专题04 化学反应与能量转化 （期中复习讲义）高一化学下学期鲁科版

专题04 化学反应与能量转化 （期中复习讲义） 内 容 导 航 明·期中考情 把握命题趋势，明确备考路径 理·要点归纳 梳理核心脉络，扫除知识盲区 破·重难题型 题型分类突破，方法技巧精讲 题型01 化学反应的特征 题型02 吸热反应和放热反应 题型03 化学键与反应的能量变化 题型04 反应前后的总能量变化 题型05 原电池及构成条件 题型06 原电池工作原理 题型07 原电池的设计 题型08 常见的化学电源 题型09 原电池原理的应用 过·分层验收 阶梯实战演练，验收复习成效 核心考点 复习目标 考情规律 化学反应中能量变化的本质 1. 能准确说出化学反应的实质：旧化学键的断裂和新化学键的形成； 2. 能理解能量变化的原因：断键吸收能量、成键释放能量，二者差值决定反应吸热或放热； 3. 能根据键能数据计算反应的能量变化（ΔH = 反应物键能总和 − 生成物键能总和），判断反应是吸热还是放热； 4. 能说出反应物总能量与生成物总能量的相对大小对反应吸放热的影响（反应物总能量 > 生成物总能量→放热，反之→吸热）。 高频考点，选择题、填空题必考，侧重能量变化本质的理解和键能计算。易错点：混淆断键吸热与成键放热的方向，或计算ΔH时误用“生成物键能总和 − 反应物键能总和”。 吸热反应与放热反应的判断与列举 1. 能准确说出吸热反应和放热反应的定义（最终表现为吸收/放出热量的化学反应）； 2. 能列举常见的放热反应：燃烧反应、金属与酸的反应、中和反应、大多数化合反应（如CaO+H₂O）、活泼金属与水的反应等； 3. 能列举常见的吸热反应：大多数分解反应（如CaCO₃分解）、C与CO₂的反应、Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl的反应、碳酸氢钠与柠檬酸的反应等； 4. 能正确判断给定反应的类型（吸热/放热），并能结合生活实例说明。 高频考点，选择题、填空题、简答题均可能出现，侧重常见反应的吸放热判断。易错点：误认为需要加热才能发生的反应一定是吸热反应（如碳与氧气反应需要点燃但为放热），或误认为化合反应都是放热、分解反应都是吸热（如C+CO₂化合为吸热）。 化学反应中能量转化的形式 1. 能说出化学反应中能量可以转化为热能、光能、电能等多种形式； 2. 能举例说明化学能与热能之间的相互转化（燃烧放热、煅烧吸热）； 3. 能举例说明化学能与电能之间的相互转化（原电池放电、电解池电解）； 4. 能说出化学能是物质内部储存的能量，不同物质化学能不同。 常以选择题、填空题形式考查，侧重能量转化形式的识别。易错点：混淆化学能与其他能量形式的概念，或误认为化学反应的能量变化只能表现为热量变化（实际还可能有光、电等）。 原电池的构成与工作原理 1. 能准确说出原电池的定义（将化学能直接转化为电能的装置）； 2. 能列举原电池的构成条件：两种活性不同的电极材料、电解质溶液、形成闭合回路、自发进行的氧化还原反应； 3. 能准确判断原电池的正负极（活泼金属一般为负极，较不活泼金属或导电非金属为正极），并能说明电子流动方向（负极→外电路→正极）和离子迁移方向（阳离子向正极移动，阴离子向负极移动）； 4. 能书写简单原电池（如铜锌原电池）的电极反应式和总反应式，理解氧化反应发生在负极、还原反应发生在正极。 高频考点，选择题、填空题、实验题均可能出现，侧重原电池的正负极判断、电子流向分析和电极反应书写。易错点：混淆正负极的氧化/还原反应类型，或忽略电解质溶液对电极反应的参与（如铜锌原电池中H⁺在正极得电子）。 电极反应式的书写规范 1. 能根据原电池总反应正确写出正、负极的电极反应式； 2. 能根据电解质溶液的酸碱性正确配平电极反应式（酸性介质用H⁺、H₂O配平，碱性介质用OH⁻、H₂O配平）； 3. 能根据电极反应判断电极的质量变化、电解质溶液pH变化等； 4. 能判断给定装置是否构成原电池，并分析其工作原理。 常以选择题、填空题、简答题形式考查，侧重电极反应式的书写与分析。易错点：忽略电解质溶液的性质导致电极反应产物错误（如负极产物在碱性介质中应写为OH⁻参与的形式），或混淆正负极的电子得失数。 常见化学电源及应用 1. 能说出常见化学电源的种类：一次电池（如锌锰干电池）、二次电池（如铅蓄电池）、燃料电池（如氢氧燃料电池）； 2. 能分析氢氧燃料电池在不同介质（酸性、碱性、熔融盐、固体电解质）中的电极反应式和总反应式； 3. 能比较不同化学电源的优缺点，了解化学电源的发展方向（高能、绿色、小型化）； 4. 能解释燃料电池的环保性和高效性（能量转化效率高、产物无污染）。 常以选择题、填空题形式考查，侧重燃料电池电极反应的书写和电源类型辨析。易错点：混淆不同介质中氢氧燃料电池的电极反应产物（酸性介质中负极生成H⁺，碱性介质中负极生成H₂O），或误认为燃料电池需要充电。 化学能与热能的转化应用 1. 能说出化石燃料燃烧是化学能转化为热能的主要途径，了解化石燃料的有限性； 2. 能说出提高燃料燃烧效率的方法（如增大接触面积、通入足量空气等）； 3. 能说出开发清洁能源（氢能、太阳能、风能等）的重要性，认识能源危机与环境保护的关系； 4. 能举例说明化学反应在能源利用中的重要作用（如电池、燃烧供热、燃料制取）。 常以选择题、简答题结合STSE（科学·技术·社会·环境）热点考查，侧重能源利用与环境保护的综合认识。易错点：对清洁能源的范畴理解不全面，或误认为所有能源都来自化学反应。 化学反应与能量变化的实验探究 1. 能设计简单实验探究化学反应中的能量变化（如测量反应前后溶液温度变化）； 2. 能根据实验现象判断反应是吸热还是放热（溶液温度升高→放热，温度降低→吸热）； 3. 能分析影响实验现象的因素（如保温效果、反应物用量等），并能改进实验方案； 4. 能根据原电池原理设计简单原电池（如用铁片、铜片、稀硫酸制作原电池）。 多以实验填空题、选择题形式考查，侧重实验操作、现象描述和原理分析。易错点：误将NaOH固体溶解或浓硫酸稀释（物理变化）当作放热反应判断，或忽略原电池实验中电流计指针偏转方向与电极极性的对应关系。 要点01 化学反应中的能量变化 1．化学反应中的能量变化 实验内容 实验现象 化学方程式及结论 NaOH溶液与盐 酸反应 混合液的温度 化学方程式： ； 结论：反应 能量 锌与盐酸反应 有大量 产生，溶液温度 化学方程式： ； 结论：反应 能量 碳酸氢钠与柠檬酸 反应 混合液的温度 结论：反应 能量 2．化学反应的分类 (1)放热反应：最终表现为释放热量的化学反应。 (2)吸热反应：最终表现为吸收热量的化学反应。 3．常见的放热反应 (1)所有的燃烧反应，如木炭、H2、CH4等在氧气中的燃烧，H2在Cl2中的燃烧。 (2)酸碱中和反应，如H＋＋OH－===H2O。 (3)大多数的化合反应，如H2＋Cl22HCl。 (4)铝热反应，如2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。 (5)活泼金属与酸或H2O的反应，如2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。 4．常见的吸热反应 (1)消石灰[Ca(OH)2]与氯化铵固体的反应：Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 (2)大多数的分解反应，如NH4ClHCl↑＋NH3↑。 (3)碳与水蒸气的反应：C＋H2O(g)CO＋H2。 (4)部分以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C＋CO22CO。 5.放热反应与吸热反应的比较 放热反应 吸热反应 能量变化 反应物的总能量大于生成物的总能量 反应物的总能量小于生成物的总能量 键能变化 生成物的总键能大于反应物的总键能 生成物的总键能小于反应物的总键能 图示 常见实例 (1)金属与水或酸的反应 (2)金属氧化物与水或酸的反应 (3)可燃物的燃烧反应及缓慢氧化 (4)酸与碱的中和反应 (5)大部分化合反应 (1)大部分分解反应 (2)Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应 (3)柠檬酸与NaHCO3的反应 (4)高温下焦炭与水的反应 【特别提醒】 吸热反应、放热反应与反应条件无必然联系。需要加热的反应不一定是吸热反应，如铝与氧化铁的反应等。不需要加热的反应不一定是放热反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应。 要点02 化学反应中能量变化的本质及转化形式 1．从化学键的角度分析化学反应中能量变化的本质 (1)实例分析 断键时吸收的总能量：436 kJ＋249 kJ＝685 kJ； 成键时释放的总能量：930 kJ； 所以1 mol H2燃烧生成水蒸气时释放能量245 kJ。 (2)图示 注：E1为破坏旧化学键吸收的能量，E2为形成新化学键释放的能量。 (3)结论 ①若E1>E2，反应吸收能量(吸热反应)。 ②若E1<E2，反应释放能量(放热反应)。 2．从物质内部能量的角度分析化学反应中能量变化的本质 (1)图示 (2)结论 ①反应物内部的总能量小于生成物内部的总能量，反应 能量。 ②反应物内部的总能量大于生成物内部的总能量，反应 能量。 3.化学反应中能量变化大小的计算方法 （1）根据反应物总能量和生成物总能量计算 ΔE＝|反应物总能量－生成物总能量| （2）根据化学键断裂吸收的能量和化学键形成释放的能量计算 ①根据化学方程式确定断键、成键的物质的量。 ②确定断键吸收的总能量和成键释放的总能量。 ③计算反应的能量变化大小 ΔE＝|断键时吸收能量之和－成键时释放能量之和| 要点03 原电池 1．原电池的定义 原电池是一种利用 反应将化学能直接转化成 的装置。 2．原电池的构成要素 (1)一个反应： 反应； (2)两个电极：相对活泼的金属做 ，相对不活泼的金属或能导电的非金属做 ； (3)两个导体：能提供自由移动的离子的电解质溶液作为 ；用 (即导线)连接成闭合回路。 3．原电池的工作原理 工作过程中电解质溶液中阳离子向 移动，阴离子向 移动，与外电路构成闭合回路。 【特别提醒】 原电池的构成条件 (1)具有不同活动性的两种电极材料(金属和金属或金属和导电非金属)； (2)电解质溶液(或熔融状态的电解质)； (3)“两极”“一液”形成闭合回路； (4)能自发进行的氧化还原反应。 要点04 原电池原理的其他应用 1．比较金属的活动性强弱 (1)原理：一般原电池中活动性较强的金属做 ，活动性较弱的金属做 。 (2)应用：A、B两种金属用导线连接后插入稀H2SO4中，若A极溶解，B极上冒气泡，则活动性：A＞B。 2．加快化学反应 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的微粒运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。 (2)应用：实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液，原因是Zn与置换出的Cu构成原电池，加快了反应的进行。 3．设计原电池 (1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。 (2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 【特别提醒】 设计原电池的基本思路 步骤一：确定一个自发的氧化还原反应的还原剂和氧化剂，还原剂做负极反应物，氧化剂做正极反应物，把氧化还原反应分为两个半反应。 步骤二：选择两极材料，正极材料最好选择不与正极反应物和离子导体发生反应且导电的固体，如金属铜、石墨等。 步骤三：选择离子导体(电解质溶液)和电子导体(导线)，并形成闭合回路。 要点05 化学电源 1．一次电池 (1)特点：电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。 (2)锌锰干电池的构造如图所示。 ①锌筒为 ，电极反应是Zn－2e－===Zn2＋。 ②石墨棒为 ，最终被还原的物质是二氧化锰。 ③NH4Cl糊的作用是作 。 2．二次电池(充电电池) (1)特点：二次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，使电池恢复到放电前的状态。 (2)能量转化：化学能电能 (3)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池。 (4)铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电过程表示如下： Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O ① 是Pb， 是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 ②放电反应原理 负极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4 ； 正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ； 放电过程中，负极质量的变化是 ，H2SO4溶液的浓度 。 ③充电反应原理 阴极(还原反应)反应式是 PbSO4＋2e－===Pb＋SO ； 阳极(氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO ； 充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反。 3．燃料电池 （1）特点：①反应物储存在电池外部；②能量转换效率高、清洁、安全；③供电量易于调节。 （2）燃料电池常用的燃料有： 等；常用氧化剂： 。 （3）燃料电池电极反应式的书写 ①写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的总反应为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 ②写出电池的正极反应式 无论负极燃料是H2还是含碳燃料(CO、CH4、CH3OH、C4H10、C2H5OH……)，正极一般都是O2发生还原反应，若在碱性条件下，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，若在酸性条件下，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 ③写出电池的负极反应式 负极反应式＝总反应式－正极反应式。 要点06 原电池电极反应式的书写 1.书写电极反应式的“三原则” (1)共存原则：因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H＋参加反应或生成；当电解质溶液呈酸性时，不可能有OH－参加反应或生成。 (2)得氧失氧原则：得氧时，在反应物中加H2O(电解质溶液为酸性时)或OH－(电解质溶液为碱性或中性时)；失氧时，在反应物中加H2O(电解质溶液为碱性或中性时)或H＋(电解质溶液为酸性时)。 (3)中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。 2.电极反应式的书写方法 (1)负极反应式的书写 ①较活泼金属做负极时，电极本身被氧化 若生成的金属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＋； 若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应合并后的反应，如铅蓄电池的负极反应为Pb＋SO－2e－===PbSO4： ②负极本身不反应 氢氧(酸性)燃料电池，负极反应为H2－2e－===2H＋； 氢氧(碱性)燃料电池，负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O。 (2)正极反应式的书写 书写时的总原则：首先根据元素化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒，其次确定该微粒得电子后生成什么物质。 氢氧(酸性)燃料电池，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 氢氧(碱性)燃料电池，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (3)书写复杂电极反应式的方法——加减法 ①写出总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4； ②写出其中较为简单的一个半反应(正极或负极)，如Li－e－===Li＋(负极)； ③利用总反应与上述一极的反应相减，即得另一电极的反应式，如LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。 3.一般电极反应式书写的“三步骤” 题型一 化学反应的特征 【典例1】下列对化学反应的认识错误的是(　　) A．会引起化学键的变化 B．会产生新的物质 C．必然引起物质状态的变化 D．必然伴随着能量的变化 【变式探究】下列对化学反应过程的理解，错误的是(　　) A．化学反应过程中同时存在物质和能量的变化 B．凡是能量变化一定发生在化学变化中 C．化学反应中同时存在质量守恒和能量守恒 D．能量的释放和吸收以发生变化的物质为基础 【方法技巧】 (1) 判断化学反应的根本依据是有新物质生成，同时必然伴随化学键的断裂与形成。 (2) 化学反应中物质变化是载体，能量变化是必然结果，二者不可分割。 (3) 有能量变化的过程不一定是化学反应（如灯泡发光放热），但化学反应一定有能量变化。 题型二 吸热反应和放热反应 【典例2】下列反应既属于氧化还原反应，又是放热反应的是(　　) A．铝与盐酸反应 B．NaOH和HCl反应 C．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 D．CaCO3受热分解为CaO和CO2 【变式探究】为了探究化学反应的能量变化情况，某同学设计了如图装置，向盛有A的试管中滴加B试剂时，看到U形管中，甲处液面上升，乙处液面下降，则A试剂和B试剂为(　　) A．金属钠和水 B．碳酸氢钠和盐酸 C．生石灰和水 D．氢氧化钠和硝酸 【方法技巧】 (1) 判断反应吸热还是放热，看反应物总能量与生成物总能量的相对大小：反应物总能量高则为放热，反之吸热。 (2) 常见的放热反应：燃烧、中和、金属与酸反应、大多数化合反应；常见的吸热反应：大多数分解反应、C与CO₂反应、Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl反应。 (3) 反应条件（加热、常温）不能作为判断吸热或放热的依据，放热反应有时也需要加热引发。 题型三 化学键与反应的能量变化 【典例3】氢气燃烧生成水蒸气时的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．燃烧时化学能全部转化为热能 B．断开1 mol氢氧键吸收930 kJ能量 C．相同条件下，1 mol氢原子的能量为E1，1 mol氢分子的能量为E2，则2E1＜E2 D．该反应生成1 mol水蒸气时能量变化为245 kJ 【变式探究】最新报道，科学家首次用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。反应过程如图： 下列说法正确的是(　　) A．CO和O生成CO2是吸热反应 B．在该过程中，CO断键形成C和O C．CO和O形成了含有共价键的CO2 D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 【方法技巧】 (1) 断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，反应热 = 吸收总键能 − 释放总键能。 (2) 若吸收总键能 < 释放总键能，则反应放热；反之吸热。 (3) 化学反应的本质是旧键断裂和新键形成，键能越大，化学键越稳定，分子能量越低。 题型四 反应前后的总能量变化 【典例4】如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是(　　) A．图a表示的是吸热反应的能量变化 B．图b中反应物M比生成物N稳定 C．图a可以表示C与CO2反应生成CO的能量变化 D．图a不需要加热就能发生，图b一定需要加热才能发生 【变式探究】将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。下列说法正确的是(　　) A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应 B．该反应中，热能转化为产物内部的能量 C．该反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量 D．NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量 【方法技巧】 (1) 能量越低越稳定，反应物能量低则反应物稳定，生成物能量低则生成物稳定。 (2) 吸热反应中生成物总能量高于反应物，放热反应中生成物总能量低于反应物。 (3) 同种物质不同状态能量不同：气态 > 液态 > 固态，书写能量变化图时需注意状态标注。 题型五 原电池及构成条件 【典例5】下列关于原电池的叙述中，不正确的是(　　) A．原电池是将化学能转化成电能的装置 B．原电池的负极发生的反应是氧化反应 C．原电池电解质溶液中阳离子移向负极，阴离子移向正极 D．原电池中电子流入的一极一定是正极 【变式探究】“储存”在物质内部的化学能可通过原电池转化为电能，如图所示是某同学设计的几种装置，其中能构成原电池的是(　　) A．③⑤⑦ B．③④⑤ C．④⑤⑦ D．②⑤⑥ 【方法技巧】 (1) 构成原电池的四个必要条件：两电极（活动性不同）、电解质溶液、闭合回路、自发氧化还原反应。 (2) 判断能否构成原电池时，先看是否有自发氧化还原反应，再看是否形成闭合回路。 (3) 电极材料可以是金属与金属、金属与非金属（如石墨），但必须与电解质溶液能发生反应。 题型六 原电池工作原理 【典例6】如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的X、Y两电极。下列说法错误的是(　　) A．溶液中SO移向Y电极 B．若两电极分别为铁棒和碳棒，则X电极为铁棒 C．X电极上发生的是氧化反应，Y电极上发生的是还原反应 D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y 【变式探究】下列关于各实验中将出现的现象，描述错误的是(　　) A．把铜片和锌片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面将会出现气泡 B．用导线连接锌片和铜片，插入CuSO4溶液中，铜片质量将增加 C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面将出现一层铁 D．Al和Cu分别作为两电极，用导线连接插入浓硝酸中，铜将溶解，溶液变成蓝色 【方法技巧】 (1) 原电池中，较活泼的金属作负极，发生氧化反应；较不活泼的金属或非金属作正极，发生还原反应。 (2) 电子从负极流出经导线流向正极；溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 (3) 判断电极正负的方法：根据电子流向、电流方向、电极现象（溶解为负，析出或气泡为正）。 题型七 原电池的设计 【典例7】某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是(　　) A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag 电解液 FeCl3 Fe(NO3)2 CuSO4 Fe2(SO4)3 【变式探究】对下列化学反应，可设计为原电池的是(　　) A．H2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2H2O B．NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O C．CaO＋H2O===Ca(OH)2 D．2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 【方法技巧】 (1) 根据总反应设计原电池时，负极材料为失电子的物质，正极材料选用比负极不活泼的金属或石墨。 (2) 电解质溶液中必须含有总反应中得电子的离子（如Cu²⁺、H⁺、Fe³⁺等）。 (3) 若总反应中负极材料本身不参与反应（如燃料电池），则电极用惰性材料，燃料在负极反应。 题型八 常见的化学电源 【典例8】化学电池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．甲为燃料电池，该装置将电能转化为化学能 B．乙中正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－ C．丙中锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．丁中铅蓄电池总反应式为PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 【变式探究】燃料电池是一种新型电池。某氢氧燃料电池的基本反应是： X极：O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－ Y极：2H2(g)＋4OH－－4e－===4H2O(l) 下列判断正确的是(　　) A．电池总反应式为2H2＋O2===2H2O B．该电池的电解质溶液为酸性 C．X极是负极，发生氧化反应 D．电池工作一段时间后溶液碱性增强 【方法技巧】 (1) 燃料电池中，通入燃料的一极为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极为正极，发生还原反应。 (2) 书写电极反应式时，需根据电解质溶液的酸碱性补充H⁺、OH⁻或H₂O，并注意产物与环境的反应（如碱性条件下CO₂转化为CO₃²⁻）。 (3) 充电电池放电时为原电池，充电时为电解池，充电时正极接电源正极，负极接电源负极。 题型九 原电池原理的应用 【典例9】有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分实 验现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c 【变式探究】根据下列事实： ①由X电极、碳棒和Y的硫酸盐溶液形成的原电池，碳棒上生成一层Y金属 ②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑ ③由Y和W电极组成的电池，Y电极反应为Y－2e－===Y2＋ 可知X、Y、Z、W的金属活动性顺序为(　　) A．X＞Z＞Y＞W B．Z＞W＞X＞Y C．Z＞Y＞X＞W D．Z＞X＞Y＞W 【方法技巧】 (1) 根据原电池现象比较金属活动性：作负极的金属更活泼（溶解或质量减少），作正极的金属较不活泼（有气泡或析出固体）。 (2) 比较活动性时，注意特殊情况：铝在浓硝酸中钝化作正极，镁在NaOH溶液中与Al构成原电池时Al作负极。 (3) 原电池原理可用于加快反应速率（如锌与稀硫酸反应加入铜）、保护金属（牺牲阳极的阴极保护法）。 期中基础通关练（测试时间：10分钟） 1.下列叙述正确的是(　　) A.物质燃烧不一定是放热反应 B.放热反应不需要从外界吸收任何能量就能发生 C.在一个确定的化学反应中，反应物总能量总是高于生成物总能量 D.化学反应除了生成新的物质外，还伴随着能量的变化 2.已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是(　　) A.X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的 B.因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行 C.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 D.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量 3．（25-26高一下·湖北襄阳·月考）航天飞船可用肼作燃料，已知液态肼与液态反应时放出大量的热，且产物对环境无污染，下列说法错误的是 A．液态分子中含有共价键 B．该反应中的热量变化如图所示 C．该反应的反应物总能量大于生成物总能量 D．该反应化学方程式为： 4．（25-26高一下·河北邯郸·月考）下列装置中LED灯能发光的是 A．    B．    C．    D．    5．（24-25高一下·安徽蚌埠·期末）下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 6．如图是铅蓄电池构造示意图。下列说法不正确的是 A．铅蓄电池充电时电能转化为化学能 B．电池工作时，电子由板通过导线流向板 C．电池工作时，发生还原反应 D．电池工作时，移向板 7．（24-25高一下·湖北恩施·期末）下列反应是氧化还原反应，且符合图示能量变化的是 A．铝粉与盐酸反应 B．碳酸氢钠与盐酸反应 C．硫酸与氢氧化钡溶液反应 D．水蒸气与炽热的焦炭反应 8．（24-25高一下·山东聊城·月考）下列图示与对应的叙述不相符的是 A．(a)图可表示盐酸与碳酸氢钠反应的能量变化 B．通过(b)图可知石墨比金刚石稳定 C．由(c)图可知，若在密闭容器中加入1molO2(g)和2molSO2(g)充分反应放出的热量为(a-b)kJ D．由(d)图可知，A与C的能量差为：E4-E1-E3＋E2 期中重难突破练（测试时间：15分钟） 9.1 mol H2(g)与1 mol I2(g)反应生成HI(g)释放出8.7 kJ热量，有关数据如图所示： 下列说法不正确的是(　　) A.H2和I2的总能量高于HI的能量 B.破坏1 mol H—I键需要的能量是298.7 kJ C.1 mol HI(g)完全分解生成H2(g)和I2(g)时吸收4.35 kJ热量 D.H2(g)中的H—H键没有HI(g)中的H—I键牢固 10.已知反应NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　) A.图中A→B的过程为放热过程 B.1 mol NO2和1 mol CO的键能总和大于1 mol NO和1 mol CO2的键能总和 C.该反应为氧化还原反应 D.1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量低于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量 11.如图所示，下列说法正确的是(　　) A.石墨和金刚石的转化是物理变化 B.石墨的稳定性弱于金刚石 C.C(s，石墨)===C(s，金刚石)是放热反应 D.相同质量的石墨和金刚石完全燃烧生成CO2气体，石墨放出的热量少 12．（25-26高二上·福建龙岩·月考）一种氢氧燃料电池，结构如图，下列有关该电池的说法正确的是 A．通入氢气的电极发生还原反应 B．正极的电极反应式为 C．外电路中每有 0.4 mol 电子转移，必有6.72 L气体被消耗 D．碱性电解液中阳离子向通入氢气的电极移动 13．（24-25高一下·湖北襄阳·期末）开发天然气燃料电池，既可高效利用能源又能减少CO2排放。某甲烷熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图，处理器中可吸收水和部分CO2.下列叙述正确的是 A．电极A为负极，电极B为正极 B．电池工作时向电极B移动 C．电池工作时电流由电极A经用电器流向电极B D．电极A上的反应为CH4-6+3=4CO2+2H2O 14．（24-25高一下·安徽蚌埠·期末）一种用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是 A．该电池工作时将电能转化为化学能 B．电极A发生了还原反应 C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 15．（24-25高一下·北京·期末）下图为某原电池装置的示意图。下列叙述中，不正确的是 A．电子由Zn片通过溶液流向Cu片 B．装置工作一段时间后，溶液的pH增大 C．将稀硫酸换成硫酸铜溶液后，负极反应不变 D．将Cu片换成碳棒，溶液中离子迁移方向不变 16．（24-25高一下·天津·期中）如图为某课外小组自制的氢氧燃料电池，a、b均为石墨。下列叙述不正确的是 A．a电极是负极，反应是 B．b电极是正极，发生还原反应 C．总反应方程式为 D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色能源 17．（24-25高一下·甘肃白银·期中）已知几种物质中的化学键的键能（气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量）如表所示： 化学键 中 中 中 中 中 键能 463 496 436 138 463 下列说法正确的是 A．的分解反应属于吸热反应 B．常温下，的稳定性比强 C．中的化学键完全断裂需要吸收926kJ能量 D．与完全反应生成时放出242kJ能量 18．（24-25高一下·河南南阳·期中）有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分实验现象 a极质量减小；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 实验装置 部分实验现象 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是 A． B． C． D． 19．（24-25高一下·山东泰安·期中）质量均为m g的铁片、铜片和1 L 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液组成的装置如图所示，下列说法正确的是 A．导线连接a和b，电子通过电解质溶液转移到铜片上 B．导线连接a和b，铜片上发生的反应为Cu-2e-=Cu2+ C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色直接变成黄色 D．导线连接a和b，当电路中有0.2 NA个电子通过时，理论上两电极的质量差为12g 20.(1)很多运载火箭的推进器中装有还原剂肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢，一定量的(N2H4)(l)和H2O2(l)完全反应生成氮气和1 mol气态水的过程中的能量变化如图所示。 ①该反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应。 ②一定量的N2H4(l)与H2O2(l)完全反应生成4 mol H2O(g)时，能量变化情况为 。 ③若该反应过程中N2H4中有16 mol极性键发生断裂，则能量变化情况为 。 (2)科学家研究发现NH3也能用作火箭推进剂，已知下列数据： 化学键 H—N H—O N≡N O==O 断键所需能量/(kJ·mol－1) 391 463 942 496 则17 kg氨完全燃烧生成氮气和气态水放出的热量为 kJ。 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 化学反应与能量转化 （期中复习讲义） 内 容 导 航 明·期中考情 把握命题趋势，明确备考路径 理·要点归纳 梳理核心脉络，扫除知识盲区 破·重难题型 题型分类突破，方法技巧精讲 题型01 化学反应的特征 题型02 吸热反应和放热反应 题型03 化学键与反应的能量变化 题型04 反应前后的总能量变化 题型05 原电池及构成条件 题型06 原电池工作原理 题型07 原电池的设计 题型08 常见的化学电源 题型09 原电池原理的应用 过·分层验收 阶梯实战演练，验收复习成效 核心考点 复习目标 考情规律 化学反应中能量变化的本质 1. 能准确说出化学反应的实质：旧化学键的断裂和新化学键的形成； 2. 能理解能量变化的原因：断键吸收能量、成键释放能量，二者差值决定反应吸热或放热； 3. 能根据键能数据计算反应的能量变化（ΔH = 反应物键能总和 − 生成物键能总和），判断反应是吸热还是放热； 4. 能说出反应物总能量与生成物总能量的相对大小对反应吸放热的影响（反应物总能量 > 生成物总能量→放热，反之→吸热）。 高频考点，选择题、填空题必考，侧重能量变化本质的理解和键能计算。易错点：混淆断键吸热与成键放热的方向，或计算ΔH时误用“生成物键能总和 − 反应物键能总和”。 吸热反应与放热反应的判断与列举 1. 能准确说出吸热反应和放热反应的定义（最终表现为吸收/放出热量的化学反应）； 2. 能列举常见的放热反应：燃烧反应、金属与酸的反应、中和反应、大多数化合反应（如CaO+H₂O）、活泼金属与水的反应等； 3. 能列举常见的吸热反应：大多数分解反应（如CaCO₃分解）、C与CO₂的反应、Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl的反应、碳酸氢钠与柠檬酸的反应等； 4. 能正确判断给定反应的类型（吸热/放热），并能结合生活实例说明。 高频考点，选择题、填空题、简答题均可能出现，侧重常见反应的吸放热判断。易错点：误认为需要加热才能发生的反应一定是吸热反应（如碳与氧气反应需要点燃但为放热），或误认为化合反应都是放热、分解反应都是吸热（如C+CO₂化合为吸热）。 化学反应中能量转化的形式 1. 能说出化学反应中能量可以转化为热能、光能、电能等多种形式； 2. 能举例说明化学能与热能之间的相互转化（燃烧放热、煅烧吸热）； 3. 能举例说明化学能与电能之间的相互转化（原电池放电、电解池电解）； 4. 能说出化学能是物质内部储存的能量，不同物质化学能不同。 常以选择题、填空题形式考查，侧重能量转化形式的识别。易错点：混淆化学能与其他能量形式的概念，或误认为化学反应的能量变化只能表现为热量变化（实际还可能有光、电等）。 原电池的构成与工作原理 1. 能准确说出原电池的定义（将化学能直接转化为电能的装置）； 2. 能列举原电池的构成条件：两种活性不同的电极材料、电解质溶液、形成闭合回路、自发进行的氧化还原反应； 3. 能准确判断原电池的正负极（活泼金属一般为负极，较不活泼金属或导电非金属为正极），并能说明电子流动方向（负极→外电路→正极）和离子迁移方向（阳离子向正极移动，阴离子向负极移动）； 4. 能书写简单原电池（如铜锌原电池）的电极反应式和总反应式，理解氧化反应发生在负极、还原反应发生在正极。 高频考点，选择题、填空题、实验题均可能出现，侧重原电池的正负极判断、电子流向分析和电极反应书写。易错点：混淆正负极的氧化/还原反应类型，或忽略电解质溶液对电极反应的参与（如铜锌原电池中H⁺在正极得电子）。 电极反应式的书写规范 1. 能根据原电池总反应正确写出正、负极的电极反应式； 2. 能根据电解质溶液的酸碱性正确配平电极反应式（酸性介质用H⁺、H₂O配平，碱性介质用OH⁻、H₂O配平）； 3. 能根据电极反应判断电极的质量变化、电解质溶液pH变化等； 4. 能判断给定装置是否构成原电池，并分析其工作原理。 常以选择题、填空题、简答题形式考查，侧重电极反应式的书写与分析。易错点：忽略电解质溶液的性质导致电极反应产物错误（如负极产物在碱性介质中应写为OH⁻参与的形式），或混淆正负极的电子得失数。 常见化学电源及应用 1. 能说出常见化学电源的种类：一次电池（如锌锰干电池）、二次电池（如铅蓄电池）、燃料电池（如氢氧燃料电池）； 2. 能分析氢氧燃料电池在不同介质（酸性、碱性、熔融盐、固体电解质）中的电极反应式和总反应式； 3. 能比较不同化学电源的优缺点，了解化学电源的发展方向（高能、绿色、小型化）； 4. 能解释燃料电池的环保性和高效性（能量转化效率高、产物无污染）。 常以选择题、填空题形式考查，侧重燃料电池电极反应的书写和电源类型辨析。易错点：混淆不同介质中氢氧燃料电池的电极反应产物（酸性介质中负极生成H⁺，碱性介质中负极生成H₂O），或误认为燃料电池需要充电。 化学能与热能的转化应用 1. 能说出化石燃料燃烧是化学能转化为热能的主要途径，了解化石燃料的有限性； 2. 能说出提高燃料燃烧效率的方法（如增大接触面积、通入足量空气等）； 3. 能说出开发清洁能源（氢能、太阳能、风能等）的重要性，认识能源危机与环境保护的关系； 4. 能举例说明化学反应在能源利用中的重要作用（如电池、燃烧供热、燃料制取）。 常以选择题、简答题结合STSE（科学·技术·社会·环境）热点考查，侧重能源利用与环境保护的综合认识。易错点：对清洁能源的范畴理解不全面，或误认为所有能源都来自化学反应。 化学反应与能量变化的实验探究 1. 能设计简单实验探究化学反应中的能量变化（如测量反应前后溶液温度变化）； 2. 能根据实验现象判断反应是吸热还是放热（溶液温度升高→放热，温度降低→吸热）； 3. 能分析影响实验现象的因素（如保温效果、反应物用量等），并能改进实验方案； 4. 能根据原电池原理设计简单原电池（如用铁片、铜片、稀硫酸制作原电池）。 多以实验填空题、选择题形式考查，侧重实验操作、现象描述和原理分析。易错点：误将NaOH固体溶解或浓硫酸稀释（物理变化）当作放热反应判断，或忽略原电池实验中电流计指针偏转方向与电极极性的对应关系。 要点01 化学反应中的能量变化 1．化学反应中的能量变化 实验内容 实验现象 化学方程式及结论 NaOH溶液与盐 酸反应 混合液的温度升高 化学方程式：NaOH＋HCl===NaCl＋H2O； 结论：反应释放能量 锌与盐酸反应 有大量气泡产生，溶液温度升高 化学方程式：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑； 结论：反应释放能量 碳酸氢钠与柠檬酸 反应 混合液的温度降低 结论：反应吸收能量 2．化学反应的分类 (1)放热反应：最终表现为释放热量的化学反应。 (2)吸热反应：最终表现为吸收热量的化学反应。 3．常见的放热反应 (1)所有的燃烧反应，如木炭、H2、CH4等在氧气中的燃烧，H2在Cl2中的燃烧。 (2)酸碱中和反应，如H＋＋OH－===H2O。 (3)大多数的化合反应，如H2＋Cl22HCl。 (4)铝热反应，如2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。 (5)活泼金属与酸或H2O的反应，如2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。 4．常见的吸热反应 (1)消石灰[Ca(OH)2]与氯化铵固体的反应：Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 (2)大多数的分解反应，如NH4ClHCl↑＋NH3↑。 (3)碳与水蒸气的反应：C＋H2O(g)CO＋H2。 (4)部分以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C＋CO22CO。 5.放热反应与吸热反应的比较 放热反应 吸热反应 能量变化 反应物的总能量大于生成物的总能量 反应物的总能量小于生成物的总能量 键能变化 生成物的总键能大于反应物的总键能 生成物的总键能小于反应物的总键能 图示 常见实例 (1)金属与水或酸的反应 (2)金属氧化物与水或酸的反应 (3)可燃物的燃烧反应及缓慢氧化 (4)酸与碱的中和反应 (5)大部分化合反应 (1)大部分分解反应 (2)Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应 (3)柠檬酸与NaHCO3的反应 (4)高温下焦炭与水的反应 【特别提醒】 吸热反应、放热反应与反应条件无必然联系。需要加热的反应不一定是吸热反应，如铝与氧化铁的反应等。不需要加热的反应不一定是放热反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应。 要点02 化学反应中能量变化的本质及转化形式 1．从化学键的角度分析化学反应中能量变化的本质 (1)实例分析 断键时吸收的总能量：436 kJ＋249 kJ＝685 kJ； 成键时释放的总能量：930 kJ； 所以1 mol H2燃烧生成水蒸气时释放能量245 kJ。 (2)图示 注：E1为破坏旧化学键吸收的能量，E2为形成新化学键释放的能量。 (3)结论 ①若E1>E2，反应吸收能量(吸热反应)。 ②若E1<E2，反应释放能量(放热反应)。 2．从物质内部能量的角度分析化学反应中能量变化的本质 (1)图示 (2)结论 ①反应物内部的总能量小于生成物内部的总能量，反应吸收能量。 ②反应物内部的总能量大于生成物内部的总能量，反应释放能量。 3.化学反应中能量变化大小的计算方法 （1）根据反应物总能量和生成物总能量计算 ΔE＝|反应物总能量－生成物总能量| （2）根据化学键断裂吸收的能量和化学键形成释放的能量计算 ①根据化学方程式确定断键、成键的物质的量。 ②确定断键吸收的总能量和成键释放的总能量。 ③计算反应的能量变化大小 ΔE＝|断键时吸收能量之和－成键时释放能量之和| 要点03 原电池 1．原电池的定义 原电池是一种利用氧化还原反应将化学能直接转化成电能的装置。 2．原电池的构成要素 (1)一个反应：氧化还原反应； (2)两个电极：相对活泼的金属做负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属做正极； (3)两个导体：能提供自由移动的离子的电解质溶液作为离子导体；用电子导体(即导线)连接成闭合回路。 3．原电池的工作原理 工作过程中电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，与外电路构成闭合回路。 【特别提醒】 原电池的构成条件 (1)具有不同活动性的两种电极材料(金属和金属或金属和导电非金属)； (2)电解质溶液(或熔融状态的电解质)； (3)“两极”“一液”形成闭合回路； (4)能自发进行的氧化还原反应。 要点04 原电池原理的其他应用 1．比较金属的活动性强弱 (1)原理：一般原电池中活动性较强的金属做负极，活动性较弱的金属做正极。 (2)应用：A、B两种金属用导线连接后插入稀H2SO4中，若A极溶解，B极上冒气泡，则活动性：A＞B。 2．加快化学反应 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的微粒运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。 (2)应用：实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液，原因是Zn与置换出的Cu构成原电池，加快了反应的进行。 3．设计原电池 (1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。 (2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 【特别提醒】 设计原电池的基本思路 步骤一：确定一个自发的氧化还原反应的还原剂和氧化剂，还原剂做负极反应物，氧化剂做正极反应物，把氧化还原反应分为两个半反应。 步骤二：选择两极材料，正极材料最好选择不与正极反应物和离子导体发生反应且导电的固体，如金属铜、石墨等。 步骤三：选择离子导体(电解质溶液)和电子导体(导线)，并形成闭合回路。 要点05 化学电源 1．一次电池 (1)特点：电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。 (2)锌锰干电池的构造如图所示。 ①锌筒为负极，电极反应是Zn－2e－===Zn2＋。 ②石墨棒为正极，最终被还原的物质是二氧化锰。 ③NH4Cl糊的作用是作电解质溶液。 2．二次电池(充电电池) (1)特点：二次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，使电池恢复到放电前的状态。 (2)能量转化：化学能电能 (3)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池。 (4)铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电过程表示如下： Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O ①负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 ②放电反应原理 负极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4 ； 正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ； 放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。 ③充电反应原理 阴极(还原反应)反应式是 PbSO4＋2e－===Pb＋SO ； 阳极(氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO ； 充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反。 3．燃料电池 （1）特点：①反应物储存在电池外部；②能量转换效率高、清洁、安全；③供电量易于调节。 （2）燃料电池常用的燃料有：氢气、甲烷、乙醇等；常用氧化剂：氧气。 （3）燃料电池电极反应式的书写 ①写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的总反应为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 ②写出电池的正极反应式 无论负极燃料是H2还是含碳燃料(CO、CH4、CH3OH、C4H10、C2H5OH……)，正极一般都是O2发生还原反应，若在碱性条件下，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，若在酸性条件下，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 ③写出电池的负极反应式 负极反应式＝总反应式－正极反应式。 要点06 原电池电极反应式的书写 1.书写电极反应式的“三原则” (1)共存原则：因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H＋参加反应或生成；当电解质溶液呈酸性时，不可能有OH－参加反应或生成。 (2)得氧失氧原则：得氧时，在反应物中加H2O(电解质溶液为酸性时)或OH－(电解质溶液为碱性或中性时)；失氧时，在反应物中加H2O(电解质溶液为碱性或中性时)或H＋(电解质溶液为酸性时)。 (3)中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。 2.电极反应式的书写方法 (1)负极反应式的书写 ①较活泼金属做负极时，电极本身被氧化 若生成的金属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＋； 若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应合并后的反应，如铅蓄电池的负极反应为Pb＋SO－2e－===PbSO4： ②负极本身不反应 氢氧(酸性)燃料电池，负极反应为H2－2e－===2H＋； 氢氧(碱性)燃料电池，负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O。 (2)正极反应式的书写 书写时的总原则：首先根据元素化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒，其次确定该微粒得电子后生成什么物质。 氢氧(酸性)燃料电池，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 氢氧(碱性)燃料电池，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (3)书写复杂电极反应式的方法——加减法 ①写出总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4； ②写出其中较为简单的一个半反应(正极或负极)，如Li－e－===Li＋(负极)； ③利用总反应与上述一极的反应相减，即得另一电极的反应式，如LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。 3.一般电极反应式书写的“三步骤” 题型一 化学反应的特征 【典例1】下列对化学反应的认识错误的是(　　) A．会引起化学键的变化 B．会产生新的物质 C．必然引起物质状态的变化 D．必然伴随着能量的变化 【答案】C 【解析】化学反应的本质是化学键的断裂和形成，表现为有新物质生成，并伴随着能量的变化，而化学变化中的反应物和生成物的状态在反应前后可能相同，也可能不相同，C项符合题意。 【变式探究】下列对化学反应过程的理解，错误的是(　　) A．化学反应过程中同时存在物质和能量的变化 B．凡是能量变化一定发生在化学变化中 C．化学反应中同时存在质量守恒和能量守恒 D．能量的释放和吸收以发生变化的物质为基础 【答案】B 【解析】化学反应过程中都会伴随着物质变化和能量变化，A正确；化学变化过程中往往伴随着能量的变化，但有能量变化时不一定发生了化学变化，如灯泡通电发光放热，B错误；化学反应的实质是原子的重新组合，符合质量守恒定律；反应过程中往往伴随着能量的变化，符合能量守恒定律，C正确；化学反应过程中同时存在物质和能量的变化，且能量的释放和吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，D正确。 【方法技巧】 (1) 判断化学反应的根本依据是有新物质生成，同时必然伴随化学键的断裂与形成。 (2) 化学反应中物质变化是载体，能量变化是必然结果，二者不可分割。 (3) 有能量变化的过程不一定是化学反应（如灯泡发光放热），但化学反应一定有能量变化。 题型二 吸热反应和放热反应 【典例2】下列反应既属于氧化还原反应，又是放热反应的是(　　) A．铝与盐酸反应 B．NaOH和HCl反应 C．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 D．CaCO3受热分解为CaO和CO2 【答案】A 【解析】有电子转移的化学反应是氧化还原反应，放出热量的化学反应是放热反应。 【变式探究】为了探究化学反应的能量变化情况，某同学设计了如图装置，向盛有A的试管中滴加B试剂时，看到U形管中，甲处液面上升，乙处液面下降，则A试剂和B试剂为(　　) A．金属钠和水 B．碳酸氢钠和盐酸 C．生石灰和水 D．氢氧化钠和硝酸 【答案】B 【解析】金属钠和水反应、生石灰和水反应、氢氧化钠和硝酸反应都为放热反应，现象应为甲处液面下降，乙处液面上升，和题意不符，故A、C、D错误；NaHCO3和盐酸反应为吸热反应，温度降低，广口瓶中气体压强降低，U形管中甲处液面上升，乙处液面下降，故B正确。 【方法技巧】 (1) 判断反应吸热还是放热，看反应物总能量与生成物总能量的相对大小：反应物总能量高则为放热，反之吸热。 (2) 常见的放热反应：燃烧、中和、金属与酸反应、大多数化合反应；常见的吸热反应：大多数分解反应、C与CO₂反应、Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl反应。 (3) 反应条件（加热、常温）不能作为判断吸热或放热的依据，放热反应有时也需要加热引发。 题型三 化学键与反应的能量变化 【典例3】氢气燃烧生成水蒸气时的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．燃烧时化学能全部转化为热能 B．断开1 mol氢氧键吸收930 kJ能量 C．相同条件下，1 mol氢原子的能量为E1，1 mol氢分子的能量为E2，则2E1＜E2 D．该反应生成1 mol水蒸气时能量变化为245 kJ 【答案】D 【解析】燃烧时化学能可转化为热能、光能等形式，故A项错误；由题图可知，断开2 mol氢氧键吸收930 kJ的能量，故B项错误；氢分子变成氢原子要吸收能量，所以2E1＞E2，故C项错误；该反应生成1 mol水蒸气时的能量变化为930 kJ－436 kJ－249 kJ＝245 kJ，故D项正确。 【变式探究】最新报道，科学家首次用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。反应过程如图： 下列说法正确的是(　　) A．CO和O生成CO2是吸热反应 B．在该过程中，CO断键形成C和O C．CO和O形成了含有共价键的CO2 D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 【答案】C 【解析】A项，由图知反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，错误；B项，由图示可知，反应过程不存在CO的断键过程，错误；C项，由状态Ⅰ→状态Ⅲ可知，CO和O在催化剂表面形成CO2，正确；D项，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO和O反应的过程，错误。 【方法技巧】 (1) 断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，反应热 = 吸收总键能 − 释放总键能。 (2) 若吸收总键能 < 释放总键能，则反应放热；反之吸热。 (3) 化学反应的本质是旧键断裂和新键形成，键能越大，化学键越稳定，分子能量越低。 题型四 反应前后的总能量变化 【典例4】如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是(　　) A．图a表示的是吸热反应的能量变化 B．图b中反应物M比生成物N稳定 C．图a可以表示C与CO2反应生成CO的能量变化 D．图a不需要加热就能发生，图b一定需要加热才能发生 【答案】B 【解析】图a中反应物的总能量高于生成物的总能量，为放热反应，A项错误；图b中反应物M的能量比生成物N的能量低，故反应物M较稳定，B项正确；图a表示的是放热反应的能量变化，C与CO2反应生成CO是吸热反应，C项错误；图a表示的是放热反应，所有的燃烧均为放热反应，但是多数燃烧开始需要加热，D项错误。 【变式探究】将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。下列说法正确的是(　　) A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应 B．该反应中，热能转化为产物内部的能量 C．该反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量 D．NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量 【答案】B 【解析】醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，A错误；吸热反应中反应物吸收能量，吸收的能量转化为生成物内部的能量储存在生成物中，B正确；由于NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应，故反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误；NH4HCO3粉末与盐酸的反应是吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，而NH4HCO3仅是两种反应物之一、NH4Cl仅是三种生成物之一，故无法得出NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量的结论，D错误。 【方法技巧】 (1) 能量越低越稳定，反应物能量低则反应物稳定，生成物能量低则生成物稳定。 (2) 吸热反应中生成物总能量高于反应物，放热反应中生成物总能量低于反应物。 (3) 同种物质不同状态能量不同：气态 > 液态 > 固态，书写能量变化图时需注意状态标注。 题型五 原电池及构成条件 【典例5】下列关于原电池的叙述中，不正确的是(　　) A．原电池是将化学能转化成电能的装置 B．原电池的负极发生的反应是氧化反应 C．原电池电解质溶液中阳离子移向负极，阴离子移向正极 D．原电池中电子流入的一极一定是正极 【答案】C 【解析】原电池是将化学能转化成电能的装置，A正确；原电池的负极反应物失去电子被氧化，发生氧化反应， B正确；在原电池电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C错误；原电池放电时，电子移动的方向是从负极沿导线流向正极，所以正极为电子流入的电极，D正确。 【变式探究】“储存”在物质内部的化学能可通过原电池转化为电能，如图所示是某同学设计的几种装置，其中能构成原电池的是(　　) A．③⑤⑦ B．③④⑤ C．④⑤⑦ D．②⑤⑥ 【答案】A 【解析】①未构成闭合回路，不能构成原电池；②两个电极相同，不能构成原电池；③存在两种不同的电极、存在电解质溶液、形成了闭合回路，能够发生自发的氧化还原反应：Zn＋2H＋===H2↑＋Zn2＋，能够构成原电池；④不能发生自发的氧化还原反应，不能构成原电池；⑤存在两种不同的电极、存在电解质溶液、形成了闭合回路，能够发生自发的氧化还原反应：Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋，能够构成原电池；⑥甘油为非电解质，不能构成原电池；⑦存在两种不同的电极、存在电解质溶液、形成了闭合回路，能够发生自发的氧化还原反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，能够构成原电池。 【方法技巧】 (1) 构成原电池的四个必要条件：两电极（活动性不同）、电解质溶液、闭合回路、自发氧化还原反应。 (2) 判断能否构成原电池时，先看是否有自发氧化还原反应，再看是否形成闭合回路。 (3) 电极材料可以是金属与金属、金属与非金属（如石墨），但必须与电解质溶液能发生反应。 题型六 原电池工作原理 【典例6】如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的X、Y两电极。下列说法错误的是(　　) A．溶液中SO移向Y电极 B．若两电极分别为铁棒和碳棒，则X电极为铁棒 C．X电极上发生的是氧化反应，Y电极上发生的是还原反应 D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y 【答案】A 【解析】由图可知，电子由X电极流向Y电极，故X电极为负极，Y电极为正极，溶液中SO移向负极，即X电极，A项错误；若两电极分别为铁棒和碳棒，则铁棒作负极，即X电极为铁棒，B项正确；X电极为负极，发生氧化反应，Y电极为正极，发生还原反应，C项正确；若两电极都是金属，则活泼性较强的金属作负极，故活动性顺序为X>Y，D项正确。 【变式探究】下列关于各实验中将出现的现象，描述错误的是(　　) A．把铜片和锌片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面将会出现气泡 B．用导线连接锌片和铜片，插入CuSO4溶液中，铜片质量将增加 C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面将出现一层铁 D．Al和Cu分别作为两电极，用导线连接插入浓硝酸中，铜将溶解，溶液变成蓝色 【答案】C 【解析】铜片、铁片和稀硫酸构成原电池，铜片作正极，铜片表面将会出现气泡，铁片质量将减轻，A项正确；用导线连接锌片和铜片，插入CuSO4溶液中，则铜片作正极，在正极上将会析出金属铜，铜片质量将增加，B项正确；把铜片插入三氯化铁溶液中，金属铜不会置换出金属铁，而是与三氯化铁发生反应生成氯化铜和氯化亚铁，C项错误。 【方法技巧】 (1) 原电池中，较活泼的金属作负极，发生氧化反应；较不活泼的金属或非金属作正极，发生还原反应。 (2) 电子从负极流出经导线流向正极；溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 (3) 判断电极正负的方法：根据电子流向、电流方向、电极现象（溶解为负，析出或气泡为正）。 题型七 原电池的设计 【典例7】某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是(　　) A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag 电解液 FeCl3 Fe(NO3)2 CuSO4 Fe2(SO4)3 【答案】D 【解析】由题意知，Cu为负极材料，则正极材料的金属活动性必须小于Cu，其中B、D项符合该条件；由Fe3＋得电子生成Fe2＋知，电解质溶液中必须含有Fe3＋，同时符合上述两个条件的只有D项。 【变式探究】对下列化学反应，可设计为原电池的是(　　) A．H2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2H2O B．NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O C．CaO＋H2O===Ca(OH)2 D．2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 【答案】D 【解析】原电池的两极反应必须是氧化剂和还原剂分别在正极和负极上得失电子，故化学反应必须为氧化还原反应，无电子转移的非氧化还原反应不能设计为原电池，故选D。 【方法技巧】 (1) 根据总反应设计原电池时，负极材料为失电子的物质，正极材料选用比负极不活泼的金属或石墨。 (2) 电解质溶液中必须含有总反应中得电子的离子（如Cu²⁺、H⁺、Fe³⁺等）。 (3) 若总反应中负极材料本身不参与反应（如燃料电池），则电极用惰性材料，燃料在负极反应。 题型八 常见的化学电源 【典例8】化学电池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．甲为燃料电池，该装置将电能转化为化学能 B．乙中正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－ C．丙中锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．丁中铅蓄电池总反应式为PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，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】甲为氢氧燃料电池，该装置将化学能转化为电能，A错误；Ag2O作正极，得电子被还原成Ag，结合KOH作电解质，故电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，B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＋，反应中锌溶解，因而锌筒会变薄，C正确；铅蓄电池总反应式为PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，使用一段时间后，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正确。 【变式探究】燃料电池是一种新型电池。某氢氧燃料电池的基本反应是： X极：O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－ Y极：2H2(g)＋4OH－－4e－===4H2O(l) 下列判断正确的是(　　) A．电池总反应式为2H2＋O2===2H2O B．该电池的电解质溶液为酸性 C．X极是负极，发生氧化反应 D．电池工作一段时间后溶液碱性增强 【答案】A 【解析】本题考查燃料电池的有关知识。根据燃料电池的工作原理：氢氧燃料电池是将化学能转化为电能的装置，工作时，通入燃料氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应，电池总反应的产物为水，则电池总反应式为2H2＋O2===2H2O，所以A正确；根据燃料电池中通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应，所以X极：O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－，则该电池的电解质溶液为碱性，故B错误；通入燃料氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，即Y极是负极，发生氧化反应，故C错误；根据以上分析，电池的电解质溶液为碱性，电池工作一段时间后生成水，则碱性减弱，故D错误。 【方法技巧】 (1) 燃料电池中，通入燃料的一极为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极为正极，发生还原反应。 (2) 书写电极反应式时，需根据电解质溶液的酸碱性补充H⁺、OH⁻或H₂O，并注意产物与环境的反应（如碱性条件下CO₂转化为CO₃²⁻）。 (3) 充电电池放电时为原电池，充电时为电解池，充电时正极接电源正极，负极接电源负极。 题型九 原电池原理的应用 【典例9】有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分实 验现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c 【答案】C 【解析】由实验①可知，a为原电池负极，b为原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则金属活动性：b＞c；由实验③可知，d极溶解，则d为原电池负极，c为原电池正极，金属活动性：d＞c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，金属活动性：d＞a。 【变式探究】根据下列事实： ①由X电极、碳棒和Y的硫酸盐溶液形成的原电池，碳棒上生成一层Y金属 ②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑ ③由Y和W电极组成的电池，Y电极反应为Y－2e－===Y2＋ 可知X、Y、Z、W的金属活动性顺序为(　　) A．X＞Z＞Y＞W B．Z＞W＞X＞Y C．Z＞Y＞X＞W D．Z＞X＞Y＞W 【答案】D 【解析】由①知，X应为电极的负极反应物，失电子发生氧化反应，故X金属活动性大于Y金属活动性，由②知，Z的活动性非常强，由③知Y金属电极应为电池的负极，Y金属活动性大于W金属活动性，故得出金属活动性：Z＞X＞Y＞W。 【方法技巧】 (1) 根据原电池现象比较金属活动性：作负极的金属更活泼（溶解或质量减少），作正极的金属较不活泼（有气泡或析出固体）。 (2) 比较活动性时，注意特殊情况：铝在浓硝酸中钝化作正极，镁在NaOH溶液中与Al构成原电池时Al作负极。 (3) 原电池原理可用于加快反应速率（如锌与稀硫酸反应加入铜）、保护金属（牺牲阳极的阴极保护法）。 期中基础通关练（测试时间：10分钟） 1.下列叙述正确的是(　　) A.物质燃烧不一定是放热反应 B.放热反应不需要从外界吸收任何能量就能发生 C.在一个确定的化学反应中，反应物总能量总是高于生成物总能量 D.化学反应除了生成新的物质外，还伴随着能量的变化 【答案】D 【解析】燃烧都是放热反应，A错误；有些放热反应也需要从外界吸收能量才能发生，B错误；反应物的总能量不一定比生成物的总能量高，C错误；任何化学反应都伴随能量的变化，D正确。 2.已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是(　　) A.X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的 B.因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行 C.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 D.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量 【答案】D 【解析】反应吸热，但X的能量不一定低于M的，Y的能量不一定低于N的，A错误；反应的吸、放热，与反应条件无关，B错误；反应吸热，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，C错误；反应吸热，因此反应物总能量低于生成物总能量，即X和Y的总能量一定低于M和N的总能量，D正确。 3．（25-26高一下·湖北襄阳·月考）航天飞船可用肼作燃料，已知液态肼与液态反应时放出大量的热，且产物对环境无污染，下列说法错误的是 A．液态分子中含有共价键 B．该反应中的热量变化如图所示 C．该反应的反应物总能量大于生成物总能量 D．该反应化学方程式为： 【答案】B 【解析】1个分子中含有2个键、1个键，则液态分子中含有共价键，A正确；图示中反应物的总能量小于生成物总能量，表示的是吸热反应，液态肼和液态过氧化氢反应时放出大量热量，为放热反应，图示中的能量变化与该反应不一致，B错误；液态肼和液态过氧化氢反应时放出大量热量，该反应为放热反应，则该反应的反应物总能量大于生成物总能量，C正确；根据该反应的产物对环境无污染推断反应方程式为，D正确；故选B。 4．（25-26高一下·河北邯郸·月考）下列装置中LED灯能发光的是 A．    B．    C．    D．    【答案】C 【解析】电极材料都是锌，金属活动性相同，不能形成原电池，A错误；酒精是非电解质，不能导电，不能形成原电池，B错误；铜和锌的金属活泼性有差异，Zn作负极，Cu作正极，稀硫酸为电解质溶液，构成原电池，将化学能转化为电能，LED灯能亮起来，C正确；两个烧杯未形成闭合回路，不能构成原电池，D错误；故选C。 5．（24-25高一下·安徽蚌埠·期末）下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】乙醇是非电解质，不能导电，不能构成原电池，A错误；装置中两金属电极的活泼性相同，不能形成原电池，B错误；没有形成闭合回路，不能形成原电池，C错误；铁和铜作电极，硫酸铜作电解质溶液，有闭合回路，有自发的氧化还原反应，能形成原电池，D正确；故选D。 6．如图是铅蓄电池构造示意图。下列说法不正确的是 A．铅蓄电池充电时电能转化为化学能 B．电池工作时，电子由板通过导线流向板 C．电池工作时，发生还原反应 D．电池工作时，移向板 【答案】C 【解析】铅蓄电池充电时把电能转化为化学能，A正确；电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，即电子由流向，B正确；电池工作时，作负极，发生氧化反应，C错误；电池工作时，阳离子向正极移动，D正确；故选C。 7．（24-25高一下·湖北恩施·期末）下列反应是氧化还原反应，且符合图示能量变化的是 A．铝粉与盐酸反应 B．碳酸氢钠与盐酸反应 C．硫酸与氢氧化钡溶液反应 D．水蒸气与炽热的焦炭反应 【答案】A 【解析】铝粉与盐酸反应生成氯化铝和氢气，属于氧化还原反应，且该反应放热，故A正确；碳酸氢钠与盐酸反应不是氧化还原反应，故B错误；硫酸与氢氧化钡溶液反应生成硫酸钡和水，属于复分解反应，不是氧化还原反应，故C错误；水蒸气与炽热的焦炭反应生成一氧化碳和氢气是氧化还原反应，但是该反应吸热，故D错误；故选A。 8．（24-25高一下·山东聊城·月考）下列图示与对应的叙述不相符的是 A．(a)图可表示盐酸与碳酸氢钠反应的能量变化 B．通过(b)图可知石墨比金刚石稳定 C．由(c)图可知，若在密闭容器中加入1molO2(g)和2molSO2(g)充分反应放出的热量为(a-b)kJ D．由(d)图可知，A与C的能量差为：E4-E1-E3＋E2 【答案】C 【解析】盐酸与碳酸氢钠反应为吸热反应，(a)图中反应物的总能量小于生成物的总能量、表示吸热反应，则可表示盐酸与碳酸氢钠反应的能量变化，A不符合题意；通过(b)图可知，石墨的能量低于金刚石的能量，物质具有的能量越低，稳定性越强，则石墨比金刚石稳定，B不符合题意；由(c)图可知，在密闭容器中若1molO2(g)和2molSO2(g)完全反应生成2molSO3(g)，放热(a-b)kJ，而SO2(g)与O2(g)的反应为可逆反应，加入1molO2(g)和2molSO2(g)充分反应，生成的SO3(g)小于2mol，所以放出的热量小于(a-b)kJ，C符合题意；由(d)图可知，，A与C的能量差为E4-E1-E3＋E2，D不符合题意；故选C。 期中重难突破练（测试时间：15分钟） 9.1 mol H2(g)与1 mol I2(g)反应生成HI(g)释放出8.7 kJ热量，有关数据如图所示： 下列说法不正确的是(　　) A.H2和I2的总能量高于HI的能量 B.破坏1 mol H—I键需要的能量是298.7 kJ C.1 mol HI(g)完全分解生成H2(g)和I2(g)时吸收4.35 kJ热量 D.H2(g)中的H—H键没有HI(g)中的H—I键牢固 【答案】D 【解析】H2和I2反应的化学方程式为I2(g)＋H2(g)2HI(g)，该反应为放热反应，所以1 mol H2(g)和1 mol I2(g)的总能量高于2 mol HI(g)的能量，A项正确；设破坏1 mol H—I键需要的能量为x kJ，则有2x kJ－436 kJ－152.7 kJ＝8.7 kJ，解得x＝298.7，B项正确；生成2 mol HI(g)释放出8.7 kJ热量，则1 mol HI(g)完全分解生成H2(g)和I2(g)时吸收的热量＝＝4.35 kJ，C项正确；根据破坏1 mol H—H键和1 mol H—I键所需能量的数据可知，H2(g)中的H—H键比HI(g)中的H—I键牢固，D项错误。 10.已知反应NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　) A.图中A→B的过程为放热过程 B.1 mol NO2和1 mol CO的键能总和大于1 mol NO和1 mol CO2的键能总和 C.该反应为氧化还原反应 D.1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量低于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量 【答案】C 【解析】A状态的能量低于B状态，则题图中A→B的过程为吸热过程，A错误；反应物总能量高于生成物总能量，反应为放热反应，即断键吸收的能量低于成键放出的能量，则1 mol NO2和1 mol CO的键能总和小于1 mol NO和1 mol CO2的键能总和，B错误；反应中C和N元素化合价发生变化，则该反应为氧化还原反应，C正确；由题图可知，反应物总能量高于生成物总能量，则1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量高于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量，D错误。 11.如图所示，下列说法正确的是(　　) A.石墨和金刚石的转化是物理变化 B.石墨的稳定性弱于金刚石 C.C(s，石墨)===C(s，金刚石)是放热反应 D.相同质量的石墨和金刚石完全燃烧生成CO2气体，石墨放出的热量少 【答案】D 【解析】石墨转化为金刚石发生的是化学反应，属于化学变化，A错误；金刚石的能量大于石墨的能量，物质的能量越高越不稳定，则石墨比金刚石稳定，B错误；由题图可知，金刚石的能量高于石墨，故C(s，石墨)===C(s，金刚石)是吸热反应，C错误；金刚石的能量高，等质量的石墨和金刚石完全燃烧时释放的能量金刚石比石墨多，D正确。 12．（25-26高二上·福建龙岩·月考）一种氢氧燃料电池，结构如图，下列有关该电池的说法正确的是 A．通入氢气的电极发生还原反应 B．正极的电极反应式为 C．外电路中每有 0.4 mol 电子转移，必有6.72 L气体被消耗 D．碱性电解液中阳离子向通入氢气的电极移动 【答案】B 【解析】通入氢气的电极为负极，燃料在负极发生氧化反应，而非还原反应，A错误；正极通入氧气，在碱性电解液中，氧气得电子结合水生成氢氧根离子，电极反应式为，B正确；外电路转移0.4 mol 电子时，消耗 0.2 mol、 0.1 mol，共0.3 mol气体，但未说明是否为标准状况，无法计算气体体积，C错误；电解液中阳离子向正极（通入氧气的电极）移动，通入氢气的电极为负极，D错误；故选B。 13．（24-25高一下·湖北襄阳·期末）开发天然气燃料电池，既可高效利用能源又能减少CO2排放。某甲烷熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图，处理器中可吸收水和部分CO2.下列叙述正确的是 A．电极A为负极，电极B为正极 B．电池工作时向电极B移动 C．电池工作时电流由电极A经用电器流向电极B D．电极A上的反应为CH4-6+3=4CO2+2H2O 【答案】A 【解析】该装置为原电池，电极A甲烷失去电子结合碳酸根离子形成二氧化碳，电极反应式为：CH4-8+4==5CO2+2H2O，该电极为负极，电极B氧气得到电子结合二氧化碳形成碳酸根离子，电极反应式为：。CH4为还原剂，在负极发生氧化反应，而O2为氧化剂，在正极发生还原反应，则可判断出电极A为负极，电极B为正极，A正确；电池工作时内电路中阴离子向负极迁移，则向电极A移动，B错误；电池工作时外电路上电流由正极流向负极，即电流由电极B经用电器流向电极A，C错误；根据CH4转化为CO2时化合价的变化可计算出消耗1molCH4转移8mol电子，则电极A上的电极反应为CH4-8+4==5CO2+2H2O，D错误；故选A。 14．（24-25高一下·安徽蚌埠·期末）一种用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是 A．该电池工作时将电能转化为化学能 B．电极A发生了还原反应 C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 【答案】C 【解析】根据题中液氨液氧燃料电池可知，负极上发生失电子的氧化反应，即A是负极，B是正极，碱性条件下，氧气在正极生成氢氧根离子，燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式：4NH3+3O2=2N2+6H2O，电子从负极流向正极。该装置为原电池，工作时将化学能转化为电能，A错误；结合分析可知，电极A上氨气失电子产生氮气，发生氧化反应，B错误；原电池中，阴离子向负极移动，则OH-向负极A移动，C正确；电极B上氧气得到电子，由于是碱性环境，该电极反应式为：，D错误；故选C。 15．（24-25高一下·北京·期末）下图为某原电池装置的示意图。下列叙述中，不正确的是 A．电子由Zn片通过溶液流向Cu片 B．装置工作一段时间后，溶液的pH增大 C．将稀硫酸换成硫酸铜溶液后，负极反应不变 D．将Cu片换成碳棒，溶液中离子迁移方向不变 【答案】A 【解析】Zn为负极，电子由Zn片经过外电路流向Cu片，电子不能经过电解质溶液，A错误；总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，氢离子浓度减小，溶液的pH值变大，B正确；将稀硫酸换成硫酸铜溶液后，Zn仍是活泼金属作负极，负极反应不变，C正确；将Cu片换成碳棒，原电池反应不变，溶液中离子迁移方向不变，D正确；答案选A。 16．（24-25高一下·天津·期中）如图为某课外小组自制的氢氧燃料电池，a、b均为石墨。下列叙述不正确的是 A．a电极是负极，反应是 B．b电极是正极，发生还原反应 C．总反应方程式为 D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色能源 【答案】A 【解析】氢氧燃料电池负极燃料氢气发生氧化反应，正极氧化剂氧气发生还原反应。氢气作为燃料在负极发生氧化反应，a电极是负极，电极反应式：，A错误；b电极通入氧化剂氧气，说明为正极，发生还原反应，B正确；氢氧燃料电池总反应方程式：，C正确；氢氧燃料电池发生的反应产物只有水，无污染物，是一种具有应用前景的绿色能源，D正确；答案选A。 17．（24-25高一下·甘肃白银·期中）已知几种物质中的化学键的键能（气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量）如表所示： 化学键 中 中 中 中 中 键能 463 496 436 138 463 下列说法正确的是 A．的分解反应属于吸热反应 B．常温下，的稳定性比强 C．中的化学键完全断裂需要吸收926kJ能量 D．与完全反应生成时放出242kJ能量 【答案】C 【解析】计算2H2O2=2H2O+O2的ΔH，反应物键能总和为2×(2×138+463)=1478kJ，生成物键能总和为2×(2×463)+496=2348kJ，ΔH=1478-2348=-870kJ（放热），A错误；H2的H-H键能（436）小于O2的O=O键能（496），O2更稳定，B错误；1mol H2O含2mol H-O键，总键能2×463=926kJ，与题意一致，C正确；根据表格中数据计算可知，生成1mol H2O(g)放热242kJ，但液态水需额外释放约44kJ（常见值），总放热应大于242kJ，D错误；故选C。 18．（24-25高一下·河南南阳·期中）有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分实验现象 a极质量减小；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 实验装置 部分实验现象 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】原电池中一般负极的活泼性强于正极，装置一：形成原电池，a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，则金属的活动性顺序a＞b；装置二：未形成原电池，b极有气体产生，c极无变化，则金属的活动性顺序b＞c；装置三：形成原电池，d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，则金属的活动性顺序d＞c；装置四：形成原电池，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，则金属的活动性顺序d＞a；所以这四种金属的活动性顺序为d＞a＞b＞c。故答案选C。 19．（24-25高一下·山东泰安·期中）质量均为m g的铁片、铜片和1 L 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液组成的装置如图所示，下列说法正确的是 A．导线连接a和b，电子通过电解质溶液转移到铜片上 B．导线连接a和b，铜片上发生的反应为Cu-2e-=Cu2+ C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色直接变成黄色 D．导线连接a和b，当电路中有0.2 NA个电子通过时，理论上两电极的质量差为12g 【答案】D 【解析】装置为原电池，活泼金属Fe为负极，Cu为正极，负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为Cu2++2e-=Cu。原电池中，电子不能通过电解质溶液，A错误；a和b用导线连接时，形成原电池，铜片上发生的反应为Cu2++2e-=Cu，B错误；铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，故无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色变成浅绿色，C错误；a和b用导线连接后，总反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，当电路中有0.2NA个电子通过时，转移电子0.2mol，消耗Fe0.1mol，质量为0.1mol×56g/mol=5.6g，生成Cu0.1mol，质量为0.1mol×64g/mol=6.4g，故理论上铁片与铜片的质量差为12g，D正确；故选D。 20.(1)很多运载火箭的推进器中装有还原剂肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢，一定量的(N2H4)(l)和H2O2(l)完全反应生成氮气和1 mol气态水的过程中的能量变化如图所示。 ①该反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应。 ②一定量的N2H4(l)与H2O2(l)完全反应生成4 mol H2O(g)时，能量变化情况为 。 ③若该反应过程中N2H4中有16 mol极性键发生断裂，则能量变化情况为 。 (2)科学家研究发现NH3也能用作火箭推进剂，已知下列数据： 化学键 H—N H—O N≡N O==O 断键所需能量/(kJ·mol－1) 391 463 942 496 则17 kg氨完全燃烧生成氮气和气态水放出的热量为 kJ。 【答案】(1)①放热　②放热641.6 kJ　③放热2 566.4 kJ　(2)315 000 【解析】(1)①根据N2H4(l)与H2O2(l)反应的能量变化图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应属于放热反应。②由题意可知，火箭推进器中N2H4(l)与H2O2(l)反应的化学方程式为N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)，生成1 mol H2O(g)放出160.4 kJ热量，则生成4 mol H2O(g)放出的热量为4×160.4 kJ＝641.6 kJ。③由N2H4的电子式可知，1 mol N2H4中含4 mol极性键，若该反应过程中N2H4中有16 mol极性键发生断裂，则反应中消耗4 mol N2H4(l)，生成16 mol H2O(g)，放出的热量为16×160.4 kJ＝2 566.4 kJ。(2)氨燃烧生成氮气和气态水的化学方程式为4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，断裂4 mol NH3(g)与3 mol O2(g)中的化学键吸收的总能量为4 mol×3×391 kJ·mol－1＋3 mol×496 kJ·mol－1＝6 180 kJ，形成2 mol N2(g)和6 mol H2O(g)中的化学键放出的总能量为2 mol×942 kJ·mol－1＋6×2 mol×463 kJ·mol－1＝7 440 kJ,7 440 kJ－6 180 kJ＝1 260 kJ，则1 mol NH3(g)完全燃烧生成氮气和气态水放出的热量为＝315 kJ，故17 kg氨完全燃烧生成氮气和气态水放出的热量为×315 kJ＝315 000 kJ。 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $