6.1 化学反应与能量变化【上好课】高一化学深度学习辅导讲义（人教版必修第二册）

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 要点 1 焓变 反应热 1. 化学反应的实质与特征 (1) 实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。 (2) 特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化。 (3) 化学反应中的能量转化形式 吸热反应 放热反应 光合作用 燃烧反应 原电池反应 电解池反应 热能→化学能 化学能→热能 光能→化学能 化学能→热能 化学能→光能 化学能→电能 电能→化学能 2. 焓变 反应热 (1) 焓与焓变 ①焓(H)：焓是与内能有关的物理量。 ②焓变(ΔH)：生成物的焓与反应物的焓之差。 注：①焓是与内能有关的相对比较抽象的一个物理量，焓变的值只与始末状态有关而与过程无关。 ②物质的焓越小，具有的能量越低，稳定性越强。 (2) 反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量。 (3) 焓变与反应热的关系：等压条件下的反应热等于反应的焓变，常用ΔH表示反应热，常用单位：kJ·mol－1。 要点 2 吸热反应 放热反应 1.概念 放热反应 释放热量的化学反应 反应物的总能量大于生成物的总能量 反应体系的能量降低，故ΔH＜0，即ΔH为负值 吸热反应 吸收热量的化学反应 反应物的总能量小于生成物的总能量 反应体系的能量升高，故ΔH＞0，即ΔH为正值 2.反应历程与反应热的关系 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 注：(1) 化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。 (2) 不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。 (3) 有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。 吸热 吸热 (4) 物质三态变化时，能量的变化形式为固态液态气态。 放热 放热 3.图解反应热与活化能的关系 (1) 在无催化剂的情况下，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。 (2) 催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。 4.吸热反应、放热反应的判断 (1) 从能量图分析 物质能量变化与焓变的关系：ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量)。 (2) 从化学键变化分析 物质能量变化与键能的关系：ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和。 (3) 记忆常见的放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应 ①可燃物的燃烧 ②酸碱中和反应 ③金属与酸的置换反应 ④金属与氧气的反应 ⑤酸性氧化物、碱性氧化物与水的反应 ⑥物质的缓慢氧化 ⑦铝热反应 ⑧大多数化合反应 ①弱电解质的电离 ②盐类的水解反应 ③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 ④C和H2O(g)、C和CO2的反应 ⑤大多数分解反应 要点 3 反应热的计算 1. 利用热化学方程式进行有关计算 根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。 2. 根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算反应热 若反应物旧化学键断裂吸收能量E1（正反应的活化能），生成物新化学键形成放出能量E2（逆反应的活化能），则反应的ΔH＝E1－E2。 3. 利用键能计算反应热的方法 A.熟记反应热ΔH的计算公式:ΔH＝E(反应物的总键能之和)－E(生成物的总键能之和) B.注意特殊物质中键数的判断 物质(1 mol) P4 C(金刚石) 石墨 Si SiO2 CO2 CH4 化学键 P—P C—C C—C Si—Si Si—O C==O C—H 键数(mol) 6 2 1.5 2 4 2 4 要点 4 反应热大小的比较 (1) 看物质状态。 物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下： (2) 看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。 (3) 看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。 (4) 看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。 (5) 利用能量变化图进行比较 由图像可以看出放出或吸收热量的多少,若是放热反应,放出的热量越多,ΔH越小;若是吸热反应,吸收的热量越多,ΔH越大,故ΔH1>ΔH2。 要点 5 能源及利用 1. 能源分类 2. 燃料的选择原则 3. 解决能源问题的措施 要点 6 原电池的工作原理及应用 1. 原电池定义及本质 (1) 概念：原电池是把化学能转化为电能的装置， (2) 反应本质：自发进行的氧化还原反应。 2. 原电池装置模型及构成条件 反应 能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨) 闭合回路 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 3. 原电池的工作原理（以锌铜原电池为例） (1) 反应原理 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。 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)。 ③两极电极反应式 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) 单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不 同 点 能量 变化 化学能转化为电能和热能 化学能只转化为电能 反应 区域 两极反应在相同区域 两极反应在不同区域 (3)双液原电池中盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl（KNO3）溶液，K＋移向正极，Cl－（NO3－）移向负极 ③盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。 4. 原电池应用 (1) 比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 (2) 加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率增大。 注：原电池加快反应速率的理解：在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀硫酸足量时，产生H2的物质的量要减少。 (3) 用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 (4) 设计制作化学电源 ①拆分反应：将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。 要点 7 化学电源 1. 化学电源的优点和优劣判断标准 (1) 相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、大小可根据需要设计，使用方便等。 (2) 判断电池优劣的标准是电池单位质量或单位体积所能输出的比能量或比功率及可储存时间的长短。 2. 一次电池（放电后不可再充电的电池） (1) 碱性锌锰干电池 正极材料：MnO2 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－； 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 (2) 银锌电池 正极材料：Ag2O 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 (3) 锂电池 Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。 负极材料：锂 电极反应：8Li－8e－===8Li＋。 正极材料：SOCl2 正极反应：3SOCl2＋8e－===2S＋SO＋6Cl－。 总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。 3. 二次电池 (1) 特点：放电后能充电复原继续使用，两个电极均参与电极反应，“放电”为原电池原理，“充电”为电解池原理。 (2) 铅蓄电池工作原理： 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 注：可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。 (3) 图解二次电池的充放电 (4) 二次电池的充放电规律 ①充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 ②工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 4. 燃料电池 (1) 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 备注 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用 (2) 甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O。 ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－。 ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-===5CO2＋2H2O。 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32-。 ④用能传导氧离子(O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O。 正极反应式：2O2＋8e－===4O2-。 (3) 解答燃料电池题目的思维模型 (4) 解答燃料电池题目的几个关键点 ①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 (5) 化学电源中电极反应式书写的一般方法 (1)明确两极的反应物； (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物； (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 注：①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 命题点 1 化学反应中能量变化图形 典例1科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图。 回答下列问题： (1) 从状态Ⅰ到状态Ⅲ为 (填“吸热”或“放热”)反应。 (2) 从状态Ⅰ到状态Ⅱ需要 (填“吸收”或“释放”)能量，CO分子 (填“是”或“否”)需要断键形成C和O。 (3) 从状态Ⅱ到状态Ⅲ形成的化学键是 。 (4) 将相同物质的量的CO转化为CO2，CO与O比CO与O2反应放出的热量 (填“多”或“少”)，可能的原因是 。 (5)由该反应过程可知，在化学反应中，旧化学键 (填“一定”或“不一定”)完全断裂，但一定有新化学键的 。 【答案】(1)放热　(2)吸收　否　(3)碳氧双键(或C==O)　(4)多　CO与O2反应生成CO2需要先吸收能量断裂O2分子中的共价键　(5)不一定　形成 典例2反应A(g)+B(g)→C(g)-Q1(Q1>0)分两步进行：①A(g)+B(g)→X(g)+Q2(Q2>0)；②X(g)→C(g)-Q3(Q3>0)。下列图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A(g)+B(g)→C(g)-Q1(Q1＞0)说明A和B的总能量小于C的总能量，A(g)+B(g)→X(g)+Q2(Q2＞0)说明A和B的总能量大于X的能量，X(g)→C(g)-Q3(Q3＞0)说明X的能量小于C的能量，因此能量的关系为C＞A+B＞X。 故选A。 典例3 铋基催化剂对CO2电化学还原制取HCOOH具有高效的选择性。其反应历程与能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。 CO2COHCOO－HCOOH (1)使用Bi、Bi2O3两种催化剂，哪个更有利于CO2的吸附？ 。简述判断依据： 。 (2)CO2电化学还原制取HCOOH反应的ΔH (填“>”或“<”)0。 (3)使用Bi催化剂时，最大能垒是 ，使用Bi2O3催化剂时，最大能垒是 。 (4)由*CO生成*HCOO－的反应为 。 【答案】(1)Bi2O3　由图可知，使用Bi2O3催化剂时，相对能量减小得多，趋于更稳定状态　(2)＜ (3)0.38 eV　0.32 eV　(4)*CO＋HCO＋e－===*CO＋*HCOO－ 【解析】(3)使用Bi催化剂时，*CO2―→*CO过程中的活化能最大，为－0.51 eV－(－0.89 eV)＝0.38 eV，使用Bi2O3催化剂时，*CO―→*CO＋*HCOO－过程的活化能最大，为－2.54 eV－(－2.86 eV)＝0.32 eV。 变式1反应过程Ⅰ、Ⅱ都能将反应物(M)转化为产物(N)。其能量与反应进程的关系如下： 下列有关说法正确的是 A．进程Ⅰ是吸热反应 B．X是催化剂 C．M·X比N·X稳定 D．反应热：Ⅰ>Ⅱ 【答案】B 【解析】A．进程Ⅰ中产物N能力低与反应物M，所以为放热反应；故A错误；B．由进程Ⅱ可知，反应前为M+X，反应后为N+X，X为催化剂，故B正确；C．由图可知，M·X能量更高，更活泼，故C错误；D．X为催化剂，不该改变反应热，所以反应热：Ⅰ=Ⅱ；故D错误。 故选B。 变式2臭氧层中O3分解过程如图所示，回答下列问题。 (1) ΔH (填“>”或“<”)0。 (2) 催化反应①是 (填“吸热”或“放热”，下同)反应，催化反应②是 反应。 (3) 总反应的活化能是 ，催化反应①的活化能是 ，催化反应②对应的逆反应的活化能是 ，总反应对应的逆反应活化能为 。 【答案】(1)<　(2)吸热　放热　(3)E　E1　E2＋|ΔH|　E＋|ΔH| 变式3 C2H6在Ni的活化下可放出CH4，其反应历程如图所示： 下列关于活化历程的说法正确的是 A. 该转化过程ΔH>0 B. 在此反应过程中Ni的成键数目未发生变化 C. 该反应过程中，最大能垒(活化能)为204.32 kJ·mol－1 D.整个过程中，Ni是该反应的催化剂 【答案】C 【解析】据反应物和生成物所具有的能量可以判断出，该反应为放热反应，故A错误；根据图示，过渡态1中Ni的成键数目为2，过渡态2中Ni的成键数目为3，反应过程中Ni的成键数目发生了变化，故B错误；根据图示，中间体2到过渡态2的能垒(活化能)最大，为204.32 kJ·mol－1，故C正确；根据图示，Ni是反应物不是催化剂，故D错误。 故选C。 命题点 2 反应热的相关计算 典例1 CH3—CH3(g)―→CH2==CH2(g)＋H2(g)　ΔH，有关化学键的键能如下表： 化学键 C—H C==C C—C H—H 键能/ (kJ·mol－1) 414 615 347 435 则该反应的反应热为 。 【答案】　＋125 kJ·mol－1 【解析】　ΔH＝E(C—C)＋6E(C—H)－E(C==C)－4E(C—H)－E(H—H)＝(347＋6×414－615－4×414－435) kJ·mol－1＝＋125 kJ·mol－1。 典例2 将2 mol 和3 mol 置于密闭容器中，在250℃下只发生如下两个反应：    kJ/mol    kJ/mol 一段时间后，和恰好全部消耗，共放出303 kJ热量。 已知：部分化学键的键能如下表所示 化学键 (ClF中) (中) 键能/(kJ/mol) 157 243 248 X 则X的值为 A．172 B．202 C．238 D．258 【答案】A 【分析】根据反应热与键能的关系△H＝∑D（反应物）−∑D（生成物），可求出a，以及用x把b表示出来，然后根据化学方程式的计算可解。 【解析】根据反应热与键能的关系△H＝∑D（反应物）−∑D（生成物），由题意Cl2＋F2═2ClF ΔH1＝akJ/mol；Cl2＋3F2═2ClF3 ΔH2＝bkJ/mol可知；ΔH1＝（243＋157−2×248）kJ/mol＝−96kJ/mol，ΔH2＝（243＋3×157−2×3x）kJ/mol＝（714−6x）kJ/mol，即a＝−96，b＝714−6x，设参与Cl2＋F2═2ClF ΔH1＝akJ/mol的氯气物质的量为m，则消耗的氟气也为m，剩下的氯气和氟气正好按Cl2＋3F2═2ClF3 ΔH2＝bkJ/mol的系数比反应，即，解之得，m＝1.5mol，则有1.5mol×（−96kJ/mol）＋0.5mol×（714−6x）kJ/mol＝303kJ，解之得x＝172。 故选A。 典例3 标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表： 物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O 能量/ (kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242 可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列说法不正确的是 A. H2的键能为436 kJ·mol－1 B. O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍 C. 解离氧氧单键所需能量：HOO<H2O2 D. H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)　ΔH＝－143 kJ·mol－1 【答案】C 【解析】根据表格中的数据可知，H2的键能为218 kJ·mol－1×2＝436 kJ·mol－1，A正确；由表格中的数据可知O2的键能为249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；由表格中的数据可知HOO===HO＋O，解离其中氧氧单键需要的能量为249 kJ·mol－1＋39 kJ·mol－1－10 kJ·mol－1＝278 kJ·mol－1，H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，C错误；由表中的数据可知H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136 kJ·mol－1－(－242 kJ·mol－1)－249 kJ·mol－1＝－143 kJ·mol－1，D正确。 故选C。 变式1已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为Cl—N==O)： 化学键 N≡O Cl—Cl Cl—N N==O 键能/ (kJ·mol－1) 630 243 a 607 则反应2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)的ΔH＝ kJ·mol－1(用含a的代数式表示)。 【答案】　289－2a 【解析】　根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能知，ΔH＝2×630 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×(a kJ·mol－1＋607 kJ·mol－1)＝(289－2a) kJ·mol－1。 命题点 3 反应热大小的比较 典例1已知：S(s)+O2(g)＝SO2(g)  △H＝-297.23kJ/mol，下列说法正确的 A. S(g)+O2(g)＝SO2(g)△H=-QkJ/mol；Q的值等于297.23 B. S(g)+O2(g)＝SO2(g)△H=-QkJ/mol；Q的值小于297.23 C. 1molSO2(g)的能量总和大于1molS(s)和1molO2(g)的能量总和 D. 1molSO2(g)的能量总和小于1molS(s)和1molO2(g)的能量总和 【答案】D 【分析】物质由固态转变成气态要吸收热量，放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量。 【解析】A. 因物质由固态转变成气态也要吸收热量，所以S(g)+O2(g)＝SO2(g)△H=-QkJ/mol中Q的值大于297.23，故A错误；B. 因物质由固态转变成气态也要吸收热量，所以S(g)+O2(g)＝SO2(g)△H=-QkJ/mol中Q的值大于297.23，故B错误；C. 放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，所以1molSO2(g)的能量总和小于1molS(s)和1molO2(g)的能量总和，故C错误；D. 放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，所以1molSO2(g)的能量总和小于1molS(s)和1molO2(g)的能量总和，故D正确。 故选D。 变式1已知硫的两种晶体形态的相图如图所示(相图：用于描述不同温度、压强下硫单质的转化及存在状态的平衡图像)，燃烧的热化学方程式为： S(斜方，s)  ；S(单斜，s)  。 则下列有关说法中正确的是 A．温度高于119℃且压强小于，单斜硫发生液化现象 B．斜方硫和单斜硫互为同分异构体 C．图中F→G过程为固态硫的气化，该过程只破坏了分子间作用力 D．由上述信息可判断： 【答案】D 【解析】A．由图可知，温度高于119℃时，单斜硫是固态，需要增大压强单斜硫才能发生液化现象，故A错误；B．单斜硫和正交硫是由S元素形成的不同单质，故正交硫和单斜硫互为同素异形体，故B错误；C．图中F→G过程为固态硫的气化，由斜方晶体先变为单斜硫再变为气体，过程中发生了化学变化，除了破坏了分子间作用力外，还破坏了共价键，故C错误；D．①S(斜方，s) ，②S(单斜，s) ，①-②可得，S(斜方，s)=S(单斜，s)，由图可知，在相同条件下，斜方硫转变为单斜硫需要升温，即，则，故D正确。 故选D。 命题点 4 能源的开发与利用 典例1中国向全世界宣布，努力争取2060年前实现碳中和。下列措施不利于大气中CO2减少的是 A. 用氨水捕集废气中的CO2，将其转化为氮肥 B. 大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源 C. 大力推广使用干冰实现人工增雨，缓解旱情 D. 通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的CO2 【答案】C 【解析】氨水能与酸性氧化物二氧化碳反应生成碳酸铵或碳酸氢铵，则用氨水捕集废气中的二氧化碳，将其转化为氮肥有利于大气中二氧化碳的减少，故A不符合题意；大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源可以减少化石能源的使用，从而减少二氧化碳气体的排放，有利于大气中二氧化碳的减少，故B不符合题意；大力推广使用干冰实现人工增雨，会增加大气中二氧化碳的量，不利于大气中二氧化碳的减少，故C符合题意；通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的二氧化碳有利于大气中二氧化碳的减少，故D不符合题意。 故选C。 变式1据某网报道，欧洲一集团公司拟在太空建立巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢，其反应可表示为2H2O2H2↑＋O2↑。有下列几种说法：①水分解反应是放热反应；②若用生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇储存起来，可改善生存条件；③使用氢气作燃料有助于控制温室效应；④氢气是一级能源。其中叙述正确的是 A．①② B．③④ C．②③ D．①②③④ 【答案】　C 【解析】　①水分解反应是吸热反应；②若用生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇储存起来，可以减少二氧化碳的量，同时得到新能源甲醇，可改善生存条件；③氢气燃烧只生成水，不生成CO2，有助于控制温室效应；④氢气是二级能源。 故选C。 命题点 5 原电池工作原理 典例1硫化氢(H2S)是强烈的神经毒素，对黏膜有强烈的刺激作用。科研人员设计了如图装置，借助太阳能，将H2S再利用，变废为宝。下列叙述正确的是 A. b电极发生氧化反应 B. a电极区不可用NaOH溶液作电解质溶液 C. 的迁移方向为b电极→a电极 D. 每生成2g H2，负极区需消耗22.4 L H2S 【答案】B 【分析】根据工作原理图分析可知，b电极上H+获得电子生成氢气，则b作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，因此a作负极，Fe2+失去电子，电极反应为Fe2+-e-=Fe3+。 【解析】A．由分析可知，b作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，则b电极发生还原反应，A错误；B．由分析可知，a电极区反应为：Fe2+-e-=Fe3+，若用NaOH溶液作电解质溶液则生成Fe(OH)2、Fe(OH)3覆盖在电极a上，阻止反应继续进行，B正确；C．由分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故的迁移方向为负极a电极→正极b电极，C错误；D．题干未告知H2S所处的状态是否为标准状况，故无法计算每生成2g H2，负极区需消耗H2S的体积，D错误。 故选B。 典例2用微生物燃料电池处理含氨氮的废水，是一项重要的研究课题。某科研小组利用如图所示的装置模拟含氨氮废水的处理。 下列说法错误的是 A. 附着微生物的石墨为负极 B. 处理废水时，不宜在高温下进行 C. 石墨电极的电极反应式： D. 左右两侧电极附近溶液的pH均升高 【答案】D 【解析】A．由图知，处理废水过程中，附着微生物的石墨一极反应物为CH4生成物为CO2，C元素化合价从-4升高为+4，失去电子，为负极，A项正确；B．微生物在高温下会死亡，无法进行硝化反应，所以不宜在高温下进行，B项正确；C．在石墨电极上得到电子被还原产生N2，则石墨电极的电极反应式是，C项正确；D．在附着微生物的石墨电极上CH4被氧化产生CO2气体，电极反应式是，反应产生H+使溶液酸性增强，溶液pH减小，D项错误。 故选D。 典例3有下图所示的四个装置，回答相关问题： (1) 图①中，Mg作________极。 (2) 图②中，Mg作__________极，写出负极反应式：________________，正极反应式：________________，总反应的离子方程式：___________________________________________________________________。 (3) 图③中，Fe作________极，写出负极反应式：________________________，正极反应式：_____________ _______________________________，总反应的化学方程式：_____________________________________。 (4)图④装置能否构成原电池？________(填“能”或“否”)，若能构成原电池，正极为________，电极反应式为______________________________________________________(若不能构成原电池，后两问不用回答)。 【答案】　(1)负　(2)正　2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O　6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　(3)正　Cu－2e－===Cu2＋　2NO＋4H＋＋2e－===2NO2↑＋2H2O　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(4)能　Cu　O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 变式12023年2月，我国首个兆瓦级铁-铬液流电池储能项目在内蒙古成功试运行，该项目刷新了全球最大容量记录。铁-铬液流电池的电解质溶液是含铁盐和铬盐的稀盐酸溶液。下列说法错误的是 A. 安全性高、成本低、绿色低碳、能量密度低是该电池的特点 B. 充电时电池的反应为： C. 放电时，电路中每流过0.1mol电子，浓度降低0.1mol/L D. 负极每被氧化，电池中有1mol通过交换膜向正极转移 【答案】C 【分析】该装置能作原电池和电解池；充电时，左侧为阳极、右侧为阴极；放电时该装置为原电池，电路中每流过0.1mol电子，Fe3+的物质的量降低0.1mol；负极每1molCr2+被氧化生成1molCr3+，则转移1mol电子，每个电子和每个H+所带电荷相同，所以二者的物质的量相同。 【解析】A.该电池属于水系电池，故安全，且铁铬的价格低廉，其可将太阳能或风能转化为电能存储，故绿色低碳，但能量密度远低于锂电 ，故A说法正确；B.充电时，左侧为阳极、右侧为阴极，则左侧Fe2+失电子生成Fe3+，右侧Cr3+得电子生成Cr2+，电池总反应式为Cr3++Fe2+═Cr2++Fe3+，故B正确；C. 放电时该装置为原电池，电路中每流过0.1mol电子，Fe3+的物质的量降低0.1mol，溶液体积未知，无法判断铁离子浓度降低值，故C错误；D. 负极每1molCr2+被氧化生成1molCr3+，则转移1mol电子，每个电子和每个H+所带电荷相同，所以二者的物质的量相同，则电池中有1molH+通过交换膜向正极转移，故D正确。 故选C。 变式2将表面发黑(黑色物质为Ag2S)的银器浸入盛有食盐水的铝制容器中(如图)，一段时间后黑色褪去。有关说法正确的是 A. 该处理过程中电能转化为化学能 B. 铝质容器为阳极，其质量变轻 C. Ag2S溶解于食盐水生成了AgCl D. 银器为正极，Ag2S被还原为单质银 【答案】D 【分析】将表面发黑的银器浸入盛有食盐水的铝制容器中，形成原电池装置，铝做负极失电子，Ag2S做正极得电子生成Ag。 【解析】A．该处理过程利用了原电池的原理，化学能转化为电能，A错误；B．铝质容器为负极，铝失电子转化为铝离子，质量变轻，B错误；C．Ag2S做正极得电子转化为Ag从而使银器表面黑色褪去，不是因为其溶解于食盐水中生成了AgCl，C错误；D．银器为正极，Ag2S得电子被还原为Ag单质，D正确。 故选D。 命题点 6 原电池的应用 典例1根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池，在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液，写出电极反应式： ①不含盐桥 ②含盐桥 负极：________________ 正极：________________ 【答案】 ①不含盐桥 ②含盐桥 负极：Cu－2e－===Cu2＋ 正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 变式1如图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。 下列叙述正确的是 A. 甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转 B. 甲组操作时，溶液颜色变浅 C. 乙组操作时，C2作正极 D. 乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－ 【答案】D 【解析】装置Ⅰ中的反应：AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，但两极都是碳棒，不发生原电池反应，所以甲组操作时，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向图ⅡB烧杯中加入NaOH溶液，C2上发生：AsO－2e－＋2OH－===AsO＋H2O，电子沿导线到C1，C1上发生反应：I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。 故选D。 命题点 7 化学电源 典例1化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。 下列说法不正确的是 A. 甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加 B. 乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－ C. 丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D. 丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 【答案】A 【解析】Zn较Cu活泼，作负极，Zn失电子变Zn2＋，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2＋和H＋迁移至铜电极，H＋氧化性较强，得电子变成H2，因而c(H＋)减小，A项错误；Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，结合KOH溶液作电解液，故电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，B项正确；Zn为较活泼电极，作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；铅蓄电池总反应式为PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。 故选A。 典例2最近科学家研发了“全氢电池”，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A. 吸附层a发生的电极反应为： B. NaClO4的作用是传导离子并参与电极反应 C. 电解质溶液中Na+向左移动，ClO向右移动 D. 全氢电池的总反应为：2H2+O2=2H2O 【答案】A 【分析】电子由吸附层a流向b以及吸附层a上氢气失去电子与氢氧根结合生成水；吸附层b上氢离子得到电子生成氢气可知，吸附层a为负极，吸附层b为正极。据此分析可得： 【解析】A．电子由吸附层a流出且氢气在吸附层a上与氢氧根结合生成水，则吸附层a发生的电极反应为：，故A正确；B．的作用是离子的定向移动而形成电流，，但不参与电极反应，故B错误；C．由分析可知，吸附层a为负极、吸附层b为正极；阳离子（）向正极移动（向右移）；阴离子（）移向负极（即向左移动），故C错误；D．吸附层a上氢气失去电子与氢氧根结合生成水；吸附层b上氢离子得到电子生成氢气可知，“全氢电池”工作时，将酸与碱反应的化学能转化为电能，则其总反应为：，故D错误。 故选A。 典例3直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是 A. 电池工作时，电极I电势低 B. 电极Ⅱ的反应式为： C. 电池总反应为： D. 当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3.9g 【答案】C 【分析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极Ⅱ为正极，负极：H2O2-2e-+2OH-=O2+2H2O，正极: 。 【解析】A．电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I电势低，A正确；B．电极Ⅱ为正极，电极反应式为：，B正确；C．该电池放电过程中，负极区的OH-来自KOH，正极区的 来自H2SO4，K+通过阳离子交换膜进入正极区与硫酸根结合生成K2SO4，因此电池总反应为：，C错误；D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为0.1mol，即3.9g，D正确。 故选C。 典例4利用同种气体在两极浓度不同而产生电势差可设计成气体浓差电池，利用浓差电池可测定混合气体中某气体含量。实验室通过氧气浓差电池测定空气中氧气含量的工作原理如图所示，其中在参比电极上通入纯氧气，测量电极上通入空气。下列说法错误的是 A. 熔融ZrO2、CaO混合物可用于传递O2- B. 工作时，电子由测量电极经外电路流向参比电极 C. 工作时，用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确 D. 相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越高 【答案】D 【分析】氧气在反应中得到电子发生还原反应，则参比电极作正极； 【解析】A．由分析可知，参比电极作正极，氧气得电子转化为，负极失电子生成氧气，电子由负极经外电路流向正极，熔融金属氧化物电离出的氧离子向负极定向移动可用于传递，A正确；B．电子由负极经外电路流向正极，故工作时，电子由测量电极经外电路流向参比电极，B正确；C．由工作原理知，负极氧离子失去电子发生氧化反应会不断生成氧气，混合气体氧气浓度增大，故用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确，C正确； D．两极氧气浓度差越大，两极电势差越大，则相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越低，D错误。 故选D。 典例5一种水性电解液离子选择双隔膜电池如图所示(已知在溶液中，以存在)。关于电池放电时，下列叙述错误的是 A. MnO2为电池的正极 B. Ⅱ、Ⅲ区间的隔膜为阳离子交换膜 C. Zn电极反应： D. 当Ⅱ区质量增加17.4g时，电路中转移0.1mol电子 【答案】D 【解析】A．此装置为原电池，电极做正极，发生得到电子的还原反应，电极反应为，A正确；B．负极区(III区)剩余，通过隔膜迁移到II区，因此它们之间的隔膜为阳离子交换膜，B正确；C．为负极，发生氧化反应，电极反应为，C正确；D．正极区过量，通过隔膜迁移到II区，故II区中溶液的浓度增大，当II区增加时，电路中转移电子，现增加，则转移电子，D错误。 故选D。 变式1一种可用于吸收的电池，其工作时的原理如图所示。下列说法正确的是 A. 电极a上发生的电极反应为 B. Ⅰ室出口处溶液的pH大于入口处 C. 如果将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则电池工作时Ⅰ室可能有沉淀生成 D. 该装置可以制取和 【答案】D 【分析】由图可知氢气在电极a上失电子，结合I室中的氢氧根离子生成水，电极反应为：。A极为负极，b极为正极，b电极上氢离子得电子生成氢气。 【解析】A．由以上分析可知电极a上反应为：，故A错误；B．I室中氢氧根离子逐渐被消耗，溶液pH值逐渐减小，则出口处pH小于入口处，故B错误；C．如果将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则I室中的钙离子通过交换膜向Ⅱ室移动，在Ⅱ室中结合碳酸根可能生成沉淀，故C错误；D．该装置I室中有钙离子，从Ⅱ室迁移来的氯离子，故I室可以制取氯化钙；Ⅱ室中含钠离子和反应生成的碳酸氢根离子，可得到碳酸氢钠，故D正确。 故选D。 变式2内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原理(以为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是 A. b极为正极，发生还原反应 B. 电子流向：a极→导线→b极→电解质→a极 C. a极电极反应为 D. 该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜 【答案】A 【分析】由装置可知a电极上CO和H2失电子生成CO2和H2O，则a极为负极，b极为正极，b电极上O2得电子结合CO2生成CO，和水反应生成CO和H2。 【解析】A．由以上分析可知b极为正极，得电子发生还原反应，故A正确；B．电子不经过电解质，故B错误；C．由以上分析可知a极反应物不是甲烷，故C错误；D．熔融碳酸盐为电解质，故隔膜允许碳酸根离子通过，为阴离子交换膜，故D错误。 故选A。 变式3我国科研工作者发明了一种高性能的水系锰基锌电池[]，电池工作示意图如图，该电池工作一段时间后，的浓度增大。下列说法正确的是 A. 电极X的材料为Zn B. 膜a、b分别为阳、阴离于交换膜 C. 正极反应式为 D. 当的物质的量增大0.1mol时，电路中转移0.4mol电子 【答案】C 【解析】A．由图中电子流动方向可知电极Y为负极，材料为Zn，电极X为正极，材料为，故A错误；B．一段时间后，的浓度增大说明程a、b分别为阴、阳离子交换膜，故B错误；C．根据总反应，锰化合价降低，则正极反应式为，故C正确；D．的物质的量增大0.1m时，电路中转移0.2ml电子，故D错误。 故选C。 点拨 1 反应过程能量分析 1. 焓变与反应发生的条件、反应是否彻底无关。 2. 催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。 3. 在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。 4. 有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热，但不属于放热反应。 点拨 2 反应热的计算 1. 利用键能计算反应热的方法 ①熟记反应热ΔH的计算公式：ΔH＝E(反应物的总键能之和)－E(生成物的总键能之和) ②熟记常见1 mol下列物质中化学键的数目： 物质 金刚石 SiO2 P4 CO2 CH4 化学键 C—C Si—O P—P C==O C—H 化学键数目 2NA 4NA 6NA 2NA 4NA 2. ΔH＝生成物总能量－反应物总能量＝H(生成物)－H(反应物)。 3. ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能。 点拨 3 反应热大小的比较 1. 根据反应物量的大小关系比较反应焓变的大小 ①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2 反应②中H2的量更多，因此放热更多，|ΔH1|<|ΔH2|，但ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH1>ΔH2。 2. 根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小 ③C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH3 ④C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH4 反应④中，C完全燃烧，放热更多，|ΔH3|<|ΔH4|，但ΔH3<0，ΔH4<0，故ΔH3>ΔH4。 3. 根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小 ⑤S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH5 ⑥S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH6 方法：图像法，画出上述两反应能量随反应过程的变化曲线。 由图像可知：|ΔH5|>|ΔH6|，但ΔH5<0，ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。 4. 根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小 ⑦2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH7 ⑧2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH8 由反应⑦－反应⑧可得2Al(s)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋Al2O3(s)　ΔH＝ΔH7－ΔH8，已知铝热反应为放热反应，故ΔH<0，ΔH7<ΔH8。 点拨 4 原电池的认知模型 点拨 5 原电池正负极判断 点拨 6 电极方程式书写方法 1. 明确两极的反应物。 2. 明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。 3. 确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。 4. 配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 ◆能力强化练 1. 下列说法正确的是 A. 焓的大小受体系的温度、压强等因素的影响 B. 化学反应的反应热等于反应前后焓的变化 C. 浓硫酸溶于水是放热反应 D. 煤的液化有利于实现碳达峰、碳中和 【答案】A 【解析】等压条件下，化学反应的反应热等于反应的焓变，B错误；浓硫酸溶于水是物理变化，C错误；煤的液化能提高煤的能量利用率，但CO2气体的排放量不变，D错误。 故选A。 2. 理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)→HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是 A. HCN比HNC稳定 B. 该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1 C. 正反应的活化能大于逆反应的活化能 D. 使用催化剂，可以改变反应的反应热 【答案】D 【解析】A对，能量越低越稳定；B对，根据题图可知反应为吸热反应，ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1；C对，正反应的活化能为186.5 kJ·mol－1，逆反应的活化能为186.5 kJ·mol－1－59.3 kJ·mol－1＝127.2 kJ·mol－1；D错，催化剂只能改变反应速率，不影响反应热。 故选D。 3. 丙烷与溴原子能发生以下两种反应： ①CH3CH2CH3(g)＋Br·(g)―→CH3CH2CH2·(g)＋HBr(g) ②CH3CH2CH3(g)＋Br·(g)―→CH3HCH3(g)＋HBr(g) 反应过程的能量变化如图所示。下列说法不正确的是 A. 反应①与②均为吸热反应 B. 反应②使用了催化剂 C. 产物中CH3CH2CH2·(g)的含量比CH3HCH3(g)低 D. CH3CH2CH2·(g)转变为CH3HCH3(g)放出热量 【答案】B 【解析】催化剂能改变反应途径，降低反应的活化能，加快化学反应速率。反应②的活化能低，反应速率快，但反应①与②同时发生，不能确定反应②是否使用催化剂，B说法错误。 故选B。 4. 已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表： 共价键 H—H H—O 键能/ (kJ·mol－1) 436 463 热化学方程式 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－482 kJ·mol－1 则2O(g)===O2(g)的ΔH为(　　) A．428 kJ·mol－1 B．－428 kJ·mol－1 C．498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】设O==O的键能为x，则(2×436 kJ·mol－1＋x)－2×2×463 kJ·mol－1＝－482 kJ·mol－1，x＝498 kJ·mol－1，所以2O(g)===O2(g)的ΔH＝－498 kJ·mol－1，D正确。 故选D。 5. 甲烷分子结构具有高度对称性，且断开1 mol C—H需要吸收440 kJ能量。无催化剂作用下，甲烷在温度达到1 200 ℃以上才可裂解。在催化剂及一定条件下，CH4可在较低温度下发生裂解反应，甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A. 1 mol甲烷催化裂解成C和H2的ΔH＝＋1 760 kJ·mol－1 B. 步骤②③反应均为吸热反应 C. 催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积 D. 使用该催化剂，反应的焓变减小 【答案】C 【解析】CH4存在4个C—H，断开4 mol C—H需要吸收的能量为440 kJ×4＝1 760 kJ，但不是甲烷催化裂解成C和H2需要吸收的能量，A错误；由题中图示可知，步骤②③反应物总能量都大于生成物总能量，B错误；由题中图示可知，C可吸附在催化剂的表面，则催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积，C正确；加入催化剂，反应的路径改变，但反应的焓变不变，D错误。 故选C。 6. 实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡。实验b：将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产生气泡。下列有关说法不正确的是 A. 实验a中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能 B. 实验b中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能 C. 实验a、b中原电池总反应的离子方程式均为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ D. 锌片经HgCl2溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能 【答案】A 【解析】实验a中锌片表面产生气泡是因为锌片和稀硫酸直接发生氧化还原反应生成氢气，对应的能量转化形式是化学能转化为热能，故A错误；实验b中铜片表面产生气泡是因为形成原电池，对应的能量转化形式是化学能转化为电能，故B正确；锌片上没有H＋生成H2，从而有利于更多的化学能转化为电能，故D正确。 故选A。 7. 某学习小组设计如图所示原电池装置。该电池总反应为Cl－＋Ag＋===AgCl↓。下列说法正确的是 A. 放电时，X电极发生还原反应 B. 放电时，Y电极反应式为Ag＋＋e－===Ag C. 放电时，盐桥中K＋向盛有NaCl溶液的烧杯中移动 D. 外电路中每通过0.1 mol e－，X电极质量增加14.35 g 【答案】B 【解析】该原电池X电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，故A错误；Y电极为原电池正极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，故B正确；放电时，盐桥中的钾离子向正极移动，X电极为负极，故C错误；放电时，当电路中转移0.1 mol e－时，X电极会有0.1 mol Ag失去0.1 mol电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，故D错误。 故选B。 8. 一种具有高能量比的新型干电池示意图如图所示，石墨电极区发生的电极反应MnO2+e-+H2O=MnO(OH)+OH-。该装置工作时，下列叙述正确的是 A. 石墨电极上的电势比Al电极上的低 B. 每消耗27g Al，有3mol电子通过溶液转移到石墨电极上 C. 若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液，电极反应式相同 D. Al电极区的电极反应式： Al-3e- +3NH3·H2O =Al(OH)3+3 【答案】D 【分析】放电时的电极反应式为，MnO2得电子，石墨为正极，则Al为负极，失电子，在氨水溶液中Al失电子生成Al(OH)3。 【解析】A．根据上述分析，石墨为正极，Al为负极，石墨电极上的电势比Al电极上的高，A错误；B. 电子从负极流向正极，但是电子只能在导线和电极上移动，不能通过溶液，B错误；C．若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液，负极生成的氢氧化铝会被氢氧化钠溶解，电极反应式不同，C错误；D．MnO2得电子为正极，则Al为负极，失电子，在氨水溶液中Al失电子生成Al(OH)3，负极电极反应式为，D正确。 故选D。 9. 直接煤-空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A. 随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少 B. 负极上发生的反应有C＋2CO－4e－===3CO2、CO2＋O2－===CO C. 电极X为负极，O2－向X极迁移 D. 直接煤-空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高 【答案】A 【解析】该燃料电池中电极Y为正极，反应为O2＋4e－===2O2－；电极X是负极，反应为C＋2CO－4e－===3CO2，CO2＋O2－===CO。A项，总反应式为C＋O2===CO2，因此氧化物电解质的量不会减少，错误；C项，电极X为负极，原电池内部的阴离子向负极移动，正确；D项，该燃料电池是把化学能直接转化为电能，而煤燃烧发电是把化学能转化为热能，再转化为电能，故该燃料电池的能量效率更高，正确。 故选A。 ◆综合拔高练 10. 我国首创光伏发电——固态储氢技术，解决了“绿电”与“绿氢”灵活转换的难题。下列说法不正确的是 A. 该技术直接将光能转换成化学能储存起来 B. 规模化使用氢能有助于实现“碳达峰” C. “绿电”电解水制氢成本比煤炭等化石燃料制氢成本低 D. 固态储氢技术使新能源汽车电池加氢更加便捷 【答案】A 【解析】A．光伏发电将光能转化为电能，利用光伏发电产生的电能电解水将电能转化为化学能，而不是将光能直接转化为化学能储存起来，A错误；B．规模化使用氢能，可以有效减少化石能源的使用，有助于实现“碳达峰”，B正确；C．用“绿电”电解水制氢的能源利用率高，故用“绿电”电解水制氢的成本比煤炭等化石燃料制氢成本低，C正确；D．气体难于存在且气体大，故固态储氢技术使新能源汽车电池加氢更加便捷，D正确。 故选A。 11. 已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋100 kJ·mol－1的能量变化如图所示，判断下列叙述正确的是 A. 加入催化剂，该反应的反应热ΔH变小 B. 每形成2 mol A—B，吸收b kJ能量 C. 每生成2分子AB吸收(a－b) kJ热量 D. 该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】催化剂不影响反应热的大小，A错误；形成化学键，释放能量，B错误；每生成2 mol AB(g)吸收(a－b)kJ热量，C错误。 故选D。 12. 一定条件下与HCl反应，有两种加成产物：①和②其反应历程如下图所示。下列说法正确的是 A. 稳定性： B. 得到加成产物①的反应为放热反应 C. 得到加成产物②反应的焓变等于 D. 得到加成产物②的速率比①的速率快 【答案】B 【解析】A．能量越高越不稳定，能量：CH3CHClCH3＜CH3CH2CH2Cl,则稳定性：CH3CHClCH3＞CH3CH2CH2Cl，故A错误；B．得到加成产物①时，反应物总能量大于生成物总能量，则该反应为放热反应，故B正确；C．焓变=生成物总能量-反应物总能量，根据图中数据无法计算加成产物②反应的焓变，故C错误；D．活化能越小，反应速率越快，活化能：加成产物②大于加成产物①，所以得到加成产物①的速率比②的速率快，故D错误。 故选B。 13. 一定条件下，苯基丙炔()可与发生催化加成，反应如下：    反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确的是 A. 反应焓变：反应I>反应Ⅱ B. 反应活化能：反应I<反应Ⅱ C. 增加浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物I的比例 D. 选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ 【答案】C 【解析】A．反应I、Ⅲ为放热反应，相同物质的量的反应物，反应I放出的热量小于反应Ⅱ放出的热量，反应放出的热量越多，其焓变越小，因此反应焓变：反应I>反应Ⅱ，故A正确；B．短时间里反应I得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多，说明反应I的速率比反应Ⅱ的速率快，速率越快，其活化能越小，则反应活化能：反应I<反应Ⅱ，故B正确；C．增加浓度，平衡正向移动，但平衡时产物Ⅱ和产物I的比例可能降低，故C错误；D．根据图中信息，选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ，故D正确。综上所述，答案为C。 故选C。 14. 低碳经济已成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。回答下列问题： (1) 用催化加氢可以制取乙烯：，该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示，则该反应的 (用含a、b的式子表示)。相关化学键的键能如下表，实验测得上述反应的，则表中反应过程的 。 化学键 C=O H-H C=C C-H H-O 键能() x 436 764 414 464 (2) 用表示阿伏加德罗常数的值，在(g)完全燃烧生成和液态水的反应中，每有5个电子转移时，放出650kJ的热量。的热值为 。 (3) 二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。科学家提出由制取C的太阳能工艺如图。 ①工艺过程中的能量转化形式为 。 ②已知“重整系统”发生的反应中，则(y＜8)的化学式为 ，“热分解系统”中每转移2mol电子，需消耗 mol。 【答案】(1) 803 (2)50KJ·g-1 (3)太阳能转化为化学能 1 【解析】（1）根据反应热等于正反应活化能-逆反应的活化能分析，该反应热为。根据反应热=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算，有 ，解x=803。 （2）表示阿伏加德罗常数的值，在(g)完全燃烧生成和液态水的反应中，每有5个电子转移时，说明有0.5mol乙炔反应，放出650kJ的热量，则1mol乙炔完全燃烧放出的热量为1300kJ，则的热值为 。 （3）①工艺过程中的能量转化形式为太阳能变化学能。 ②已知“重整系统”发生的反应中，根据反应中的质量守恒分析，则x:y=6:8,则(y＜8)的化学式为，反应方程式为,反应中转移4个电子，故“热分解系统”中每转移2mol电子，需消耗1mol。 15. 一种新型微生物电池工作原理如图所示(a、b极均为情性电极，隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜)。下列说法正确的是 A．a极的电势高于b极 B．图示装置能实现海水淡化 C．升高温度可提高电池工作效率 D．1molCH3COO-被还原时有4molNa+进入b极区 【答案】B 【分析】a极为原电池的负极，醋酸跟变为二氧化碳和氢离子，电极反应式为：CH3COO--8e-+2H2O=CO2↑+7H+，同时可实现海水淡化，所以隔膜一为阴离子交换膜，海水中氯离子透过离子交换膜，实现海水淡化。 【解析】A．图中a极变为，表明发生氧化反应，a极为负极，则b极为正极，故a极的电势低于b极，A项错误；B．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，结合原电池原理和电极判断，NaCl溶液中向右移动，向左移动，将NaCl溶液替换为海水可实现海水淡化，B项正确；C．升高温度，可能会使微生物的蛋白质变性，造成电池工作效率降低，C项错误；D．a极的电极反应式为，故被氧化时有进入b极区，D项错误。 故选B。 16. （多选）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 A. 甲室电极为正极 B. 隔膜为阳离子膜 C. 电池总反应为： D. 扩散到乙室将对电池电动势产生影响 【答案】CD 【解析】A. 向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室电极为负极，故A错误；B. 再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；C. 左侧负极是，正极是，则电池总反应为：，故C正确；D. 扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。 故选CD。 17. 负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是 A. 作原电池正极 B. 电子由经活性炭流向 C. 表面发生的电极反应： D. 每消耗标准状况下的，最多去除 【答案】B 【分析】在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。 【解析】A．由分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；B．电子由负极经活性炭流向正极，B正确；C．溶液为酸性，故表面发生的电极反应为，C错误；D．每消耗标准状况下的，转移电子2mol，而失去2mol电子，故最多去除，D错误。 故选B。 ◆高考真题练 18. （2025 广西）某种氨基喹啉衍生物合成反应的可能历程如图，表示活化能。下列说法错误的是 A．是反应的催化剂 B．步骤①发生了键断裂 C．反应速率：历程历程I D．反应热：历程历程I 【答案】D 【详解】A．由图可知，在反应历程中先被消耗，后又生成，是反应的催化剂，A正确；B．由图可知，步骤①中转化为，发生了键断裂，B正确；C．由图可知，历程I中活化能最大为112.8kJ/mol(决速步)，历程II中活化能最大为91.5kJ/mol(决速步)，活化能越大，反应速率越慢，则反应速率：历程历程I，C正确；D．由图可知，历程和历程I起始反应物和最终生成物相同，反应热相等，D错误。 故选D。 19. （2025 河北）氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料，广泛应用于光电信息材料等领域，可利用反应制备。反应历程(TS代表过渡态)如下： 下列说法错误的是 A. 反应ⅰ是吸热过程 B. 反应ⅱ中脱去步骤的活化能为2.69eV C. 反应ⅲ包含2个基元反应 D. 总反应的速控步包含在反应ⅱ中 【答案】D 【详解】A．观察历程图可知，反应ⅰ中的相对能量为0，经TS1、TS2、TS3完成反应，生成和，此时的相对能量为0.05eV，因此体系能量在反应中增加，则该反应为吸热过程，A正确；B．反应ⅱ中因脱去步骤需要经过TS5，则活化能为0.70eV与TS5的相对能量差，即3.39eV-0.70eV=2.69eV，B正确；C．反应ⅲ从生成经历过渡态TS6、TS7，说明该反应分两步进行，包含2个基元反应，C正确；D．整反应历程中，活化能最高的步骤是反应ⅲ中的TS7对应得反应步骤(活化能为3.07eV)，所以总反应的速控步包含在反应ⅲ中，D错误。 故选D。 20. （2025 广西）大型发电机的定子线圈由空芯铜导线缠绕制成。发电机运行时，需向铜导线的空芯通冷水降温，铜导线内壁因发生电化学反应生成层。一段时间后，表面产生的沉积物会造成堵塞，空芯铜导线截面如图。下列说法错误的是 A. 层对铜导线起保护作用 B. 正极生成的电极反应式为 C. 沉积物的成分可能有 D. 腐蚀最严重的区域是沉积物最多之处 【答案】D 【分析】铜导线内壁发生电化学反应生成层，负极为Cu，电极反应为，正极氧气得电子生成氢氧根离子，与OH-生成，电极反应为，据此分析； 【详解】A．Cu2O层为致密的氧化膜，能阻止内部铜与水、氧气进一步接触，对铜导线起保护作用，A正确；B．由分析得，电极反应式为，B正确；C．Cu2O可被氧化为CuO，或与H2O、CO2、O2反应生成Cu2(OH)2CO3，沉积物成分可能包含二者，C正确；D．沉积物最多的区域，有较厚的CuO、Cu2(OH)2CO3层覆盖，Cu与冷水、O2的接触被阻碍，腐蚀速率减慢，D错误； 故选D。 21. （2025 重庆）水是化学反应的良好介质，探索水溶液中的酸碱平衡具有重要意义。 (2)用如图所示电化学装置进行如下实验。 ①用实验：在左侧通入，产物为，盐桥中移向装置的_______(填“左侧”或者“右侧”)，电池的总反应为_______。 ②用实验：在一侧通入，电池的总反应仍保持不变，该侧的电极反应为_______。 【答案】(2) 右侧 【详解】 （2）①用进行实验，左侧通入，产物为，电极方程式为：，左侧为负极，右侧为正极，电极方程式2H++2e-=H2↑，在原电池中，阳离子向正极移动，所以盐桥中移向正极，即右侧，该电池总反应方程式为H++OH-=H2O，故答案为：右侧；H++OH-=H2O； ②用进行实验，一侧通入，电池总反应方程式不变，则该侧的电极反应方程式为，故答案为：。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 要点 1 焓变 反应热 1. 化学反应的实质与特征 (1) 实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。 (2) 特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化。 (3) 化学反应中的能量转化形式 吸热反应 放热反应 光合作用 燃烧反应 原电池反应 电解池反应 热能→化学能 化学能→热能 光能→化学能 化学能→热能 化学能→光能 化学能→电能 电能→化学能 2. 焓变 反应热 (1) 焓与焓变 ①焓(H)：焓是与内能有关的物理量。 ②焓变(ΔH)：生成物的焓与反应物的焓之差。 注：①焓是与内能有关的相对比较抽象的一个物理量，焓变的值只与始末状态有关而与过程无关。 ②物质的焓越小，具有的能量越低，稳定性越强。 (2) 反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量。 (3) 焓变与反应热的关系：等压条件下的反应热等于反应的焓变，常用ΔH表示反应热，常用单位：kJ·mol－1。 要点 2 吸热反应 放热反应 1.概念 放热反应 释放热量的化学反应 反应物的总能量大于生成物的总能量 反应体系的能量降低，故ΔH＜0，即ΔH为负值 吸热反应 吸收热量的化学反应 反应物的总能量小于生成物的总能量 反应体系的能量升高，故ΔH＞0，即ΔH为正值 2.反应历程与反应热的关系 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 注：(1) 化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。 (2) 不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。 (3) 有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。 吸热 吸热 (4) 物质三态变化时，能量的变化形式为固态液态气态。 放热 放热 3.图解反应热与活化能的关系 (1) 在无催化剂的情况下，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。 (2) 催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。 4.吸热反应、放热反应的判断 (1) 从能量图分析 物质能量变化与焓变的关系：ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量)。 (2) 从化学键变化分析 物质能量变化与键能的关系：ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和。 (3) 记忆常见的放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应 ①可燃物的燃烧 ②酸碱中和反应 ③金属与酸的置换反应 ④金属与氧气的反应 ⑤酸性氧化物、碱性氧化物与水的反应 ⑥物质的缓慢氧化 ⑦铝热反应 ⑧大多数化合反应 ①弱电解质的电离 ②盐类的水解反应 ③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 ④C和H2O(g)、C和CO2的反应 ⑤大多数分解反应 要点 3 反应热的计算 1. 利用热化学方程式进行有关计算 根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。 2. 根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算反应热 若反应物旧化学键断裂吸收能量E1（正反应的活化能），生成物新化学键形成放出能量E2（逆反应的活化能），则反应的ΔH＝E1－E2。 3. 利用键能计算反应热的方法 A.熟记反应热ΔH的计算公式:ΔH＝E(反应物的总键能之和)－E(生成物的总键能之和) B.注意特殊物质中键数的判断 物质(1 mol) P4 C(金刚石) 石墨 Si SiO2 CO2 CH4 化学键 P—P C—C C—C Si—Si Si—O C==O C—H 键数(mol) 6 2 1.5 2 4 2 4 要点 4 反应热大小的比较 (1) 看物质状态。 物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下： (2) 看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。 (3) 看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。 (4) 看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。 (5) 利用能量变化图进行比较 由图像可以看出放出或吸收热量的多少,若是放热反应,放出的热量越多,ΔH越小;若是吸热反应,吸收的热量越多,ΔH越大,故ΔH1>ΔH2。 要点 5 能源及利用 1. 能源分类 2. 燃料的选择原则 3. 解决能源问题的措施 要点 6 原电池的工作原理及应用 1. 原电池定义及本质 (1) 概念：原电池是把化学能转化为电能的装置， (2) 反应本质：自发进行的氧化还原反应。 2. 原电池装置模型及构成条件 反应 能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨) 闭合回路 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 3. 原电池的工作原理（以锌铜原电池为例） (1) 反应原理 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。 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)。 ③两极电极反应式 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) 单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不 同 点 能量 变化 化学能转化为电能和热能 化学能只转化为电能 反应 区域 两极反应在相同区域 两极反应在不同区域 (3)双液原电池中盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl（KNO3）溶液，K＋移向正极，Cl－（NO3－）移向负极 ③盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。 4. 原电池应用 (1) 比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 (2) 加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率增大。 注：原电池加快反应速率的理解：在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀硫酸足量时，产生H2的物质的量要减少。 (3) 用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 (4) 设计制作化学电源 ①拆分反应：将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。 要点 7 化学电源 1. 化学电源的优点和优劣判断标准 (1) 相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、大小可根据需要设计，使用方便等。 (2) 判断电池优劣的标准是电池单位质量或单位体积所能输出的比能量或比功率及可储存时间的长短。 2. 一次电池（放电后不可再充电的电池） (1) 碱性锌锰干电池 正极材料：MnO2 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－； 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 (2) 银锌电池 正极材料：Ag2O 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 (3) 锂电池 Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。 负极材料：锂 电极反应：8Li－8e－===8Li＋。 正极材料：SOCl2 正极反应：3SOCl2＋8e－===2S＋SO＋6Cl－。 总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。 3. 二次电池 (1) 特点：放电后能充电复原继续使用，两个电极均参与电极反应，“放电”为原电池原理，“充电”为电解池原理。 (2) 铅蓄电池工作原理： 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 注：可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。 (3) 图解二次电池的充放电 (4) 二次电池的充放电规律 ①充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 ②工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 4. 燃料电池 (1) 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 备注 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用 (2) 甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O。 ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－。 ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-===5CO2＋2H2O。 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32-。 ④用能传导氧离子(O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O。 正极反应式：2O2＋8e－===4O2-。 (3) 解答燃料电池题目的思维模型 (4) 解答燃料电池题目的几个关键点 ①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 (5) 化学电源中电极反应式书写的一般方法 (1)明确两极的反应物； (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物； (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 注：①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 命题点 1 化学反应中能量变化图形 典例1科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图。 回答下列问题： (1) 从状态Ⅰ到状态Ⅲ为 (填“吸热”或“放热”)反应。 (2) 从状态Ⅰ到状态Ⅱ需要 (填“吸收”或“释放”)能量，CO分子 (填“是”或“否”)需要断键形成C和O。 (3) 从状态Ⅱ到状态Ⅲ形成的化学键是 。 (4) 将相同物质的量的CO转化为CO2，CO与O比CO与O2反应放出的热量 (填“多”或“少”)，可能的原因是 。 (5)由该反应过程可知，在化学反应中，旧化学键 (填“一定”或“不一定”)完全断裂，但一定有新化学键的 。 典例2反应A(g)+B(g)→C(g)-Q1(Q1>0)分两步进行：①A(g)+B(g)→X(g)+Q2(Q2>0)；②X(g)→C(g)-Q3(Q3>0)。下列图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是 A． B． C． D． 典例3 铋基催化剂对CO2电化学还原制取HCOOH具有高效的选择性。其反应历程与能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。 CO2COHCOO－HCOOH (1)使用Bi、Bi2O3两种催化剂，哪个更有利于CO2的吸附？ 。简述判断依据： 。 (2)CO2电化学还原制取HCOOH反应的ΔH (填“>”或“<”)0。 (3)使用Bi催化剂时，最大能垒是 ，使用Bi2O3催化剂时，最大能垒是 。 (4)由*CO生成*HCOO－的反应为 。 变式1反应过程Ⅰ、Ⅱ都能将反应物(M)转化为产物(N)。其能量与反应进程的关系如下： 下列有关说法正确的是 A．进程Ⅰ是吸热反应 B．X是催化剂 C．M·X比N·X稳定 D．反应热：Ⅰ>Ⅱ 变式2臭氧层中O3分解过程如图所示，回答下列问题。 (1) ΔH (填“>”或“<”)0。 (2) 催化反应①是 (填“吸热”或“放热”，下同)反应，催化反应②是 反应。 (3) 总反应的活化能是 ，催化反应①的活化能是 ，催化反应②对应的逆反应的活化能是 ，总反应对应的逆反应活化能为 。 变式3 C2H6在Ni的活化下可放出CH4，其反应历程如图所示： 下列关于活化历程的说法正确的是 A. 该转化过程ΔH>0 B. 在此反应过程中Ni的成键数目未发生变化 C. 该反应过程中，最大能垒(活化能)为204.32 kJ·mol－1 D.整个过程中，Ni是该反应的催化剂 命题点 2 反应热的相关计算 典例1 CH3—CH3(g)―→CH2==CH2(g)＋H2(g)　ΔH，有关化学键的键能如下表： 化学键 C—H C==C C—C H—H 键能/ (kJ·mol－1) 414 615 347 435 则该反应的反应热为 。 典例2 将2 mol 和3 mol 置于密闭容器中，在250℃下只发生如下两个反应：    kJ/mol    kJ/mol 一段时间后，和恰好全部消耗，共放出303 kJ热量。 已知：部分化学键的键能如下表所示 化学键 (ClF中) (中) 键能/(kJ/mol) 157 243 248 X 则X的值为 A．172 B．202 C．238 D．258 典例3 标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表： 物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O 能量/ (kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242 可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列说法不正确的是 A. H2的键能为436 kJ·mol－1 B. O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍 C. 解离氧氧单键所需能量：HOO<H2O2 D. H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)　ΔH＝－143 kJ·mol－1 变式1已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为Cl—N==O)： 化学键 N≡O Cl—Cl Cl—N N==O 键能/ (kJ·mol－1) 630 243 a 607 则反应2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)的ΔH＝ kJ·mol－1(用含a的代数式表示)。 命题点 3 反应热大小的比较 典例1已知：S(s)+O2(g)＝SO2(g)  △H＝-297.23kJ/mol，下列说法正确的 A. S(g)+O2(g)＝SO2(g)△H=-QkJ/mol；Q的值等于297.23 B. S(g)+O2(g)＝SO2(g)△H=-QkJ/mol；Q的值小于297.23 C. 1molSO2(g)的能量总和大于1molS(s)和1molO2(g)的能量总和 D. 1molSO2(g)的能量总和小于1molS(s)和1molO2(g)的能量总和 变式1已知硫的两种晶体形态的相图如图所示(相图：用于描述不同温度、压强下硫单质的转化及存在状态的平衡图像)，燃烧的热化学方程式为： S(斜方，s)  ；S(单斜，s)  。 则下列有关说法中正确的是 A．温度高于119℃且压强小于，单斜硫发生液化现象 B．斜方硫和单斜硫互为同分异构体 C．图中F→G过程为固态硫的气化，该过程只破坏了分子间作用力 D．由上述信息可判断： 命题点 4 能源的开发与利用 典例1中国向全世界宣布，努力争取2060年前实现碳中和。下列措施不利于大气中CO2减少的是 A. 用氨水捕集废气中的CO2，将其转化为氮肥 B. 大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源 C. 大力推广使用干冰实现人工增雨，缓解旱情 D. 通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的CO2 变式1据某网报道，欧洲一集团公司拟在太空建立巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢，其反应可表示为2H2O2H2↑＋O2↑。有下列几种说法：①水分解反应是放热反应；②若用生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇储存起来，可改善生存条件；③使用氢气作燃料有助于控制温室效应；④氢气是一级能源。其中叙述正确的是 A．①② B．③④ C．②③ D．①②③④ 命题点 5 原电池工作原理 典例1硫化氢(H2S)是强烈的神经毒素，对黏膜有强烈的刺激作用。科研人员设计了如图装置，借助太阳能，将H2S再利用，变废为宝。下列叙述正确的是 A. b电极发生氧化反应 B. a电极区不可用NaOH溶液作电解质溶液 C. 的迁移方向为b电极→a电极 D. 每生成2g H2，负极区需消耗22.4 L H2S 典例2用微生物燃料电池处理含氨氮的废水，是一项重要的研究课题。某科研小组利用如图所示的装置模拟含氨氮废水的处理。 下列说法错误的是 A. 附着微生物的石墨为负极 B. 处理废水时，不宜在高温下进行 C. 石墨电极的电极反应式： D. 左右两侧电极附近溶液的pH均升高 典例3有下图所示的四个装置，回答相关问题： (1) 图①中，Mg作________极。 (2) 图②中，Mg作__________极，写出负极反应式：________________，正极反应式：________________，总反应的离子方程式：___________________________________________________________________。 (3) 图③中，Fe作________极，写出负极反应式：________________________，正极反应式：_____________ _______________________________，总反应的化学方程式：_____________________________________。 (4)图④装置能否构成原电池？________(填“能”或“否”)，若能构成原电池，正极为________，电极反应式为______________________________________________________(若不能构成原电池，后两问不用回答)。 变式12023年2月，我国首个兆瓦级铁-铬液流电池储能项目在内蒙古成功试运行，该项目刷新了全球最大容量记录。铁-铬液流电池的电解质溶液是含铁盐和铬盐的稀盐酸溶液。下列说法错误的是 A. 安全性高、成本低、绿色低碳、能量密度低是该电池的特点 B. 充电时电池的反应为： C. 放电时，电路中每流过0.1mol电子，浓度降低0.1mol/L D. 负极每被氧化，电池中有1mol通过交换膜向正极转移 变式2将表面发黑(黑色物质为Ag2S)的银器浸入盛有食盐水的铝制容器中(如图)，一段时间后黑色褪去。有关说法正确的是 A. 该处理过程中电能转化为化学能 B. 铝质容器为阳极，其质量变轻 C. Ag2S溶解于食盐水生成了AgCl D. 银器为正极，Ag2S被还原为单质银 命题点 6 原电池的应用 典例1根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池，在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液，写出电极反应式： ①不含盐桥 ②含盐桥 负极：________________ 正极：________________ ①不含盐桥 ②含盐桥 负极：Cu－2e－===Cu2＋ 正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 变式1如图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。 下列叙述正确的是 A. 甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转 B. 甲组操作时，溶液颜色变浅 C. 乙组操作时，C2作正极 D. 乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－ 命题点 7 化学电源 典例1化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。 下列说法不正确的是 A. 甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加 B. 乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－ C. 丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D. 丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 典例2最近科学家研发了“全氢电池”，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A. 吸附层a发生的电极反应为： B. NaClO4的作用是传导离子并参与电极反应 C. 电解质溶液中Na+向左移动，ClO向右移动 D. 全氢电池的总反应为：2H2+O2=2H2O 典例3直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是 A. 电池工作时，电极I电势低 B. 电极Ⅱ的反应式为： C. 电池总反应为： D. 当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3.9g 典例4利用同种气体在两极浓度不同而产生电势差可设计成气体浓差电池，利用浓差电池可测定混合气体中某气体含量。实验室通过氧气浓差电池测定空气中氧气含量的工作原理如图所示，其中在参比电极上通入纯氧气，测量电极上通入空气。下列说法错误的是 A. 熔融ZrO2、CaO混合物可用于传递O2- B. 工作时，电子由测量电极经外电路流向参比电极 C. 工作时，用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确 D. 相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越高 典例5一种水性电解液离子选择双隔膜电池如图所示(已知在溶液中，以存在)。关于电池放电时，下列叙述错误的是 A. MnO2为电池的正极 B. Ⅱ、Ⅲ区间的隔膜为阳离子交换膜 C. Zn电极反应： D. 当Ⅱ区质量增加17.4g时，电路中转移0.1mol电子 变式1一种可用于吸收的电池，其工作时的原理如图所示。下列说法正确的是 A. 电极a上发生的电极反应为 B. Ⅰ室出口处溶液的pH大于入口处 C. 如果将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则电池工作时Ⅰ室可能有沉淀生成 D. 该装置可以制取和 变式2内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原理(以为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是 A. b极为正极，发生还原反应 B. 电子流向：a极→导线→b极→电解质→a极 C. a极电极反应为 D. 该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜 变式3我国科研工作者发明了一种高性能的水系锰基锌电池[]，电池工作示意图如图，该电池工作一段时间后，的浓度增大。下列说法正确的是 A. 电极X的材料为Zn B. 膜a、b分别为阳、阴离于交换膜 C. 正极反应式为 D. 当的物质的量增大0.1mol时，电路中转移0.4mol电子 点拨 1 反应过程能量分析 1. 焓变与反应发生的条件、反应是否彻底无关。 2. 催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。 3. 在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。 4. 有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热，但不属于放热反应。 点拨 2 反应热的计算 1. 利用键能计算反应热的方法 ①熟记反应热ΔH的计算公式：ΔH＝E(反应物的总键能之和)－E(生成物的总键能之和) ②熟记常见1 mol下列物质中化学键的数目： 物质 金刚石 SiO2 P4 CO2 CH4 化学键 C—C Si—O P—P C==O C—H 化学键数目 2NA 4NA 6NA 2NA 4NA 2. ΔH＝生成物总能量－反应物总能量＝H(生成物)－H(反应物)。 3. ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能。 点拨 3 反应热大小的比较 1. 根据反应物量的大小关系比较反应焓变的大小 ①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2 反应②中H2的量更多，因此放热更多，|ΔH1|<|ΔH2|，但ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH1>ΔH2。 2. 根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小 ③C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH3 ④C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH4 反应④中，C完全燃烧，放热更多，|ΔH3|<|ΔH4|，但ΔH3<0，ΔH4<0，故ΔH3>ΔH4。 3. 根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小 ⑤S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH5 ⑥S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH6 方法：图像法，画出上述两反应能量随反应过程的变化曲线。 由图像可知：|ΔH5|>|ΔH6|，但ΔH5<0，ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。 4. 根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小 ⑦2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH7 ⑧2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH8 由反应⑦－反应⑧可得2Al(s)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋Al2O3(s)　ΔH＝ΔH7－ΔH8，已知铝热反应为放热反应，故ΔH<0，ΔH7<ΔH8。 点拨 4 原电池的认知模型 点拨 5 原电池正负极判断 点拨 6 电极方程式书写方法 1. 明确两极的反应物。 2. 明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。 3. 确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。 4. 配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 ◆能力强化练 1. 下列说法正确的是 A. 焓的大小受体系的温度、压强等因素的影响 B. 化学反应的反应热等于反应前后焓的变化 C. 浓硫酸溶于水是放热反应 D. 煤的液化有利于实现碳达峰、碳中和 2. 理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)→HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是 A. HCN比HNC稳定 B. 该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1 C. 正反应的活化能大于逆反应的活化能 D. 使用催化剂，可以改变反应的反应热 3. 丙烷与溴原子能发生以下两种反应： ①CH3CH2CH3(g)＋Br·(g)―→CH3CH2CH2·(g)＋HBr(g) ②CH3CH2CH3(g)＋Br·(g)―→CH3HCH3(g)＋HBr(g) 反应过程的能量变化如图所示。下列说法不正确的是 A. 反应①与②均为吸热反应 B. 反应②使用了催化剂 C. 产物中CH3CH2CH2·(g)的含量比CH3HCH3(g)低 D. CH3CH2CH2·(g)转变为CH3HCH3(g)放出热量 4. 已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表： 共价键 H—H H—O 键能/ (kJ·mol－1) 436 463 热化学方程式 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－482 kJ·mol－1 则2O(g)===O2(g)的ΔH为(　　) A．428 kJ·mol－1 B．－428 kJ·mol－1 C．498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－1 5. 甲烷分子结构具有高度对称性，且断开1 mol C—H需要吸收440 kJ能量。无催化剂作用下，甲烷在温度达到1 200 ℃以上才可裂解。在催化剂及一定条件下，CH4可在较低温度下发生裂解反应，甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A. 1 mol甲烷催化裂解成C和H2的ΔH＝＋1 760 kJ·mol－1 B. 步骤②③反应均为吸热反应 C. 催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积 D. 使用该催化剂，反应的焓变减小 6. 实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡。实验b：将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产生气泡。下列有关说法不正确的是 A. 实验a中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能 B. 实验b中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能 C. 实验a、b中原电池总反应的离子方程式均为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ D. 锌片经HgCl2溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能 7. 某学习小组设计如图所示原电池装置。该电池总反应为Cl－＋Ag＋===AgCl↓。下列说法正确的是 A. 放电时，X电极发生还原反应 B. 放电时，Y电极反应式为Ag＋＋e－===Ag C. 放电时，盐桥中K＋向盛有NaCl溶液的烧杯中移动 D. 外电路中每通过0.1 mol e－，X电极质量增加14.35 g 8. 一种具有高能量比的新型干电池示意图如图所示，石墨电极区发生的电极反应MnO2+e-+H2O=MnO(OH)+OH-。该装置工作时，下列叙述正确的是 A. 石墨电极上的电势比Al电极上的低 B. 每消耗27g Al，有3mol电子通过溶液转移到石墨电极上 C. 若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液，电极反应式相同 D. Al电极区的电极反应式： Al-3e- +3NH3·H2O =Al(OH)3+3 9. 直接煤-空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A. 随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少 B. 负极上发生的反应有C＋2CO－4e－===3CO2、CO2＋O2－===CO C. 电极X为负极，O2－向X极迁移 D. 直接煤-空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高 ◆综合拔高练 10. 我国首创光伏发电——固态储氢技术，解决了“绿电”与“绿氢”灵活转换的难题。下列说法不正确的是 A. 该技术直接将光能转换成化学能储存起来 B. 规模化使用氢能有助于实现“碳达峰” C. “绿电”电解水制氢成本比煤炭等化石燃料制氢成本低 D. 固态储氢技术使新能源汽车电池加氢更加便捷 11. 已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋100 kJ·mol－1的能量变化如图所示，判断下列叙述正确的是 A. 加入催化剂，该反应的反应热ΔH变小 B. 每形成2 mol A—B，吸收b kJ能量 C. 每生成2分子AB吸收(a－b) kJ热量 D. 该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol－1 12. 一定条件下与HCl反应，有两种加成产物：①和②其反应历程如下图所示。下列说法正确的是 A. 稳定性： B. 得到加成产物①的反应为放热反应 C. 得到加成产物②反应的焓变等于 D. 得到加成产物②的速率比①的速率快 13. 一定条件下，苯基丙炔()可与发生催化加成，反应如下：    反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确的是 A. 反应焓变：反应I>反应Ⅱ B. 反应活化能：反应I<反应Ⅱ C. 增加浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物I的比例 D. 选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ 14. 低碳经济已成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。回答下列问题： (1) 用催化加氢可以制取乙烯：，该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示，则该反应的 (用含a、b的式子表示)。相关化学键的键能如下表，实验测得上述反应的，则表中反应过程的 。 化学键 C=O H-H C=C C-H H-O 键能() x 436 764 414 464 (2) 用表示阿伏加德罗常数的值，在(g)完全燃烧生成和液态水的反应中，每有5个电子转移时，放出650kJ的热量。的热值为 。 (3) 二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。科学家提出由制取C的太阳能工艺如图。 ①工艺过程中的能量转化形式为 。 ②已知“重整系统”发生的反应中，则(y＜8)的化学式为 ，“热分解系统”中每转移2mol电子，需消耗 mol。 15. 一种新型微生物电池工作原理如图所示(a、b极均为情性电极，隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜)。下列说法正确的是 A．a极的电势高于b极 B．图示装置能实现海水淡化 C．升高温度可提高电池工作效率 D．1molCH3COO-被还原时有4molNa+进入b极区 16. （多选）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 A. 甲室电极为正极 B. 隔膜为阳离子膜 C. 电池总反应为： D. 扩散到乙室将对电池电动势产生影响 17. 负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是 A. 作原电池正极 B. 电子由经活性炭流向 C. 表面发生的电极反应： D. 每消耗标准状况下的，最多去除 ◆高考真题练 18. （2025 广西）某种氨基喹啉衍生物合成反应的可能历程如图，表示活化能。下列说法错误的是 A．是反应的催化剂 B．步骤①发生了键断裂 C．反应速率：历程历程I D．反应热：历程历程I 19. （2025 河北）氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料，广泛应用于光电信息材料等领域，可利用反应制备。反应历程(TS代表过渡态)如下： 下列说法错误的是 A. 反应ⅰ是吸热过程 B. 反应ⅱ中脱去步骤的活化能为2.69eV C. 反应ⅲ包含2个基元反应 D. 总反应的速控步包含在反应ⅱ中 20. （2025 广西）大型发电机的定子线圈由空芯铜导线缠绕制成。发电机运行时，需向铜导线的空芯通冷水降温，铜导线内壁因发生电化学反应生成层。一段时间后，表面产生的沉积物会造成堵塞，空芯铜导线截面如图。下列说法错误的是 A. 层对铜导线起保护作用 B. 正极生成的电极反应式为 C. 沉积物的成分可能有 D. 腐蚀最严重的区域是沉积物最多之处 21. （2025 重庆）水是化学反应的良好介质，探索水溶液中的酸碱平衡具有重要意义。 (2)用如图所示电化学装置进行如下实验。 ①用实验：在左侧通入，产物为，盐桥中移向装置的_______(填“左侧”或者“右侧”)，电池的总反应为_______。 ②用实验：在一侧通入，电池的总反应仍保持不变，该侧的电极反应为_______。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $