第一节 化学反应与能量变化（举一反三专项训练，北京专用）【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】(2025·北京朝阳高二期末)下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是( )    A．图①温度计的水银柱上升 B．图②中反应物总能量大于生成物总能量 C．图③中反应开始后，针筒活塞向右移动 D．图④中反应开始后，甲处液面低于乙处液面 【变式1-1】(2026·北京北师大附中高一期末)下列反应属于吸热反应的是( ) A．氢气与氯气的反应 B． Ba(OH)2 ·8H2O晶体与NH4Cl反应 C．镁与盐酸反应 D．酒精的燃烧 【变式1-2】(2026·北京大学附中高一期末)下列反应的能量变化与如图不相符的是( ) A．Mg与稀盐酸反应 B．H2与O2的化合反应 C．NaOH溶液与稀硫酸 D．CaCO3受热分解 【变式1-3】(2026·北京中国人大附中高一期中)用如下两种方法探究16gCH4与水反应的热效应，实验时发现烧杯中导管口有气泡冒出。 下列说法错误的是( ) A．中气泡是锥形瓶内气压增大造成的 B．中气泡是16gCH4与水反应生成氧气造成的 C．若将温度计伸入试管，会观察到温度示数升高 D．预测实验时中形管右侧液面下降 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·北京第一七一中学直升班高一期末)载人航天器中，可利用CO2与H2的反应将航天员呼出的CO2转化为水，反应的热化学方程式为CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(l) ΔH＝-252.9kJ·mol−1。下列对于该反应的说法不正确的是( ) A．反应中焓的变化示意图如上图所示 B．反应中反应物分子化学键断裂吸收的总能量大于生成物分子化学键形成时释放的总能量 C．22 g CO2与足量H2充分反应生成CH4和H2O(l) 时，放出126.45 kJ的热量 D．反应过程中，既有物质的转化过程，也有化学能与热能的转化过程 【变式2-1】(2026·北京大兴高一期末)CO2与CH4催化重整可制备合成气，反应原理为CO2+CH42CO+2H2，反应过程中的能量变化如图所示。下列说法不正确的是( ) A．该反应为吸热反应 B．该反应中CH4只做还原剂 C．该反应中每消耗16gCH4，转移电子 D．该反应断开化学键吸收的总能量大于形成化学键释放的总能量 【变式2-2】(2026·北京丰台高一期末)水煤气变换反应是放热反应，在催化剂下的反应过程如图所示。下列说法中不正确的是( ) A．过程I中有共价键断裂 B．过程II和过程III均为放热过程 C．该反应的化学方程式为：CO+H2OCO2+H2 D．该反应中反应物的总能量大于生成物总能量 【变式2-3】(2026·北京通州高一期末)载人航天器中，电解水是氧气(O2)再生的主要方式。其析氢电极的反应通过催化剂实现，催化过程示意图如下所示。下列说法不正确的是( ) A．电解水的总反应为吸热反应 B．过程①②吸收能量，过程③放出能量 C．电极表面反应过程中有极性键的断裂和生成 D．在该电极表面水被催化还原 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。 【归纳总结】 【典例3】(2026·北京顺义高二期中)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，其主要过程如下图所示。 已知：几种物质中化学键的键能如下表所示： 化学键 H2O2中的H—O键 O2中的O=O键 H2中的H—H键 H2O2中的O—O键 H2O中的O—H键 键能kJ/mol 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2mol水，则下列说法不正确的是( ) A．过程I吸收了926kJ能量 B．过程Ⅱ放出了574kJ能量 C．过程Ⅲ属于放热反应 D．总反应为 【变式3-1】下图是1 mol NO2与1 mol CO反应生成1 mol CO2和1 mol NO过程中的能量变化示意图。下列说法正确的是( ) A．反应放出的能量为E2-E1 B．反应放出的能量为E2 C．反应吸收的能量为E2-E1 D．反应吸收的能量为E1 【变式3-2】如图为N2(g)和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．通常情况下，O2(g)比N2(g)稳定 B．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是吸热反应 C．N2(g)和O2(g)反应生成1molNO(g)放出632kJ能量 D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量 【变式3-3】根据反应N2(g)＋O2(g)=2NO(g)的能量变化示意图，下列说法不正确的是( ) A．N2(g)和O2(g)反应形成2molNO(g)吸收183kJ的能量 B．物质所具有的能量大小：和 C．该反应中反应物断键所吸收的总能量大于生成物成键放出的总能量 D．过程②，若生成液态的NO，释放的能量将大于1260kJ 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】(2026·北京第五十五中学高一期中)一种简单的原电池装置如图所示，下列说法不正确的是( ) A．该装置能将化学能转化为电能 B．氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行 C．Cu片上有气泡产生：2H++2e-=H2↑ D．电子从Cu经导线流向Zn 【变式4-1】(2026·北京大学附中高一期末)下列化学反应中，可以设计成原电池的是( ) A． B． C． D． 【变式4-2】(2026·北京海淀高一期中)利用反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计一个原电池，下列装置示意图正确的是( ) A． B． C． D． 【变式4-3】(2026·北京房山高一期中)铜锌原电池的装置如下图，下列说法正确的是( ) A．Cu是负极材料 B．正极发生氧化反应 C．Zn电极上发生反应Zn-2e-=Zn2＋ D．盐桥的作用是传导电子 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】(2026·北京通州高一期末)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↑ 【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】(2025·北京高一学业考试)根据原电池原理，人们研制出了满足不同用电需要的化学电池。某原电池如图。下列说法不正确的是( ) A．电流表指针偏转，说明化学能转化为电能 B．锌片作原电池的正极 C．铜片上发生反应：2H＋＋2e-=H2↑ D．该装置可使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行 【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·北京西城高一开学考试)碱性锌锰干电池的结构示意图如图。该电池放电时发生反应： 下列说法正确的是( ) A．Zn发生还原反应 B．正极发生反应MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH⁻ C．每转移0.1 mol电子，有0.1 mol OH-向正极方向移动 D．理论上，每转移0.1 mol电子，有8.1 gZnO生成 【变式6-1】(2026·北京顺义高一期末)普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：。下列说法正确的是( ) A．石墨棒作负极 B．发生氧化反应 C．MnO2失电子生成MnO(OH) D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒 【变式6-2】(2026·北京房山高一期末)铅酸蓄电池是常见的可充电电池，其结构如图所示。充放电时的电池反应：。下列说法中不正确的是( ) A．放电时PbO2得电子，被氧化 B．负极的电极反应为：Pb+SO42--2e-=PbSO4 C．充电时电能转化为化学能 D．电池充电时，溶液酸性增强 【变式6-3】(2026·北京高一期末)一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄膜，可同时传导阴离子(HCO3-)和电子。利用该薄膜能有效富集空气中的CO2。如图所示，在薄膜a侧通入空气，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到高浓度的CO2。 下列分析不正确的是( ) A．a侧电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH- B．HCO3-从a侧经过交换树脂进入b侧 C．总反应中碳元素的化合价均未发生变化 D．理论上b侧每消耗1molH2同时生成1molCO2 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】(2026·北京海淀高一期中)将铜锌原电池以图示方法加以改进，其中M为阴离子交换膜，只允许阴离子和水分子通过。下列说法不正确的是( ) A．工作一段时间后，锌表面没有红色固体生成 B．外电路每转移，乙池溶液质量减小64g C．电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量增加 D．将铜棒换成石墨电极，电流表指针仍可发生偏转 【变式7-1】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7-2】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7-3】(2026·北京八一学校高一期中)如图所示为氢氧燃料电池的原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是( ) A．a电极是负极 B．电极的电极反应为：4OH--4e-=O2↑＋2H2O C．电解液中的阴离子向a电极移动 D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 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】(2025·北京朝阳高二期末)下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是( )    A．图①温度计的水银柱上升 B．图②中反应物总能量大于生成物总能量 C．图③中反应开始后，针筒活塞向右移动 D．图④中反应开始后，甲处液面低于乙处液面 【答案】C 【解析】A项，温度计的水银柱上升，则中和反应放出热量，说明相应的化学反应是放热反应，不符合题意，A错误；由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，说明相应的化学反应是放热反应，不符合题意，B错误；C项，Zn与稀硫酸反应生成氢气，氢气可使针筒活塞向右移动，不能充分说明相应的化学反应是放热反应，符合题意，C正确；D项，反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明装置内压强增大，温度升高，反应为放热反应，不符合题意，D错误； 故选C。 【变式1-1】(2026·北京北师大附中高一期末)下列反应属于吸热反应的是( ) A．氢气与氯气的反应 B． Ba(OH)2 ·8H2O晶体与NH4Cl反应 C．镁与盐酸反应 D．酒精的燃烧 【答案】B 【解析】A项，氢气与氯气的反应是化合反应，通常为放热反应，不属于吸热反应，A错误；B项， Ba(OH)2 ·8H2O晶体与NH4Cl反应需吸收热量，是典型的吸热反应，B正确；C项，镁与盐酸反应是活泼金属与酸的反应，属于放热反应，不属于吸热反应，C错误；D项，酒精的燃烧是燃烧反应，燃烧反应均为放热反应，不属于吸热反应，D错误；故选B。 【变式1-2】(2026·北京大学附中高一期末)下列反应的能量变化与如图不相符的是( ) A．Mg与稀盐酸反应 B．H2与O2的化合反应 C．NaOH溶液与稀硫酸 D．CaCO3受热分解 【答案】D 【解析】由图可知，生成物总能量低于反应物总能量，该反应是放热反应。A项，Mg与稀盐酸反应为放热反应，A不符合题意；B项，H2与O2的反应是放热反应，B不符合题意；C项，NaOH溶液与稀硫酸的中和反应为放热反应，C不符合题意；D项，CaCO3受热分解为吸热反应，D符合题意；故选D。 【变式1-3】(2026·北京中国人大附中高一期中)用如下两种方法探究16gCH4与水反应的热效应，实验时发现烧杯中导管口有气泡冒出。 下列说法错误的是( ) A．中气泡是锥形瓶内气压增大造成的 B．中气泡是16gCH4与水反应生成氧气造成的 C．若将温度计伸入试管，会观察到温度示数升高 D．预测实验时中形管右侧液面下降 【答案】B 【解析】装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断Na2O2与水反应是放热还是吸热，装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断Na2O2与水反应放热还是吸热。A项，II中气泡是因为反应放热，使锥形瓶内气压增大造成的，A正确；B项，Na2O2与水反应生成氧气无法进入锥形瓶，B错误；C项，反应为放热反应，若将温度计伸入试管，会观察到温度示数升高，C正确；D项，反应为放热反应，锥形瓶内压强增大，挤压液体，实验时I中U形管右侧液面下降，左边升高，D正确；故选B。 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·北京第一七一中学直升班高一期末)载人航天器中，可利用CO2与H2的反应将航天员呼出的CO2转化为水，反应的热化学方程式为CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(l) ΔH＝-252.9kJ·mol−1。下列对于该反应的说法不正确的是( ) A．反应中焓的变化示意图如上图所示 B．反应中反应物分子化学键断裂吸收的总能量大于生成物分子化学键形成时释放的总能量 C．22 g CO2与足量H2充分反应生成CH4和H2O(l) 时，放出126.45 kJ的热量 D．反应过程中，既有物质的转化过程，也有化学能与热能的转化过程 【答案】B 【解析】A项，该反应为放热反应，反应物总焓大于生成物总焓，A正确；B项，该反应为放热反应，反应中反应物分子化学键断裂吸收的总能量小于生成物分子化学键形成时释放的总能量，B错误；C项，由方程式可知，1 mol CO2与足量H2充分反应生成CH4和H2O(l)时，放出252.9 kJ的热量，22 g CO2的物质的量为0.5 mol，则其与足量H2充分反应生成CH4和H2O(l)时，放出热量为，C正确；D项，化学反应的过程，既有物质的转化过程，也有化学能与热能或其他能量的转化过程，D正确；故选B。 【变式2-1】(2026·北京大兴高一期末)CO2与CH4催化重整可制备合成气，反应原理为CO2+CH42CO+2H2，反应过程中的能量变化如图所示。下列说法不正确的是( ) A．该反应为吸热反应 B．该反应中CH4只做还原剂 C．该反应中每消耗16gCH4，转移电子 D．该反应断开化学键吸收的总能量大于形成化学键释放的总能量 【答案】B 【解析】A项，由图可知，生成物的总能量高于反应物的总能量，则该反应为吸热反应，A正确；B项，由反应式可知，CH4中C的化合价由-4价升高至+2价，被氧化，H的化合价由+1价降低至0价，被还原，则反应中CH4既是氧化剂又是还原剂，B错误；C项，由反应式可知，反应中化合价升高的只有CH4中的C元素，CH4中C的化合价由-4价升高至+2价，即每消耗1个CH4，转移6个电子，则反应中每消耗16gCH4(即1 mol)，转移6mol电子，C正确；D项，该反应为吸热反应，则反应中断开化学键吸收的总能量大于形成化学键释放的总能量，D正确；故选B。 【变式2-2】(2026·北京丰台高一期末)水煤气变换反应是放热反应，在催化剂下的反应过程如图所示。下列说法中不正确的是( ) A．过程I中有共价键断裂 B．过程II和过程III均为放热过程 C．该反应的化学方程式为：CO+H2OCO2+H2 D．该反应中反应物的总能量大于生成物总能量 【答案】B 【解析】水煤气变换反应是CO+H2OCO2+H2，放热反应。A项，过程I中是CO上的C吸附在催化剂上，同时H2O中的H-O键断裂，A正确；B项，过程II中H-O键断裂，断键吸热，B错误；C项，根据信息，该过程方程式为CO+H2OCO2+H2，C正确；D项，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物总能量，D正确；故选B。 【变式2-3】(2026·北京通州高一期末)载人航天器中，电解水是氧气(O2)再生的主要方式。其析氢电极的反应通过催化剂实现，催化过程示意图如下所示。下列说法不正确的是( ) A．电解水的总反应为吸热反应 B．过程①②吸收能量，过程③放出能量 C．电极表面反应过程中有极性键的断裂和生成 D．在该电极表面水被催化还原 【答案】C 【解析】A项，水的电解反应需要持续输入电能才能维持化学反应，属于吸热反应，A正确；B项，过程①②为O-H键断裂，需吸收能量，过程③为H-H键生成，放出能量，B正确；C项，如图所示，电极表面发生O-H键断裂和H-H键生成，分别为极性键和非极性键，C错误；D项，如图所示，电极表面水转化为氢气，H原子化合价降低，被还原，D正确；故选C。 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。 【归纳总结】 【典例3】(2026·北京顺义高二期中)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，其主要过程如下图所示。 已知：几种物质中化学键的键能如下表所示： 化学键 H2O2中的H—O键 O2中的O=O键 H2中的H—H键 H2O2中的O—O键 H2O中的O—H键 键能kJ/mol 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2mol水，则下列说法不正确的是( ) A．过程I吸收了926kJ能量 B．过程Ⅱ放出了574kJ能量 C．过程Ⅲ属于放热反应 D．总反应为 【答案】C 【解析】A项，断裂化学键吸收能量，结合表中数据可知，过程Ⅰ吸收了463kJ×2＝926kJ能量，故A正确；B项，形成化学键释放能量，则过程Ⅱ放出了436kJ＋138kJ＝574kJ能量，故B正确；C项，由过程Ⅲ可知，H2O2中的2个O−H键断裂，1个H−H键形成，断键吸收的能量大于成键释放的能量，不属于放热反应，故C错误；D项，根据反应过程图，总反应为2H2O2H2↑+O2↑，故D正确；故选C。 【变式3-1】下图是1 mol NO2与1 mol CO反应生成1 mol CO2和1 mol NO过程中的能量变化示意图。下列说法正确的是( ) A．反应放出的能量为E2-E1 B．反应放出的能量为E2 C．反应吸收的能量为E2-E1 D．反应吸收的能量为E1 【答案】A 【解析】A项，根据图像可知，该反应为放热反应，放出的能量为E2-E1 ，A正确；B项，根据图像可知，该反应为放热反应，放出的能量为E2-E1 ，B错误；C项，根据图像可知，该反应为放热反应，C错误；D项，根据图像可知，该反应为放热反应，D错误；故选A。 【变式3-2】如图为N2(g)和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．通常情况下，O2(g)比N2(g)稳定 B．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是吸热反应 C．N2(g)和O2(g)反应生成1molNO(g)放出632kJ能量 D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量 【答案】B 【解析】A项，N2(g)断键吸收的能量比O2(g)多，因此N2(g)更稳定，A错误；B项，1molN2(g)和1molO2(g)的反应吸收的总能量为，生成2molNO(g)放出的总能量为，吸收的能量大于放出的能量，反应是吸热反应，B正确；C项，1molN2(g)和1molO2(g)的反应吸收的总能量为，生成2molNO(g)放出的总能量为，吸收的能量比放出的能量多，生成1molNO(g)放出90kJ能量，C错误；D项，因为反应为吸热反应，所以1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量，D错误； 故选D。 【变式3-3】根据反应N2(g)＋O2(g)=2NO(g)的能量变化示意图，下列说法不正确的是( ) A．N2(g)和O2(g)反应形成2molNO(g)吸收183kJ的能量 B．物质所具有的能量大小：和 C．该反应中反应物断键所吸收的总能量大于生成物成键放出的总能量 D．过程②，若生成液态的NO，释放的能量将大于1260kJ 【答案】B 【解析】反应热等于断键所吸收能量和减去成键所放出能量和，则N2(g)和O2(g)反应形成2molNO(g)吸收的能量为1443kJ-1260kJ=183kJ，故A正确；氮气和氧气断键成氮原子和氧原子需要吸热，则1molN2(g)和1molO2(g)的能量<2molN(g)和2molO(g)的能量，故B错误；该反应吸热，则反应物断键所吸收的总能量大于生成物成键放出的总能量，故C正确；液化过程放热，则2molN(g)和2molO(g)反应生成NO(l)释放的能量将大于1260kJ，故D正确；故选B。 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】(2026·北京第五十五中学高一期中)一种简单的原电池装置如图所示，下列说法不正确的是( ) A．该装置能将化学能转化为电能 B．氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行 C．Cu片上有气泡产生：2H++2e-=H2↑ D．电子从Cu经导线流向Zn 【答案】D 【解析】活泼金属锌为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，电极反应式2H++2e-=H2↑。A项，该装置是原电池，是将化学能转化为电能，故A正确；B项，原电池中负极是发生氧化反应，正极是发生还原反应，因此氧化反应和还原反应在两个不同的区域进行，故B正确；C项，铜为正极，电极反应式2H++2e-=H2↑，故C正确；D项，锌活泼性比铜活泼性强，锌为负极，铜为正极，则电子从锌片流向铜片，故D错误；故选D。 【变式4-1】(2026·北京大学附中高一期末)下列化学反应中，可以设计成原电池的是( ) A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A项，CaCO3与HCl反应是复分解反应，无元素氧化态变化，不属于氧化还原反应，无法设计成原电池，A不符合题意；B项，CaO与H2O反应是化合反应，各元素化合价均未改变，无电子转移，不能设计成原电池，B不符合题意；C项，CH4燃烧生成CO2和H2O，碳(-4→+4)被氧化，氧(0→-2)被还原，属于自发氧化还原反应，可设计为燃料电池，C符合题意；D项，NaOH与CuSO4反应为复分解反应，非氧化还原反应，无法形成原电池，D不符合题意；故选C。 【变式4-2】(2026·北京海淀高一期中)利用反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计一个原电池，下列装置示意图正确的是( ) A． B． C． D． 【答案】C 【解析】利用反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计一个原电池，铁单质化合价升高，失去电子，作原电池负极，铁离子化合价降低，在正极材料上得到电子变为亚铁离子，则正极材料是活泼性比铁弱的金属或石墨电极，溶液中电解质是含铁离子的盐溶液，比如氯化铁或硫酸铁，故C符合题意。故选C。 【变式4-3】(2026·北京房山高一期中)铜锌原电池的装置如下图，下列说法正确的是( ) A．Cu是负极材料 B．正极发生氧化反应 C．Zn电极上发生反应Zn-2e-=Zn2＋ D．盐桥的作用是传导电子 【答案】C 【解析】负极：较活泼的金属，发生氧化反应(失电子)，反应式为：Zn-2e-=Zn2＋；正极：较不活泼的金属(或导电非金属)，发生还原反应(得电子)，反应式为： Cu2++2e-=Cu ；盐桥：传导离子，维持两池电荷平衡，不传导电子(电子通过导线传递)。A项，Zn比Cu活泼，故Zn是负极，Cu是正极，A错误；B项，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，B错误；C项，Zn作为负极，失电子生成Zn2+，反应式为：Zn-2e-=Zn2＋，C正确；D项，盐桥的作用是传导离子(维持电荷平衡)，电子通过导线传递，D错误；故选C。 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】(2026·北京通州高一期末)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↑ 【答案】D 【解析】实验Ⅰ中锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，铜不与稀硫酸反应；实验Ⅱ中锌、铜在稀硫酸中构成原电池，锌为原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成锌离子，铜为正极，氢离子在正极得电子发生还原反应生成氢气。A项，原电池中电子由负极经导线转移到正极，则实验Ⅱ中电子移动方向：锌片→导线→铜片，A错误；B项，根据分析，实验Ⅰ不构成原电池，不能实现化学能到电能的转化，B错误；C项，实验Ⅰ中锌片表面有气泡，铜片表面没有气泡，说明铜不与稀硫酸反应，得电子的位置为锌片；实验Ⅱ中锌、铜在稀硫酸中构成原电池，则得电子的位置为铜片，故得电子的位置不同，C错误；D项，实验Ⅰ中锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，实验Ⅱ中锌、铜在稀硫酸中构成原电池，则均发生反应：Zn +2H+ == Zn2+ +H2↑，D正确；故选D。 【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】(2025·北京高一学业考试)根据原电池原理，人们研制出了满足不同用电需要的化学电池。某原电池如图。下列说法不正确的是( ) A．电流表指针偏转，说明化学能转化为电能 B．锌片作原电池的正极 C．铜片上发生反应：2H＋＋2e-=H2↑ D．该装置可使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行 【答案】B 【解析】活泼金属锌为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2＋，铜为正极，电极反应式2H＋＋2e-=H2↑。A项，原电池通过化学反应产生电流，电流表的指针偏转表明化学能转化为电能，A正确；B项，锌片在反应中失去电子，发生氧化反应，而铜片作为正极，得到电子，B错误；C项，在铜片上，氢离子得到电子，生成氢气，这是还原反应，电极反应式正确，C正确；D项，原电池的设计使得氧化反应和还原反应分别在负极和正极进行，从而产生电流，D正确；故选B。 【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·北京西城高一开学考试)碱性锌锰干电池的结构示意图如图。该电池放电时发生反应： 下列说法正确的是( ) A．Zn发生还原反应 B．正极发生反应MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH⁻ C．每转移0.1 mol电子，有0.1 mol OH-向正极方向移动 D．理论上，每转移0.1 mol电子，有8.1 gZnO生成 【答案】B 【解析】在原电池反应中，负极Zn失去电子被氧化为ZnO，正极上MnO2得到电子被还原为MnOOH，然后根据电路中电子转移的物质的量与元素化合价升降总数相等分析。A项，根据电池总反应方程式可知：在反应中Zn元素化合价由反应前Zn单质的0价变为反应后ZnO中的+2价，Zn元素化合价升高失去电子被氧化，发生氧化反应，A错误；B项，在正极上MnO2得到电子，Mn元素化合价由反应前MnO2中的+4价变为MnOOH中的+3价，化合价降低1价，得到1个电子，结合H2O生成MnOOH和OH⁻，故正极电极反应式为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH⁻，B正确；C项，在原电池中，阴离子OH⁻会向正电荷较多的负极方向移动，而不是向正极方向移动，C错误；D项，总反应中Zn失去2 mol电子生成1 mol ZnO，当反应时电路中转移0.1 mol电子时生成0.05 mol ZnO，其质量为m(ZnO)=0.05 mol×81g/mol=4.05 g，D错误；故选B。 【变式6-1】(2026·北京顺义高一期末)普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：。下列说法正确的是( ) A．石墨棒作负极 B．发生氧化反应 C．MnO2失电子生成MnO(OH) D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒 【答案】B 【解析】普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：，根据总反应可知，锌是活泼金属，失电子发生氧化反应，则锌作负极，MnO2在石墨上得电子发生还原反应，则石墨作正极。A项，根据分析，石墨棒作正极，A错误；B项，Zn失电子发生氧化反应，B正确；C项，MnO2得电子发生还原反应生成MnO(OH)，C错误；D项，电池工作时，电子由负极通过导线流向正极，即由锌筒通过导线流向石墨棒，D错误；故选B。 【变式6-2】(2026·北京房山高一期末)铅酸蓄电池是常见的可充电电池，其结构如图所示。充放电时的电池反应：。下列说法中不正确的是( ) A．放电时PbO2得电子，被氧化 B．负极的电极反应为：Pb+SO42--2e-=PbSO4 C．充电时电能转化为化学能 D．电池充电时，溶液酸性增强 【答案】A 【解析】根据铅蓄电池充放电时的电池反应可得放电时Pb电极失电子作负极生成PbSO4，PbO2电极得电子作正极生成PbSO4；充电时Pb电极为阴极；PbO2电极为阳极。A项，根据分析放电时PbO2得电子，被还原，A错误；B项，PbSO4难溶书写极反应式时不能拆，负极的电极反应为： Pb+SO42--2e-=PbSO4，B正确；C项，按照能量转化方式电解池是电能转化为化学能，C正确；D项，电池充电时按照题干中方程式进行会生成硫酸，故酸性增强，D正确。故选A。 【变式6-3】(2026·北京高一期末)一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄膜，可同时传导阴离子(HCO3-)和电子。利用该薄膜能有效富集空气中的CO2。如图所示，在薄膜a侧通入空气，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到高浓度的CO2。 下列分析不正确的是( ) A．a侧电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH- B．HCO3-从a侧经过交换树脂进入b侧 C．总反应中碳元素的化合价均未发生变化 D．理论上b侧每消耗1molH2同时生成1molCO2 【答案】D 【解析】该装置本质上是氢氧燃料电池，a侧电极为正极，氧气被还原，电极反应式为4CO2+O2+2H2O+4e-=4HCO3-，b侧电极为负极，氢气被氧化，电极反应式为H2-2e-+2HCO3-=2CO2↑＋2H2O，总反应为2H2+O2=2H2O。A项，a侧电极氧气被还原，发生O2+2H2O+4e-=4OH-、CO2+OH-═HCO3-，总反应式为4CO2+O2+2H2O+4e-=4HCO3-，A正确；B项，HCO3-为阴离子，移向负极，b侧为负极，即HCO3-从a侧经过交换树脂进入b侧，B正确；C项，HCO3-、CO2中碳元素的化合价均为+4价，a侧电极反应式4CO2+O2+2H2O+4e-=4HCO3-、b侧电极反应式H2-2e-+2HCO3-=2CO2↑＋2H2O，总反应为2H2+O2=2H2O，碳元素的化合价均未发生变化，C正确；D项，根据b侧电极反应式为H2-2e-+2HCO3-=2CO2↑＋2H2O可知，b侧每消耗1molH2同时生成2molCO2，D错误；故选D。 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】(2026·北京海淀高一期中)将铜锌原电池以图示方法加以改进，其中M为阴离子交换膜，只允许阴离子和水分子通过。下列说法不正确的是( ) A．工作一段时间后，锌表面没有红色固体生成 B．外电路每转移，乙池溶液质量减小64g C．电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量增加 D．将铜棒换成石墨电极，电流表指针仍可发生偏转 【答案】B 【解析】该电池为铜锌双液电池，中间为阴离子交换膜，锌为负极，铜为正极，硫酸根由乙池流向甲池。A项，锌板上发生的反应为Zn-2e-=Zn2+，不会有红色固体析出，故A正确；B项，外电路每转移2mole-，根据电荷守恒，有1mol硫酸根由乙池流向甲池，且乙池中有1molCu2+变为Cu，故乙池溶液质量减小64g+96g=160g，故B错误；C项，锌失电子生成锌离子进入至甲池溶液中，乙池的硫酸根离子也会进入至甲池中，故甲池中溶液质量增加，故C正确；D项，将铜棒换成石墨电极，氧化还原反应没有变化，石墨为正极，仍然形成原电池，电流表指针仍可发生偏转，故D正确；故选B。 【变式7-1】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7-2】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7-3】(2026·北京八一学校高一期中)如图所示为氢氧燃料电池的原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是( ) A．a电极是负极 B．电极的电极反应为：4OH--4e-=O2↑＋2H2O C．电解液中的阴离子向a电极移动 D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 【答案】B 【解析】氢氧燃料电池中，氢气易失电子发生氧化反应，所以通入氢气的电极是负极，氧气易得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极。A项，燃料电池中，通入燃料氢气的电极是负极，所以a电极是负极，负极上失电子发生氧化反应，A正确；B项，b电极为正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，B错误；C项，原电池中，阴离子移向负极，所以移向a电极，C正确；D项，根据装置图可知，燃料和氧气是从外部通入，所以氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置，D正确；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 $