2akJ/mol。 （4）已知：①2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s) ΔH1=-169kJ/mol；②C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH2=-110.5kJ /mol；③2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) ΔH3 =-314kJ/mol。由盖斯定律可知，②-③-1/2×①可得工业上用炭粉在高温条件下还原CuO 制取 Cu2O和CO的热化学方程式为2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g) ΔH=+34.5 kJ⋅mol−1。 （5）1gH2的物质的量为1g/(2g/mol)=0.5mol，完全燃烧生成水蒸气放热122kJ，则2mol H2放热122kJ×4=488kJ，ΔH=-488kJ。根据键能关系：ΔH=反应物总键能−生成物总键能=−488kJ /mol=(2EH-H+496) kJ /mol −4×463 kJ /mol，解得 EH-H=434 kJ⋅mol−1，则氢气中1 mol H-H键断裂时吸收热量为434 kJ。 █考点八 化学反应中的能量变化及原因分析 【例8】下列说法正确的是 A．化学反应过程中一定包含着化学键的断裂和形成 B．物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要放出能量，而形成生成物中的化学键要吸收能量 C．化学反应中的能量变化，通常主要表现为电能的变化，如干电池等等 D．生物体内主要体现物质变化，如新陈代谢，而很少有能量变化 【答案】A 【解析】A．化学反应过程是旧键的断裂和新键的形成过程，则一定包含着化学键的断裂和形成，A项正确；B．物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量，B项错误；C．化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化，C项错误；D．生物体内在主要体现物质变化的同时还伴随能量变化，D项错误；答案选A。 【变式8-1】化学反应A2(g)+B2(g) = 2AB(g)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4molAB气体分子吸收约2(a-b)kJ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4molAB气体分子吸收约2(a-b)kJ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。 【变式8-2】某化学反应微观历程示意图如下，已知该反应属于放热反应。下列说法正确的是 A．②→③过程中形成了非极性共价键 B．③→④是吸热过程 C．在该反应中，反应物总能量大于生成物总能量 D．在该反应中，反应物断键吸收的能量大于生成物成键释放的能量 【答案】C 【解析】A．根据示意图可判断②→③过程是化学键断裂的过程，A错误；B．③→④过程，形成了化学键，为放热过程，B错误； C．该反应是放热反应，说明反应物总能量大于生成物总能量，C正确；D．该反应是放热反应，则反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量，D错误；答案选C。 █考点九 燃料燃烧与环境问题 【例9】化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是 A．天然气、石油为可再生能源 B．发展低碳经济、循环经济，推广利用太阳能、风能的城市照明系统 C．PM2.5含有的铅、镉、铬、钒、砷等对人体有害的元素均是金属元素 D．无论是风力发电还是火力发电，都是将化学能转化为电能 【答案】B 【解析】A．天然气和石油被归类为非再生能源，A错误；B．发展低碳经济、循环经济，推广可利用太阳能、风能的城市照明系统等有利于资源利用、节能减排，B正确；C．砷为非金属元素，不是金属元素，C错误；D．风力发电是将风能转化为电能,火力发电是将化学能转化为电能，D错误； 故选B。 【变式9-1】我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。下列做法不利于碳达峰、碳中和的是 A．发展CO2 捕集技术 B．推广使用新能源汽车 C．推动风能、水能、光能等可再生能源发展 D．工厂大量生产脱硫燃煤 【答案】D 【解析】A．发展CO2捕集技术可减少大气中的CO2，有利于碳中和，A项不符合题意；B．推广新能源汽车减少化石燃料使用，降低CO2排放，B项不符合题意；C．发展可再生能源替代化石能源，减少CO2排放，C项不符合题意；D．脱硫燃煤仅减少硫污染，但燃烧仍释放大量CO2，加剧碳排放，D项符合题意；答案选D。 【变式9-2】氮氧化物对环境的污染及其防治是化学研究的热点之一，请回答下列问题。 （1）关注生态环境问题是每个人的责任，下列措施有利于环境保护的是 。 a．将废弃塑料袋露天集中焚烧         b．增加对化石燃料的依赖         c．废气处理达标后再排放 （2）汽车尾气中的CO、NOx(氮氧化物)在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式： 。 （3）用氨气也可以将氮氧化物转化为无毒气体，如4NH3+6NO5N2+6H2O。 ①对该反应来说，每生成10个氮气分子，参与反应的还原剂与氧化剂的质量之比是 (填写最简整数比)。 ②写出氨气在催化剂、加热条件下将转化为无毒气体的化学方程式： 。 （4）工业尾气中的氮氧化物常采用碱液吸收法处理。NO与按个数比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，写出该反应的离子反应方程式： 。 【答案】（1）c （2）2CO+2NON2+2CO2 （3）17∶45 8NH3+6NO27N2+12H2O （4）NO+NO2+2OH- = 2NO+H2O 【解析】（1）a．露天焚烧废弃塑料袋会产生有毒气体，污染环境，a错误；b．无论是化石燃料的大量开采还是使用燃烧都会产生环境问题，b错误；c．废气处理达标后再排放，可以减少环境污染，有利于环境保护，c正确；故选c。 （2）NO与 CO反应生成无毒气体N2、CO2，根据得失电子守恒、元素守恒配平，方程式为2CO+2NON2+2CO2。 （3）①4NH3+6NO5N2+6H2O反应中NH3中N化合价由-3价升高为0价，失电子、被氧化，NH3为还原剂，NO中N化合价由+2价降低为0价，得电子、被还原，NO为氧化剂，每生成10个氮气分子，参与反应的还原剂为8个NH3、氧化剂为12个NO，质量之比是(8×17):(12×30)=17∶45； ②NH3与NO2反应生成无毒物质为N2、H2O，根据得失电子守恒、元素守恒配平，方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O。 （4）NO（氮元素化合价+2价）与NO2（氮元素化合价+4价）按个数比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，反应前N化合价不同，只生成一种价态的含氮钠盐，则为+3价N的钠盐NaNO2，根据离子电荷守恒、元素守恒配平，离子反应方程式NO+NO2+2OH- = 2NO+H2O。 █考点十 原电池工作原理及构成条件 【例10】将纯铁片和纯铜片按图甲、乙方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间，下列说法正确的是 A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置 B．乙中铜片上有气泡产生 C．甲中铜片质量减少、乙中铁片质量减少 D．甲、乙两烧杯中均减小 【答案】D 【解析】甲中形成铜铁原电池，铁作负极，失电子，铜作正极，H+在铜极上得电子，生成H2，总反应式为：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；乙装置中只是铁片与稀硫酸间发生了置换反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，以此进行分析。A．甲中形成铜铁原电池，将化学能转变为电能，乙装置中只是铁片与稀硫酸间发生了置换反应，故A错误；B．结合分析可知，乙中铁片上有气泡产生，故B错误；C．结合分析可知，甲中H+在铜极上得电子，生成H2，铜片质量不变，乙中铁片失去电子形成二价铁离子，质量减少，故C错误；D．甲中铜片上氢离子得电子生成氢气，乙中铁和稀硫酸发生置换反应生成氢气，所以两烧杯的溶液中氢离子浓度均减小，故D正确；故选D。 【变式10-1】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：O2+4e-+2H2O = 4OH- D．该装置中化学能转化为电能 【答案】D 【解析】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O2+4e-+ 4H+= 2H2O，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。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O2+4e-+ 4H+= 2H2O，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。 【变式10-2】原电池是化学对人类的一项重大贡献。 I．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中作用，设计并进行以下一系列实验，实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针方向 1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al 2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu 3 Mg、Al 氢氧化钠溶液 偏向Mg 根据上表中记录的实验现象，回答下列问题： （1）实验1、2中Al电极的作用是否相同？ (填”是”或”否”)。 （2）实验2中Cu为 极，电池总反应离子方程式 。 （3）实验3中Al为 极，其电极反应式为 。 II．如图所示是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题： （4）电池的负极是 (填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为 。 （5）电池工作一段时间后电解质溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。 【答案】（1）否 （2）正 2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2↑ （3）负 Al-3e-+4OH- =[Al(OH)4]-(或Al-3e-+ 4OH-=AlO+2H2O) （4）a CH4 -8e- + 10OH- = CO+ 7H2O （5）减小 【解析】（1）实验1中电流表指针偏向Al，Al为正极，实验2中电流表指针偏向Cu，Cu为正极、Al为负极，实验1、2中Al电极的作用不同； （2）实验2中，Cu的活泼性弱于Al，则Cu为正极，正极反应为：2H++2e- = H2↑、负极反应为Al-3e- = Al3+，电池总反应离子方程式为2Al+6H+ = 2Al3++3H2↑； （3）实验3中电流表指针偏向Mg，Mg作正极、铝作负极，因为铝能与氢氧化钠溶液反应，故电池负极反应为Al-3e-+4OH- = [Al(OH)4]-(或Al-3e-+ 4OH-=AlO+2H2O)； （4）CH4在反应时失去电子转化为CO，故a电极是电池的负极；负极反应为：CH4＋10OH--8e-=CO＋7H2O； （5）正极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH-，由此可知，当转移4mol电子时，负极消耗5molOH-，正极生成4molOH-，溶液中OH-浓度减小，电解质溶液的pH会减小。 █考点十一 原电池的设计与应用 【例11】依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。盐桥是为了让两个池形成闭合回路。 （1）电极的材料是______；电解质溶液是______。 （2）银电极为电池的______极，发生的电极反应为  ____________，电极上发生的电极反应为______________________。 （3）外电路中的电子是从______电极流向______电极。 （4）X电极看到的现象是_________________，发生 ___________填氧化或还原反应。 （5）上述原电池每消耗64gCu同时转移电子数为______________________。 【答案】（1）铜；AgNO3溶液 （2）正；Ag++e- = Ag； Cu-2e- = Cu2+ （3）Cu； Ag  （4）X电极逐渐溶解；氧化 （5）2NA 【解析】依据氧化还原反应：设计的原电池，Cu发生氧化反应，为负极，故X为Cu，发生：Ag++e- = Ag；发生还原反应，是正极，故电解质溶液为AgNO3溶液，电极反应为：Ag++e- = Ag；据此解题， （1）电极的材料是铜；电解质溶液Y是AgNO3溶液，故答案为：铜；AgNO3溶液； （2）银电极为电池的正极，发生的电极反应为：Ag++e- = Ag；电极上发生的电极反应为：Cu-2e- = Cu2+；故答案为：正；Ag++e- = Ag；Cu-2e- = Cu2+； （3）外电路中的电子是从负极流向正极，即从电极流向Ag电极，故答案为：Cu； Ag； （4）X电极为负极，看到的现象是电极逐渐溶解；发生氧化反应，故答案为：X电极逐渐溶解；氧化； （5）上述原电池每消耗64gCu，物质的量为，结合Cu-2e- = Cu2+，转移电子的物质的量为2mol，转移电子数为：2NA，故答案为：2NA。  【变式11-1】暖贴是利用钢铁电化学腐蚀原理制成的，内部结构如图所示。下列说法正确的是 A．铁作负极，其电极反应式： B．暖贴工作时需要与空气中的O2和水蒸气接触 C．暖贴短时间内产生较多的热是因为活性炭被氧化 D．暖贴使用后产生的红色固体成分为Fe(OH)2 【答案】B 【解析】由图可知，暖贴的工作原理实际上是铁发生吸氧腐蚀，工作时，铁、碳在氯化钠溶液中构成原电池，铁做负极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+，活性炭做正极，氧气做正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。A．由分析可知，暖贴工作时，铁、碳在氯化钠溶液中构成原电池，铁做负极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A错误；B．由分析可知，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，则暖贴工作时需要与空气中的O2和水蒸气接触，故B正确；C．由分析可知，暖贴工作时，铁做负极被消耗，活性炭做正极不被消耗，故C错误；D．负极产生的亚铁离子与正极产生的氢氧根离子生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3受热分解生成红色的Fe2O3，故D错误；故选B。 【变式11-2】人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用。请根据题中信息，回答下列问题： （1）直接提供电能的一般是放热反应，下列能设计成原电池的是___________。(填字母，下同) A．与NH4Cl反应 B．氢氧化钠与稀盐酸反应 C．灼热的炭与CO2反应 D．H2与Cl2燃烧反应 （2）将纯铁片和纯铜片按图甲、乙方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题： ①下列说法正确的是 。 A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置 B．乙中铜片上没有明显变化 C．甲中铜片质量减少、乙中铁片质量减少 D．甲、乙两烧杯中c(H+)均减小 ②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 乙。(填“>”“<”或“=”) ③请写出甲、乙中构成原电池的正极电极反应式 。电池工作一段时间后，甲中溶液质量增重27g时，电极上转移电子数目为 。 ④若将甲中的稀硫酸换为浓硝酸，则电池总反应的离子方程式为 。 （3）图丙为甲烷氧气燃料电池的构造示意图，电解质溶液的溶质是KOH。通甲烷一极的电极反应方程式为 。 【答案】（1）D （2）BD ＞ 2H++2e- = H2↑ NA （3）CH4＋10OH--8e-=CO＋7H2O 【解析】（1）A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，A错误；B．氢氧化钠与稀盐酸反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，B错误;C．灼热的炭与CO2反应为吸热反应，一般不能设计成原电池，C错误；D．H2与Cl2燃烧反应为能自发进行的氧化还原反应，且是放热反应，能设计成原电池，D正确；故答案选D。 （2）①A．甲装置是原电池，将化学能转变为电能，乙不能形成原电池，A错误；B．乙装置不能形成原电池，且铜片不与稀硫酸反应反应，所以铜片上没有明显变化，B正确；C．甲装置为原电池装置，铁为负极，铜为正极，负极Fe-2e- = Fe2+，正极2H++2e- = H2↑，所以铁片质量减少，铜片质量不变，乙装置不能形成原电池，铁能与稀硫酸发生反应，铁片质量减少，铜片不与稀硫酸反应反应，铜片质量不变，C错误；D．两个烧杯中都产生氢气，c(H+)都降低，D正确；故答案选BD； ②甲装置是原电池，乙不能形成原电池，原电池反应能加快反应速率，则两烧杯中产生气泡的速度：甲＞乙； ③甲装置为原电池装置，铁为负极，铜为正极，负极Fe-2e- = Fe2+，正极2H++2e- = H2↑，乙装置不能形成原电池，故答案为2H++2e- = H2↑；甲装置发生反应Fe+2H+ = Fe2++H2↑，当转移2mole-时，溶液质量增重56g-2g = 54g，所以当甲中溶液质量增重27 g时，电极上转移电子数目为NA； ④若将甲中的稀硫酸换为浓硝酸，常温下Fe发生钝化，Cu能与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，电池总反应的离子方程式为。 （3）碱性甲烷燃料电池中，甲烷发生失电子的氧化反应生成K2CO3，则通甲烷一极的电极反应方程式为CH4＋10OH--8e-=CO＋7H2O。 █考点十二 化学电源 【例12】化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锂电池放电时，电解质中Li+向锂电极迁移 B．图乙：负极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O = 2Ag+2OH- C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．图丁：铅作负极，电极反应式为Pb-2e- = Pb2+ 【答案】C 【解析】A．原电池中阳离子向正极迁移，甲为锂电池，负极为锂，Li+向正极多孔碳材料迁移，故A错误；B．乙为纽扣电池，正极为Ag2O得电子发生还原反应，反应式为Ag2O+2e-+H2O = 2Ag+2OH-，负极为活泼金属锌单质，故B错误；C．丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被溶解，导致锌筒变薄，故C正确；D．铅蓄电池为二次电池，Pb为负极失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，电极反应为Pb-2e-+SO=PbSO4↓，D错误；故答案为C。 【变式12-1】一种新型锰氢二次电池以MnSO4溶液为电解质溶液，充电原理如图所示，下列说法正确的是 A．电极a 连接电源的负极 B．电极a所在电极室溶液的pH变小 C．H＋向电极a所在区域迁移 D．b极区产生的气体是O2 【答案】B 【解析】在充电过程中，电极a上Mn2+转化为MnO2，锰元素化合价升高，发生氧化反应，根据电解池原理，阳极发生氧化反应，a极为阳极，b极为阴极。阳极与电源正极相连，A．根据分析，a极为阳极，阳极与电源正极相连，所以电极a连接电源的正极，A错误；B．电极a的电极反应式为Mn2+ + 2H2O-2e- = MnO2 + 4H+，反应生成了H+，导致电极a所在电极室溶液中H+浓度增大，溶液的pH变小，B正确；C．在电解池中，阳离子向阴极移动，电极a为阳极，电极b为阴极，所以H+向电极b所在区域迁移，C错误；D．电极b为阴极，发生还原反应，溶液中的H+得到电子生成H2，而不是O2，D错误；故选B。 【变式12-2】化学电源在生产生活中有着广泛的应用，同学们常常通过设计实验和查阅资料的方式学习化学电源的相关知识。 （1）甲同学为了解反应中的能量转化，设计了一组对比实验(实验装置如图Ⅰ和图Ⅱ)。预计产生气体的速率Ⅰ Ⅱ(>、<或=)，温度计的示数Ⅰ II(>、<或=)； （2）乙同学用如图乙装置推算铜锌原电池工作时产生的电流量。供选择的电极材料有纯铜片和纯锌片。则a电极的电极反应式为 ，当量筒中收集到336mL(标准状况下)气体时，通过导线的电子的物质的量为 。 （3）丙同学了解到科学家正在研究利用原电池原理常温常压下合成氨，在该装置简图丙中，电极a为 极(填“正”或“负”)，若原料气H2中混有CO，单位体积原料气合成氨气的物质的量不变，只是在电极b附近需增设排气口，排出气体主要含有 。 （4）FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板(2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2)请将此反应设计成原电池，该原电池负极的电极材料为 ，正极的电极材料为 ，电解质溶液为 ，负极的电极反应式为 。 【答案】（1）< > （2）Zn-2e-=Zn2+ 0.03mol （3）正 CO2 （4）Cu C(石墨)(或活动性比Cu弱的金属) FeCl3溶液 Cu-2e-=Cu2+ 【解析】（1）Ⅰ为Zn与稀硫酸反应生成氢气，Ⅱ中Zn、Cu与稀硫酸构成原电池，H+在正极上得电子生成氢气，原电池结构有助于加速化学反应，故产生气体的速率Ⅰ<Ⅱ。装置Ⅰ中Zn与稀硫酸反应放热，化学能主要转化为热能，Ⅱ中化学能主要转化为电能，放热量少，因此温度计的示数Ⅰ>Ⅱ。 （2）从图示装置可知，b电极上生成气体，则b电极为正极，a电极为负极，a电极上Zn失电子生成Zn2+，电极反应为Zn-2e-=Zn2+。量筒中收集到336mL气体时，生成氢气0.336L/(22.4L/mol）=0.015mol，正极上电极反应为2H++2e-=H2↑，生成0.015mol氢气转移电子数为0.03mol。 （3）电极a上氮气得电子生成氨气，则电极a为正极。电极b为负极，负极上H2失电子转化为氢离子，H2-2e-=2H+，氢气中混有CO，CO失电子转化为CO2，排出的气体主要含有CO2。 （4）反应2FeCl3+Cu = 2FeCl2+CuCl2中，Cu价态升高失电子，Cu作负极，该原电池负极的电极材料为Cu，正极的电极材料为C(石墨)(或活动性比Cu弱的金属)；电解质溶液为FeCl3溶液，负极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+。 基础应用 1．人类生产生活离不开电能的使用。下列电能是由化学能转化而来的是 A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．太阳能发电 【答案】A 【解析】A．火力发电是利用了煤燃烧放出的热量，属于化学变化，是将化学能转化成电能，是利用化学反应产生电能，A符合题意；B．水力发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化，不是利用化学反应获得电能，B不符合题意；C．风力发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化，不是利用化学反应获得电能，C不符合题意；D．太阳能发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化，不是利用化学反应获得电能，D不符合题意；故选A。 2．化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下列说法错误的是 A．能够节约原料和能源 B．能够提高产品的产量 C．能够提高经济效益 D．能够提高化学反应速率 【答案】D 【解析】提高化学反应的限度能够节约原料和能源、提高产品的产量、提高经济效益，但是和化学反应速率的快慢无关，故选D。 3．能源是社会发展的动力。下列有关能源的叙述错误的是 A．为了环境保护，可以大幅增加风电、核电、太阳能发电的开发利用 B．石油和煤都属于不可再生能源 C．氢能热值高，产物无污染，原料来源厂 D．新能源汽车是指使用电能的汽车 【答案】D 【解析】A．风电、核电、太阳能属于清洁能源，但“大幅增加”需考虑实际可行性（如核电的核废料处理问题），但选项表述本身无错误，A正确；B．石油和煤是化石燃料，属于不可再生能源，B正确；C．氢能热值高，产物为水无污染，原料（如水）来源广，C正确；D．新能源汽车包括电能、氢能、混合动力等多种形式，仅定义为“使用电能”过于片面，D错误；故选D。 4．下列措施对增大反应速率明显有效的是 A．Al在氧气中燃烧时将Al片改成Al粉 B．Na与水反应时增大水的用量 C．Fe与稀硫酸反应制取H2 时用浓硫酸 D．在K2SO4与BaCl2两溶液反应时增大压强 【答案】A 【解析】A．将Al片改成Al粉，增大了反应物的接触面积，所以能使反应速率加快，A项正确；B．钠和水反应的速率与水的多少无关，B项错误；C．铁和浓硫酸常温下发生钝化反应，阻止反应的进行，加热下反应生成的是二氧化硫气体，不放氢气，C项错误；D．K2SO4与BaCl2两溶液反应时，增大压强不改变反应速率，压强只针对有气体参与的反应有意义，D项错误；答案选A。 5．氢气是非常有前途的新型能源，氢能开发中的一个重要问题就是如何制取氢气。以下研究方向你认为不可行的是 A．建设水电站，用电力分解水制取氢气 B．设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气 C．利用化石燃料通过一定的方法与水反应制取氢气 D．寻找特殊的化学物质作催化剂，用于分解水制取氢气 【答案】C 【解析】A．利用水力发电，再用电力分解水制备氢气，该研究方向可行，故A不符合题意；B．太阳能是可再生资源，设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气，该研究方向可行，故B不符合题意；C．化石能源是不可再生资源，所以利用化石燃料通过一定的方法与水反应制取氢气的研究方向不可行，故C符合题意；D．寻找特殊的化学物质作催化剂，使水分解产生氢气的速率加快，该研究方向可行，故D不符合题意；故选C。 6．恒温恒容条件下，发生化学反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，下列选项中不能作为达到化学平衡状态的标志的是 A．混合气体颜色不再变化 B．单位时间内形成n mol H—H的同时断裂2n mol H—I C．若该反应在隔热密闭体积恒定的容器中进行反应，体系的温度不再变化 D．2v(H2)正＝v(HI)逆 【答案】B 【解析】A.碘蒸气有颜色，其余均为无色气体，因此当混合气体颜色不再改变时，说明反应达到平衡，故A不符合题意；B.单位时间内形成H—H，反应向逆反应方向进行，断裂H—I，反应也是向逆反应方向进行，因此单位时间内形成n mol H—H的同时断裂2n mol H—I，不能说明反应达到平衡，故B符合题意；C.该反应为放热反应，如果容器隔热密闭，随着反应进行，容器内气体温度升高，当体系温度不再改变，说明反应达到平衡，故C不符合题意；D.利用不同物质的反应速率表示反应达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，因此2v(H2)正＝v(HI)逆，能够说明反应达到平衡，故D不符合题意；答案为B。 7．根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，用来满足不同的用电需要。常见的锌锰干电池的构造如图所示。下列说法正确的是 A．锌筒质量逐渐减小 B．该电池可以反复充放电 C．石墨棒作负极 D．电流从锌筒通过导线流向石墨棒 【答案】A 【解析】图示的电池为锌锰电池，锌筒作为电池的负极，其电极反应式为Zn-2e- = Zn2+，碳棒为电池的正极，其反应的电极方程式为2NH+2e- = NH3↑+H2↑。A．根据电池反应，锌筒作为电池负极逐渐被反应，锌筒质量逐渐减小，A正确；B．该电池为一次电池，放电后不能重复充电，B错误；C．石墨棒作为正极，体系中NH在此电极上放电，C错误；D．电池中锌失去电子后通过导线转移到石墨棒上，电流方向为石墨到锌筒，D错误；故选A。 8．下列关于化学反应速率的说法中，正确的是 A．二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，也能加快其他任何反应的速率 B．决定化学反应速率的最主要因素是温度 C．生铁与稀盐酸的反应速率一般大于纯铁与稀盐酸的反应速率 D．在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：Fe2O3(s)+3H2(g)2Fe(s)+3H2O(g)，保持容器压强不变，充入N2，反应速率不变 【答案】C 【解析】A．二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，但不一定能加快其他化学反应的速率，A错误；B．决定化学反应速率的最主要因素是参加反应的物质本身的性质，而温度是影响化学反应速率的外部因素，B错误；C．生铁中含有的杂质C与Fe及盐酸构成原电池，Fe为原电池的负极，因而能够加快反应速率，所以生铁与稀盐酸的反应速率一般大于纯铁与稀盐酸的反应速率，C正确；D．在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：Fe2O3(s)+3H2(g)2Fe(s)+3H2O(g)，保持容器压强不变，充入N2，则容器的容积扩大，气体反应混合物的浓度减小，反应速率变慢，D错误；故合理选项是C。 9．请阅读下列材料，回答下列小题。 氮是植物生长必需的元素，在大气中主要以分子形式存在。在放电条件下，N2与O2可发生反应：N2+O22NO。20世纪初，德国化学家哈伯等首次合成了氨气，化学方程式为N2+3H22NH3，生成的NH3与HCl反应合成氮肥。反应NH3+HCl=NH4Cl的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．该反应是吸热反应 B．放热反应都需要加热 C．H—Cl键断裂过程释放能量 D．反应物的总能量大于生成物的总能量 【答案】D 【解析】A．反应物能量高于生成物能量，则是放热反应，A错误；B．放热反应不一定需要加热，例如缓慢氧化反应，B错误；C．化学键断裂需要吸收能量，则H-Cl键断裂过程吸收能量，C错误；D．根据图知，反应物的总能量大于生成物的总能量，D正确； 故选D。 10．氢气和氧气发生反应的过程用如下模型表示(“-”表示化学键)，下列说法错误的是 A．过程I是吸热过程 B．过程Ⅲ一定是放热过程 C．为放热反应，则反应物的总能量大于生成物的总能量 D．该反应的能量转化形式只有化学能转化为热能 【答案】D 【解析】A．过程Ⅰ分子化学键断裂形成原子，属于吸热过程，A正确； B．过程Ⅲ为新化学键形成的过程，是放热过程，B正确；C．氢气燃烧放热，则反应物的总能量大于生成物的总能量，C正确；  D．该反应可通过燃料电池，实现化学能到电能的转化，不一定只能以热能的形式进行，D错误；故选D。 11．在容积不变的密闭容器中存在：3H2(g) +3CO(g) =CH3OCH3(g) +CO2(g) ΔH<0，其他条件不变时，改变某一 条件对上述反应速率的影响，下列分析正确的是 A．图I研究的是t0时刻增大H2的物质的量浓度对反应速率的影响 B．图I研究的是t0时刻降低温度对反应速率的影响 C．图II研究的是t0时刻增大压强对反应速率的影响 D．图II研究的是t0时刻使用催化剂对反应速率的影响 【答案】D 【解析】A．增大反应物浓度，瞬间正反应速率增大、逆反应速率不变，图I研究的不可能是t0时刻增大H2的物质的量浓度对反应速率的影响，A错误；B．降低温度，正反应和逆反应速率都下降，图I研究的不可能是t0时刻降低温度对反应速率的影响，B错误；C．该反应气体分子总数减小，所以增压正反应和逆反应速率都加快、但正反应速率增加得更快， 图II研究的不可能是t0时刻增大压强对反应速率的影响，C错误；D．使用催化剂能同等程度地加快正反应和逆反应速率、图II研究的是t0时刻使用催化剂对反应速率的影响，D正确；答案选D。 12．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：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O2+4H++4e- = 2H2O，D错误；故选D。 能力提升 13．研究表明N2O与CO在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应过程如图所示。下列有关说法正确的是 A．该反应中断裂N2O和CO中化学键释放的能量大于形成N2和CO2中化学键吸收的能量 B．FeO+是该反应的催化剂 C．由图可知，CO2比CO稳定 D．Fe++N2O→FeO++N2、FeO++CO→Fe++CO2两步均为放热反应 【答案】D 【解析】A．由图可知，反应是放热反应，断裂N2O和CO中化学键释放的能量小于形成N2和CO2中化学键吸收的能量，故A错误；B．将①、②两步加和，可确定Fe+是催化剂，FeO+是中间产物，故B错误；C．由图像只能判断出生成物的总能量小于反应物的总能量，不能比较CO2和CO的能量高低，也就不能比较两者的稳定性，故C错误；D．Fe++N2O→FeO++N2、FeO++CO→Fe++CO2 两步反应，都是反应物的总能量高于生成物的总能量，所以两步反应均为放热反应，故D正确；答案选D。 14．当前，多种因素叠加引发全球性能源供应紧张，能源安全面临复杂挑战。我国已建成世界规模最大的清洁能源体系，逐步完成能源结构的深度转型，最终必将实现“碳中和”目标。如图所示是一种生产和利用氢能的途径，下列说法错误的是 A．氢能是21世纪最具发展潜力的清洁能源 B．图中能量转化的方式至少有6种 C．太阳能、风能、氢能都属于新能源 D．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 【答案】D 【解析】A．氢能来源丰富、燃烧热值高、产物无污染，是21世纪最具发展潜力的清洁能源，A正确；B．图中有太阳能转化为电能、风能转化为电能、水能转化为电能、电能转化为化学能、化学能转化为电能、光能等，至少有6种能量转化形式，B正确；C．太阳能、风能、氢能都是人类开发利用的新能源，C正确；D．太阳能电池用半导体将光能转化为电能，燃料电池将化学能转化为电能，两者供电原理不同，D错误；故答案选D。 15．NOCl常用于有机合成，其合成原理为2NO(g)＋Cl2(g)⇌2NOCl(g)，反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法正确的是 A．2 mol NOCl(g)所具有能量比2 mol NO(g)所具有能量低76 kJ B．该反应为吸热反应 C．该反应中每生成2 mol NOCl(g)放出热量76 kJ D．形成1 mol NOCl(g)中的化学键吸收热量90 kJ 【答案】C 【解析】A．根据图示，2molNOCl(g)所具有能量比2molNO(g)和1molCl2(g)所具有的总能量低(180-104)kJ=76kJ，则2molNOCl(g)所具有能量比2molNO(g)和1molCl2(g)所具有的总能量低76kJ，A错误； B．反应物的能量总和大于生成物的能量总和，为放热反应，B错误；C．2molNO(g)和1molCl2(g)完全反应生成2molNOCl(g)放出热量(180-104)kJ=76kJ，C正确；D．断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，D错误；答案选C。 16．一种新型燃料电池，以镍板为电极插入溶液中，分别向两极通乙烷和氧气，电极反应为： ；。有关此电池的推断错误的是 A. 通氧气的电极为正极 B. 参加反应的与的物质的量之比为 C. 放电一段时间后，的物质的量浓度将下降 D. 在电解质溶液中向正极移动 【答案】D 【解析】A.根据电极反应式可知氧气在反应中得到电子，发生还原反应，所以通入燃料的电极是负极、通入氧气的电极是正极，故A正确；B.电池反应式为，则参加反应的氧气与的物质的量之比为：，故B正确；C.电池反应式为，的物质的量减少、溶液体积增大，所以的物质的量浓度减小，故C正确；D.放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，所以碳酸根离子向负极移动，故D错误。   17．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 【详解】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。 18．一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中进行合成氨反应N2+3H22NH3，5min内NH3的质量增加了1.7g，且反应达到平衡，已知该反应为放热反应。下列说法正确的是 A．1molN2和3molH2的能量之和小于2molNH3具有的能量 B．用H2表示该反应5min内的平均速率为 C．达到平衡时，反应物的浓度之和与生成物浓度相等且满足 D．升温时，正反应速率减小，逆反应速率增大 【答案】B 【解析】A．由题干信息可知，反应N2+3H22NH3是一个放热反应，则说明1molN2和3molH2的能量之和大于2molNH3具有的能量，A错误；B．由题干信息可知，5min内NH3的质量增加了1.7g，即生成1.7g/(17g/mol)=0.1mol，根据反应方程式可知，消耗H2为0.15mol，则用H2表示该反应5min内的平均速率为，B正确；C．化学平衡的特征之一为反应体系各组分的浓度保持不变，而不是相等，故达到平衡时，反应物的浓度之和与生成物浓度不一定相等，本质特征为正、逆反应速率相等，结合反应速率之比等于化学计量数之比有，C错误；D．升温时，正反应速率增大，逆反应速率也增大，D错误；故答案为：B。 19．把二氧化碳“变废为宝”是实现碳达峰、碳中和的关键。 （1）在体积为1L的恒温密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，在一定条件下反应：，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度变化随时间变化如图1所示。 图1 ①从3min到8min， 。 ②能说明上述反应达到平衡状态的是 。(填字母) a．混合气体的压强不随时间的变化而变化 b．单位时间内每生成1mol CH3OH，同时生成3mol H2 c．反应中CO2和CH3OH的物质量浓度之比为1∶1 ③平衡时CO2的转化率为 。 ④我国学者提出的CO2催化加氢合成CH3OH的机理如图2(其中吸附在催化剂表面的物种用*标注)所示。下列说法正确的是 。(填字母) a．催化剂的使用能提高CO2的平衡转化率 b．反应机理表明H2O参与了CO2合成CH3OH的反应 c．反应④中存在共价键的断裂和共价键的生成 （2）科学家利用电化学装置实现CO2和CH4两种分子转化为乙烯(C2H4)和乙烷(C2H6)，其原理如图3所示。 图2 图3 ①电极A上的反应式为 。 ②若生成的乙烯和乙烷的体积比为1∶1，则消耗的CO2和CH4体积比为 。 【答案】（1）0.15 a、b 75% b （2）CO2+2e−=CO+O2− 3∶4 【解析】（1）①从3min到8min，。 ②a．反应中，气体的物质的量、压强会随着反应而变化，故容器内压强不随时间的变化，说明气体的物质的量不随时间变化，则说明反应已达平衡，a正确；b．单位时间内每生成1mol CH3OH，同时生成3molH2，则正反应速率和逆反应速率相等 ，符合化学平衡特征，b正确；c．反应中CO2和 CH3OH的物质量浓度之比为1∶1，取决于起始物质的量、不能说明各成分的量不变、不能说明已平衡，c错误；选ab。 ③平衡时CO2的转化率为。 ④a．催化剂的使用能提高反应速率，不能提供CO2的平衡转化率，a错误；b．由图知，反应③中吸附在催化剂表面的水参与了反应生成了甲醇，则反应机理表明H2O参与了CO2合成CH3OH的反应，b正确；c．反应④中H*+OH*=H2O，则不存在共价键的断裂，但是有共价键的生成，c错误；选b。 （2）①电极A上CO2转变为CO被还原，则其电极反应式为CO2+2e−=CO+O2−。 ②若生成的乙烯和乙烷的体积比为1∶1，则B电极反应为4CH4-6e- = C2H4+C2H6+6H+，按得失电子数守恒，存在关系式3CO2～6e-～4CH4，则消耗的相同条件下CO2和CH4体积比即物质的量之比为3∶4。 20．H2、CH4等都是重要的能源，也是重要的化工原料。 （1）①25℃，101kPa时，8.0gCH4完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出445.1kJ热量。热化学反应方程式为： kJ/mol。 ②在高温条件下分解生成和C，然而在密闭容器中进行此反应时要通入适量空气使部分燃烧，其目的是 。 （2）甲烷、水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，反应为：。一定温度下，向体积为1L的恒容密闭容器中充入1molCH4(g)和2molH2O(g) ，反应过程中测得的浓度与反应时间的关系如下表所示： 时间/s 0 1 2 3 4 5 c(CO2)mol/L 0.0 0.05 0.09 0.12 0.14 0.15 ①0~4s时间段内用H2表示该反应的速率 ，反应到5s时，CH4的转化率为 。 ②下列措施可以使该反应速率加快的是 。（填字母） A．增大容器体积      B．增加2molH2O(g)     C．将从H2(g)容器中分离出来 ③下列能判断该反应已经达到化学平衡状态的是 。（填字母） A．容器中 B．单位时间内每消耗1molCH4，同时生成1molCO2 C．容器中混合气体的密度保持不变 D．CO2质量分数保持不变 （3）甲烷燃料电池装置如图，通入O2的电极为电池的 （填“正极”或“负极”）。通入CH4的电极反应式为： 。随着电池不断放电，负极附近溶液的pH （填“增大”、“减小”或“不变”）。该燃料电池工作时能量转化关系为 。 【答案】（1） -890.2 使部分甲烷燃烧，放出热量，可以提供分解所需的能量 （2）0.14 15% B D （3）正极 CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O 减小 化学能转化为电能 【解析】（1）①8gCH4物质的量为0.5mol，完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出445.1kJ的热量，则该反应的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.2kJ/mol。 ②甲烷燃烧放出热量，可以提供分解所需的能量，所以甲烷在高温条件下可分解生成氢气和碳，在密闭容器中进行此反应时要通入适量空气使部分甲烷燃烧； （2）①0~4s时间段内，生成CO2的浓度为0.14mol·L-1，则生成H2的浓度为4×0.14mol·L-1，用H2表示该反应的速率；反应到5s时，生成CO2的浓度为0.1.5 mol·L-1，则消耗CH4的物质的量为1L×0.1.5 mol·L-1=0.15mol，CH4的转化率为==15%； ②A．增大容器体积，反应物浓度减小，反应速率减慢，A错误；B．增加2molH2O(g)，则水蒸气的浓度增大，反应速率加快，B正确；C．将从H2(g)容器中分离出来的一瞬间，反应物浓度不变，反应速率不变，C错误；故选B； ③A．当容器中时正、逆反应速率相等，反应达平衡状态，而容器中时，正、逆反应速率不相等，反应不平衡，A错误；B．消耗甲烷和生成二氧化碳，都是正反应，则不能证明正、逆反应速率相等，反应没有达到平衡，B错误；C．容器内气体的质量、体积始终不变，密度始终不变，则密度不再发生变化时，反应不一定达平衡状态，C错误；D．CO2的质量分数保持不变，说明正、逆反应速率相等，反应达平衡状态，D正确；故选D； （3）甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极为负极，甲烷失电子结合氢氧根离子生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O；则通入氧气的电极为电池的正极，由于负极的电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O，该电极消耗氢氧根离子，则负极附近溶液的pH减小；该装置为原电池，该燃料电池工作时能量转化关系为化学能转化为电能。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题6 化学反应与能量变化 复习讲义 复习目标 1．能从内因、外因两方面认识化学反应速率，学会运用控制变量方法研究影响化学反应速率的因素。 2．初步建立变化观念与平衡思想，能运用动态平衡的观点看待和分析化学变化，认识化学反应速率的研究在生产、生活中的重要作用。 3．能正确表示化学反应中热的释放或吸收，能从宏观与微观相结合的角度解释化学反应中的能量变化。 4．能运用化学计量单位定量分析化学变化伴随的能量转化，能利用化学反应中的能量变化解决生产、生活中的简单问题。 5．能理解化学能与其他形式能量的转化，认识化学能转化为电能的原理及其在 生产、生活中的应用，形成化学有助于提高人类生活质量的观念。 重点和难点 重点：化学反应速率及其影响因素、化学平衡状态及判断；化学反应中能量变化、热化学方程式；原电池原理及应用、化学电源。 难点：化学平衡状态的理解及判断、化学反应中的能量变化原因、化学电源的理解。 第一单元 化学反应速率与反应限度 █知识点一 化学反应速率 1．化学反应的速率的定义及计算 概念 用来衡量_ _程度的物理量。通常用单位时间内反应物浓度的 或生成物浓度的 来表示。 表达式 v(A)＝ 单位 mol·L－1·s－1 mol·L－1·min－1 计算 表达式法 v(A)＝ 比值法 根据同一化学反应不同物质的速率之比等于化学方程式中的 之比计 算。如mA(g)＋nB(g)===pC(g)中，v(A)∶v(B)∶v(C)＝ 或 。 三段式 对于反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，起始时A的浓度为a mol·L－1，B的浓度为b mol·L－1，反应进行至t1 s时，A消耗了x mol·L－1，则化学反应速率可计算如下： 　　　　　　 　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/(mol·L－1) a 　　 b 　　0 　　0 转化量/(mol·L－1) x 　　 　　 　 t1s时量/(mol·L－1) a－x 　 b－ 　 　 则v(A)＝ mol·L－1·s－1，v(B)＝ mol·L－1·s－1， v(C)＝ mol·L－1·s－1，v(D)＝ mol·L－1·s－1。 2．化学反应速率大小的比较方法 （1）归一法：将同一反应中的不同物质的反应速率转化成 ，再进行速率的大小比较。如对于反应2SO2＋O2===2SO3，如果①v(SO2)＝2 mol·L－1·min－1，②v(O2)＝3 mol·L－1·min－1, ③v(SO3)＝4 mol·L－1·min－1，比较反应速率的大小，可以将三者表示的反应速率都转化为O2表示的反应速率再作比较。换算得出①v(O2)＝ mol·L－1·min－1，③v(O2)＝ mol·L－1·min－1，则反应速率的大小关系为 。 （2）比值法：将各物质表示的反应速率转化成同一单位后，再除以对应各物质的 ，然后对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。如反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，若＞，则反应速率A B。 【易错提醒】 （1）用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应的物质的 之比。计量数不同，速率 ，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种物质来表示。 （2）不论是用反应物表示还是用生成物表示，其化学反应速率都取 值，而且是某一段时间内的 速率。 （3）固体或纯液体的浓度视为 数，因此 用固体或纯液体表示化学反应速率。 效果检测 1．下列关于化学反应速率的说法不正确的是 A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 B．化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示 C．在同一个反应中，各物质的反应速率之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比 D．化学反应速率的常用单位有 mol·L－1·s－1和 mol·L－1·min－1 2．下列说法正确的是 A．镁与盐酸反应的速率一定比铝快 B．比较Mg和Al与盐酸的反应速率时，必须在相同的条件下进行 C．镁与盐酸的反应，可以用单位时间内镁的物质的量的变化表示镁的反应速率 D．只有在溶液中的反应才能计算化学反应速率 █知识点二 影响化学反应速率的因素 1．内因(主要因素) 反应物本身的结构与 ，反应类型相同，但反应物不同，反应速率不同。 如相同条件下，Na、Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系是_ _。 2．外因（次要因素） 影响因素 结果 温度 升高温度，化学反应速率 ；降低温度，化学反应速率 。 反应物浓度 （不包括固体、纯液体） 增大反应物浓度，反应速率 ；减小反应物浓度，反应速率 。 催化剂 正催化剂，化学反应速率 ；负催化剂，化学反应速率 。 反应物的接触面积的大小、固体反应物的颗粒大小 增大反应物的表面积，化学反应速率 ；固体反应物颗粒越小，反应速率 。 压强 对于有气体参与的化学反应，当其他条件相同时，增大反应体系压强，化学反应速率 。 形成原电池 形成原电池通常可以 反应速率。 此外，溶剂的性质、光、超声波、磁场、固体反应物表面积等也会对化学反应速率产生影响。 【易错提醒】 （1）浓度只适用于气体参加或在溶液中进行的化学反应，在一定温度下，固体或纯液态物质的浓度是一个常数，改变其用量，对化学反应速率 。 （2）温度对任何化学反应都适用，且 反应物状态的影响，不论是吸热反应还是放热反应，升高 （3）温度都能 化学反应速率，降低温度都能 化学反应速率，但加快或减慢的程度 ，吸热 反应的反应速率总是受温度影响 。 （3）压强对化学反应速率的影响实质是通过改变 对化学反应速率的影响实现的。由于固体或液体的体积受压强的影响很小，所以压强只影响有 参加的化学反应的反应速率。 ①恒温时，压缩体积压强 反应物浓度 反应速率 。 ②恒温时，对于恒容密闭容器：a．充入气体反应物气体反应物浓度 (压强也增大)反应速率 。 b．充入“惰性”气体总压强 ―→反应物浓度 ―→反应速率 。 ③恒温恒压时，充入“惰性”气体体积 气体反应物浓度 反应速率 。 （4）催化剂在化学反应过程中 化学反应， 了正、逆反应的活化能，能 程度地改变正、逆反应的化学反应速率。 效果检测 1．对于300 mL 1 mol·L－1盐酸与铁片的反应，采取下列措施，其中能使反应速率加快的是 ①升高温度　②改用100 mL 3 mol·L－1盐酸　③再加300 mL 1 mol·L－1盐酸　④用等量铁粉代替铁片　⑤改用100 mL 98%的硫酸 A．①②④ B．①③④ C．②③④ D．①②③⑤ 2．下表中是各组反应的反应物和温度，反应刚开始时，放出H2速率最快的是 金属(粉末状)/mol 酸的浓度及体积 反应温度 A Mg 0.1 6mol•L﹣1硝酸 10mL 60℃ B Mg 0.1 3mol•L﹣1盐酸 10mL 60℃ C Fe 0.1 3mol•L﹣1盐酸 10mL 60℃ D Mg 0.1 3mol•L﹣1硫酸 10mL 60℃ █知识点三 化学反应的限度 1．可逆反应 （1）定义：在同一条件下正反应方向和逆反应方向 的化学反应。其中，由反应物得到生成物的化学反应为 向反应，由生成物得到反应物的化学反应为 向反应。 （2）特点——“三同一小”： ①三同：a． 条件下；b．正逆反应 进行；c．反应物与生成物 存在。 ②一小：任一组分的转化率都 (填“大于”或“小于”)100%。 2．化学反应的限度 （1）含义：可逆反应在一定条件下所能达到或完成的 程度。 （2）特点：可逆反应在一定条件下达到反应限度时，反应物不能完全转化为生成物，且在该条件下反应物的转化率最大。 3．化学平衡状态 （1）定义：在一定条件下的 反应中，反应物和生成物的 不再随时间的延长而发生变化，正反应速率和逆反应速率 的状态。 （2）建立过程： ①图示： ②分析：反应开始（反应物浓度最大，生成物浓度为0，v正最大，v逆＝0）→反应过程中（t1时刻，反应物浓度逐渐 ，v正逐渐 ，生成物浓度逐渐 ，v逆从零逐渐 ）→t1时刻达到平衡（v正 v逆，反应混合物组分的浓度 ，即达到化学平衡）。 （3）化学平衡状态的特征： 研究对象（逆） 适用于 反应 动态特征（动） 建立平衡后，正、逆反应仍在进行，属于 平衡，可用同位素示踪原子法证明 平衡实质（等） υ(正)＝v(逆)≠0（正、逆反应速率 ，但不等于零。） 平衡结果（定） 达平衡后，反应混合物中各组分的百分含量或浓度 （不可理解为相等） 平衡移动（变） 化学平衡其存在是有条件的、暂时的，浓度、温度、压强条件变化时平衡会发生 等效平衡（同） 外界条件同，同一可逆反应从不同方向（正向、逆向、双向）达到的平衡状态 （4）化学平衡状态的判断： ①基本判据：等[v(正)＝v(逆)]、定（各组分含量、浓度保持不变）任何条件下的可逆反应均达到平衡。 ②判断三标志： a．达到化学平衡的本质标志： 项目 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 是否平衡 v正＝v逆 在单位时间内消耗了m mol A的同时生成了m mol A 在单位时间内消耗了n mol B的同时消耗了p mol C 在单位时间内生成了p mol C的同时消耗了q mol D v正(A)∶v逆(B)＝m∶n b．达到化学平衡的等价标志： 项目 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)[假设只有A为有色气体] 是否平衡 混合体系中各 组分的含量 各物质的物质的量或物质的量的分数一定 各物质的质量或质量分数一定 各气体的体积或体积分数一定 A物质断裂的化学键与A物质形成的化学键的物质的量相等 气体的颜色不变 温度 在其他条件不变时，体系温度一定时 体系颜色变化 有色气体的颜色不再改变 ③达到化学平衡状态的特殊标志： 项目 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 是否平衡 压强 当m＋n≠p＋q时，总压强一定（其它条件一定） 当m＋n＝p＋q时，总压强一定（其它条件一定） 总物质的量 当m＋n≠p＋q时，总物质的量一定（其它条件一定） 当m＋n＝p＋q时，总物质的量一定（其它条件一定） 体系的密度 密度一定 【易错提醒】“两审”“两标志”突破化学平衡状态的判断 （1）“两审”： 一审题干条件：恒温恒容或 ； 二审反应特点：全部或部分气体参与的反应，气体是 反应还是 反应。 （2）“两标志”： ①动态标志：v正＝v逆≠0逆向 ；不同物质表示的速率(或变化的物质的量、浓度)一个正反应方向，一个逆反应方向且比 化学计量数之比；同物质的生成速率 其消耗速率。 ②静态标志：变量 。题目提供的量(如某物质的质量、浓度、百分含量，n总(气体)、压强、气体密度、气体平均相对分子质量)如果是随着反应的进行而改变的量，该量为“变量”，否则为“定量”。当“变量” 时，证明可逆反应达到平衡，但“定量”无法证明。 效果检测 1．对化学反应速率与化学反应限度的叙述，不正确的是 A．当化学反应达到最大限度时反应速率为0 B．同一化学反应，若反应条件不同，限度可能不同 C．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等 D．化学反应的限度与时间的长短无关 2．反应X(s)＋2Y(g)2W(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)，一定温度下，在恒容的密闭容器中，加入1 mol X和2 mol Y发生反应，下列说法正确的是 A．当容器中气体的压强不再改变时，表明该反应一定已达到平衡状态 B．当达到平衡状态时，X和Y的转化率之比为1∶2 C．当Y与W的物质的量浓度之比为1∶1时，表明该反应一定已到达平衡状态 D．当容器内气体的密度不再改变时，表明该反应一定已达到平衡状态 第二单元 化学反应中的热 █知识点一 放热反应和吸热反应 1．化学反应与能量 （1）化学反应能量转化形式：化学能转化为 、 、电能等。 （2）化学能与热能：化学反应一定伴随有能量的变化，化学反应中能量变化主要表现为 的变化。 （3）反应热：化学反应在一定温度下进行时，反应所 或 的热量，通常用符号 表示，负值表示在该条件下反应 ，正值表示在该条件下反应 。单位kJ/mol。 （4）化学能与热能的实验探究： 实验 操作 试管中加入2 mL 2 mol·L－1盐酸，并用温度计测量其温度，再向试管中放入打磨过的镁条 将20 g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与10 g NH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，玻璃片盖上烧杯 实验 现象 镁条 ，有 产生，温度计的示数 有刺激性气味 产生，用手触摸杯壁下部，烧杯壁 ，试着用手拿起烧杯，木片 实验 结论 该反应 热量 该反应 热量 化学反应发生时伴有 的释放和吸收 2．化学反应两条基本规律 （1）质量守恒定律：化学反应前后物质的总质量 。 （2）能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途经和能量的形式 ，但是体系包含的总能量 。 3．放热反应和吸热反应比较 放热反应 吸热反应 定义 热量的化学反应 热量的化学反应 常见反应 金属与水或酸的反应、金属氧化物与水或酸的反应、燃烧反应及缓慢氧化、大多数化合反应、中和反应等 氢氧化钡晶体与氯化铵的反应、盐酸与碳酸氢钠的反应、C＋CO22CO、C＋H2O(g) CO＋H2、大多数分解反应等 能量变化 反应物的总能量 生成物的总能量 反应物的总能量 生成物的总能量 键能变化 生成物的总键能 反应物的总键能 生成物的总键能 反应物的总键能 能量图示 4．放热反应和吸热反应原因解释 （1）微观—化学键与化学反应中能量变化的关系： ①化学键与能量的关系： a．化学键是物质内部微粒之间强烈的相互作用。断开化学键要 能量，形成化学键要 能量； b．化学反应的本质是反应物中化学键的 和生成物中化学键的 。 c．化学键的变化是化学反应中 变化的主要原因,且能量是守恒的，化学反应中的能量变化通常表现为 ________的变化。 ②键能：标况下，将1mol气态分子AB断裂成理想气态原子所 的能量，单位（kJ·mol-1）; （2）宏观—物质储存化学能与化学反应中能量变化的关系： ①一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量，决定于反应物总能量和生成物总能量 。 ②化学反应中的能量变化通常表现为 的变化，即吸热或者放热。吸热反应和放热反应与反应物和生成物总能量的关系如下： 吸热反应：反应物的总能量 生成物的总能量 放热反应：反应物的总能量 生成物的总能量 ③放热反应和吸热反应的能量示意图： 【易错提醒】 （1）吸热反应与放热反应与反应是否需要加热 。有的放热反应需要 才能发生，有的放热反应不需要加热。吸热反应大都需要 ，也有不需加热就能反应的。 （2）吸热反应和放热反应 化学反应。某些吸热过程和放热过程 化学反应。如：NaOH固体溶于水，浓硫酸稀释属于放热过程；NH4NO3固体溶于水属于吸热过程，三者都不是化学反应，也就不属于吸热反应或放热反应。 效果检测 1．下列关于化学反应与能量的说法中，不正确的是 A．化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 B．能量变化是化学反应的基本特征之一 C．高温煅烧石灰石的反应中，反应物总能量高于生成物总能量 D．反应物的总能量低于生成物的总能量，反应时从环境吸收能量 2．1mol H2(g)和1mol Cl2(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Cl2(g)、Cl2(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 █知识点二 热化学方程式 1．概念 （1）概念：表示参加反应 和 的关系的化学方程式，表明了化学反应中的 变化和 变化。 （2）实例：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25 ℃和1.01×105 Pa下， 。 2．书写 （1）书写步骤： 第一步：写方程式——写出配平的化学方程式。 第二步：标状态——用 标明物质的聚集状态。 第三步：标条件——标明反应的 和 （101kPa，25℃时可不标注）。 第四步：标反应热△H——在方程式后写出 ，并根据信息注明△H的“+”（吸热）或“—”（放热）。 第五步：标数值——根据方程式化学计量数计算写出△H的值，并注明单位（一般为 )。 （2）书写要求： ①注明反应的 和 ( 下进行的反应可不注明)。 ②注明反应物和生成物的状态：固态( )、液态( )、水溶液( )、气态( )，同素异形体还需要注明名称。 ③各物质的化学计量数只表示物质的 ，而不表示 个数(或原子个数)，因此可以写成 数，也可以写成 数。 ④一般 用标注“↑”“↓”，不用“→”，而用“==”表示。 ⑤热化学方程式能反映该反应 的量。由于ΔH与反应物质的量有关，所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH ，如果化学计量数加倍，则ΔH也要 。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热的 。 【易错提醒】“六看”法判断热化学方程式的正误 （1）一看方程式是否配平； （2）二看各物质的聚集状态是否正确；（3）三看ΔH的“＋”“－”符号是否正确。放热反应ΔH一定为“—”,吸热反应ΔH一定为“+”。（4）四看反应热的单位是否正确。一般为“kJ·mol－1”，容易错写成kJ或漏写。（5）五看反应热的数值与化学计量数是否对应。ΔH与化学计量数成正比。（6）六看是否符合有关概念。如表示燃烧热、中和热的热化学方程式。 效果检测 1．含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸反应，放出28.7kJ的热量，表示该反应中和热的热化学方程式正确的是 A．1/2NaOH(aq)+1/2HCl(aq)=1/2NaCl(aq)+1/2H2O(l)  =+28.7kJ/mol B．1/2NaOH(aq)+1/2HCl(aq)=1/2NaCl(aq)+1/2H2O(l)  =-28.7kJ/mol C．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)  =+57.4kJ/mol D．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)  =-57.4kJ/mol 2．联氨可用作火箭燃料，回答下列问题： （1）在发射“神舟”七号的火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢，当两者混合时即产生气体，并放出大量的热。已知：N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－641.6 kJ·mol－1；若用6.4 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和气态水，则整个过程中放出的热量为 。 （2）“嫦娥二号”卫星使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作推进剂。N2O4与偏二甲肼燃烧产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，并放出大量热，已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量，该反应的热化学方程式为 。 （3）火箭的常规燃料是液态四氧化二氮和液态肼(N2H4)，N2O4作氧化剂，有人认为若用氟气代替四氧化二氮作氧化剂，反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。 已知： ①N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534.0 kJ·mol－1 ②H2(g)＋F2(g)=HF(g) ΔH＝－269.0 kJ·mol－1 ③H2(g)＋O2(g)=H2O(g) ΔH＝－242.0 kJ·mol－1 请写出肼和氟气反应的热化学方程式： 。 （4）11.2 L(标准状况)H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体，放出91.5 kJ的热量，其热化学方程式为： 。 █知识点三 能源利用与燃料燃烧 1．能源的利用与分类 （1）人类利用能源的三个阶段： 时期、 时期， 时期，从柴草时期到化石能源时期人类获取热能的主要途径都是通过 。 （2）能源的分类： 分类依据 种类 举例 来源 来自太阳辐射的能量 来自地球内部的能量 来自天体的引力能量 转换过程 一次能源 二次能源 利用历史 化石燃料 新能源 性质 可再生能源 不可再生能源 2．燃料的热值 （1）热值是指一定条件下 的可燃物完全燃烧所放出的热。热值的单位是 。 （2）常见的燃料中，热值最大的是 ，其次是 ，较小的是石油、煤炭。 3．化石燃料燃烧对环境的影响 （1）人类利用化石燃料存在的问题： ①短期内 再生，且储量 ，能源消费量与储量之间的矛盾日益突显。 ②煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是 污染物的主要来源。 ③SO2、氮氧化物(NOx)能导致 。 ④燃料燃烧过程中，一般只有 可以实现有效转化，其他部分则转化为废气排出或损耗掉，燃料使用效率 。 ⑤为了改善人类的生存环境，促进社会可持续发展，节能和寻找清洁的 能源成为人类的必然选择。 （2）解决化石燃料对环境影响的方法： ①减少作为燃料的 的开采。 ②利用化学方法将化石燃料转化为 燃料。 ③开发优质的新能源， 等都是更清洁、更高效的能源。 4．绿色燃料 （1）氢气——未来理想的绿色燃料： ①优点：氢气的热值在普通燃料中是 的，且氢气燃烧的产物 ，不会产生对环境有害的污染物，是一种清洁燃料。 ②应用前景：发射人造卫星和运载火箭常用液氢作燃料；氢燃料混合动力有轨电车；氢燃料 等。 （2）太阳能： ①光—热转换：基本原理是利用太阳辐射能加热物体获得 能。 ②光—电转换：一是光—热—电转换利用太阳能集热器发电，太阳能集热器吸收的热能使水转化为 ，再驱动汽轮机发电。二是光—电直接转换，利用光电效应，将太阳能直接转化为 能，光—电转换的基本装置是 。 效果检测 1．关于能源和能量转化，下列说法正确的是 A．太阳能电池的能量转化：光能→化学能→电能 B．生物光合作用中的能量转化：光能(太阳能)→生物质能(化学能) C．化学反应过程中，除了物质变化外，可能伴有能量变化 D．燃气灶具中的能量转化：化学能全部转化为热能 2．液态储氢技术就是在常温常压下将氢气融入到一种化合物“储油”中，形成“氢油”，便于储存和运输。下列有关说法错误的是 A.“氢油”不稳定 B.氢能源属于可再生能源 C.该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破 D.液态储氢项目有利于发展氢能源电动机，从而带来新能源汽车的升级 第三单元 化学能与电能的转化 █知识点一 化学能转化为电能 1．原电池构成及工作原理 概念 能转化为 能的装置，其反应本质是 。 形成条件 两个电极 组 合 ① ② ③ ④ 负 极 （氧化反应） 较活泼金属 金属 金属 石墨或Pt 正 极 （还原反应） 较不活泼金属 金属氧化物 石墨或Pt 石墨或Pt 电解质溶液或熔融液 与电极的负极 反应 电极上 有 反应发生 微粒流向 外电路 电子从 极流向 极 内电路 溶液中阳离子移向 极，阴离子移向 极 装置 Cu—Zn —CuSO4溶液 　　 Ⅰ　　　　　　　　　　　　Ⅱ 装置差异比较 （1）盐桥作用：①连接内电路形成 ；②平衡电荷，使原电池能 。 （2）装置Ⅱ盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的冻胶。 （3）原电池Ⅰ：温度 ，化学能转化为 能和 能，两极反应在相同区域，部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率 。 原电池Ⅱ：温度 ，化学能只转化为 ，两极反应在不同区域，Zn与Cu2＋隔离，电池效率 ，电流稳定。 【易错提醒】 （1）原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极 。 （2）电解质溶液中 的定向移动，与导线中 的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。 （3）无论在原电池还是在电解池中，电子均 通过电解质溶液。 （4）注意盐桥 用一根导线连接，因为导线是 传递阴阳离子的。用导线连接后相当于一个是原电池，一个是 池。 （1）吸热反应与放热反应与反应是否需要加热没有关系。有的放热反应需要加热才能发生，有的放热反应不需要加热。吸热反应大都需要加热，也有不需加热就能反应的。 （2）吸热反应和放热反应均是化学反应。某些吸热过程和放热过程不属于化学反应。如：NaOH固体溶于水，浓硫酸稀释属于放热过程；NH4NO3固体溶于水属于吸热过程，三者都不是化学反应，也就不属于吸热反应或放热反应。 2．原电池的正、负极的判断方法 正极 较不活泼金属或非金属 电极材料 较活泼金属 负极 反应 电极反应类型 反应 电子 电子流向 电子 电流 电流流向 电流 离子迁移的电极 离子流向 离子迁移的电极 质量 电极质量 质量 电极 气泡产生 电极现象 电极 3． 原电池原理的应用 （1）应用： 加快化学反应速率 实验室用锌和稀硫酸反应制备氢气时，常用 锌，产生氢气的速率 。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸构成原电池，电子定向移动， 了锌与硫酸反应的速率。 比较金属的活泼性 一般情况下，在原电池中，负极金属的活泼性比正极金属的活泼性 。 设计原电池 首先将氧化还原反应分成 反应。 根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和 。 用作金属的防护 使被保护的金属制品作原电池的 极而得到保护。例如，保护铁制输水管或钢铁桥梁，可用导线将其和一块锌块相连，使Zn作原电池的 极。 （2）原电池设计实例：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例 步骤 实例 将反应拆分 为电极反应 负极反应 正极反应 选择电极 材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 画出装置图 【易错提醒】 （1）构成原电池的两电极材料 都是金属，正极材料可以为导电的 ，例如石墨。两极材料 参与反应。 （2）两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中 构成原电池，必须有一个能 。 （3）在判断原电池正负极时，既要考虑金属 也要考虑 。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为 ；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为 ，正极为 。 效果检测 1．有关电化学知识的描述正确的是 A．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 B．蓄电池充电时，没有发生氧化还原反应 C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D．CaO+H2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能 2．某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液，电池总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O== 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。下列说法正确的是 A．Zn为电池的负极，发生还原反应 B．正极反应式为2FeO+10H++6e-==Fe2O3+5H2O C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时OH-向负极迁移 █知识点二 化学电源 1．化学电池的分类 名称 干电池（一次电池） 充电电池（二次电池） 燃料电池 特点 ①活性物质（发生氧化还原反应的物质）消耗到一定程度后， 再使用（放电之后不能充电） ②电解质溶液为胶状， 流动 ①放电后可 使活性物质获得再生 ②可以 次充电，重复使用 ①电极本身 包含活性物质，只是一个催化转换元件 ②工作时，燃料和氧化剂连续由 供给（反应物不是储存在电池内部）， 在电极上不断地进行反应，生成物不 断地被 举例 普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等 铅蓄电池、锂电池、镍镉电池等 氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等 2．原电池电极反应式的书写 （1）书写步骤： ①列物质，标得失：按照负极 反应，正极 反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。 ②看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能 存在，如酸性介质中， 不能存在，应生成水；碱性介质中， 不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循 守恒、 守恒、 守恒。 ③两式加，验总式：在得失电子 时，正负极反应式相加，与总反应离子方程式对照验证。 （2）书写方法： 负极 （1）活泼金属作负极时，电极本身被 ： 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 ，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 。如： Mg－Al(KOH)原电池，负极反应式为 ； 铅蓄电池负极反应式： 。 （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 。 氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为 。 正极 （1）首先根据化合价变化或氧化性强弱判断 电子的微粒 （2）其次确定该微粒得电子后变成哪种形式。如： 氢氧燃料电池，正极酸性： ；正极碱性： ； 铅蓄电池正极反应式： （3） 书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较 写的电极反应式，然后根据 守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 【易错提醒】原电池中正、负极的确定方法： 3．常见各种电池 （1）一次电池：只能使用一次， 充电复原继续使用。 ①普通锌锰干电池： 总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O 负极：__ 。 正极：2NH＋2e－===2NH3＋H2↑、2MnO2＋H2===2MnOOH ②碱性锌锰干电池： 负极(Zn)，电极反应式： 正极(MnO2)，电极反应式： 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=== （2）二次电池（以铅蓄电池为例）：放电后 充电复原继续使用 ①放电时的反应(原电池)： 负极反应： 正极反应： 总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l) ②充电时的反应(电解池) 阴极反应： 阳极反应： 总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 放电时原电池的负极作充电时电解池的 极。 （3）燃料电池（以氢氧燃料电池为例）： ①氢氧燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置，目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 酸性 碱性 负极反应式 正极反应式 总反应式 2H2＋O2===2H2O ②燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由 供给。对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。 【易错提醒】 （1）可充电电池的充、放电 理解为可逆反应。 （2）燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起 作用。 （3）可充电电池在充电时，其负极连接外接电源的 极，正极连接外接电源的 极。 （4）熔融的金属氧化物作介质传导 。如氢氧燃料电池：负极： ；正极： 。 效果检测 1．（2024·江苏·高考真题）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池工作时，MnO2发生氧化反应 B．电池工作时，通过隔膜向正极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成，转移电子数为 2．如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。在固体氧化物电解质的温度达700～900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是 A．放电时，电子的流向为电极甲→负载→电极乙→固体氧化物→电极甲 B．放电时，电池内的O2-由电极甲移向电极乙 C．电池负极反应为：N2H4 - 4e-=N2 ↑+ 4H+ D．当电路中通过2mol e-时，电极乙上有16g O2参与反应 █考点一 化学反应速率的概念及计算 【例1】下列关于化学反应速率的说法正确的是 A．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显 B．化学反应速率通常表示一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加 C．化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－1 D．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢 【变式1-1】下列说法不正确的是 A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度变化来表示 B．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 C．用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比 D．若某化学反应的反应速率为0.5 mol/(L·s)，就是指在1 s内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol/L 【变式1-2】反应mA(g)+nB(g)＝wC(g)中，在同一时间段内测得：A每分钟减少0.15 mol·L-1，B每分钟减少0.05 mol·L-1，C每分钟增加0.1 mol·L-1，则下列叙述正确的是 A．在体积和温度不变的条件下，随着反应的进行，体系的压强逐渐增大 B．化学计量数之比是m∶n∶w=3∶1∶2 C．单位时间内反应物浓度的减少等于生成物浓度的增加 D．若在前10 s内A减少了x mol，则在前20 s内A减少了2x mol █考点二 化学反应速率大小的比较 【例2】在反应中，表示该反应速率最快的是 A. B. C. D. 【变式2-1】反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为：①v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1 ②v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1 ③v(C)＝0.015 mol·L－1·min－1 ④v(D)＝0.45 mol·L－1·min－1 则此反应在不同条件下进行最快的是 A．②③　　 　B．①③　　 　C．②④　　　 D．② 【变式2-2】在t℃，在4个均为的密闭容器中分别进行合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。根据在相同时间内测定的结果，判断反应进行快慢的顺序为 a.        b. c.         d. A．a>c>b>d B．a>c=d>b C．a>b>c>d D．a>d>c>b █考点三 影响化学反应速率的因素 【例3】为了说明影响化学反应速率的因素，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验，你认为结论不正确的是 A．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉分别与相同浓度的盐酸反应时，大理石粉的反应快 B．将相同大小、相同形状的镁条和铝条分别与相同浓度的盐酸反应时，二者的化学反应速率相等 C．将相同浓度、相同体积的浓硝酸分别放在暗处和强光处，会发现光照可以加快浓硝酸的分解 D．室温下，向两支试管中分别加入相同浓度、相同体积的双氧水，再向其中一支试管中加入少量二氧化锰粉末，二者产生氧气的快慢不同 【变式3-1】工业上合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是 A．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好 B．压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好 C．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂 D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率 【变式3-2】室温下，用0.1mol/LNa2S2O3溶液、0.1mol/LH2SO4溶液和蒸馏水进行表中的5个实验，分别测量浑浊度随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是 编号 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 蒸馏水 浑浊度随时间变化的曲线 ① 1.5 3.5 10 ② 2.5 3.5 9 ③ 3.5 3.5 8 ④ 3.5 2.5 9 ⑤ 3.5 1.5 10 A．实验中反应的离子方程式： B．实验①②③或③④⑤均可探究反应物浓度对反应速率的影响 C．Na2S2O3溶液浓度对该反应速率的影响比H2SO4小 D．将实验①的试剂浸泡在热水中一段时间后再混合，其浑浊度曲线可能为a █考点四 化学平衡状态及判断 【例4】一定温度下，将3 mol SO2和l mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂存在下进行下列反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，放热197 kJ，当达到平衡状态时，下列说法中正确的是 A．生成SO3的物质的量等于2 mol B．反应放出的热量等于197 kJ C．SO2、O2、SO3的分子数之比为2：1：2 D．2v正(O2)=v逆(SO3) 【变式4-1】一定温度下，把2.5 mol A和2.5 mol B混合盛入容积为2 L的密闭容器里，发生如下反应：3A(g)+B(s)xC(g)+2D(g)，经5 s反应达平衡，在此5 s内C的平均反应速率为0.2mol/L/s，同时生成1 mol D，下列叙述中错误的是 A．x=4 B．反应达到平衡状态时A转化了1.5 mol C．若D的浓度不再变化，则该可逆反应达到化学平衡状态 D．反应达到平衡状态时，相同条件下容器内气体的压强与起始时压强比为6：5 【变式4-2】某温度下，在恒容密闭容器中，利用甲烷可以除去SO3，反应为8SO3(g)+6CH4(g)S8(g)+ 6CO2(g)+12H2O(g)。已知S8为黄色，下列有关该反应的说法正确的是 A．该反应的生成物分子中的共价键都是单键 B．生成0.5molCO2时，转移的电子数为1.204×1024 C．当容器内气体的颜色不再改变时，化学反应达到平衡状态 D．容器内气体的压强不变不可以作为反应达到化学平衡的标志 █考点五 化学反应速率和化学平衡图像分析 【例5】一定条件下，反应  A(g)+B(g)C(g) △H<0，达到平衡后改变某一条件，反应速率随时间变化图像如下，有关改变条件正确的是 A．图像A改变的条件是升高温度 B．图像B改变的条件是增大压强 C．图像C改变的条件是减少反应物浓度 D．图像D改变的条件是使用催化剂 【变式5-1】向容积为1.00L的密闭容器中通入一定量的N2O4和NO2的混合气体，发生反应：  ，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。下列有关说法正确的是 已知：NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体 A．64s时，反应达到化学平衡状态 B．到达化学平衡前，混合气体的颜色逐渐变浅 C．平衡时N2O4的转化率约为67% D．前100s内，用NO2浓度的变化表示的化学反应速率是0.008mol/L/s 【变式5-2】向容积为的密闭容器中加入0.3molA，0.1molC和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质的物质的量随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的总物质的量不变。下列说法错误的是 A．若t1=15s，则0～t1s内反应速率 B．t1s时A的转化率为60% C．反应的化学方程式3A(g) = 2C(g)+B(g) D．起始B的浓度为0.02mol/L █考点六 吸热反应和放热反应及判断 【例6】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1molN2与3molH2反应可放出92kJ热量 D．图A可表示与NH4Cl混合搅拌过程中的能量变化 【变式6-1】合成氨的热化学方程式为 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H = -38.6kJ/mol，下列有关叙述错误的是 A．反应物的总能量大于生成物的总能量 B．生成1molNH3 (g)时放出19.3kJ的热量 C．形成化学键放出的总能量大于断裂化学键吸收的总能量 D．将1mol (g)与3mol (g)置于密闭容器中充分反应后放出热量为38.6kJ 【变式6-2】判断吸热反应与放热反应 （1）下列变化： ①铝片与稀盐酸的反应；②Ba(OH)2·8H2O晶体与晶体混合反应；③浓硫酸溶于水；④氯酸钾分解制氧气：⑤生石灰与水反应生成熟石灰；⑥在中燃烧。 属于吸热反应的是 (填序号)，属于放热反应的是 (填序号)。 （2）反应A＋B→C(放热)分两步进行①A＋B→X(吸热)；②X→C(放热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是_______。 A． B． C． D． （3）写出298K时，下列反应的热化学方程式： ①1molHgO(s)分解为液态汞和氧气，吸热90.7kJ 。 ②16g固体硫完全燃烧时放出148.4kJ的热量 。 ③气体完全燃烧生成液态水和，放出99.6kJ的热量 。 █考点七 热化学方程式的书写及计算 【例7】25 ℃、101 kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.69 kJ，下列热化学方程式正确的是 A．CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝726kJ·mol－1 B．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)  ΔH＝－1 452 kJ·mol－1 C．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)  ΔH＝－726 kJ·mol－1 D．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)  ΔH＝1 452 kJ·mol－1 【变式7-1】下列关于热化学反应的描述中正确的是 A．已知：HCN(g) HNC(g) △H＞0，则HNC比HCN稳定 B．已知：在101kPa和298K下，甲烷的燃烧热，则甲烷燃烧热的热化学反应方程式为CH4(g)+2O2(g) = CO2(g)+2H2O(g)     △H= -890.3kJ/mol C．已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= -92.4kJ/mol；将1molN2和过量的H2充分反应，放出热量92.4kJ D．在稀溶液中，H+(aq)+OH-(aq) = H2O(l) △H1= -57.3kJ/mol 。向1L 1mol/L NaOH溶液中加入浓硫酸，恰好完全反应的热效应为△H2，则△H1>△H2 【变式7-2】按下列要求填空 （1）S8分子可形成单斜硫和斜方硫，转化过程如下：S(s，单斜)S(s，斜方) ΔH =-0.398kJ/mol，则S(单斜)、S(斜方)相比，较稳定的是 [填“S(s，单斜)”或“S(s，斜方)”]。 （2）已知含2.000gNaOH的稀溶液与稀硫酸完全中和，放出2865J的热量。写出表示中和热的热化学方程式： 。 （3）已知 23gC2H5OH(l)在O2中完全燃烧生成CO2和液态水，放出akJ的热量。写出C2H5OH燃烧热的热化学方程式： 。 （4）已知：2Cu(s)+O2(g)=Cu2O(s) ΔH=-169kJ/mol；C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5kJ /mol；2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) ΔH =-314kJ/mol。 则工业上用炭粉在高温条件下还原CuO 制取 Cu2O和CO的热化学方程式为 。 （5）已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量122 kJ。且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1molH-O键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol H-H键断裂时吸收热量为 。 █考点八 化学反应中的能量变化及原因分析 【例8】下列说法正确的是 A．化学反应过程中一定包含着化学键的断裂和形成 B．物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要放出能量，而形成生成物中的化学键要吸收能量 C．化学反应中的能量变化，通常主要表现为电能的变化，如干电池等等 D．生物体内主要体现物质变化，如新陈代谢，而很少有能量变化 【变式8-1】化学反应A2(g)+B2(g) = 2AB(g)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4molAB气体分子吸收约2(a-b)kJ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 【变式8-2】某化学反应微观历程示意图如下，已知该反应属于放热反应。下列说法正确的是 A．②→③过程中形成了非极性共价键 B．③→④是吸热过程 C．在该反应中，反应物总能量大于生成物总能量 D．在该反应中，反应物断键吸收的能量大于生成物成键释放的能量 █考点九 燃料燃烧与环境问题 【例9】化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是 A．天然气、石油为可再生能源 B．发展低碳经济、循环经济，推广利用太阳能、风能的城市照明系统 C．PM2.5含有的铅、镉、铬、钒、砷等对人体有害的元素均是金属元素 D．无论是风力发电还是火力发电，都是将化学能转化为电能 【变式9-1】我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。下列做法不利于碳达峰、碳中和的是 A．发展CO2 捕集技术 B．推广使用新能源汽车 C．推动风能、水能、光能等可再生能源发展 D．工厂大量生产脱硫燃煤 【变式9-2】氮氧化物对环境的污染及其防治是化学研究的热点之一，请回答下列问题。 （1）关注生态环境问题是每个人的责任，下列措施有利于环境保护的是 。 a．将废弃塑料袋露天集中焚烧         b．增加对化石燃料的依赖         c．废气处理达标后再排放 （2）汽车尾气中的CO、NOx(氮氧化物)在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式： 。 （3）用氨气也可以将氮氧化物转化为无毒气体，如4NH3+6NO5N2+6H2O。 ①对该反应来说，每生成10个氮气分子，参与反应的还原剂与氧化剂的质量之比是 (填写最简整数比)。 ②写出氨气在催化剂、加热条件下将转化为无毒气体的化学方程式： 。 （4）工业尾气中的氮氧化物常采用碱液吸收法处理。NO与按个数比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，写出该反应的离子反应方程式： 。 █考点十 原电池工作原理及构成条件 【例10】将纯铁片和纯铜片按图甲、乙方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间，下列说法正确的是 A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置 B．乙中铜片上有气泡产生 C．甲中铜片质量减少、乙中铁片质量减少 D．甲、乙两烧杯中均减小 【变式10-1】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：O2+4e-+2H2O = 4OH- D．该装置中化学能转化为电能 【变式10-2】原电池是化学对人类的一项重大贡献。 I．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中作用，设计并进行以下一系列实验，实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针方向 1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al 2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu 3 Mg、Al 氢氧化钠溶液 偏向Mg 根据上表中记录的实验现象，回答下列问题： （1）实验1、2中Al电极的作用是否相同？ (填”是”或”否”)。 （2）实验2中Cu为 极，电池总反应离子方程式 。 （3）实验3中Al为 极，其电极反应式为 。 II．如图所示是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题： （4）电池的负极是 (填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为 。 （5）电池工作一段时间后电解质溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。 █考点十一 原电池的设计与应用 【例11】依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。盐桥是为了让两个池形成闭合回路。 （1）电极的材料是______；电解质溶液是______。 （2）银电极为电池的______极，发生的电极反应为  ____________，电极上发生的电极反应为______________________。 （3）外电路中的电子是从______电极流向______电极。 （4）X电极看到的现象是_________________，发生 ___________填氧化或还原反应。 （5）上述原电池每消耗64gCu同时转移电子数为______________________。 【变式11-1】暖贴是利用钢铁电化学腐蚀原理制成的，内部结构如图所示。下列说法正确的是 A．铁作负极，其电极反应式： B．暖贴工作时需要与空气中的O2和水蒸气接触 C．暖贴短时间内产生较多的热是因为活性炭被氧化 D．暖贴使用后产生的红色固体成分为Fe(OH)2 【变式11-2】人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用。请根据题中信息，回答下列问题： （1）直接提供电能的一般是放热反应，下列能设计成原电池的是___________。(填字母，下同) A．与NH4Cl反应 B．氢氧化钠与稀盐酸反应 C．灼热的炭与CO2反应 D．H2与Cl2燃烧反应 （2）将纯铁片和纯铜片按图甲、乙方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题： ①下列说法正确的是 。 A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置 B．乙中铜片上没有明显变化 C．甲中铜片质量减少、乙中铁片质量减少 D．甲、乙两烧杯中c(H+)均减小 ②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 乙。(填“>”“<”或“=”) ③请写出甲、乙中构成原电池的正极电极反应式 。电池工作一段时间后，甲中溶液质量增重27g时，电极上转移电子数目为 。 ④若将甲中的稀硫酸换为浓硝酸，则电池总反应的离子方程式为 。 （3）图丙为甲烷氧气燃料电池的构造示意图，电解质溶液的溶质是KOH。通甲烷一极的电极反应方程式为 。 █考点十二 化学电源 【例12】化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锂电池放电时，电解质中Li+向锂电极迁移 B．图乙：负极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O = 2Ag+2OH- C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．图丁：铅作负极，电极反应式为Pb-2e- = Pb2+ 【变式12-1】一种新型锰氢二次电池以MnSO4溶液为电解质溶液，充电原理如图所示，下列说法正确的是 A．电极a 连接电源的负极 B．电极a所在电极室溶液的pH变小 C．H＋向电极a所在区域迁移 D．b极区产生的气体是O2 【变式12-2】化学电源在生产生活中有着广泛的应用，同学们常常通过设计实验和查阅资料的方式学习化学电源的相关知识。 （1）甲同学为了解反应中的能量转化，设计了一组对比实验(实验装置如图Ⅰ和图Ⅱ)。预计产生气体的速率Ⅰ Ⅱ(>、<或=)，温度计的示数Ⅰ II(>、<或=)； （2）乙同学用如图乙装置推算铜锌原电池工作时产生的电流量。供选择的电极材料有纯铜片和纯锌片。则a电极的电极反应式为 ，当量筒中收集到336mL(标准状况下)气体时，通过导线的电子的物质的量为 。 （3）丙同学了解到科学家正在研究利用原电池原理常温常压下合成氨，在该装置简图丙中，电极a为 极(填“正”或“负”)，若原料气H2中混有CO，单位体积原料气合成氨气的物质的量不变，只是在电极b附近需增设排气口，排出气体主要含有 。 （4）FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板(2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2)请将此反应设计成原电池，该原电池负极的电极材料为 ，正极的电极材料为 ，电解质溶液为 ，负极的电极反应式为 。 基础应用 1．人类生产生活离不开电能的使用。下列电能是由化学能转化而来的是 A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．太阳能发电 2．化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下列说法错误的是 A．能够节约原料和能源 B．能够提高产品的产量 C．能够提高经济效益 D．能够提高化学反应速率 3．能源是社会发展的动力。下列有关能源的叙述错误的是 A．为了环境保护，可以大幅增加风电、核电、太阳能发电的开发利用 B．石油和煤都属于不可再生能源 C．氢能热值高，产物无污染，原料来源厂 D．新能源汽车是指使用电能的汽车 4．下列措施对增大反应速率明显有效的是 A．Al在氧气中燃烧时将Al片改成Al粉 B．Na与水反应时增大水的用量 C．Fe与稀硫酸反应制取H2 时用浓硫酸 D．在K2SO4与BaCl2两溶液反应时增大压强 5．氢气是非常有前途的新型能源，氢能开发中的一个重要问题就是如何制取氢气。以下研究方向你认为不可行的是 A．建设水电站，用电力分解水制取氢气 B．设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气 C．利用化石燃料通过一定的方法与水反应制取氢气 D．寻找特殊的化学物质作催化剂，用于分解水制取氢气 6．恒温恒容条件下，发生化学反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，下列选项中不能作为达到化学平衡状态的标志的是 A．混合气体颜色不再变化 B．单位时间内形成n mol H—H的同时断裂2n mol H—I C．若该反应在隔热密闭体积恒定的容器中进行反应，体系的温度不再变化 D．2v(H2)正＝v(HI)逆 7．根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，用来满足不同的用电需要。常见的锌锰干电池的构造如图所示。下列说法正确的是 A．锌筒质量逐渐减小 B．该电池可以反复充放电 C．石墨棒作负极 D．电流从锌筒通过导线流向石墨棒 8．下列关于化学反应速率的说法中，正确的是 A．二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，也能加快其他任何反应的速率 B．决定化学反应速率的最主要因素是温度 C．生铁与稀盐酸的反应速率一般大于纯铁与稀盐酸的反应速率 D．在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：Fe2O3(s)+3H2(g)2Fe(s)+3H2O(g)，保持容器压强不变，充入N2，反应速率不变 9．请阅读下列材料，回答下列小题。 氮是植物生长必需的元素，在大气中主要以分子形式存在。在放电条件下，N2与O2可发生反应：N2+O22NO。20世纪初，德国化学家哈伯等首次合成了氨气，化学方程式为N2+3H22NH3，生成的NH3与HCl反应合成氮肥。反应NH3+HCl=NH4Cl的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．该反应是吸热反应 B．放热反应都需要加热 C．H—Cl键断裂过程释放能量 D．反应物的总能量大于生成物的总能量 10．氢气和氧气发生反应的过程用如下模型表示(“-”表示化学键)，下列说法错误的是 A．过程I是吸热过程 B．过程Ⅲ一定是放热过程 C．为放热反应，则反应物的总能量大于生成物的总能量 D．该反应的能量转化形式只有化学能转化为热能 11．在容积不变的密闭容器中存在：3H2(g) +3CO(g) =CH3OCH3(g) +CO2(g) ΔH<0，其他条件不变时，改变某一 条件对上述反应速率的影响，下列分析正确的是 A．图I研究的是t0时刻增大H2的物质的量浓度对反应速率的影响 B．图I研究的是t0时刻降低温度对反应速率的影响 C．图II研究的是t0时刻增大压强对反应速率的影响 D．图II研究的是t0时刻使用催化剂对反应速率的影响 12．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：O2+4H++4e-=2H2O 能力提升 13．研究表明N2O与CO在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应过程如图所示。下列有关说法正确的是 A．该反应中断裂N2O和CO中化学键释放的能量大于形成N2和CO2中化学键吸收的能量 B．FeO+是该反应的催化剂 C．由图可知，CO2比CO稳定 D．Fe++N2O→FeO++N2、FeO++CO→Fe++CO2两步均为放热反应 14．当前，多种因素叠加引发全球性能源供应紧张，能源安全面临复杂挑战。我国已建成世界规模最大的清洁能源体系，逐步完成能源结构的深度转型，最终必将实现“碳中和”目标。如图所示是一种生产和利用氢能的途径，下列说法错误的是 A．氢能是21世纪最具发展潜力的清洁能源 B．图中能量转化的方式至少有6种 C．太阳能、风能、氢能都属于新能源 D．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 15．NOCl常用于有机合成，其合成原理为2NO(g)＋Cl2(g)⇌2NOCl(g)，反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法正确的是 A．2 mol NOCl(g)所具有能量比2 mol NO(g)所具有能量低76 kJ B．该反应为吸热反应 C．该反应中每生成2 mol NOCl(g)放出热量76 kJ D．形成1 mol NOCl(g)中的化学键吸收热量90 kJ 16．一种新型燃料电池，以镍板为电极插入溶液中，分别向两极通乙烷和氧气，电极反应为： ；。有关此电池的推断错误的是 A. 通氧气的电极为正极 B. 参加反应的与的物质的量之比为 C. 放电一段时间后，的物质的量浓度将下降 D. 在电解质溶液中向正极移动 17．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 18．一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中进行合成氨反应N2+3H22NH3，5min内NH3的质量增加了1.7g，且反应达到平衡，已知该反应为放热反应。下列说法正确的是 A．1molN2和3molH2的能量之和小于2molNH3具有的能量 B．用H2表示该反应5min内的平均速率为 C．达到平衡时，反应物的浓度之和与生成物浓度相等且满足 D．升温时，正反应速率减小，逆反应速率增大 19．把二氧化碳“变废为宝”是实现碳达峰、碳中和的关键。 （1）在体积为1L的恒温密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，在一定条件下反应：，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度变化随时间变化如图1所示。 图1 ①从3min到8min， 。 ②能说明上述反应达到平衡状态的是 。(填字母) a．混合气体的压强不随时间的变化而变化 b．单位时间内每生成1mol CH3OH，同时生成3mol H2 c．反应中CO2和CH3OH的物质量浓度之比为1∶1 ③平衡时CO2的转化率为 。 ④我国学者提出的CO2催化加氢合成CH3OH的机理如图2(其中吸附在催化剂表面的物种用*标注)所示。下列说法正确的是 。(填字母) a．催化剂的使用能提高CO2的平衡转化率 b．反应机理表明H2O参与了CO2合成CH3OH的反应 c．反应④中存在共价键的断裂和共价键的生成 （2）科学家利用电化学装置实现CO2和CH4两种分子转化为乙烯(C2H4)和乙烷(C2H6)，其原理如图3所示。 图2 图3 ①电极A上的反应式为 。 ②若生成的乙烯和乙烷的体积比为1∶1，则消耗的CO2和CH4体积比为 。 20．H2、CH4等都是重要的能源，也是重要的化工原料。 （1）①25℃，101kPa时，8.0gCH4完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出445.1kJ热量。热化学反应方程式为： kJ/mol。 ②在高温条件下分解生成和C，然而在密闭容器中进行此反应时要通入适量空气使部分燃烧，其目的是 。 （2）甲烷、水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，反应为：。一定温度下，向体积为1L的恒容密闭容器中充入1molCH4(g)和2molH2O(g) ，反应过程中测得的浓度与反应时间的关系如下表所示： 时间/s 0 1 2 3 4 5 c(CO2)mol/L 0.0 0.05 0.09 0.12 0.14 0.15 ①0~4s时间段内用H2表示该反应的速率 ，反应到5s时，CH4的转化率为 。 ②下列措施可以使该反应速率加快的是 。（填字母） A．增大容器体积      B．增加2molH2O(g)     C．将从H2(g)容器中分离出来 ③下列能判断该反应已经达到化学平衡状态的是 。（填字母） A．容器中 B．单位时间内每消耗1molCH4，同时生成1molCO2 C．容器中混合气体的密度保持不变 D．CO2质量分数保持不变 （3）甲烷燃料电池装置如图，通入O2的电极为电池的 （填“正极”或“负极”）。通入CH4的电极反应式为： 。随着电池不断放电，负极附近溶液的pH （填“增大”、“减小”或“不变”）。该燃料电池工作时能量转化关系为 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $