第一节 化学反应与能量变化（举一反三专项训练，浙江专用）【上好课】化学人教版必修第二册

第一节　化学反应与能量变化 题型01 放热反应与吸热反应的判断 题型02 化学反应中能量变化的原因 题型03 化学反应中能量变化的简单计算 题型04 原电池的工作原理 题型05 原电池原理的应用 题型06 常见化学电源 题型07 原电池综合运用及计算 题型01 放热反应与吸热反应的判断 1．放热反应与吸热反应的定义 (1)放热反应：__________热量的化学反应。 (2)吸热反应：__________热量的化学反应。 2．常见的吸热反应与放热反应 3．“三个不一定” ：需加热才能发生的反应不一定是__________反应，如碳和氧气的反应；放热反应常温下不一定容易发生，如乙醇燃烧；吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 4．吸热反应和放热反应都是化学变化：如NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等是吸热过程，但不是吸热反应。 5．物质稳定性的判断：物质具有的能量__________，断开其中的化学键需要的能量越多，该物质越__________；物质具有的能量__________，断开其中的化学键需要的能量越少，该物质越__________。 【解题技法】 根据反应类型判断：①化合反应一般为放热反应；②需要加热的分解反应一般为吸热反应；③中和反应为放热反应。 记住一些特殊反应：①Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应吸热；②所有的燃烧反应都是放热反应；③活泼金属与水或酸的反应为放热反应。 【典例1】(2026·浙江S9联盟高一期中)下列反应属于非氧化还原反应，且能量变化符合如图所示的反应是( ) A．氢氧化钠溶液与硫酸溶液反应 B．盐酸与镁条反应 C．NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体混合 D．灼热的炭与二氧化碳反应 【变式1-1】(2026·浙江台州高一期末)下列属于吸热的氧化还原反应的是( ) A．液态水汽化 B．灼热的木炭与CO2的反应 C．Ba(OH)2•8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 D．高温下铝粉与氧化铁的反应 【变式1-2】(2026·浙江杭州高一期中)下列能量变化图与化学反应对应的是( ) A．小苏打与盐酸反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 C．碳酸钙高温分解 D．NaOH与醋酸反应 【变式1-3】(2026·浙江台州中学高二期中)如图装置验证NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应的物质变化与能量变化，下列合理的是( ) A．仪器的名称为圆底烧瓶 B．试纸为湿润的蓝色石蕊试纸，实验过程中会变红 C．气球膨胀，说明NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应的ΔH＜0 D．实验结束，试液无论滴加稀盐酸还是水，气球均变小 题型02 化学反应中能量变化的原因 1．宏观角度：从反应物、生成物总能量角度解释化学反应中的能量变化 放热反应 吸热反应 反应物总能量>生成物总能量，为__________反应；反应物总能量<生成物总能量，为__________反应 2．微观角度：从化学键角度解释化学反应中的能量变化 用Q(吸)表示反应物化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物化学键形成时放出的总能量。 Q(吸)>Q(放)，为__________反应 ；Q(吸)<Q(放)，为__________反应 如： 　　　　　　　　　　　　　 　　反应物断键吸收的能量＜生成物成键释放的能量，说明该反应为__________反应。即遵循能量守恒定律，反应物的总能量=生成物总能量+热量(放热反应)，反应物总能量=生成物总能量－热量(吸热反应)。 【典例2】(2026·浙江强基联盟高一期中)下列图像均表示化学反应中的能量变化，下列说法正确的是( ) A．图甲可以表示反应CaCO3(s) ==CO2(g)＋CaO(g)的能量变化 B．图乙说明金刚石比石墨稳定 C．根据图丙可以判断2A(g)=B(g)放出a kJ的能量 D．图丁中反应物的总键能高于生成物的总键能 【变式2-1】(2025·浙江宁波学业水平模拟考试)已知X+YM+N反应中的能量变化过程如图，则下列有关说法正确的是( ) A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量 B．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量 C．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行 D．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应能量变化可如图表示 【变式2-2】(2026·浙江宁波高一期中)图甲为1mol N2(g)和1mol O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法正确的是( ) A．图甲的过程可以通过豆科植物的根瘤菌来实现，是一个自然固氮的过程 B．该化学反应和能量变化关系如图乙 C．反应生成1mol NO(g)需要吸收180kJ的能量 D．1mol N2(g)和1mol O2(g)总能量低于2mol NO(g)能量 【变式2-3】(2026·浙江杭州高一期中)已知CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)反应过程中能量的变化如图所示。下列说法错误的是( ) A．过程Ⅰ、Ⅱ均表示断键的吸收能量过程 B．该反应为放热反应 C．过程Ⅲ既有共价键断裂，又有共价键形成 D．由图可知CO2比稳定 题型03 化学反应中能量变化的简单计算 1．宏观角度：从反应物、生成物总能量角度计算 公式：化学反应能量变化(ΔH)＝__________总能量－__________总能量 ΔH>0，为吸热反应；ΔH<0，为放热反应 图示 意义 a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能。c表示该反应的反应热。 ΔH 图1：ΔH＝__________ kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示__________反应 图2：ΔH＝__________ kJ·mol－1＝+c kJ·mol－1，表示__________反应 2．微观角度：从化学键角度计算 用Q(吸)表示反应物化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物化学键形成时放出的总能量。 公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)＝__________总键能－__________总键能 ΔQ>0，为吸热反应；ΔQ<0，为放热反应 注意：应用公式计算化学反应中的能量变化时，不仅要注意反应中的各物质的物质的量，还要注意1 mol物质中化学键的物质的量，如1 mol H2O中含有_____ mol H—O键，1 mol H2O2中含有_______mol H—O键和________mol O—O键。 【易错警示】【归纳总结】 【典例3】(2026·浙江杭州高一期中)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表，运用该数据可计算键能或反应热 物质 O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O 能量 249 218 39 10 0 0 例如：可根据H2O2(g)HO(g)＋HO(g) 计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol−1。下列说法正确的是( ) A．H2的键能为218 kJ·mol−1 B．O2的键能等于H2O2中氧氧单键的键能的两倍 C．破坏氧氧单键所需能量： HOO＜H2O2 D．HOO(g)＋H(g)H2O2(g) ΔH＝-364kJ·mol−1 【变式3-1】2026·浙江湖州高一期末)研究表明，在一定条件下，气态HCN与CNH两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法不正确的是( ) A．HCN(g)比CNH(g)更稳定 B．HCN(g)转化为CNH(g)不一定要加热条件下进行 C．断开1molHCN(g)中所有的化学键需要吸收186.5kJ的热量 D．1molHCN(g)转化为1molCNH(g)需要吸收的热量 【变式3-2】(2025·浙江衢州高一期末)根据能量变化示意图，下列说法正确的是( ) A．由H(g)和O(g)形成H2O(g)要放出b kJ能量 B．1 molO2(g)和2 molH2(g)的总能量大于2 molH2O(g)的总能量 C．断开1 molO2(g)和2 molH2(g)所吸收的能量大于形成2 molH2O(g)所放出的能量 D．2 molH2O(l)分解成1 molO2(g)和2 molH2(g)需要吸收c kJ热量 【变式3-3】(2026·浙江三锋联盟高一期中)已知X转化为R和W分步进行：①X(g)Y(g)+2W(g)，②Y(g)R(g)+W(g)。上述反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是( ) A．1mol Y(g)的能量低于1mol R(g)的能量 B．反应①生成1mol Y(g)时放出能量 C．X转化为R的总反应生成吸收能量 D．断裂1mol X(g)中化学键吸收的能量大于形成1mol R(g)和3mol W(g)中化学键所放出的能量 题型04 原电池的工作原理 1．原电池工作原理(以铜—稀H2SO4—锌原电池为例) 1． 电极材料 锌 铜 电极名称 __________ __________ 电极反应 _________________ ____________________ 反应类型 __________反应 __________反应 外电路电子流向 由________片沿导线流向_________片 内电路离子移向 溶液中_______向正极移动，在铜片上被还原为_______；SO42-向__________极移动 原电池总反应 Zn+2H+= ___________________ 2．构成条件 一看反应 能发生__________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) 二看两电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或___________) 三看是否形 成闭合回路 形成需三个条件：①__________；②两电极直接或间接接触；③两电极插入__________中 3．原电池的正、负极的判断方法 【易错警示】 (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。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (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。 【典例4】(2025·浙江学业水平考试)如图所示，锌片和铜片紧贴着稀硫酸浸湿的滤纸。下列说法不正确的是( ) A．该装置中锌片作负极 B．该装置能将化学能转化为电能 C．电流由锌片经外电路流向铜片 D．电池总反应方程式：Zn+2H2SO4 == ZnSO4 +H2↑ 【变式4-1】(2026·浙江宁波高一期末)如图为发光二极管连接柠檬电池。下列说法不正确的是( ) A．该装置的能量转化形式主要为化学能电能 B．电子的流向：Zn→导线→Cu→柠檬液→Zn C．铜片上有气泡冒出 D．锌片上的电极反应为：Zn-2e-=Zn2＋ 【变式4-2】(2026·浙江宁波高一期中)银锌纽扣电池是一种常见的化学电源，以Zn和Ag2O为电极，氢氧化钾溶液为电解质溶液，其电池反应为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag，装置示意图如下。 下列说法不正确的是( ) A．电池工作时化学能主要转化为电能 B．Zn电极是该电池的负极 C．Ag2O电极发生还原反应 D．电池工作时，电子从Zn经氢氧化钾溶液流向Ag2O 【变式4-3】(2024·浙江7月学业考试)我校由高同学领导的浙工科研团于2024年成功升级了Zn-CO2电池，如图为该电池放电时的示意图，下列选项正确的是( ) A．Zn电极为正极，右侧电极为负极 B．右侧电极将CO2转化为CO，本质为氧化还原反应 C．该电池的电解质可以设置为[Zn(OH)4]2-与H2SO4的混合物 D．该电池的电子路径为左电极→灯泡→右电极→电解液→左电极，如此完成一个循环 题型05 原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。 (2)应用：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成原电池，加快了锌的反应，使产生H2的速率加快。 2．比较金属的活动性强弱 (1)原理：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。 (2)应用：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A>B。 3．用于保护金属 (1)原理：使被保护的金属制品与比其活泼的金属相连接，作原电池正极而得到保护。 (2)应用：在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块，锌块与钢铁外壳形成原电池，锌作负极，铁作正极被保护。 4．设计原电池 (以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例) 材料选择 电极反应式 装置 负极：Fe 正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可) 电解质溶液：CuSO4溶液 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu 【典例5】有A、B、C、D四种金属浸入稀H2SO4溶液中，用导线两两连接分别组成原电池。A、D相连，A为负极；A、B相连，电流由A经外电路流向B；C、D相连，C极上有大量气体产生。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为( ) A．C>D>B>A B．A>B>C>D C．B>A>D>C D．A>B>D>C 【变式5-1】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为正极；c、d相连时，电流由c到d；a、d相连时，d极上产生大量气泡，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( ) A．b>a>c>d B．a>b>d>c C．c>d>a>b． D．b>a>d>c 【变式5-2】利用铜片、铁片、锌片、石墨棒、导线、烧杯和稀硫酸组装成以下装置。下列说法正确的是( ) A．装置甲和装置乙中铁片上均无气泡产生 B．装置丙中，电子从铁片经导线流向石墨棒 C．三个装置中铁片质量减小的速率从大到小的顺序为乙>甲>丙 D．装置乙中铁片为正极，电极反应式为2H＋＋2e-=H2↑ 【变式5-3】某化学兴趣小组设计的一个简易的原电池装置如图，室温下进行了四组实验。下列说法正确的是( )    实验标号 ① ② ③ ④ a电极材料 石墨 石墨 铁单质 铁单质 b溶液(足量) FeCl3溶液 浓硝酸 CuSO4溶液 稀硫酸 A．实验①中正极的电极反应式为Fe3++3e-=Fe B．实验②中电流表的指针会发生偏转，NO3-向a电极移动 C．当实验③中外电路通过电子时，理论上电极的质量增加 D．实验④放电过程中，a电极质量减少b溶液的酸性增强 题型06 常见化学电源 1．锌锰干电池 (1) 结构：锌锰干电池是以锌筒作____极，石墨棒作______极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。 (2) 原理：锌锰干电池属于______电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为 Zn－2e－===Zn2＋ ，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH4+＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。 2．充电电池 (1)充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。 (2)常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)燃料电池是通过燃料与氧化剂在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。如氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等。 (2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供。 【归纳总结】 (1)原电池书写步骤： 第一步：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。 第二步：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。 第三步：两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。 (2)原电池书写方法： 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(酸性)燃料电池，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－＝2H2O； 氢氧(碱性)燃料电池，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－； 铅蓄电池正极反应式：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO＝PbSO4＋2H2O (3)原电池书写技巧：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。 【典例6】(2026·浙江杭州高一期中)我国固体氧化物电池技术研发取得新突破。利用该科技实现了H2S废气资源回收，并得到单质硫的原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．电极a为电池正极 B．电路中每流过电子，正极消耗1mol O2 C．电极上的电极反应：O2＋4H＋＋4e-=2H2O D．该装置实现了电能向化学能的转化 【变式6-1】(2026·浙江湖州高一期末)某电化学气敏传感器的工作原理如右图所示(a、b电极均为铂电极)。下列说法不正确的是( ) A．a极为电池负极，发生氧化反应 B．溶液中Na+主要往b电极迁移 C．a电极上发生的反应为：2NH3+6e-+6OH-=N2+6H2O D．该传感器开始工作时b电极周围溶液pH增大 【变式6-2】(2026·浙江嘉兴高一期末)纸电池像纸一样轻薄柔软，在制作方法和应用范围上与传统电池相比均有很大突破。如图为纸电池的结构示意图。某实验小组用铜、银和氯化钠溶液制作了简易纸电池，并用电流表测试该电池，指针发生偏转。下列说法不正确的是( ) A．电池工作时，化学能转化为电能 B．工作时电子由铜片流出经过隔离膜流向银片 C．Cu片为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+ D．若将银片换为锌片，电流表指针发生偏转方向相反 【变式6-3】(2026·浙江杭州高一期中)回答下列问题： (1)写出碱性氢氧燃料电池放电时的负极反应方程式_______。 (2)写出钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应方程式______。 (3)一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池工作原理如图所示，写出放电过程中负极的电极反应式______，若过程中产生2molHNO3，则消耗标准状况下O2的体积为______L。 题型07 原电池综合运用及计算 1． 原电池计算核心依据：电子守恒，负极失电子总数等于正极得电子总数 2．电子物质的量计算：n(e-)=Q/F=It/F，F为法拉第常数，数值取96500 C/mol，Q是电量，I是电流，t是时间 3．物质相关计算：结合电极反应式，通过电子的物质的量，计算电极上消耗或生成物质的量、质量 4．气体体积计算：先依据电子守恒求出生成气体的物质的量，再用V=n·Vₘ计算气体体积 5． 溶液相关计算：根据电极反应中离子的消耗或生成，结合溶液体积计算离子浓度，进而求溶液pH或浓度变化 【典例7】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)，下列说法错误的是( ) A．电池工作时，锌失去电子，发生氧化反应 B．理论上锌的质量每减小13g，外电路中通过0.2mol电子 C．电池工作时，氢氧化钾电解质溶液中OH-移向负极 D．废旧家用碱性电池不能随意丢弃，要将其放入有害垃圾箱中分类处理 【变式7-1】对于敞口容器中的反应：Zn(s)+H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)+H2(g)，下列叙述中不正确的是 A．Zn和H2SO4的总能量大于ZnSO4和H2的总能量( ) B．反应过程正极电极反应式为2H+-2e-=H2↑ C．若将该反应设计成原电池，则Zn为负极 D．若设计成原电池，当有65 g锌溶解时，理论上正极放出22.4 L气体(标准状况) 【变式7-2】有一种“纸电池”，一面镀锌，一面镀二氧化锰，纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液，电池总反应式为：Zn +2MnO2+H2O=2MnO(OH)+ ZnO。下列说法正确的是( ) A．该电池的正极材料是锌 B．该电池反应中二氧化锰发生了氧化反应 C．电池的正极反应式为MnO2+H2O+2e-=MnO(OH)+OH- D．当有1mol锌溶解时，转移的电子数为1.204×1024 【变式7-3】硅锰原电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是( ) A．放电过程中，负极区溶液pH增大 B．导线上每通过1mole-，正极区溶液质量增加44.5g C．将交换膜更换为阴离子交换膜，电解液换为NaOH溶液，电流更平稳 D．原电池的工作原理： 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节　化学反应与能量变化 题型01 放热反应与吸热反应的判断 题型02 化学反应中能量变化的原因 题型03 化学反应中能量变化的简单计算 题型04 原电池的工作原理 题型05 原电池原理的应用 题型06 常见化学电源 题型07 原电池综合运用及计算 题型01 放热反应与吸热反应的判断 1．放热反应与吸热反应的定义 (1)放热反应：释放热量的化学反应。 (2)吸热反应：吸收热量的化学反应。 2．常见的吸热反应与放热反应 3．“三个不一定” ：需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；放热反应常温下不一定容易发生，如乙醇燃烧；吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 4．吸热反应和放热反应都是化学变化：如NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等是吸热过程，但不是吸热反应。 5．物质稳定性的判断：物质具有的能量越低，断开其中的化学键需要的能量越多，该物质越稳定；物质具有的能量越高，断开其中的化学键需要的能量越少，该物质越不稳定。 【解题技法】 根据反应类型判断：①化合反应一般为放热反应；②需要加热的分解反应一般为吸热反应；③中和反应为放热反应。 记住一些特殊反应：①Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应吸热；②所有的燃烧反应都是放热反应；③活泼金属与水或酸的反应为放热反应。 【典例1】(2026·浙江S9联盟高一期中)下列反应属于非氧化还原反应，且能量变化符合如图所示的反应是( ) A．氢氧化钠溶液与硫酸溶液反应 B．盐酸与镁条反应 C．NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体混合 D．灼热的炭与二氧化碳反应 【答案】A 【解析】由图可知反应物总能量大于生成物总能量，则应为放热反应，如发生非氧化还原反应，则不存在元素化合价的变化，以此解答该题。A项，氢氧化钠溶液与硫酸溶液反应是放热反应，是非氧化还原反应，故A符合；B项，盐酸与镁条反应是放热反应，是氧化还原反应，故B不符合；C项，NH4Cl晶体与Ba(OH)2•8H2O晶体混合是吸热反应，是非氧化还原反应，故C不符合；D项，灼热的炭与二氧化碳反应是吸热反应，是氧化还原反应，故D不符合；故选A。 【变式1-1】(2026·浙江台州高一期末)下列属于吸热的氧化还原反应的是( ) A．液态水汽化 B．灼热的木炭与CO2的反应 C．Ba(OH)2•8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 D．高温下铝粉与氧化铁的反应 【答案】B 【解析】A项，液态水汽化是物理变化，无化合价变化，不属于氧化还原反应，A不符合题意；B项，灼热的木炭与CO2反应生成CO，C的化合价从0升至+2(被氧化)，CO2中的C从+4降至+2(被还原)，属于氧化还原反应；该反应需高温且吸热，B正确；C项，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应吸热，但各元素化合价均未变化，不是氧化还原反应，C不符合题意；D项，铝热反应(Al与Fe2O3)是氧化还原反应，但剧烈放热，D不符合题意；故选B。 【变式1-2】(2026·浙江杭州高一期中)下列能量变化图与化学反应对应的是( ) A．小苏打与盐酸反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 C．碳酸钙高温分解 D．NaOH与醋酸反应 【答案】A 【解析】A项，小苏打与盐酸反应为吸热反应，且反应过程中断裂化学键需要吸收能量，形成化学键放出能量，所以能量变化是先升高后降低，A正确；B项，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是常见的吸热反应，图像是放热反应，B错误；C项，碳酸钙高温分解属于常见的分解反应属于吸热反应，但是断裂化学键需要吸收能量，形成化学键放出能量，所以能量变化是先升高后降低，C错误；D项，NaOH与醋酸反应是常见的中和反应，属于放热反应，但是断裂化学键需要吸收能量，形成化学键放出能量，所以能量变化是先升高后降低，D错误；故选A。 【变式1-3】(2026·浙江台州中学高二期中)如图装置验证NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应的物质变化与能量变化，下列合理的是( ) A．仪器的名称为圆底烧瓶 B．试纸为湿润的蓝色石蕊试纸，实验过程中会变红 C．气球膨胀，说明NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应的ΔH＜0 D．实验结束，试液无论滴加稀盐酸还是水，气球均变小 【答案】D 【解析】仪器X的名称为蒸馏烧瓶，A不符合题意；氨气可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，试纸Y为湿润的红色石蕊试纸，实验过程中会变蓝，B不符合题意；气球膨胀可能是反应产生气体(NH2)导致，不能直接证明反应放热(ΔH＜0)，C不符合题意；氨气极易溶于水或者盐酸，实验结束，试液Z无论滴加稀盐酸还是水，气球均变小，D符合题意；故选D。 题型02 化学反应中能量变化的原因 1．宏观角度：从反应物、生成物总能量角度解释化学反应中的能量变化 放热反应 吸热反应 反应物总能量>生成物总能量，为放热反应；反应物总能量<生成物总能量，为吸热反应 2．微观角度：从化学键角度解释化学反应中的能量变化 用Q(吸)表示反应物化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物化学键形成时放出的总能量。 Q(吸)>Q(放)，为吸热反应 ；Q(吸)<Q(放)，为放热反应 如： 　　　　　　　　　　　　　 　　反应物断键吸收的能量＜生成物成键释放的能量，说明该反应为放热反应。即遵循能量守恒定律，反应物的总能量=生成物总能量+热量(放热反应)，反应物总能量=生成物总能量－热量(吸热反应)。 【典例2】(2026·浙江强基联盟高一期中)下列图像均表示化学反应中的能量变化，下列说法正确的是( ) A．图甲可以表示反应CaCO3(s) ==CO2(g)＋CaO(g)的能量变化 B．图乙说明金刚石比石墨稳定 C．根据图丙可以判断2A(g)=B(g)放出a kJ的能量 D．图丁中反应物的总键能高于生成物的总键能 【答案】D 【解析】A项，反应CaCO3(s) ==CO2(g)＋CaO(g)为吸热反应，图像描述的是放热反应，故A错误；B项，由图可知，金刚石的能量高于石墨，物质的能量越高越不稳定，则金刚石的稳定性弱于石墨，故B错误；C项，由图可知，气态A转化为液态B的反应热为-a kJ·mol−1，气态B的能量高于液态B，结合图像可知2A(g)=B(g)的反应热小于a kJ·mol−1，故C错误；D项，由图可知，该反应为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，则断裂反应物中化学键所吸收的总能量高于形成生成物中化学键所释放的总能量，故D正确；故选D。 【变式2-1】(2025·浙江宁波学业水平模拟考试)已知X+YM+N反应中的能量变化过程如图，则下列有关说法正确的是( ) A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量 B．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量 C．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行 D．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应能量变化可如图表示 【答案】D 【解析】A项，由图可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，不能说明X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量， A错误；B项，由图可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，X+YM+N是一个吸热反应，则破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，B错误；C项，吸热反应不一定在加热的条件下发生，常温下也可能发生，C错误；D项，氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应是吸热反应，符合图像，D正确；故选D。 【变式2-2】(2026·浙江宁波高一期中)图甲为1mol N2(g)和1mol O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法正确的是( ) A．图甲的过程可以通过豆科植物的根瘤菌来实现，是一个自然固氮的过程 B．该化学反应和能量变化关系如图乙 C．反应生成1mol NO(g)需要吸收180kJ的能量 D．1mol N2(g)和1mol O2(g)总能量低于2mol NO(g)能量 【答案】D 【解析】A项，图甲中，1mol N2(g)和1mol O2(g)反应生成2molNO(g)，该过程的反应条件为放电或高温，豆科植物的根瘤菌固氮一般是常温下将氮气转化为含氮的氨等含氮化合物，A错误；B项，根据图甲中信息可知，1molN2(g)和1molO2(g)反应生成2molNO(g)过程中，断裂1mol氮气中化学键需吸收能量946 kJ，断裂1mol氧气中化学键需吸收能量498 kJ，形成2molNO中的化学键需释放能量2×632kJ，则反应需吸收能量：(946+498-632×2)kJ=180kJ，该反应为吸热反应，反应物总能量低于生成物总能量，而图乙中反应物总能量高于生成物总能量，B错误；C项，结合B项分析知，反应生成1mol NO(g)需要吸收180kJ=90 kJ的能量，C错误；D项，结合B项分析知，反应为吸热反应，反应物总能量低于生成物总能量，D正确；故选D。 【变式2-3】(2026·浙江杭州高一期中)已知CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)反应过程中能量的变化如图所示。下列说法错误的是( ) A．过程Ⅰ、Ⅱ均表示断键的吸收能量过程 B．该反应为放热反应 C．过程Ⅲ既有共价键断裂，又有共价键形成 D．由图可知CO2比稳定 【答案】D 【解析】A项，根据图示可知，过程Ⅰ、Ⅱ均为“O-H”键的断裂，断键吸收能量，故A正确；B项，状态1(始态)的能量高于状态4(终态)的能量，因此该反应为放热反应，故B正确；C项，过程Ⅲ中有“O-H”键的断裂，有“C=O”、“O-H”、“H-H”键的形成，故C正确；D项，根据图示可知，反应物CO、H2O(g)总能量高于生成物CO2、H2总能量，但无法判断CO、CO2能量大小，即无法判断CO2和CO稳定性强弱，故D错误；答案为D。 题型03 化学反应中能量变化的简单计算 1．宏观角度：从反应物、生成物总能量角度计算 公式：化学反应能量变化(ΔH)＝生成物总能量－反应物总能量 ΔH>0，为吸热反应；ΔH<0，为放热反应 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 2．微观角度：从化学键角度计算 用Q(吸)表示反应物化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物化学键形成时放出的总能量。 公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)＝反应物总键能－生成物总键能 ΔQ>0，为吸热反应；ΔQ<0，为放热反应 注意：应用公式计算化学反应中的能量变化时，不仅要注意反应中的各物质的物质的量，还要注意1 mol物质中化学键的物质的量，如1 mol H2O中含有2 mol H—O键，1 mol H2O2中含有2 mol H—O键和1 mol O—O键。 【易错警示】【归纳总结】 【典例3】(2026·浙江杭州高一期中)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表，运用该数据可计算键能或反应热 物质 O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O 能量 249 218 39 10 0 0 例如：可根据H2O2(g)HO(g)＋HO(g) 计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol−1。下列说法正确的是( ) A．H2的键能为218 kJ·mol−1 B．O2的键能等于H2O2中氧氧单键的键能的两倍 C．破坏氧氧单键所需能量： HOO＜H2O2 D．HOO(g)＋H(g)H2O2(g) ΔH＝-364kJ·mol−1 【答案】D 【解析】键能是气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。A项，H2的键能为H(g)+H(g) →H2(g)生成1mol H2(g)释放的能量，H(g)相对能量为218 kJ·mol−1，H2(g)相对能量为0，生成1mol H2(g)释放的能量为，则H2的键能为436 kJ·mol−1，A错误；B项，O2的键能为2×249 kJ·mol−1=436 kJ·mol−1，H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol−1，两倍为428 kJ·mol−1，，B错误；C项，HOO解离O-O键变化为HOO(g)→HO(g) +O(g)，则所需能量：ΔH＝生成物总能量-反应物总能量，破坏H2O2中氧氧单键所需能量为214 kJ·mol−1，故HOO解离所需能量更高，C错误；D项，根据ΔH＝生成物总能量-反应物总能量，则HOO(g)＋H(g)H2O2(g) ΔH＝H2O2(g)的能量-[ HOO(g)＋H(g)]的能量=，D正确；故选D。 【变式3-1】2026·浙江湖州高一期末)研究表明，在一定条件下，气态HCN与CNH两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法不正确的是( ) A．HCN(g)比CNH(g)更稳定 B．HCN(g)转化为CNH(g)不一定要加热条件下进行 C．断开1molHCN(g)中所有的化学键需要吸收186.5kJ的热量 D．1molHCN(g)转化为1molCNH(g)需要吸收的热量 【答案】C 【解析】A项，由图可知，HCN(g)的能量低于CNH(g)的能量，HCN(g)比CNH(g)更稳定，A正确；B项，由图可知，HCN(g)转化为CNH(g)为吸热反应，吸热反应不一定需要加热才能进行，B正确；C项，由图可知，HCN(g)中的化学键并未完全断开，C错误；D项，由图可知，1molHCN(g)转化为1molCNH(g)需要吸收的热量为186.5kJ-127.2kJ=59.3kJ，D正确；故选C。 【变式3-2】(2025·浙江衢州高一期末)根据能量变化示意图，下列说法正确的是( ) A．由H(g)和O(g)形成H2O(g)要放出b kJ能量 B．1 molO2(g)和2 molH2(g)的总能量大于2 molH2O(g)的总能量 C．断开1 molO2(g)和2 molH2(g)所吸收的能量大于形成2 molH2O(g)所放出的能量 D．2 molH2O(l)分解成1 molO2(g)和2 molH2(g)需要吸收c kJ热量 【答案】B 【解析】根据图示可知：由4 molH(g)和2 molO(g)形成2 molH2O(g)会放出b kJ能量，但选项中未指出反应微粒的物质的量的多少，因此不能确定能量变化的大小，A错误；根据图示可知：1 molO2(g)和2 molH2(g)反应生成2 molH2O(g)，放出热量c kJ，说明1 molO2(g)和2 molH2(g)的总能量比2 molH2O(g)的总能量高c kJ，故1 molO2(g)和2 molH2(g)的总能量大于2 molH2O(g)的总能量，B正确；根据图示可知：断开1 molO2(g)和2 molH2(g)形成4 molH(g)和2 molO(g)需吸收能量a kJ，而4 molH(g)和2 molO(g)形成2 mol H2O(g)，放出热量c kJ，该反应是放热反应，b-a=c＞0，故断开1 molO2(g)和2 molH2(g)所吸收的能量小于形成2 molH2O(g)所放出的能量，C错误；根据图示可知：1 molO2(g)和2 molH2(g)反应生成2 molH2O(g)，放出热量c kJ，则2 molH2O(g)分解成1 molO2(g)和2 molH2(g)，需要吸收c kJ热量。由于液体水变为气体水要吸收热量，故2 molH2O(l)分解成1 molO2(g)和2 molH2(g)需要吸收的热量大于c kJ，D错误；故选B。 【变式3-3】(2026·浙江三锋联盟高一期中)已知X转化为R和W分步进行：①X(g)Y(g)+2W(g)，②Y(g)R(g)+W(g)。上述反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是( ) A．1mol Y(g)的能量低于1mol R(g)的能量 B．反应①生成1mol Y(g)时放出能量 C．X转化为R的总反应生成吸收能量 D．断裂1mol X(g)中化学键吸收的能量大于形成1mol R(g)和3mol W(g)中化学键所放出的能量 【答案】D 【解析】根据图像可知，①X(g)Y(g)+2W(g)，，1molX(g)反应吸收的能量为：(Ea1-Ea2)kJ；②Y(g)R(g)+W(g)，1molY(g)反应吸收的能量为：(Ea3-Ea4)kJ。A项，从图中可知1molY(g)的能量低于1molR(g)和1molW(g)的总能量，无法比较1molY(g)的能量和1molR(g)的能量大小，A错误；B项，从反应过程的图象中可知，反应①中生成物能量比反应物能量高，因此是吸收 能量，B错误；C项，X转化为R同时生成W的反应为：X(g)R(g)+3W(g)，该反应等于①+②，则生成3mol W(g) 吸收能量，那么生成1mol W(g) 吸收能量，C错误；D项，由图可知，总反应：X(g)R(g)+3W(g)，为吸热反应，则断裂1mol X(g)中化学键吸收的能量大于形成1mol R(g)和3mol W(g)中化学键所放出的能量，D正确；故选D。 题型04 原电池的工作原理 1．原电池工作原理(以铜—稀H2SO4—锌原电池为例) 1． 电极材料 锌 铜 电极名称 负极 正极 电极反应 Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑ 反应类型 氧化反应 还原反应 外电路电子流向 由锌片沿导线流向铜片 内电路离子移向 溶液中H+向正极移动，在铜片上被还原为H2；SO42-向负极移动 原电池总反应 Zn+2H+=Zn2++H2↑ 2．构成条件 一看反应 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) 二看两电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或__石墨__) 三看是否形 成闭合回路 形成需三个条件：①__电解质溶液__；②两电极直接或间接接触；③两电极插入__电解质溶液__中 3．原电池的正、负极的判断方法 【易错警示】 (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。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (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。 【典例4】(2025·浙江学业水平考试)如图所示，锌片和铜片紧贴着稀硫酸浸湿的滤纸。下列说法不正确的是( ) A．该装置中锌片作负极 B．该装置能将化学能转化为电能 C．电流由锌片经外电路流向铜片 D．电池总反应方程式：Zn+2H2SO4 == ZnSO4 +H2↑ 【答案】C 【解析】A项，锌的金属活动性强于铜，在原电池中活泼金属作负极，锌片发生氧化反应，A正确；B项，该装置为原电池，能将化学能转化为电能，电流表指针偏转可证明有电流产生，B正确；C项，电流方向与电子流向相反，电子从负极(锌片)经外电路流向正极(铜片)，则电流应由铜片经外电路流向锌片，C错误；D项，电池总反应为锌与稀硫酸的置换反应，方程式为Zn+2H2SO4 == ZnSO4 +H2↑，D正确；故选C。 【变式4-1】(2026·浙江宁波高一期末)如图为发光二极管连接柠檬电池。下列说法不正确的是( ) A．该装置的能量转化形式主要为化学能电能 B．电子的流向：Zn→导线→Cu→柠檬液→Zn C．铜片上有气泡冒出 D．锌片上的电极反应为：Zn-2e-=Zn2＋ 【答案】B 【解析】该装置为原电池装置，活泼金属为负极，则锌为负极，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2＋，铜为正极，柠檬酸中氢离子被还原生成H2。A项，该装置为原电池装置，能量转化形式主要为：化学能→电能→光能，A正确；B项，原电池中电子由负极沿导线流向正极：Zn→导线→Cu，电子不能进入电解质溶液，B错误；C项，根据分析可知，铜为正极，柠檬酸中氢离子被还原生成H2，铜片上有气泡冒出，C正确；D项，由分析可知，锌为负极，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2＋，D正确；故选B。 【变式4-2】(2026·浙江宁波高一期中)银锌纽扣电池是一种常见的化学电源，以Zn和Ag2O为电极，氢氧化钾溶液为电解质溶液，其电池反应为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag，装置示意图如下。 下列说法不正确的是( ) A．电池工作时化学能主要转化为电能 B．Zn电极是该电池的负极 C．Ag2O电极发生还原反应 D．电池工作时，电子从Zn经氢氧化钾溶液流向Ag2O 【答案】D 【解析】根据电池反应Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag可知：Zn为负极，失去电子发生氧化反应；Ag2O为正极，得到电子，发生还原反应，电子由负极经外电路流向正极。A项，该装置为原电池，是将化学能转化 电能的装置，因此电池工作时化学能主要转化为电能，A正确；B项，在反应中Zn元素的化合价由反应前Zn单质的0价变为反应后Zn(OH)2中的+2价，化合价升高，失去电子被氧化，因此Zn电极是该电池的负极，B正确；C项，在反应中Ag元素的化合价由反应前Ag2O的+1价变为反应后Ag单质的0价，化合价降低，得到电子被还原，故Ag2O电极发生还原反应，C正确；D项，电池工作时，电子从Zn经电流表G流向Ag2O，而不能通过电解质溶液，D错误；故选D。 【变式4-3】(2024·浙江7月学业考试)我校由高同学领导的浙工科研团于2024年成功升级了Zn-CO2电池，如图为该电池放电时的示意图，下列选项正确的是( ) A．Zn电极为正极，右侧电极为负极 B．右侧电极将CO2转化为CO，本质为氧化还原反应 C．该电池的电解质可以设置为[Zn(OH)4]2-与H2SO4的混合物 D．该电池的电子路径为左电极→灯泡→右电极→电解液→左电极，如此完成一个循环 【答案】B 【解析】放电时为原电池，左侧电极发生Zn→[Zn(OH)4]2-，为负极，右侧电极发生CO2→CO，为正极。A项，放电时为原电池，Zn电极为负极，右侧电极为正极，A错误； B项，右侧电极为正极(电子流入)，CO2中C为+4价，转化为CO中C为+2价，发生还原反应，过程存在电子转移，本质为氧化还原反应，B正确；C项，[Zn(OH)4]2-与H2SO4的二者不能大量共存，电解液不可能是二者混合物，C错误； D项，电子仅通过导线传导，不能经电解液(电解液中为离子移动导电)，D错误； 故选B。 题型05 原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。 (2)应用：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成原电池，加快了锌的反应，使产生H2的速率加快。 2．比较金属的活动性强弱 (1)原理：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。 (2)应用：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A>B。 3．用于保护金属 (1)原理：使被保护的金属制品与比其活泼的金属相连接，作原电池正极而得到保护。 (2)应用：在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块，锌块与钢铁外壳形成原电池，锌作负极，铁作正极被保护。 4．设计原电池 (以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例) 材料选择 电极反应式 装置 负极：Fe 正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可) 电解质溶液：CuSO4溶液 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu 【典例5】有A、B、C、D四种金属浸入稀H2SO4溶液中，用导线两两连接分别组成原电池。A、D相连，A为负极；A、B相连，电流由A经外电路流向B；C、D相连，C极上有大量气体产生。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为( ) A．C>D>B>A B．A>B>C>D C．B>A>D>C D．A>B>D>C 【答案】C 【解析】构成原电池的本质条件为自发的氧化还原反应，原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正(被还原反应) 、负(被氧化)两极进行，负极上失去的电子流入正极，从而产生电流，负极较活泼。A、B、C、D四种金属分别用导线两两相连浸入电解液中组成原电池.，A、D相连，A为负极；根据原电池的工作原理，金属活泼性强的作原电池的负极，在原电池反应中失去电子，故金属的活动性A> D；A、B相连，电流由A经外电路流向B；根据原电池的工作原理，电流由正极流向负极，故金属的活动性B> A；根据原电池的工作原理，正极发生还原反应，C、D相连，C极上有大量气体产生，说明C极上发生还原反应，故金属的活动性D>C；故四种金属的活动性顺序是B>A>D> C；故选C。 【变式5-1】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为正极；c、d相连时，电流由c到d；a、d相连时，d极上产生大量气泡，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( ) A．b>a>c>d B．a>b>d>c C．c>d>a>b． D．b>a>d>c 【答案】D 【解析】a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为正极，金属的活动性顺序b>a；c、d相连时，电流由c到d，金属的活动性顺序d>c；a、d相连时，d极上产生大量气泡，金属的活动性顺序a>d，金属的活动性顺序b>a>d>c；故选D。 【变式5-2】利用铜片、铁片、锌片、石墨棒、导线、烧杯和稀硫酸组装成以下装置。下列说法正确的是( ) A．装置甲和装置乙中铁片上均无气泡产生 B．装置丙中，电子从铁片经导线流向石墨棒 C．三个装置中铁片质量减小的速率从大到小的顺序为乙>甲>丙 D．装置乙中铁片为正极，电极反应式为2H＋＋2e-=H2↑ 【答案】D 【解析】A项，装置乙中Zn的活泼性比Fe强，Zn做负极，Fe做正极，正极上氢离子得电子生成氢气，装置乙中铁片上有气泡产生，A错误；B项，装置丙中，未形成闭合回路，不能构成原电池，B错误；C项，装置甲中Fe做负极，是电子生成Fe2+，质量减小，装置乙中Fe做正极被保护，铁片质量不变，装置丙中发生普通化学反应，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，形成原电池能加快反应速率，则铁片质量减小的速率：甲>丙>乙，C错误；D项，装置乙中铁片为正极，正极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e-=H2↑，D正确；故选D。 【变式5-3】某化学兴趣小组设计的一个简易的原电池装置如图，室温下进行了四组实验。下列说法正确的是( )    实验标号 ① ② ③ ④ a电极材料 石墨 石墨 铁单质 铁单质 b溶液(足量) FeCl3溶液 浓硝酸 CuSO4溶液 稀硫酸 A．实验①中正极的电极反应式为Fe3++3e-=Fe B．实验②中电流表的指针会发生偏转，NO3-向a电极移动 C．当实验③中外电路通过电子时，理论上电极的质量增加 D．实验④放电过程中，a电极质量减少b溶液的酸性增强 【答案】C 【解析】A项，Cu能与FeCl3发生Cu+2FeCl3=CuCl2+FeCl2，根据原电池工作原理，Cu为负极，石墨为正极，正极上得电子，即电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，故A错误；B项，Cu能与浓硝酸发生Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，该反应为氧化还原反应，符合原电池构成条件，电流表的指针会偏转，NO3-向负极移动，即向Cu电极移动，故B错误；C项，该反应为Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，a电极为负极，Cu电极为正极，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，电路中通过0.1mol电子，Cu电极上质量增大3.2g，故C正确；D项，发生Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，根据原电池工作原理，Fe为负极，失去电子，a极质量减少，硫酸参与反应生成氢气，溶液的酸性减弱，故D错误；故选C。 题型06 常见化学电源 1．锌锰干电池 (1) 结构：锌锰干电池是以锌筒作负极，石墨棒作正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。 (2) 原理：锌锰干电池属于一次电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为 Zn－2e－===Zn2＋ ，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH4+＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。 2．充电电池 (1)充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。 (2)常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)燃料电池是通过燃料与氧化剂在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。如氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等。 (2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供。 【归纳总结】 (1)原电池书写步骤： 第一步：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。 第二步：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。 第三步：两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。 (2)原电池书写方法： 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(酸性)燃料电池，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－＝2H2O； 氢氧(碱性)燃料电池，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－； 铅蓄电池正极反应式：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO＝PbSO4＋2H2O (3)原电池书写技巧：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。 【典例6】(2026·浙江杭州高一期中)我国固体氧化物电池技术研发取得新突破。利用该科技实现了H2S废气资源回收，并得到单质硫的原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．电极a为电池正极 B．电路中每流过电子，正极消耗1mol O2 C．电极上的电极反应：O2＋4H＋＋4e-=2H2O D．该装置实现了电能向化学能的转化 【答案】B 【解析】电极a上硫化氢失去电子被氧化得到S2，a为电池负极，电极b上氧气得到电子被还原为O2-，b为正极。A项，电极a为电池负极，A错误；B项，正极上氧气得到电子被还原为O2-，存在关系式：O2~4e-，则电路中每流过4mol电子，正极消耗1mol O2，B正确；C项，使用的是氧离子固体电解质，则电极b上的电极反应式为：O2+4e-=2O2-，C错误；D项，该装置是原电池，实现了化学能向电能的转化，D错误；故选B。 【变式6-1】(2026·浙江湖州高一期末)某电化学气敏传感器的工作原理如右图所示(a、b电极均为铂电极)。下列说法不正确的是( ) A．a极为电池负极，发生氧化反应 B．溶液中Na+主要往b电极迁移 C．a电极上发生的反应为：2NH3+6e-+6OH-=N2+6H2O D．该传感器开始工作时b电极周围溶液pH增大 【答案】C 【解析】由图可知，电极a上NH3被氧化生成N2，则电极a为负极，发生电极反应：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；电极b为正极，氧气被还原生成OH-，发生电极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-。A项，由分析可知，a极为电池负极，发生氧化反应，A正确；B项，由分析可知，电极a为负极，电极b为正极，原电池的电解质溶液中阳离子移向正极，则溶液中Na+主要往b电极迁移，B正确；C项，由分析可知，a电极为负极，NH3被氧化生成N2，可传导离子为OH-，发生电极反应：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，C错误；D项，由分析可知，电极b为正极，氧气被还原生成OH-，发生电极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，氢氧根浓度增大，则该传感器开始工作时b电极周围溶液pH增大，D正确；故选C。 【变式6-2】(2026·浙江嘉兴高一期末)纸电池像纸一样轻薄柔软，在制作方法和应用范围上与传统电池相比均有很大突破。如图为纸电池的结构示意图。某实验小组用铜、银和氯化钠溶液制作了简易纸电池，并用电流表测试该电池，指针发生偏转。下列说法不正确的是( ) A．电池工作时，化学能转化为电能 B．工作时电子由铜片流出经过隔离膜流向银片 C．Cu片为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+ D．若将银片换为锌片，电流表指针发生偏转方向相反 【答案】B 【解析】A项，原电池工作时发生化学反应，实现化学能转化为电能，A 正确；B项，在原电池中，电子从负极(铜)通过外部电路流向正极(银)，而不是通过隔离膜，隔离膜的作用是防止正负极直接接触，允许离子通过，B错误；C项，铜比银活泼，Cu 片为负极，铜失电子生成铜离子，电极反应式为 Cu-2e-=Cu2+，C 正确；D项，银片换为锌片，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，电子流向改变，电流表指针偏转方向相反，D 正确；故选B。 【变式6-3】(2026·浙江杭州高一期中)回答下列问题： (1)写出碱性氢氧燃料电池放电时的负极反应方程式_______。 (2)写出钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应方程式______。 (3)一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池工作原理如图所示，写出放电过程中负极的电极反应式______，若过程中产生2molHNO3，则消耗标准状况下O2的体积为______L。 【答案】(1) H2-2e-＋2OH-=2H2O (2)O2+4e-+2H2O=4OH- (3)NO-3e-＋2H2O =NO3-+4H+ 33.6L 【解析】(1)由于电解质是碱，负极是氢气失去电子，电极反应为：H2－2e-＋2OH-=2H2O； (2)钢铁发生吸氧腐蚀的正极是氧气得电子生成氢氧根离子，正极反应式是O2+4e-+2H2O=4OH-； (3)由原电池的工作原理图示可知，左端的铂电极为负极，其电极反应式为：NO-3e-＋2H2O =NO3-+4H+；若过程中产生2molHNO3时转移6mole-，而1mol O2参与反应转移4mole-，故需要1.5mol O2参与反应，标准状况下的体积为33.6L。 题型07 原电池综合运用及计算 1． 原电池计算核心依据：电子守恒，负极失电子总数等于正极得电子总数 2．电子物质的量计算：n(e-)=Q/F=It/F，F为法拉第常数，数值取96500 C/mol，Q是电量，I是电流，t是时间 3．物质相关计算：结合电极反应式，通过电子的物质的量，计算电极上消耗或生成物质的量、质量 4．气体体积计算：先依据电子守恒求出生成气体的物质的量，再用V=n·Vₘ计算气体体积 5． 溶液相关计算：根据电极反应中离子的消耗或生成，结合溶液体积计算离子浓度，进而求溶液pH或浓度变化 【典例7】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)，下列说法错误的是( ) A．电池工作时，锌失去电子，发生氧化反应 B．理论上锌的质量每减小13g，外电路中通过0.2mol电子 C．电池工作时，氢氧化钾电解质溶液中OH-移向负极 D．废旧家用碱性电池不能随意丢弃，要将其放入有害垃圾箱中分类处理 【答案】B 【解析】由Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s))可知，Zn失去电子作负极，Mn得到电子，电子由负极移向正极。A项，Zn失去电子，为原电池的负极，发生氧化反应，故A正确；B项，外电路中每通过0.2mol电子，消耗0.1molZn，则锌的质量理论上减少0.1mol×65g/mol=6.5g，故B错误；C项，原电池中阴离子向负极移动，则电解质溶液中OH-移向负极，故C正确；D项，废旧家用碱性电池不能随意丢弃，否则会污染土壤和水源，要将其放入有害垃圾箱中分类处理，故D正确；故选B。 【变式7-1】对于敞口容器中的反应：Zn(s)+H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)+H2(g)，下列叙述中不正确的是 A．Zn和H2SO4的总能量大于ZnSO4和H2的总能量( ) B．反应过程正极电极反应式为2H+-2e-=H2↑ C．若将该反应设计成原电池，则Zn为负极 D．若设计成原电池，当有65 g锌溶解时，理论上正极放出22.4 L气体(标准状况) 【答案】B 【解析】A项，活泼金属与酸的置换反应是放热反应，即反应物能量总和大于生成物能量总和，即Zn和H2SO4的总能量大于ZnSO4和H2的总能量，故A正确； B项，该反应过程为金属的化学腐蚀过程，不满足构成原电池的条件，没有形成原电池，没有正负极反应，故B错误；C项，Zn发生失电子的氧化反应，若设计成原电池，则Zn作负极，故C正确；D项，若设计成原电池，当有65 g锌溶解时，n(Zn)==1mol，根据反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，正极生成1molH2，理论上正极放出22.4 L气体(标准状况)，故D正确；故选B。 【变式7-2】有一种“纸电池”，一面镀锌，一面镀二氧化锰，纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液，电池总反应式为：Zn +2MnO2+H2O=2MnO(OH)+ ZnO。下列说法正确的是( ) A．该电池的正极材料是锌 B．该电池反应中二氧化锰发生了氧化反应 C．电池的正极反应式为MnO2+H2O+2e-=MnO(OH)+OH- D．当有1mol锌溶解时，转移的电子数为1.204×1024 【答案】D 【解析】A项，从总反应看Zn失电子发生氧化反应为电池的负极，而MnO2化合价降低的电子发生了还原反应为电池的正极，A项错误；B项，而MnO2化合价降低得电子发生了还原反应，B项错误；C项，MnO2为正极的电子变为MnO(OH)，电极反应为MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-，C项错误；D项，Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，n(e-)=2n(Zn)=2mol，个数为2×6.02×1023=1.204×1024，D项正确；故选D。 【变式7-3】硅锰原电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是( ) A．放电过程中，负极区溶液pH增大 B．导线上每通过1mole-，正极区溶液质量增加44.5g C．将交换膜更换为阴离子交换膜，电解液换为NaOH溶液，电流更平稳 D．原电池的工作原理： 【答案】B 【解析】由图可知，在碳硅电极上Si被氧化生成SiO2，则碳硅电极为负极，电极反应式为：Si-4e-+2H2O=SiO2+4H+；在MnO2电极上MnO2被还原生成Mn2+，则MnO2电极为正极，电极反应式为：2MnO2+4e-+8H+=2Mn2++4H2O。A项，放电过程中，碳硅电极为负极，电极反应式为：Si-4e-+2H2O=SiO2+4H+，即生成H+同时消耗H2O，但H+透过质子交换膜迁移到正极，则负极区溶液中n(H+)不变，但H2O被消耗，溶液的体积减小，c(H+)增大，则pH减小，A错误；B项，正极反应为：2MnO2+4e-+8H+=2Mn2++4H2O，导线上每通过1mole-，即有1molH+从负极区迁移至正极区溶液，同时正极溶解0.5molMnO2，则正极区溶液质量增加1mol×1g/mol+0.5mol×87g/mol=44.5g，B正确；C项，由于Si能与NaOH溶液直接反应，所以电解液不能换为NaOH溶液，C错误；D项，负极反应为：Si-4e-+2H2O=SiO2+4H+，正极反应为：2MnO2+4e-+8H+=2Mn2++4H2O，将正、负极的电极反应式相加可得原电池的工作原理：，D错误；故选B。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $