6.1化学反应与能量变化 讲义 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

本讲义聚焦“化学反应与能量”核心知识，系统梳理化学反应中热能（放热与吸热反应、微观化学键与宏观能量变化分析）和电能（原电池原理、电池类型及应用）的转化规律，形成从基础概念到实际应用的完整知识支架。 资料通过实验探究（如盐酸与镁反应、氢氧化钡与氯化铵反应、原电池实验）培养科学探究与实践能力，结合微观化学键与宏观能量分析发展科学思维，例题与高考真题衔接强化化学观念。课中辅助实验教学提升互动性，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 知识1 化学反应与热能（thermal energy）☆ 项目 内容 化学反应中的两类变化 （1）物质变化：有新物质生成—遵循质量守恒定律。 （2）能量变化：任何反应都伴随着能量的变化（吸收能量或放出能量），遵循能量守恒定律。 化学能转化为热能 实验6-1 实验操作 实验现象 结论 （1）在一支试管中加入2mL 2mol/L盐酸，并用温度计测量其温度； （2）再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条； （3）观察现象，并测量溶液温度的变化 镁条表面产生大量气泡，温度计的示数升高 Mg+2H+ Mg2++H2↑ 图6-1 盐酸与镁反应前后溶液的温度变化 热能转化为化学能（chemical energy） 实验6-2 图6-2 化学反应吸热使烧杯与木片间的水凝结成冰 实验操作 实验现象 结论 （1）如图，将20g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与10gNH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。 （2）用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯。 （3）用手触摸杯璧下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。 产生刺激性气味的气体，烧坏变凉，木片与烧杯底部粘在一起 Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3↑+10H2O，该反应在生成新物质的同时从外界吸收热量将热能转化为化学能 （1）辨析 放热反应（exothermic reaction） 吸热反应（endothermic reaction） 含义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 常见反应举例 ①所有燃烧反应及缓慢氧化反应 ②酸碱中和反应 ③活泼金属与酸或水的反应 ④大多数化合反应 ⑤少数分解反应，如： 2H2O2 MnO2 2H2O+O2↑ ①Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 ②盐酸与NaHCO3溶液的反应 ③大多数以C、H2或CO为还原剂的氧化还原反应 ④大多数分解反应，如： NH4Cl △ NH3↑+HCl↑ （2）化学反应中能量变化的本质 ①从化学键角度（微观角度）分析 a.从微观角度看，化学反应是旧化学键断裂、新化学键形成的过程。 断裂旧化学键要吸收能量，形成新化学键要放出能量，而吸收的能量与放出的能量又不相等，所以化学反应在物质变化的过程中一定伴随着能量变化。 b.化学反应过程是吸收能量还是放出能量，取决于断裂反应物中化学键吸收的能量与形成生成物中化学键放出的能量的相对大小。 若E1>E2，反应吸收能量 若E1<E2，反应放出能量 E2 E1 c.实例分析：以H2（g）+Cl2（g） 2HCl（g）为例，在25℃和101kPa条件下，1molH2和1molCl2反应生成2molHCl过程的能量变化如图所示： 项目 断裂反应物中化学键吸收的能量 形成生成物中化学键释放的能量 H2 Cl2 HCl 1mol物质中的化学键 436kJ 243kJ 431kJ 1molH2和1molCl2反应的变化 吸收的总能量为436kJ+243kJ=679kJ 放出的总能量为431kJ×2=862kJ 归纳 1molH2（g）和1molCl2（g）反应生成2molHCl（g），吸收的总能量小于放出的总能量，放出的能量为862kJ-679kJ=183kJ，该反应是放热反应 ②从物质能量角度（宏观角度）分析 一个化学反应是释放热量还是吸收热量，与反应物总能量和生成物总能量的相对大小有关，具体分析如下： 能量变化图示 能量高低 反应物总能量>生成物总能量 反应物总能量<生成物总能量 反应类型 放热反应 吸热反应 从宏观角度来说，化学反应过程放出或吸收的能量，取决于反应物所具有的能量（记为E1）与生成物所具有的能量（记为E2）的相对大小。E1>E2，化学反应放出能量；E1<E2，化学反应吸收能量。 能量的利用 （1）人类利用能源的三个阶段 柴草时期 主要能源 树枝、杂草 主要贡献 推动了人类文明的进步，促进了人的金华和物质文明的发展 化石能源 主要能源 煤、石油、天然气 主要贡献 推动了近代产业革命，加速了现代工业化的进程 多能源结构时期 主要能源 可再生能源和清洁能源（绿色能源） 主要贡献 提高了能源的利用率，最大限度地减少对环境的污染 （2）利用化石燃料过程中亟待解决的两个问题 一是能源消费量与储量之间的矛盾日益突显；二是煤和石油 产生燃烧排放粉尘、SO2、NOx、CO等污染物。 （3）在燃料利用过程中节能的主要环节 ①燃料燃烧阶段：通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率。 ②能量利用阶段：通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源利用率。 （4）新能源问题 理想的新能源具有资源丰富、可以再生、对环境无污染等特点。 目前，人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 · 例题 考点：反应热与内能 1．（2024秋•成都期末）其它条件相同时，下列质量相同的水内能最大的是（　　） A．冰 B．室温液态水 C．80℃热水 D．150℃水蒸气 考点：化学能与热能的应用 2．（2024春•沧州期中）下列关于化学反应与热能的表述错误的是（　　） A．化合反应都是放热反应，化学能转化为热能 B．吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存” C．断键吸收能量，形成化学键放出能量 D．反应吸热或者放热取决于反应物和生成物总能量的相对大小 考点：吸热反应和放热反应 3．（2025春•东城区校级期中）下列变化中，属于吸热反应的是（　　） A．氢氧化钡与氯化铵的反应 B．镁条与盐酸的反应 C．氢气在氯气中燃烧 D．固体氢氧化钠溶于水 考点：化学反应中能量转化的原因 4．（2024春•南岸区校级期中）化学反应中能量变化的根本原因是（　　） A．反应温度的改变 B．化学键的断裂和形成 C．分子间距离的变化 D．物质组成发生变化 考点：化学能与热能的相互转化 4．（2025•钦南区校级学业考试）下列设备工作时，将化学能转化为热能的是（　　） A． 硅太阳能电池 B． 锂离子电池 C． 太阳能集热器 D． 燃气灶 考点：燃料的充分燃烧 6．（2025秋•泰州月考）燃料能为人类生产、生活提供热能和动力。下列物质中可作为燃料直接燃烧的是（　　） A．CH4 B．O2 C．H2O D．CO2 考点：化学在解决能源危机中的重要作用 7．（2025春•宿迁期末）“液态阳光”是二氧化碳和水通过人工光合得到的“绿色”甲醇，有关“液态阳光”说法错误的是（　　） A．“液态阳光”行动有利于可持续发展 B．水煤气合成的甲醇也是“液态阳光” C．“液态阳光”行动有利于减少CO2排放 D．“液态阳光”有利于缓解化石燃料消耗 知识2 化学反应与电能☆ 项目 内容 火力发电—化学能间接转化为电能 （1）原理：化石燃料的燃烧（氧化还原反应）是使化学能转换为电能的关键。 （2）过程：化学能热能机械能电能 （3）火力发电的弊端 ①化学燃料属于不可再生能源，用化学燃料发电会造成能源的浪费。 ②火力发电的过程中，能量经过多次转化，利用率低，能量损失大。 ③化石燃料燃烧会产生大量的有害物质，污染环境。 原电池 实验6-3 探究原电池原理 图示 实验操作 实验现象 结论 ①将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象 锌片：逐渐溶解，表面产生大量气泡。 铜片：无明显现象 锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应 ②用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 锌片：逐渐溶解。 铜片：表面产生大量气泡。 锌与稀硫酸反应，铜片表面产生氢气 ③用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转 锌片：逐渐溶解。 铜片：表面产生大量气泡。电流表的指针发生偏转 锌与稀硫酸反应，铜片表面产生氢气，电路中有电流产生 实验6-3的解读 ①金属的活动性Zn>（H）>Cu，锌片、铜片分别插入稀硫酸中，Zn与H2SO4发生置换反应生成H2，Cu不发生反应。 ②Zn失去电子变为Zn2+进入溶液，锌片上多余的电子经导线流向铜片。溶液中带正电荷的H+与铜片上多余的带负电荷的e-相互吸引而使H+移向铜片，得电子被还原为H，H两两结合生成H2。因此，在整个装置中，通过氧化还原反应形成了一个电荷定向移动闭环，也是电流流动闭环，实现了化学能向电能的转化。 （2）原电池及构成 ①定义：把化学能转化为电能的装置叫做原电池。 ②组成原电池的条件 反应—能自发进行的氧化还原反应 电极—活泼型不同的两种金属（或一种金属与一种能导电的非金属） 溶液—电解质溶液（或熔融电解质） 回路—用导线连接构成闭合回路 图6-3 原电池原理示意图 （3）原电池的工作原理（以“锌—铜—稀硫酸”电池为例） ①电极名称 负极：电子流出的一极是负极，发生氧化反应。 正极：电子流入的一极是正极，发生还原反应。 ②电极及电池反应 电极 材料 电极反应式 反应类型 正极 铜片 2H++2e- H2 还原反应 负极 锌片 Zn-2e- Zn2+ 氧化反应 电池总反应式：Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑ 离子反应式：Zn+2H+ Zn2++H2↑ ③内、外电路中微粒移动的方向 外电路（电极、导线和用电器） 内电路（电解质溶液） 电子 负极正极 阳离子 阳离子正极 电流 正极负极 阴离子 阴离子负极 简易电池的设计与制作 （1）实验目的：根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。 （2）实验用品：水果（苹果、柑橘或柠檬等），食盐水，滤纸、铜片、铁片、铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电动机等），电流计。 （3）两种简易电池（如图） 图6-4 水果电池 图6-5 简易电池 （4）问题和讨论 ①水果电池中，水果的作用是提供电解质溶液。 ②可以组成电池的电极材料：铜片、铝片、铁片、石墨棒等组合可形成电极。在此类型电池中，两个电极可以是金属，也可以是金属与非金属，但两个电极材料一定不同。 ③在该实验中，电池有三个不可或缺的构成部分：a.电解质溶液；b.两个活泼性不同的由金属与金属或金属与非金属组成的电极；c.闭合回路（两个电极用导线连接或两个电极直接接触，并分别插入电解质溶液中，形成闭合回路）。 常见化学电池 （1）锌锰干电池（dry battery）（如图6-6） 结构示意图 图6-6 锌锰干电池示意图 电池组成 锌铜作负极；石墨棒作正极；氯化铵糊作电解质溶液 工作原理 电子由锌铜（负极）流向石墨棒（正极），锌逐渐被消耗 缺点 使用过程中锌筒和二氧化锰不断被消耗，电池电压逐渐降低，最后失效 （2）汽车用铅酸蓄电池（storage battery）（如图6-7） 图6-7 汽车用铅酸蓄电池 （3）一次电池与二次电池 放电之后不能充电（内部的氧化还原反应不能逆向进行）的电池是一次电池，干电池就是一种一次电池。 放电之后还能充电（内部的氧化还原反应能够逆向进行）的电池是二次电池，铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池（lithium ion battery）都是二次电池。 图6-8 锂离子电池 （4）燃料电池（fuel cell） ①含义：燃料电池是一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。 ②特点：燃料电池具有清洁、安全、高效等特点，能量转化率可以达到80%以上。 燃料电池的供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、均是和交通等领域有广阔的应用前景。 · 例题 考点：原电池原理 8．（2026•鸡西开学）电池在生活中发挥着越来越重要的作用。下列有关原电池的说法正确的是（　　） A．Mg、Al形成原电池时，Mg一定为负极 B．铅酸蓄电池充电时，Pb电极与外接电源正极相连 C．碱性锌锰干电池正极反应式为 D．燃料电池中，燃料所在区域对应电极为正极 考点：原电池原理的应用 9．（2026•重庆校级开学）化学与生活密切相关。下列对生活事实的解释或说明不正确的是（　　） 选项 生活事实 化学原理 A 风油精可以去除圆珠笔油印 相似相溶 B 变质的油脂有“哈喇”味 油脂氢化加成反应 C 放久地瓜比新买地瓜甜 糖类的水解 D 食盐水中用铝箍摩擦发黑银饰品可使饰品发亮 构成原电池 A．A B．B C．C D．D 考点：设计原电池 10．（2025春•通州区期末）某小组同学设计原电池进行如下实验： 实验序号 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验装置 实验现象 溶液颜色无明显变化，锌片表面有气泡，铜片表面没有气泡 溶液颜色无明显变化，锌片和铜片表面均有气泡 下列说法正确的是（　　） A．实验Ⅱ中电子移动方向：铜片→导线→锌片 B．实验Ⅰ和实验Ⅱ均能实现化学能到电能的转化 C．实验Ⅰ和实验Ⅱ中得电子的位置完全相同 D．实验Ⅰ和实验Ⅱ均发生反应：Zn+2H+＝Zn2++H2↑ 考点：探究原电池及其工作原理 11．（2025春•武汉期末）几位同学以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如表所示：下列说法错误的是（　　） 实验编号 水果种类 电 极间距离/cm 电流/μA 1 番茄 1 98.7 2 番茄 2 72.5 3 苹果 2 27.2 A．该实验的目的是探究水果种类和电极间的距离对水果电池电流的影响 B．该实验所用装置中，负极的材料是铜片 C．编号是2和3的实验能表明水果种类对电流大小有影响 D．电极材料的横截面积、电极插入水果的深度均可能影响电池电流大小 考点：一次电池 12．（2025秋•西城区期末）碱性锌锰干电池的构造示意图如图。电池的总反应：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnO（OH）+Zn（OH）2，下列关于该电池的说法正确的是（　　） A．工作时电子由MnO2经外电路流向Zn B．工作时K+向负极方向移动 C．放电过程中存在化学能的消耗 D．负极反应：Zn﹣2e﹣＝Zn2+ 考点：二次电池 13．（2025秋•海淀区校级期中）已知铅蓄电池的总反应式为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，下列说法不正确的是（　　） A．铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学 B．电池充电时，Pb板与电源负极相连 C．电池工作时，负极反应为Pb﹣2e﹣＝Pb2+ D．电池工作时，H+移向PbO2板 考点：燃料电池 14．（2025秋•海淀区校级期末）同学们按图1→图2的顺序制作氢氧燃料电池，撤去电源后立即连接电流计。下列说法与实验事实不相符的是（　　） 已知：紫甘蓝汁遇强碱变黄，遇强酸变红。 A．图1：石墨2为阴极 B．图1：石墨1电极附近溶液变红 C．图2：石墨1的电极反应为： D．图2：一段时间后U型管中的液体恢复紫色 考点：化学能与电能的应用 15．（2025•安徽模拟）2025年2月，第九届亚冬会在哈尔滨举办，下列有关说法不正确的是（　　） A．冰刀上的合金材料，具有比组分更大的熔点和硬度 B．生产冰壶的花岗岩属于无机非金属材料 C．用于夏季储冰的保温板是聚苯乙烯树脂，其单体是苯乙烯 D．低温锂离子电池可实现电能与化学能的转化 考点：常见的能量转化形式 16．（2025秋•顺义区期末）下列装置工作时电能转化为化学能的是（　　） A．熔融氯化钠电解槽 B．太阳能集热器 C．普通锌锰电池 D．天然气炉具 · 高考真题 考点：原电池原理 1．（2025•江西）我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池（如图）。下列说法错误的是（　　） 已知：CuHCF为铜基普鲁士蓝（Cu[Fe（CN）6]0.67•nH2O） A．CuHCF中的铁为+3价 B．交换膜为阴离子交换膜 C．洗脱目的是去除电极吸附的Ni2+ D．Zn2+溶液可电解再生电池负极 考点：一次电池 2．（2024•北京）酸性锌锰干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是（　　） A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，向负极方向移动 C．MnO2发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为Zn﹣2e﹣═Zn2+ 考点：常见的能量转化形式 3．（2025•广东）现代科技，增强国力，增进民生福祉。下列说法正确的是（　　） A．我国科学家首次测得了月球背面月幔水含量1mol H2O质量为10g B．利用MoS2成功为金属材料“重塑金身”。MoS2中Mo的化合价为+6 C．穿上电动机械腿，助力行走不是梦。行走时电池将电能转化为化学能 D．沙海养鱼蹚出治沙新路，让沙海沙山变成金山银山。鱼肉富含蛋白质 第 2 页 共 4 页 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 知识1 化学反应与热能（thermal energy）☆ 项目 内容 化学反应中的两类变化 （1）物质变化：有新物质生成—遵循质量守恒定律。 （2）能量变化：任何反应都伴随着能量的变化（吸收能量或放出能量），遵循能量守恒定律。 化学能转化为热能 实验6-1 实验操作 实验现象 结论 （1）在一支试管中加入2mL 2mol/L盐酸，并用温度计测量其温度； （2）再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条； （3）观察现象，并测量溶液温度的变化 镁条表面产生大量气泡，温度计的示数升高 Mg+2H+ Mg2++H2↑ 图6-1 盐酸与镁反应前后溶液的温度变化 热能转化为化学能（chemical energy） 实验6-2 图6-2 化学反应吸热使烧杯与木片间的水凝结成冰 实验操作 实验现象 结论 （1）如图，将20g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与10gNH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。 （2）用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯。 （3）用手触摸杯璧下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。 产生刺激性气味的气体，烧坏变凉，木片与烧杯底部粘在一起 Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3↑+10H2O，该反应在生成新物质的同时从外界吸收热量将热能转化为化学能 （1）辨析 放热反应（exothermic reaction） 吸热反应（endothermic reaction） 含义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 常见反应举例 ①所有燃烧反应及缓慢氧化反应 ②酸碱中和反应 ③活泼金属与酸或水的反应 ④大多数化合反应 ⑤少数分解反应，如： 2H2O2 MnO2 2H2O+O2↑ ①Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 ②盐酸与NaHCO3溶液的反应 ③大多数以C、H2或CO为还原剂的氧化还原反应 ④大多数分解反应，如： NH4Cl △ NH3↑+HCl↑ （2）化学反应中能量变化的本质 ①从化学键角度（微观角度）分析 a.从微观角度看，化学反应是旧化学键断裂、新化学键形成的过程。 断裂旧化学键要吸收能量，形成新化学键要放出能量，而吸收的能量与放出的能量又不相等，所以化学反应在物质变化的过程中一定伴随着能量变化。 b.化学反应过程是吸收能量还是放出能量，取决于断裂反应物中化学键吸收的能量与形成生成物中化学键放出的能量的相对大小。 若E1>E2，反应吸收能量 若E1<E2，反应放出能量 E2 E1 c.实例分析：以H2（g）+Cl2（g） 2HCl（g）为例，在25℃和101kPa条件下，1molH2和1molCl2反应生成2molHCl过程的能量变化如图所示： 项目 断裂反应物中化学键吸收的能量 形成生成物中化学键释放的能量 H2 Cl2 HCl 1mol物质中的化学键 436kJ 243kJ 431kJ 1molH2和1molCl2反应的变化 吸收的总能量为436kJ+243kJ=679kJ 放出的总能量为431kJ×2=862kJ 归纳 1molH2（g）和1molCl2（g）反应生成2molHCl（g），吸收的总能量小于放出的总能量，放出的能量为862kJ-679kJ=183kJ，该反应是放热反应 ②从物质能量角度（宏观角度）分析 一个化学反应是释放热量还是吸收热量，与反应物总能量和生成物总能量的相对大小有关，具体分析如下： 能量变化图示 能量高低 反应物总能量>生成物总能量 反应物总能量<生成物总能量 反应类型 放热反应 吸热反应 从宏观角度来说，化学反应过程放出或吸收的能量，取决于反应物所具有的能量（记为E1）与生成物所具有的能量（记为E2）的相对大小。E1>E2，化学反应放出能量；E1<E2，化学反应吸收能量。 能量的利用 （1）人类利用能源的三个阶段 柴草时期 主要能源 树枝、杂草 主要贡献 推动了人类文明的进步，促进了人的金华和物质文明的发展 化石能源 主要能源 煤、石油、天然气 主要贡献 推动了近代产业革命，加速了现代工业化的进程 多能源结构时期 主要能源 可再生能源和清洁能源（绿色能源） 主要贡献 提高了能源的利用率，最大限度地减少对环境的污染 （2）利用化石燃料过程中亟待解决的两个问题 一是能源消费量与储量之间的矛盾日益突显；二是煤和石油 产生燃烧排放粉尘、SO2、NOx、CO等污染物。 （3）在燃料利用过程中节能的主要环节 ①燃料燃烧阶段：通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率。 ②能量利用阶段：通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源利用率。 （4）新能源问题 理想的新能源具有资源丰富、可以再生、对环境无污染等特点。 目前，人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 · 例题 考点：反应热与内能 1．（2024秋•成都期末）其它条件相同时，下列质量相同的水内能最大的是（　　） A．冰 B．室温液态水 C．80℃热水 D．150℃水蒸气 【解答】解：温度越高，物质的量越大，内能越大，故150℃水蒸气，内能最大， 故选：D。 考点：化学能与热能的应用 2．（2024春•沧州期中）下列关于化学反应与热能的表述错误的是（　　） A．化合反应都是放热反应，化学能转化为热能 B．吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存” C．断键吸收能量，形成化学键放出能量 D．反应吸热或者放热取决于反应物和生成物总能量的相对大小 【解答】解：A．化合反应不一定是放热反应，如C与CO2高温下化合生成CO的反应为吸热反应，故A错误； B．吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”，故B正确； C．断键吸收能量，形成化学键放出能量，故C正确； D．反应吸热或者放热取决于反应物和生成物总能量的相对大小，若反应物总能量小于生成物总能量，则反应为吸热反应，反之则为放热反应，故D正确； 故选：A。 考点：吸热反应和放热反应 3．（2025春•东城区校级期中）下列变化中，属于吸热反应的是（　　） A．氢氧化钡与氯化铵的反应 B．镁条与盐酸的反应 C．氢气在氯气中燃烧 D．固体氢氧化钠溶于水 【解答】解：A.氢氧化钡与氯化铵的反应属于吸热反应，故A正确； B.镁条与盐酸的反应属于放热反应，故B错误； C.氢气在氯气中燃烧属于放热反应，故C错误； D.固体氢氧化钠溶于水会放出热量，属于物理变化，不是放热反应和吸热反应，故D错误； 故选：A。 考点：化学反应中能量转化的原因 4．（2024春•南岸区校级期中）化学反应中能量变化的根本原因是（　　） A．反应温度的改变 B．化学键的断裂和形成 C．分子间距离的变化 D．物质组成发生变化 【解答】解：化学反应中能量变化的根本原因是反应过程中化学键的断裂与形成，故B正确， 故选：B。 考点：化学能与热能的相互转化 5．（2025•钦南区校级学业考试）下列设备工作时，将化学能转化为热能的是（　　） A． 硅太阳能电池 B． 锂离子电池 C． 太阳能集热器 D． 燃气灶 【解答】解：A．硅太阳能电池是太阳能转化为电能，故A错误； B．锂离子电池是把化学能转化为电能，故B错误； C．太阳能集热器是把太阳能转化为热能，故C错误； D．燃烧是放热反应，是化学能转化为热能，故D正确。 故选：D。 考点：燃料的充分燃烧 6．（2025秋•泰州月考）燃料能为人类生产、生活提供热能和动力。下列物质中可作为燃料直接燃烧的是（　　） A．CH4 B．O2 C．H2O D．CO2 【解答】解：A．甲烷是可燃气体，燃烧生成二氧化碳和水并释放大量热能，可作为燃料直接燃烧，故A正确； B．氧气是助燃剂，本身不可燃，不能作为燃料，故B错误； C．水不能燃烧，不能作为燃料，故C错误； D．CO2性质稳定，本身不可燃，不能作为燃料，故D错误； 故选：A。 考点：化学在解决能源危机中的重要作用 7．（2025春•宿迁期末）“液态阳光”是二氧化碳和水通过人工光合得到的“绿色”甲醇，有关“液态阳光”说法错误的是（　　） A．“液态阳光”行动有利于可持续发展 B．水煤气合成的甲醇也是“液态阳光” C．“液态阳光”行动有利于减少CO2排放 D．“液态阳光”有利于缓解化石燃料消耗 【解答】解：A．“液态阳光”行动既能够降低空气中CO2的浓度，又能利用产生的甲醇为人类提供能量，因此有利于可持续发展，故A正确； B．水煤气合成的甲醇会消耗化石燃料煤，因此不是“液态阳光”，故B错误； C．“液态阳光”行动实现了C的循环，同时为我们提供所需能量，因此有利于减少CO2排放，故C正确； D．“液态阳光”不消耗化石燃料，利用合成的甲醇就满足了对能源的需求，因此有利于缓解化石燃料消耗造成的能源危机，故D正确； 故选：B。 知识2 化学反应与电能☆ 项目 内容 火力发电—化学能间接转化为电能 （1）原理：化石燃料的燃烧（氧化还原反应）是使化学能转换为电能的关键。 （2）过程：化学能热能机械能电能 （3）火力发电的弊端 ①化学燃料属于不可再生能源，用化学燃料发电会造成能源的浪费。 ②火力发电的过程中，能量经过多次转化，利用率低，能量损失大。 ③化石燃料燃烧会产生大量的有害物质，污染环境。 原电池 实验6-3 探究原电池原理 图示 实验操作 实验现象 结论 ①将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象 锌片：逐渐溶解，表面产生大量气泡。 铜片：无明显现象 锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应 ②用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 锌片：逐渐溶解。 铜片：表面产生大量气泡。 锌与稀硫酸反应，铜片表面产生氢气 ③用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转 锌片：逐渐溶解。 铜片：表面产生大量气泡。电流表的指针发生偏转 锌与稀硫酸反应，铜片表面产生氢气，电路中有电流产生 实验6-3的解读 ①金属的活动性Zn>（H）>Cu，锌片、铜片分别插入稀硫酸中，Zn与H2SO4发生置换反应生成H2，Cu不发生反应。 ②Zn失去电子变为Zn2+进入溶液，锌片上多余的电子经导线流向铜片。溶液中带正电荷的H+与铜片上多余的带负电荷的e-相互吸引而使H+移向铜片，得电子被还原为H，H两两结合生成H2。因此，在整个装置中，通过氧化还原反应形成了一个电荷定向移动闭环，也是电流流动闭环，实现了化学能向电能的转化。 （2）原电池及构成 ①定义：把化学能转化为电能的装置叫做原电池。 ②组成原电池的条件 反应—能自发进行的氧化还原反应 电极—活泼型不同的两种金属（或一种金属与一种能导电的非金属） 溶液—电解质溶液（或熔融电解质） 回路—用导线连接构成闭合回路 图6-3 原电池原理示意图 （3）原电池的工作原理（以“锌—铜—稀硫酸”电池为例） ①电极名称 负极：电子流出的一极是负极，发生氧化反应。 正极：电子流入的一极是正极，发生还原反应。 ②电极及电池反应 电极 材料 电极反应式 反应类型 正极 铜片 2H++2e- H2 还原反应 负极 锌片 Zn-2e- Zn2+ 氧化反应 电池总反应式：Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑ 离子反应式：Zn+2H+ Zn2++H2↑ ③内、外电路中微粒移动的方向 外电路（电极、导线和用电器） 内电路（电解质溶液） 电子 负极正极 阳离子 阳离子正极 电流 正极负极 阴离子 阴离子负极 简易电池的设计与制作 （1）实验目的：根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。 （2）实验用品：水果（苹果、柑橘或柠檬等），食盐水，滤纸、铜片、铁片、铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电动机等），电流计。 （3）两种简易电池（如图） 图6-4 水果电池 图6-5 简易电池 （4）问题和讨论 ①水果电池中，水果的作用是提供电解质溶液。 ②可以组成电池的电极材料：铜片、铝片、铁片、石墨棒等组合可形成电极。在此类型电池中，两个电极可以是金属，也可以是金属与非金属，但两个电极材料一定不同。 ③在该实验中，电池有三个不可或缺的构成部分：a.电解质溶液；b.两个活泼性不同的由金属与金属或金属与非金属组成的电极；c.闭合回路（两个电极用导线连接或两个电极直接接触，并分别插入电解质溶液中，形成闭合回路）。 常见化学电池 （1）锌锰干电池（dry battery）（如图6-6） 结构示意图 图6-6 锌锰干电池示意图 电池组成 锌铜作负极；石墨棒作正极；氯化铵糊作电解质溶液 工作原理 电子由锌铜（负极）流向石墨棒（正极），锌逐渐被消耗 缺点 使用过程中锌筒和二氧化锰不断被消耗，电池电压逐渐降低，最后失效 （2）汽车用铅酸蓄电池（storage battery）（如图6-7） 图6-7 汽车用铅酸蓄电池 （3）一次电池与二次电池 放电之后不能充电（内部的氧化还原反应不能逆向进行）的电池是一次电池，干电池就是一种一次电池。 放电之后还能充电（内部的氧化还原反应能够逆向进行）的电池是二次电池，铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池（lithium ion battery）都是二次电池。 图6-8 锂离子电池 （4）燃料电池（fuel cell） ①含义：燃料电池是一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。 ②特点：燃料电池具有清洁、安全、高效等特点，能量转化率可以达到80%以上。 燃料电池的供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、均是和交通等领域有广阔的应用前景。 · 例题 考点：原电池原理 8．（2026•鸡西开学）电池在生活中发挥着越来越重要的作用。下列有关原电池的说法正确的是（　　） A．Mg、Al形成原电池时，Mg一定为负极 B．铅酸蓄电池充电时，Pb电极与外接电源正极相连 C．碱性锌锰干电池正极反应式为 D．燃料电池中，燃料所在区域对应电极为正极 【解答】解：A．当电解质溶液为强碱溶液时，Al能与NaOH溶液反应而Mg不能，此时Al作负极，Mg作正极，故A错误； B．铅酸蓄电池充电时，原放电负极（Pb）应作为阴极与外接电源负极相连，而非正极，故B错误； C．碱性锌锰干电池的正极反应式为 ，该式正确描述了二氧化锰在碱性条件下的还原过程，故C正确； D．燃料电池中，燃料在负极被氧化，氧化剂在正极被还原，因此燃料所在区域对应电极为负极，不是正极，故D错误； 故选：C。 考点：原电池原理的应用 9．（2026•重庆校级开学）化学与生活密切相关。下列对生活事实的解释或说明不正确的是（　　） 选项 生活事实 化学原理 A 风油精可以去除圆珠笔油印 相似相溶 B 变质的油脂有“哈喇”味 油脂氢化加成反应 C 放久地瓜比新买地瓜甜 糖类的水解 D 食盐水中用铝箍摩擦发黑银饰品可使饰品发亮 构成原电池 A．A B．B C．C D．D 【解答】解：A．风油精含有有机溶剂（如樟脑、薄荷脑），圆珠笔油为非极性有机物，根据相似相溶原理，风油精能溶解圆珠笔油印，故A正确； B．变质的油脂有难闻的“哈喇”味是因为油脂被氧化，不是发生加成，故B错误； C．地瓜放久了，地瓜内淀粉发生水解反应，淀粉水解变成了糖，使得红薯内的糖分增多了，故C正确； D．食盐水中铝与发黑银（硫化银）接触，铝更活泼作负极被氧化，银作正极被还原，去除黑色物，故D正确； 故选：B。 考点：设计原电池 10．（2025春•通州区期末）某小组同学设计原电池进行如下实验： 实验序号 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验装置 实验现象 溶液颜色无明显变化，锌片表面有气泡，铜片表面没有气泡 溶液颜色无明显变化，锌片和铜片表面均有气泡 下列说法正确的是（　　） A．实验Ⅱ中电子移动方向：铜片→导线→锌片 B．实验Ⅰ和实验Ⅱ均能实现化学能到电能的转化 C．实验Ⅰ和实验Ⅱ中得电子的位置完全相同 D．实验Ⅰ和实验Ⅱ均发生反应：Zn+2H+＝Zn2++H2↑ 【解答】解：A．实验Ⅱ中形成原电池，Zn作负极、Cu作正极，电子移动方向：锌片→导线→铜片，故A错误； B．实验Ⅰ中未形成原电池，不能将化学能转化为电能，故B错误； C．实验Ⅰ中未形成原电池、锌片上H+得电子生成H2，实验Ⅱ中形成原电池、主要是铜片上H+得电子生成H2，H+得电子的位置不完全相同，故C错误； D．两个实验中均是Zn溶解、H+得电子生成H2，则发生的反应均为Zn+2H+＝Zn2++H2↑，故D正确； 故选：D。 考点：探究原电池及其工作原理 11．（2025春•武汉期末）几位同学以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如表所示：下列说法错误的是（　　） 实验编号 水果种类 电 极间距离/cm 电流/μA 1 番茄 1 98.7 2 番茄 2 72.5 3 苹果 2 27.2 A．该实验的目的是探究水果种类和电极间的距离对水果电池电流的影响 B．该实验所用装置中，负极的材料是铜片 C．编号是2和3的实验能表明水果种类对电流大小有影响 D．电极材料的横截面积、电极插入水果的深度均可能影响电池电流大小 【解答】A.考查实验目的，实验目的往往可从题干中找信息，主要从水果种类和电极间的距离方面研究电池电流大小，故A说法正确； B.考查原电池正负极的判断，失电子的那一极为负极，锌比铜失电子能力强，锌作负极，故 B错误； C.编号2和3的水果种类不同，故C说法正确； D.影响电流大小的因素是很多的，D说法正确。 故选：B。 考点：一次电池 12．（2025秋•西城区期末）碱性锌锰干电池的构造示意图如图。电池的总反应：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnO（OH）+Zn（OH）2，下列关于该电池的说法正确的是（　　） A．工作时电子由MnO2经外电路流向Zn B．工作时K+向负极方向移动 C．放电过程中存在化学能的消耗 D．负极反应：Zn﹣2e﹣＝Zn2+ 【解答】解：A．放电时，电子从负极Zn沿导线流向正极MnO2，故A错误； B．原电池中阳离子移向正极，所以工作时K+向正极方向移动，故B错误； C．原电池是将化学能转化为电能的装置，故放电过程中存在化学能的消耗，故C正确； D．电极反应式的书写，Zn电极发生的反应2OH﹣+ Zn﹣2e﹣＝Zn（OH）2，进一步说明 KOH在原电池中不只是起导电的作用，还参加了电极反应，故D错误； 故选：C。 考点：二次电池 13．（2025秋•海淀区校级期中）已知铅蓄电池的总反应式为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，下列说法不正确的是（　　） A．铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学 B．电池充电时，Pb板与电源负极相连 C．电池工作时，负极反应为Pb﹣2e﹣＝Pb2+ D．电池工作时，H+移向PbO2板 【解答】解：A．铅蓄电池可反复充放电，铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学，故A正确； B．电池充电时，阴极与电源的负极相连，Pb板作阴极，则Pb板与电源负极相连，故B正确； C．电池工作时，负极Pb失电子生成PbSO4，反应为Pb﹣2e﹣PbSO4，故C错误； D．电池工作时，阳离子向正极移动，PbO2是正极，则H+移向PbO2板，故D正确； 故选：C。 考点：燃料电池 14．（2025秋•海淀区校级期末）同学们按图1→图2的顺序制作氢氧燃料电池，撤去电源后立即连接电流计。下列说法与实验事实不相符的是（　　） 已知：紫甘蓝汁遇强碱变黄，遇强酸变红。 A．图1：石墨2为阴极 B．图1：石墨1电极附近溶液变红 C．图2：石墨1的电极反应为： D．图2：一段时间后U型管中的液体恢复紫色 【解答】解：A．电解硫酸钠溶液等效于电解水时，石墨2与电源的负极相连，属于阴极，故A正确； B．石墨1是阳极，氢氧根离子失电子得到氧气并生成氢离子，溶液呈酸性，紫甘蓝汁遇强酸变红，故B正确； C．图2中石墨1为燃料电池正极，O2得电子结合水生成OH﹣，在酸性环境下生成水，极反应为：O2+4e﹣+4H+＝2H2O，故C错误； D．图2的燃料电池反应中，正极（石墨1）：O2+4e﹣+4H+＝2H2O，消耗氢离子；负极（石墨2）：2H2﹣4e﹣+4OH﹣＝ 4H2O，消耗氢氧根离子；一段时间后，溶液呈中性，U型管中的液体恢复紫色，故D正确； 故选：C。 考点：化学能与电能的应用 15．（2025•安徽模拟）2025年2月，第九届亚冬会在哈尔滨举办，下列有关说法不正确的是（　　） A．冰刀上的合金材料，具有比组分更大的熔点和硬度 B．生产冰壶的花岗岩属于无机非金属材料 C．用于夏季储冰的保温板是聚苯乙烯树脂，其单体是苯乙烯 D．低温锂离子电池可实现电能与化学能的转化 【解答】解：A．冰刀主体由合金钢构成，合金熔点较组分为低而硬度较组分为高，故A错误； B．制作冰壶的花岗岩属于硅酸盐材料，故B正确； C．苯乙烯是聚苯乙烯的单体，聚苯乙烯树脂是聚苯乙烯塑料的主要成分，故C正确； D．亚冬会在低温场合的摄像摄影工作需要低温锂离子电池，它的充放电分别为电能转化为化学能和化学能转化为电能的过程，故D正确； 故选：A。 考点：常见的能量转化形式 16．（2025秋•顺义区期末）下列装置工作时电能转化为化学能的是（　　） A．熔融氯化钠电解槽 B．太阳能集热器 C．普通锌锰电池 D．天然气炉具 【解答】解：A．电解熔融NaCl生成Na和Cl2，这是电解装置，需要消耗电能来发生化学反应，实现电能转化为化学能，故A正确； B．太阳能集热器是将太阳能转化为热能，没有涉及电能与化学能的转化，故B错误； C．普通锌锰电池属于原电池，将化学能转化为电能，不是电能转化为化学能，故C错误； D．天然气在炉具中燃烧，是将天然气的化学能转化为热能，不涉及电能转化，故D错误； 故选：A。 · 高考真题 考点：原电池原理 1．（2025•江西）我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池（如图）。下列说法错误的是（　　） 已知：CuHCF为铜基普鲁士蓝（Cu[Fe（CN）6]0.67•nH2O） A．CuHCF中的铁为+3价 B．交换膜为阴离子交换膜 C．洗脱目的是去除电极吸附的Ni2+ D．Zn2+溶液可电解再生电池负极 考点：一次电池 2．（2024•北京）酸性锌锰干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是（　　） A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，向负极方向移动 C．MnO2发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为Zn﹣2e﹣═Zn2+ 考点：常见的能量转化形式 3．（2025•广东）现代科技，增强国力，增进民生福祉。下列说法正确的是（　　） A．我国科学家首次测得了月球背面月幔水含量1mol H2O质量为10g B．利用MoS2成功为金属材料“重塑金身”。MoS2中Mo的化合价为+6 C．穿上电动机械腿，助力行走不是梦。行走时电池将电能转化为化学能 D．沙海养鱼蹚出治沙新路，让沙海沙山变成金山银山。鱼肉富含蛋白质 考点：原电池原理 1．（2025•江西）我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池（如图）。下列说法错误的是（　　） 已知：CuHCF为铜基普鲁士蓝（Cu[Fe（CN）6]0.67•nH2O） A．CuHCF中的铁为+3价 B．交换膜为阴离子交换膜 C．洗脱目的是去除电极吸附的Ni2+ D．Zn2+溶液可电解再生电池负极 【解答】解：A．在CuHCF为铜基普鲁士蓝（Cu[Fe（CN）6]0.67•nH2O）中，Cu为+2价，CN﹣整体为﹣1价，设铁元素的价态为x，根据化合物中各元素化合价代数和为零，（+2）＝0.67×（6﹣x），x＝+3价，故A正确； B．由装置图可知，Zn电极失去电子生成Zn2+，为负极；为了维持电荷平衡，阴离子向负极（锌电极）移动，因此交换膜为阴离子交换膜，故B正确； C．结合装置图中“洗脱”过程，污水中的Ni2+会被吸附到CuHCF正极的配合物孔道中，然后被还原成Ni原子，此时污水达标排放；处理完成后，在酸性条件下，过氧化氢会把正极中富集的Ni原子再次氧化为Ni2+，Ni2+从电极中除去，实现电极再生，因此洗脱目的是去除电极吸附的Ni，故C错误； D．从示意图可知，在该电池的运行过程中，CuHCF电极所在的右室的污水中重金属离子被去除，Zn电极所在的左室的硫酸锌溶液浓度会不断增大；当污水中的重金属离子被去除后，污水将达标排放；由此推断，该电池是一个间歇操作的污水处理设施，在污水排放的过程中，Zn电极所在的左室可与右室隔断，随着污水处理的间歇性进行，左室的Zn2+溶液浓度增大，可用于电解再生Zn 电极，避免产生新的重金属离子，可持续的利用，故D正确； 故选：C。 考点：一次电池 2．（2024•北京）酸性锌锰干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是（　　） A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，向负极方向移动 C．MnO2发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为Zn﹣2e﹣═Zn2+ 【解答】解：A．锌筒为负极，石墨电极为正极，负极发生失电子的氧化反应Zn﹣2e﹣═Zn2+，故A错误； B．原电池工作时，阳离子向正极（石墨电极）方向移动，故B错误； C．MnO2发生得电子的还原反应，故C错误； D．锌筒是负极，发生氧化反应，发生的电极反应为Zn﹣2e﹣═Zn2+，故D正确； 故选：D。 考点：常见的能量转化形式 3．（2025•广东）现代科技，增强国力，增进民生福祉。下列说法正确的是（　　） A．我国科学家首次测得了月球背面月幔水含量1mol H2O质量为10g B．利用MoS2成功为金属材料“重塑金身”。MoS2中Mo的化合价为+6 C．穿上电动机械腿，助力行走不是梦。行走时电池将电能转化为化学能 D．沙海养鱼蹚出治沙新路，让沙海沙山变成金山银山。鱼肉富含蛋白质 【解答】解：A．m＝nM可知1mol H2O质量为18g，故A错误； B．MoS2中S的化合价为﹣2价，则Mo的化合价为+4价，故B错误； C．电池是化学能转化为电能的装置，将电能转化为化学能是电解池的装置，故C错误； D．鱼肉富含蛋白质，故D正确； 故选：D。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $