2.2 化学反应与能量转化（8大题型专项训练）化学鲁科版必修第二册

2.2 化学反应与能量转化 题型01 化学键与化学反应中的能量关系 题型02 吸热反应与放热反应 题型03 原电池原理 题型04 原电池正负极的判断 题型05 原电池电极反应式的书写与判断 题型06 利用原电池原理比较金属活动性的强弱 题型07 燃料电池 题型08 化学电源 题型01 化学键与化学反应中的能量关系 1.化学反应的实质：反应物中旧键的断裂和生成物中新键的形成。 2.化学键与化学反应中的能量关系： 在化学反应过程中，破坏旧化学键需要吸收一定的能量来克服原子(或离子)之间的相互作用，形成新化学键时又要释放一定的能量。因此，在化学反应中，不仅有新物质生成，而且伴随着能量变化。 3.从化学键的角度分析化学反应中能量变化的本质(微观角度) ①E1>E2:反应吸收能量；②E1<E2:反应放出能量 4. 从物质内部能量的角度分析化学反应中能量变化的本质(宏观角度) ①可以看成是“储存”在物质内部的能量(化学能)转化成热能、光能或电能等释放出来的过程。 ②也可以看成是热能、电能或光能等物质外部的能量被“储存”起来的过程。 5.化学反应中的能量变化 6.能量的计算方法 (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 ①若反应释放能量：E=成键时释放能量之和-断键时吸收能量之和。 ②若反应吸收能量：E=断键时吸收能量之和-成键时释放能量之和。 【典例1】已知反应A+B=C+D的能量变化如图所示，下列叙述正确的是（　　） A．A的能量一定低于C的能量，B的能量一定低于D的能量 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一定大于形成生成物中化学键所放出的能量 D．因为该反应为放热反应，故不需要加热 【变式1-1】先进的甲醇蒸气重整-变压吸附技术可得到高浓度CO2、H2混合气，化学反应原理是CH3OH+H2O→CO2+3H2，其能量变化如图所示。下列说法正确的是（　　） A． CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程 B．反应物的总能量小于生成物的总能量 C．形成H-H键放出能量 D．断开H-C键放出能量 【变式1-2】如图分别表示HCl、N2O4（g）、N2O4（l）的能量变化图，有关说法不正确的是（　　） A．①中步骤Ⅰ和Ⅱ的变化过程都会放出热量 B．由②可以看出化学反应中的能量变化的大小与物质的状态有关 C．化学键的断裂与形成是化学反应发生能量变化的主要原因 D．化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小 【变式1-3】化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的，如图为N2（g）和O2（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化。则下列说法正确的是（　　） A．形成1个NO分子会放出632kJ的热量 B．常温下，N2（g）和O2（g）混合就能直接生成NO（g） C．1molN2（g）和1molO2（g）反应吸收的能量为180kJ D．1molN2（g）和1molO2（g）具有的总能量大于2molNO（g）具有的总能量 题型02 吸热反应与放热反应 1．吸热反应 (1)概念:最终表现为吸收热量的化学反应，叫作吸热反应。 (2)常见的吸热反应 ①Ba(OH)2·8H2O(s)与NH4C1(s)的反应。 ②以C、H2、CoO为还原剂的部分氧化还原反应。 ③大多数分解反应。 ④柠檬酸与NaHCO3的反应。 2．放热反应 (1)概念:最终表现为释放热量的化学反应,叫做放热反应。 2)常见的放热反应 ①可燃物的燃烧。 ②酸碱中和反应。 ③活泼金属与酸或水生成H2的反应。 ④大多数化合反应(如CaO与H2O反应)。 ⑤少数分解反应(如硝酸铵受热分解而爆炸)。 ⑥物质的缓慢氧化。 ⑦铝热反应。 3．注意事项 氢氧化钠溶于水，浓硫酸稀释等过程虽然放热，但不是放热反应（放热反应、吸热反应的前提条件是化学反应）。 4．吸热反应和放热反应的能量变化图如图所示： ①E1>E2:反应吸收能量(吸热反应)。 ②E1<E2:反应放出能量(放热反应)。 【典例2】下列物质间的反应，其能量变化符合如图的是（　　） A．碳酸钙的分解 B．灼热的炭与二氧化碳反应 C．Ba（OH）2•8H2O晶体和NH4Cl晶体混合 D．钠和水反应 【变式2-1】下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是（　　） A．铝片与稀盐酸反应 B．Ba（OH）2•8H2O与NH4Cl的反应 C．灼热的碳与CO2的反应 D．甲烷在氧气中的燃烧反应 【变式2-2】稀盐酸与碳酸氢钠的反应为吸热反应，下列相关说法错误的是（　　） A．该反应的能量变化如图所示 B．碳酸氢钠固体溶于水的过程为吸热过程 C．理论上，该反应可设计成原电池 D．N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)的能量变化趋势与该反应能量变化趋势相一致 【变式2-3】物质发生化学反应时总是伴随能量的变化。下列化学反应中，反应物的总能量低于生成物的总能量的是（ ） ①石灰石高温分解 ②铁粉加入稀盐酸中 ③CO2通过灼热的焦炭 ④铝粉和氧化铁混合粉末引燃 ⑤二氧化碳与碳混合加热 ⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体混合 A．①②③④ B．①② C．①③⑤⑥ D．①③④ 题型03 原电池原理 1．概念与反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2．能量转化过程： 3．工作原理： 原电池反应：Zn+H2SO4=ZnSO4+ H2↑ 4．原电池构成条件： （1）一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生（一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应）。 （2）二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。 （3）三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： 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。 5. 设计原电池的基本思路 【典例3】如图所示各装置中，可以构成原电池的是（　　） A B C D 【变式3-1】关于如图所示的原电池，下列说法正确的是（　　） A．该装置能将电能转化为化学能 B．锌片上发生还原反应 C．电子由锌片通过导线流向铜片 D．铜片上发生的反应为Cu2++2e-═Cu 【变式3-2】Zn一Cu原电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是（ ） A．R电极上发生氧化反应，得到电子 B．该装置工作一段时间后，电解质溶液的pH增大 C．Q电极上的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+ D．该装置工作时，电路中电子的流动方向为R→电解质溶液→Q 【变式3-3】利用微生物电池处理废水是一种较为先进的净水方法。一种利用微生物原电池装置处理硝酸盐废水的工作原理如图所示，下列说法正确的是（　　） A．该装置工作时，H+向电极N移动 B．该装置工作时，外电路电子由电极N经导线流向电极M C．该装置工作时，NO3-在负极被还原 D．温度越高，该装置工作效率越高 题型04 原电池正负极的判断 1. 原电池中正、负极的判断依据 (1)依据原电池两极材料判断。一般较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼，不能作电极)；较不活泼的金属或可导电的非金属(如石墨等)作正极。 注意：较活泼金属是不是负极还得考虑电解质溶液，如Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池中Al作负极(Mg比Al活泼，但Mg和NaOH溶液不反应)，再如Fe、Cu冷的浓硝酸组成的原电池中Cu作负极(Fe遇到冷的浓硝酸钝化，阻止反应进一步进行，而Cu与冷的浓硝酸可以继续发生氧化还原反应)。 (2)根据电流方向或电子流向判断。电流(外电路)由正极流向负极;电子则由原电池的负极经外电路流向原电池的正极。 (3)根据内电路离子的迁移方向判断。阳离子向原电池正极移动，阴离子向原电池负极移动。 (4)根据原电池中的反应类型判断。 负极：失电子，发生氧化反应，现象是该电极质量减小等； 正极：得电子，发生还原反应，现象是伴随金属的析出或H2的放出。 【典例4】如图是一种锂电池放电的装置图，其中LiPF6是电解质、SO(CH3)2是溶剂，电池反应为4Li+FeS2=Fe+2Li2S。下列说法错误的是（　　） A．a电极为负极 B．b电极为正极 C．电子由b极通过导线移向a极 D．b极上发生还原反应 【变式4-1】下列关于离子化合物的叙述正确的是（　　） A．离子化合物中可能存在共价键 B．离子化合物中阳离子一定是金属离子 C．离子化合物的水溶液一定能导电 D．离子键在形成过程中一定有电子的得失 【变式4-2】下列各组原子序数所表示的两种元素，能形成AB2型离子化合物的是（　　） A．11和16 B．7和8 C．14和8 D．12和9 【变式4-3】下列说法正确的是（　　） ①共价化合物一定含共价键，也可能含离子键 ②离子化合物一定含离子键，也可能含极性键或非极性键 ③含金属元素的化合物不一定是离子化合物 ④熔融状态下能导电的化合物一定是离子化合物 ⑤由分子构成的物质中一定存在共价键 ⑥由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物 A．①③⑤ B．②④⑥ C．②③④ D．①③⑥ 题型05 原电池电极反应式的书写与判断 1．书写电极反应式的原则 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。 2．书写电极反应式的基本类型 (1)类型一 题目给定原电池的装置图，未给总反应式 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。 ③遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。(注意:电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2+，但Pb2+与硫酸溶液中的SO42-不共存，因而负极电极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4)。 ④将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。 (2)类型二 题目中给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 3．原电池反应的书写技巧 （1）将氧化还原反应方程式分解为氧化反应和还原反应两个半反应，氧化反应为负极反应，还原反应为正极反应； (2)两极反应的元素守恒；两极反应的电子得失守恒。结合电解质溶液的酸碱性，配平两极反应以及确定氧化产物和还原产物的存在形式； (3)首先写出较易写的电极反应式，然后用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 【典例5】银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是（　　） A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn（OH）2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 【变式5-1】原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是（　　） A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，放电时SO42-向Al电极移动 B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O C．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池作电源，用石墨电极来电解硝酸银溶液，当析出1 mol Ag时，消耗铜电极32 g D．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu-2e-=Cu2+ 【变式5-2】对如图有关装置的说法正确的是（　　） A．装置I在工作时SO42- 向Pb电极移动 B．装置I中镁比铝更活泼，所以铝为原电池的正极 C．装置I中电子从Zn电极经过CuSO4溶液流向Cu电极 D．装置IV工作时，锌筒作正极，发生氧化反应 【详解】A. 装置I中Pb为负极，阴离子向负极迁移，因此硫酸根向铅电极移动，A正确； B. 装置I中电解质溶液为NaOH溶液，Al和NaOH溶液反应生成Na[AI (OH)4]和H2，则Al为原电池的负极，Mg为正极，B错误； C. 装置中锌与硫酸铜反应产生硫酸锌和铜单质，因此负极为Zn，正极为Cu，CuSO4溶液为电解质溶液，原电池工作时，电子从Zn电极经过导线流向Cu电极，不会进入CuSO4溶液，C错误； D. Zn为较活泼电极，锌筒作负极，发生氧化反应，D错误； 【变式5-3】某化学兴趣小组自制盐水彩灯装置如图，下列电池组合正确且能使彩灯亮起来的是（　　） 选项 电极a（+） 电极b（-） 溶液X A Al Mg NaOH溶液 B Zn Pt HCl溶液 C Cu Fe FeCl3溶液 D 石墨 Cu CuSO4溶液 题型06 利用原电池原理比较金属活动性的强弱 利用原电池比较金属活动性强弱 原电池中，一般活动性强的金属作负极，活动性弱的金属作正极。如有两种金属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。 原电池反应的本质是氧化还原反应，其中负极发生氧化反应（金属失去电子被溶解），正极发生还原反应（溶液中阳离子得到电子，如氢离子生成氢气产生气泡）。金属活动性越强，越容易失去电子，因此通常作为负极；活动性较弱的金属不易失去电子，作为正极。通过将两种金属构成原电池，观察电极现象（如是否溶解、是否产生气泡），即可判断正负极，进而比较金属活动性强弱，即负极金属活动性强于正极金属。 【典例6】X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池．X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应．据此判断四种金属的活动性顺序是（　　） A．X＞Z＞W＞Y B．Z＞X＞Y＞W C．X＞Y＞Z＞W D．Y＞W＞Z＞X 【变式6-1】现有M、N、P、E四种金属，已知：①氧化性强弱顺序为N2+＞M2+；②E、P用导线连接放入稀硫酸中，P表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2++2e-═E，N-2e-═N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是（　　） A．M＞N＞E＞P B．E＞N＞M＞P C．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N 【变式6-2】将A、B、C、D四种金属按如图装置进行实验，由部分实验现象判断四种金属的活动性顺序是（　　） 实验装置 部分实验现象 甲：电极A逐渐溶解 乙：电极C的质量增加 丙：电极A上产生气泡 A．D＞B＞A＞C B．D＞A＞B＞C C．A＞B＞D＞C D．D＞A＞C＞B 【变式6-3】有A、B、C、D四块金属，进行如下实验: ①将A、B用导线相连结，浸入稀硫酸溶液中，A极为负极 ②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由D→导线→C ③A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡 ④B、D相连后同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应 据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（　　） A．A>B>C>D B．C>A>D>B C．A>C>D>B D．B>D>C>A 题型07 燃料电池 1．燃料电池概念：一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。 2．常见燃料电池及电极反应式 （1）氢氧燃料电池 电池组成：铂碳/氢气、铂碳/氧气，氢氧化钾溶液（或H2SO4溶液） 特点：用于航天飞机、牵引车等 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2-4e-=4H+ 2H2+4OH--4e-=4H2O 正极反应式 O2+4e-+4H+=2H2O O2+2H2O+4e-=4OH- 电池总反应式 2H2+O2=2H2O （2）甲烷等其他燃料电池。 （1）酸性介质（如H2SO4） 负极：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 正极：2O2+8e-+8H+=4H2O； 总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O。 （2）碱性介质（如KOH） 负极：CH4-8e-+10OH-=+7H2O； 正极：2O2+8e-+4H2O=8OH-； 总反应式：CH4+2O2+2OH-=+3H2O 【典例7】某固体氧化物为电解质的新型燃料电池是以液态肼（N2H4）为燃料，其原理示意图如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该装置实现把电能转变成化学能 B．电极甲为原电池的负极，发生还原反应 C．电池工作时，O2-向电极乙移动 D．电子的流向：电极甲→负载→电极乙 【变式7-1】氢燃料电池汽车由于具备五大优势：零排放、零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，某氢燃料电池汽车的结构如图所示：下列说法错误的是（　　） A．电极A、B用多孔电极材料的优点是能增大反应物接触面积 B．“电池”能将燃料电池产生的多余电能暂时储存起来 C．电极B的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH- D．质子通过电解质溶液向电极B迁移 【变式7-2】瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如图，下列有关说法正确的是（　　） A．电池工作时，Na+向电极1移动 B．电池工作时电极2附近溶液的pH减小 C．电池总反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O D．电极1发生的电极反应为：2NH3-6e-=N2+6H+ 【变式7-3】氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物是H2O，无污染，是一种具有应用前景的绿色电源。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是（　　） A．通入氢气的电极发生氧化反应 B．正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH- C．放电过程中碱性电解液的pH不变 D．碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动 题型08 化学电源 1．一次电池概念：放电后不能再充电使其复原的电池。 2．常见一次电池及电极反应式 （1）碱性锌锰电池 电池组成：锌、碳棒、二氧化锰、氢氧化钾 特点：用途广泛 正极反应：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-； 负极反应：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2； 总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。 （2）银锌钮扣电池 电池组成：锌、氧化银、氢氧化钾溶液 特点：放电平稳，电流大 负极反应：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2； 正极反应：Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-； 总反应：Zn+Ag2O+H2O═Zn(OH)2+2Ag。 3．充电电池二次电池 (1)特点：放电时所进行的氧化还原反应，充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。 (2)实例：铅蓄电池，锂离子电池。 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 （1）放电时的反应 ①负极反应：Pb+ SO42--2e-=PbSO4；Pb-2e-+SO42-=PbSO4 ②正极反应：PbO2+4H++ SO42-+2e-=PbSO4+2H2O。 （2）充电时的反应 ①阴极反应：PbSO4+2e-=Pb+ SO42-； ②阳极反应：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++ SO42-； 总反应：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。 【典例8】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，NH4+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+ 【变式8-1】碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnO（OH）+Zn（OH）2，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．电池为二次电池 B．电池工作时，OH-通过隔膜向Zn极移动 C．电池工作时，MnO2发生氧化反应 D．负极的电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+ 【变式8-2】铅酸蓄电池由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖PbO2，负极板上覆盖Pb，稀硫酸作电解质溶液。下列说法不正确的是（　　） A．放电过程中PbO2极板质量增加 B．充电过程中H+向阴极移动 C．充电过程中阴极板离子放电顺序：H+＞Pb2+ D．栅状极板交替排列增加极板与电解液接触面积，加快反应速率 【变式8-3】下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是（　　） A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏 C．铅酸蓄电池在工作中，负极每消耗1mol铅，则硫酸溶液中就转移2mol电子 D．氢氧燃料电池的电解质溶液可以是稀硫酸或KOH溶液 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.2 化学反应与能量转化 题型01 化学键与化学反应中的能量关系 题型02 吸热反应与放热反应 题型03 原电池原理 题型04 原电池正负极的判断 题型05 原电池电极反应式的书写与判断 题型06 利用原电池原理比较金属活动性的强弱 题型07 燃料电池 题型08 化学电源 题型01 化学键与化学反应中的能量关系 1.化学反应的实质：反应物中旧键的断裂和生成物中新键的形成。 2.化学键与化学反应中的能量关系： 在化学反应过程中，破坏旧化学键需要吸收一定的能量来克服原子(或离子)之间的相互作用，形成新化学键时又要释放一定的能量。因此，在化学反应中，不仅有新物质生成，而且伴随着能量变化。 3.从化学键的角度分析化学反应中能量变化的本质(微观角度) ①E1>E2:反应吸收能量；②E1<E2:反应放出能量 4. 从物质内部能量的角度分析化学反应中能量变化的本质(宏观角度) ①可以看成是“储存”在物质内部的能量(化学能)转化成热能、光能或电能等释放出来的过程。 ②也可以看成是热能、电能或光能等物质外部的能量被“储存”起来的过程。 5.化学反应中的能量变化 6.能量的计算方法 (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 ①若反应释放能量：E=成键时释放能量之和-断键时吸收能量之和。 ②若反应吸收能量：E=断键时吸收能量之和-成键时释放能量之和。 【典例1】已知反应A+B=C+D的能量变化如图所示，下列叙述正确的是（　　） A．A的能量一定低于C的能量，B的能量一定低于D的能量 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一定大于形成生成物中化学键所放出的能量 D．因为该反应为放热反应，故不需要加热 【答案】C 【解析】A.图中给出的是反应物总能量、生成物总能量的关系，不能得出单个物质的能量大小关系，A错误； B.反应的吸放热与反应条件无关，吸热反应不一定需要加热就能发生，例如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应是吸热反应，常温即可自发进行，B错误； C.反应的能量变化=断键吸收总能量-成键放出总能量，吸热反应的断键吸收总能量大于成键放出总能量，C正确； D.该反应生成物总能量更高，属于吸热反应，且反应吸放热与是否需要加热没有必然关系，D错误。 故选C。 【变式1-1】先进的甲醇蒸气重整-变压吸附技术可得到高浓度CO2、H2混合气，化学反应原理是CH3OH+H2O→CO2+3H2，其能量变化如图所示。下列说法正确的是（　　） A． CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程 B．反应物的总能量小于生成物的总能量 C．形成H-H键放出能量 D．断开H-C键放出能量 【答案】C 【详解】A．由图可知，CH3OH转变成H2的过程是一个放出能量的过程，即反应物的能量比生成物的能量大，属于放热反应，故A错误； B．由图可知，反应物在上面，所以反应物的总能量大，故B错误； C．形成化学键放出能量，所以形成H-H键放出能量，故C正确； D．断开化学键吸收能量，所以断开H-C键吸收能量，故D错误； 故选：C。 【变式1-2】如图分别表示HCl、N2O4（g）、N2O4（l）的能量变化图，有关说法不正确的是（　　） A．①中步骤Ⅰ和Ⅱ的变化过程都会放出热量 B．由②可以看出化学反应中的能量变化的大小与物质的状态有关 C．化学键的断裂与形成是化学反应发生能量变化的主要原因 D．化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小 【答案】A 【详解】A．①中步骤I断开键，断开键吸热，步骤II形成键，形成键放热，故A错误； B．化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小，由②可以看出生成N2O4（g）和N2O4（l）的能量不同，则放出的热量不同，则化学反应中的能量变化的大小与物质的状态有关，故B正确； C．化学反应中发生能量变化的主要原因是化学键的断裂和形成，故C正确； D．化学反应是吸热反应还是放热反应，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小，故D正确； 故选：A。 【变式1-3】化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的，如图为N2（g）和O2（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化。则下列说法正确的是（　　） A．形成1个NO分子会放出632kJ的热量 B．常温下，N2（g）和O2（g）混合就能直接生成NO（g） C．1molN2（g）和1molO2（g）反应吸收的能量为180kJ D．1molN2（g）和1molO2（g）具有的总能量大于2molNO（g）具有的总能量 【答案】C 【详解】A.1mol N原子和1mol O原子完全反应生成1mol NO分子时，会放出632kJ的热量，A错误； B.常温下N2(g)和O2(g)混合不反应，B错误； C.断裂1mol N2(g)和1mol O2(g)需要吸收的能量为946kJ+498kJ=1444kJ，反应产生2mol NO释放的能量为2×632kJ=1264k，1444kJ-1264kJ=180kJ，故吸收的能量为180kJ，C正确； D.由以上分析可知，该反应吸收能量大于反应放出能量，说明该反应为吸热反应，即1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量，D错误。 故选C。 题型02 吸热反应与放热反应 1．吸热反应 (1)概念:最终表现为吸收热量的化学反应，叫作吸热反应。 (2)常见的吸热反应 ①Ba(OH)2·8H2O(s)与NH4C1(s)的反应。 ②以C、H2、CoO为还原剂的部分氧化还原反应。 ③大多数分解反应。 ④柠檬酸与NaHCO3的反应。 2．放热反应 (1)概念:最终表现为释放热量的化学反应,叫做放热反应。 2)常见的放热反应 ①可燃物的燃烧。 ②酸碱中和反应。 ③活泼金属与酸或水生成H2的反应。 ④大多数化合反应(如CaO与H2O反应)。 ⑤少数分解反应(如硝酸铵受热分解而爆炸)。 ⑥物质的缓慢氧化。 ⑦铝热反应。 3．注意事项 氢氧化钠溶于水，浓硫酸稀释等过程虽然放热，但不是放热反应（放热反应、吸热反应的前提条件是化学反应）。 4．吸热反应和放热反应的能量变化图如图所示： ①E1>E2:反应吸收能量(吸热反应)。 ②E1<E2:反应放出能量(放热反应)。 【典例2】下列物质间的反应，其能量变化符合如图的是（　　） A．碳酸钙的分解 B．灼热的炭与二氧化碳反应 C．Ba（OH）2•8H2O晶体和NH4Cl晶体混合 D．钠和水反应 【答案】D 【详解】图中反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应， A．碳酸钙的分解为吸热反应，不符合图象变化，故A错误； B．灼热的炭与二氧化碳反应是吸热反应，不符合图象变化，故B错误； C．Ba（OH）2•8H2O晶体和NH4Cl晶体混合发生的反应为吸热反应，不符合图象变化，故C错误； D．钠和水反应生成氢氧化钠和氢气为放热反应，符合图象能量变化，故D正确； 故选：D。 【变式2-1】下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是（　　） A．铝片与稀盐酸反应 B．Ba（OH）2•8H2O与NH4Cl的反应 C．灼热的碳与CO2的反应 D．甲烷在氧气中的燃烧反应 【答案】C 【详解】A．铝与稀盐酸的反应为放热反应，该反应中Al、H元素的化合价发生变化，属于氧化还原反应，故A错误； B．Ba（OH）2⋅8H2O与NH4Cl的反应的反应是吸热反应，但反应中没有元素化合价的变化，不是氧化还原反应，故B错误； C．灼热的C与CO2的反应为吸热反应，且该反应中C元素的化合价发生变化，则属于氧化还原反应，故C正确； D．甲烷在氧气中的燃烧反应是放热反应，故D错误； 故选：C。 【变式2-2】稀盐酸与碳酸氢钠的反应为吸热反应，下列相关说法错误的是（　　） A．该反应的能量变化如图所示 B．碳酸氢钠固体溶于水的过程为吸热过程 C．理论上，该反应可设计成原电池 D．N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)的能量变化趋势与该反应能量变化趋势相一致 【答案】C 【详解】A．稀盐酸与碳酸氢钠的反应为吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，则该反应的能量变化如图所示，A正确； B．碳酸氢钠固体溶于水时会从周围环境吸收热量，导致溶液温度下降，为吸热过程，B正确； C．该反应中没有元素化合价发生变化，不是氧化反应，不能设计成原电池，C错误； D．N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)的反应为吸热反应，能量变化趋势与该反应能量变化趋势相一致，D正确； 故选：C。 【变式2-3】物质发生化学反应时总是伴随能量的变化。下列化学反应中，反应物的总能量低于生成物的总能量的是（ ） ①石灰石高温分解 ②铁粉加入稀盐酸中 ③CO2通过灼热的焦炭 ④铝粉和氧化铁混合粉末引燃 ⑤二氧化碳与碳混合加热 ⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体混合 A．①②③④ B．①② C．①③⑤⑥ D．①③④ 【答案】C 【详解】①石灰石高温分解:大多数分解反应为吸热反应，符合要求； ②铁粉与稀盐酸的置换反应:属于放热反应，不符合； ③CO2通过灼热焦炭：二氧化碳与碳在高温下发生吸热反应，符合要求； ④铝粉和氧化铁的铝热反应：是剧烈放热反应，不符合； ⑤二氧化碳与碳高温反应生成CO，属于吸热反应，符合要求； ⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应，是吸热反应，符合要求； ①③⑤⑥符合要求。 故选：C。 题型03 原电池原理 1．概念与反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2．能量转化过程： 3．工作原理： 原电池反应：Zn+H2SO4=ZnSO4+ H2↑ 4．原电池构成条件： （1）一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生（一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应）。 （2）二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。 （3）三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： 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。 5. 设计原电池的基本思路 【典例3】如图所示各装置中，可以构成原电池的是（　　） A B C D 【答案】C 【详解】A．锌片与稀硫酸发生反应，只有一个电极，未构成原电池，故A错误； B．酒精属于非电解质，不能电离出离子，不导电，无法构成原电池，故B错误； C．两电极活泼性不同，构成了闭合回路，有电解质溶液，能自发的发生氧化还原反应，故C正确； D．未形成闭合回路，故D错误； 故选：C。 【变式3-1】关于如图所示的原电池，下列说法正确的是（　　） A．该装置能将电能转化为化学能 B．锌片上发生还原反应 C．电子由锌片通过导线流向铜片 D．铜片上发生的反应为Cu2++2e-═Cu 【答案】C 【详解】A、该装置为原电池，将化学能转化为电能，故A错误； B、锌片为负极，负极上发生氧化反应，故B错误； C、原电池工作时，电子从负极锌沿导线流向正极铜，故C正确； D、铜为正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，故D错误； 故选：C。 【变式3-2】Zn一Cu原电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是（ ） A．R电极上发生氧化反应，得到电子 B．该装置工作一段时间后，电解质溶液的pH增大 C．Q电极上的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+ D．该装置工作时，电路中电子的流动方向为R→电解质溶液→Q 【答案】B 【详解】在原电池中，阳离子向正极移动，因此Q为正极，则R为负极，Zn-Cu原电池中较活泼的能与硫酸反应的是锌，因此R为Zn，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；Q为Cu，发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑。 A、该装置中R电极为负极，发生氧化反应，失去电子，故A错误； B、Q为Cu，发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑，氢离子浓度减少，因此电解质溶液的pH增大，故B正确； C、Q电极上的电极反应式为2H++2e-=H2↑个，故C错误； D、在原电池中，电子只能在导线上移动，不能在电解质溶液中移动，故D错误。 故选B。 【变式3-3】利用微生物电池处理废水是一种较为先进的净水方法。一种利用微生物原电池装置处理硝酸盐废水的工作原理如图所示，下列说法正确的是（　　） A．该装置工作时，H+向电极N移动 B．该装置工作时，外电路电子由电极N经导线流向电极M C．该装置工作时，NO3-在负极被还原 D．温度越高，该装置工作效率越高 【答案】A 【详解】A.得电子的那一极为正极，N做正极，发生还原反应，阳离子向正极移动，故A正确； B.外电路电流由正极N经导线流向负极M，故B错误； C.正极发生还原反应，硝酸根在正极N发生还原反应，故C错误； D.该电池为微生物电池，微生物起到催化作用，当温度升高时，微生物的活性可能降低，故D错误； 故选：A。 题型04 原电池正负极的判断 1. 原电池中正、负极的判断依据 (1)依据原电池两极材料判断。一般较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼，不能作电极)；较不活泼的金属或可导电的非金属(如石墨等)作正极。 注意：较活泼金属是不是负极还得考虑电解质溶液，如Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池中Al作负极(Mg比Al活泼，但Mg和NaOH溶液不反应)，再如Fe、Cu冷的浓硝酸组成的原电池中Cu作负极(Fe遇到冷的浓硝酸钝化，阻止反应进一步进行，而Cu与冷的浓硝酸可以继续发生氧化还原反应)。 (2)根据电流方向或电子流向判断。电流(外电路)由正极流向负极;电子则由原电池的负极经外电路流向原电池的正极。 (3)根据内电路离子的迁移方向判断。阳离子向原电池正极移动，阴离子向原电池负极移动。 (4)根据原电池中的反应类型判断。 负极：失电子，发生氧化反应，现象是该电极质量减小等； 正极：得电子，发生还原反应，现象是伴随金属的析出或H2的放出。 【典例4】如图是一种锂电池放电的装置图，其中LiPF6是电解质、SO(CH3)2是溶剂，电池反应为4Li+FeS2=Fe+2Li2S。下列说法错误的是（　　） A．a电极为负极 B．b电极为正极 C．电子由b极通过导线移向a极 D．b极上发生还原反应 【答案】C 【详解】从电池反应式4Li+FeS2=Fe+2Li2S可以看出，Li失电子生成Li+，FeS2得电子产物与Li+反应，生成Fe和li2S，则a电极(Li)为负极，b电极(FeS2)为正极。 A．由分析可知，a电极为负极，A正确； B．由分析可知，b电极为正极，B正确； C．原电池工作时，电子由负极沿导线流向正极，a电极为负极，b电极为正极，则电子由a极通过导线移向b极，C错误； D．b极为正极，FeS2得电子产物与Li+反应，生成Fe和Li2S，发生还原反应，D正确； 故选：C。 【变式4-1】下列关于离子化合物的叙述正确的是（　　） A．离子化合物中可能存在共价键 B．离子化合物中阳离子一定是金属离子 C．离子化合物的水溶液一定能导电 D．离子键在形成过程中一定有电子的得失 【答案】A 【详解】A．含离子键的一定为离子化合物，则离子化合物中都含有离子键，可能存在共价键，如过氧化钠，故A正确； B．离子化合物中的阳离子可能为铵根离子，如氯化铵，故B错误； C．离子化合物不一定能导电，如碳酸钙是离子化合物，水溶液几乎不导电，故C错误； D．离子键的作用微粒为阴阳离子，阴、阳离子的形成不一定有电子的得失，如发生复分解反应生成离子化合物过程也没有电子转移，NaOH+HCl═NaCl+H2O，离子化合物氯化钠的形成没有电子的得失，故D错误； 故选：A。 【变式4-2】下列各组原子序数所表示的两种元素，能形成AB2型离子化合物的是（　　） A．11和16 B．7和8 C．14和8 D．12和9 【答案】D 【详解】能形成AB2型离子化合物，说明A、B分别是活泼金属和活泼非金属元素，且A位于第IIA、B位于第VIIA族， A.11号元素是Na，位于第IA族，16号元素是S，位于第VIA族，故A不符合； B.7号元素是N，位于第VA族，8号元素是O，位于第VIA族，故B不符合； C.14还元素是Si，位于第IVA族，8号元素是O，位于第VIA族，故C不符合； D.12号元素是Mg，位于第IIA族，9号元素是F，位于第VIIA族，故D符合； 故选：D。 【变式4-3】下列说法正确的是（　　） ①共价化合物一定含共价键，也可能含离子键 ②离子化合物一定含离子键，也可能含极性键或非极性键 ③含金属元素的化合物不一定是离子化合物 ④熔融状态下能导电的化合物一定是离子化合物 ⑤由分子构成的物质中一定存在共价键 ⑥由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物 A．①③⑤ B．②④⑥ C．②③④ D．①③⑥ 【答案】C 【详解】①含离子键的一定为离子化合物，则共价化合物中不可能含离子键，故①错误； ②离子化合物一定含离子键，可能含共价键，如NaOH中含极性共价键，Na2O2中含非极性共价键，故②正确； ③含金属元素的化合物也可能为共价化合物，如A1Cl3，故③正确； ④熔融状态能导电的化合物，其构成微粒为离子，则作用力为离子键，化合物一定是离子化合物，故④正确； ⑤由分子组成的物质可能不存在化学键，如稀有气体分子中不存在化学键，故⑤错误； ⑥由非金属元素组成的化合物可能为离子化合物，如铵盐，故⑥错误； 综上所述，②③④正确，故C正确； 故选：C。 题型05 原电池电极反应式的书写与判断 1．书写电极反应式的原则 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。 2．书写电极反应式的基本类型 (1)类型一 题目给定原电池的装置图，未给总反应式 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。 ③遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。(注意:电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2+，但Pb2+与硫酸溶液中的SO42-不共存，因而负极电极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4)。 ④将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。 (2)类型二 题目中给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 3．原电池反应的书写技巧 （1）将氧化还原反应方程式分解为氧化反应和还原反应两个半反应，氧化反应为负极反应，还原反应为正极反应； (2)两极反应的元素守恒；两极反应的电子得失守恒。结合电解质溶液的酸碱性，配平两极反应以及确定氧化产物和还原产物的存在形式； (3)首先写出较易写的电极反应式，然后用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 【典例5】银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是（　　） A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn（OH）2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 【答案】A 【详解】银锌纽扣电池中Zn为负极，发生氧化反应，在KOH溶液中，负极反应为Zn失去电子结合OH⁻生成Zn（OH）2，电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn（OH）2，正极Ag2O发生还原反应，Ag+得电子生成Ag,电极反应式为Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-。 A．Zn为负极，发生氧化反应，在KOH溶液中，负极反应为Zn失去电子结合OH⁻生成Zn（OH）2，电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn（OH）2，故A正确； B．正极Ag2O得电子生成Ag，电极反应式为Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，故B错误； C．正极的电极反应式为：Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，生成氢氧根离子，正极附近pH增大，故C错误； D．电池工作时，阳离子（K+）向正极（Ag2O）移动，故D错误； 故选：A。 【变式5-1】原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是（　　） A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，放电时SO42-向Al电极移动 B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O C．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池作电源，用石墨电极来电解硝酸银溶液，当析出1 mol Ag时，消耗铜电极32 g D．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu-2e-=Cu2+ 【答案】D 【详解】A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，铝和稀硫酸反应而失电子，铜和稀硫酸不反应，所以铝作负极，铜作正极，放电时SO42-向负极Al电极移动，故A正确； B．Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，铝和氢氧化钠溶液反应而失去电子发生氧化反应，镁和氢氧化钠溶液不反应，所以铝是负极，镁是正极，其负极反应式为：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，故B正确； C．Al、Cu、浓硝酸组成原电池，铝和浓硝酸发生钝化现象，铜和浓硝酸能自发的进行反应，所以铜作负极，铝作正极，其负极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，电解硝酸银溶液时，每析出1molAg，转移1mol电子，消耗Cu0.5mol，质量为32g，故C正确； D．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，铁和铜都与氯化铁反应，但铁的金属性比铜强，所以铁作负极，铜作正极，其负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，故D错误； 故选：D。 【变式5-2】对如图有关装置的说法正确的是（　　） A．装置I在工作时SO42- 向Pb电极移动 B．装置I中镁比铝更活泼，所以铝为原电池的正极 C．装置I中电子从Zn电极经过CuSO4溶液流向Cu电极 D．装置IV工作时，锌筒作正极，发生氧化反应 【答案】A 【详解】A. 装置I中Pb为负极，阴离子向负极迁移，因此硫酸根向铅电极移动，A正确； B. 装置I中电解质溶液为NaOH溶液，Al和NaOH溶液反应生成Na[AI (OH)4]和H2，则Al为原电池的负极，Mg为正极，B错误； C. 装置中锌与硫酸铜反应产生硫酸锌和铜单质，因此负极为Zn，正极为Cu，CuSO4溶液为电解质溶液，原电池工作时，电子从Zn电极经过导线流向Cu电极，不会进入CuSO4溶液，C错误； D. Zn为较活泼电极，锌筒作负极，发生氧化反应，D错误； 故选：A。 【变式5-3】某化学兴趣小组自制盐水彩灯装置如图，下列电池组合正确且能使彩灯亮起来的是（　　） 选项 电极a（+） 电极b（-） 溶液X A Al Mg NaOH溶液 B Zn Pt HCl溶液 C Cu Fe FeCl3溶液 D 石墨 Cu CuSO4溶液 【答案】C 【详解】A．该装置可以形成原电池，Al能与NaOH溶液反应，Mg与NaOH溶液不反应，故Mg作正极，Al作负极，故A错误； B．该装置可以形成原电池，Zn活泼作负极，Pt作正极，故B错误； C．该装置可以形成原电池，Fe比Cu活泼，Fe作正极，Cu作正极，故C正确； D．Cu与硫酸铜不反应，不能形成稳定电流，灯泡不亮，故D错误； 故选：C。 题型06 利用原电池原理比较金属活动性的强弱 利用原电池比较金属活动性强弱 原电池中，一般活动性强的金属作负极，活动性弱的金属作正极。如有两种金属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。 原电池反应的本质是氧化还原反应，其中负极发生氧化反应（金属失去电子被溶解），正极发生还原反应（溶液中阳离子得到电子，如氢离子生成氢气产生气泡）。金属活动性越强，越容易失去电子，因此通常作为负极；活动性较弱的金属不易失去电子，作为正极。通过将两种金属构成原电池，观察电极现象（如是否溶解、是否产生气泡），即可判断正负极，进而比较金属活动性强弱，即负极金属活动性强于正极金属。 【典例6】X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池．X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应．据此判断四种金属的活动性顺序是（　　） A．X＞Z＞W＞Y B．Z＞X＞Y＞W C．X＞Y＞Z＞W D．Y＞W＞Z＞X 【答案】A 【详解】原电池中，较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极，X、Y相连时，X为负极，则金属活动性顺序为X＞Y； 电子从负极沿导线流向正极，电流从正极沿导线流向负极，Z、W相连时，电流方向是W→Z，则金属活动性顺序为Z＞W； 负极上失电子发生氧化反应，正极上氢离子得电子发生还原反应，X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，则金属活动性顺序为X＞Z； 负极上失电子发生氧化反应，正极上发生还原反应，W、Y相连时，W极发生氧化反应，则金属活动性顺序为W＞Y，故四种金属的活动性顺序是X＞Z＞W＞Y。 故选：A。 【变式6-1】现有M、N、P、E四种金属，已知：①氧化性强弱顺序为N2+＞M2+；②E、P用导线连接放入稀硫酸中，P表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2++2e-═E，N-2e-═N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是（　　） A．M＞N＞E＞P B．E＞N＞M＞P C．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N 【答案】A 【详解】①氧化性强弱顺序为N2+＞M2+，可知金属性M＞N； ②E、P用导线连接放入稀硫酸溶液中，P表面有大量气泡逸出，可知E为负极，金属性E＞P； ③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2++2e-═E，N-2e-=N2+，可知N为负极，金属性N＞E， 则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是M＞N＞E＞P。 故选：A。 【变式6-2】将A、B、C、D四种金属按如图装置进行实验，由部分实验现象判断四种金属的活动性顺序是（　　） 实验装置 部分实验现象 甲：电极A逐渐溶解 乙：电极C的质量增加 丙：电极A上产生气泡 A．D＞B＞A＞C B．D＞A＞B＞C C．A＞B＞D＞C D．D＞A＞C＞B 【答案】B 【详解】甲.电极A逐渐溶解，说明电极A失电子，发生氧化反应，则A为负极，B为正极； 乙.电极C的质量增加，说明电极C得电子，发生还原反应，则B为负极，C为正极； 丙.电极A上产生气泡，说明电极A得电子，发生还原反应，则D为负极，A为正极； 故因此四种金属的活动性由强到弱的顺序是D＞A＞B＞C。 故选：B。 【变式6-3】有A、B、C、D四块金属，进行如下实验: ①将A、B用导线相连结，浸入稀硫酸溶液中，A极为负极 ②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由D→导线→C ③A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡 ④B、D相连后同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应 据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（　　） A．A>B>C>D B．C>A>D>B C．A>C>D>B D．B>D>C>A 【答案】B 【详解】①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A极为负极，所以活泼性：A>B； ②原电池中，电流从正极流向负极，C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由D→导线→C，所以金属活泼性：C>D； ③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡，说明C极是正极，所以金属活泼性：A>C； ④B、D相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应，说明D极是负极，所以金属活泼性：D>B； 综上可知金属活泼性顺序是A>C>D>B。 故选：B。 题型07 燃料电池 1．燃料电池概念：一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。 2．常见燃料电池及电极反应式 （1）氢氧燃料电池 电池组成：铂碳/氢气、铂碳/氧气，氢氧化钾溶液（或H2SO4溶液） 特点：用于航天飞机、牵引车等 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2-4e-=4H+ 2H2+4OH--4e-=4H2O 正极反应式 O2+4e-+4H+=2H2O O2+2H2O+4e-=4OH- 电池总反应式 2H2+O2=2H2O （2）甲烷等其他燃料电池。 （1）酸性介质（如H2SO4） 负极：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 正极：2O2+8e-+8H+=4H2O； 总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O。 （2）碱性介质（如KOH） 负极：CH4-8e-+10OH-=+7H2O； 正极：2O2+8e-+4H2O=8OH-； 总反应式：CH4+2O2+2OH-=+3H2O 【典例7】某固体氧化物为电解质的新型燃料电池是以液态肼（N2H4）为燃料，其原理示意图如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该装置实现把电能转变成化学能 B．电极甲为原电池的负极，发生还原反应 C．电池工作时，O2-向电极乙移动 D．电子的流向：电极甲→负载→电极乙 【答案】D 【详解】以N2H4为燃料与氧气构成燃料电池，根据元素化合价的变化，可确定N2H4为负极（电极甲）反应物，失去电子，被氧化为N2，O2为正极（电极乙）反应物，得到电子，被还原为O2-。 A．燃料电池是将化学能转化为电能的装置，故A错误； B．根据分析可知，电极甲为负极，失去电子，发生氧化反应，故B错误； C．在原电池内部，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，该装置中电极甲为负极，电极乙为正极，所以O2-由电极乙移向电极甲，故C错误； D．在外电路中，电子由负极（甲）经过负载流向移向正极（乙），故D正确； 故选：D。 【变式7-1】氢燃料电池汽车由于具备五大优势：零排放、零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，某氢燃料电池汽车的结构如图所示：下列说法错误的是（　　） A．电极A、B用多孔电极材料的优点是能增大反应物接触面积 B．“电池”能将燃料电池产生的多余电能暂时储存起来 C．电极B的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH- D．质子通过电解质溶液向电极B迁移 【答案】C 【详解】A．多孔电极材料表面积大，吸附性强，能增大反应物接触面积，故A正确； B．当汽车处于怠速等过程中，“电池”能将燃料电池产生的多余电能暂时储存起来，汽车行驶过程中，燃料电池产生的电能转化为动能，故B正确； C．电解质溶液为酸性溶液，电极反应应为4H++O2+4e-═2H2O，故C错误； D．电极B通入氧气，发生还原反应，为正极，质子即氢离子为阳离子，向原电池正极移动，故D正确； 故选：C。 【变式7-2】瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如图，下列有关说法正确的是（　　） A．电池工作时，Na+向电极1移动 B．电池工作时电极2附近溶液的pH减小 C．电池总反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O D．电极1发生的电极反应为：2NH3-6e-=N2+6H+ 【答案】C 【详解】根据电池的工作原理示意图，知道通氧气的电极2是正极，电极1是负极； A、原电池工作时，电解质中的阳离子向正极移动，即Na+向正极电极2移动，故A错误； B、在正极电极2上是氧气发生得电子的还原反应，碱性环境下电极反应应该是：O2+4e-+2H2O=4OH-，所以电池工作时电极2附近溶液的pH增大，故B错误； C、燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式，即4NH3+3O2=2N2+6H2O，故C正确； D、在燃料电池的负极上发生燃料氨气失电子的氧化反应，则碱性环境下电极1发生的电极反应为：2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O，故D错误。 故选：C。 【变式7-3】氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物是H2O，无污染，是一种具有应用前景的绿色电源。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是（　　） A．通入氢气的电极发生氧化反应 B．正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH- C．放电过程中碱性电解液的pH不变 D．碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动 【答案】D 【详解】氢氧燃料电池工作时，是把化学能转变为电能，通入氢气的电极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-+2OH-═2H2O，通入氧气的电极为原电池的正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH-，电子是从负极流向正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 A．氢氧燃料电池中，氢气易失电子发生氧化反应，故A正确； B．氧气易得电子发生还原反应，通入氧气的电极是正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正确； C．氢氧燃料电池放电过程中，总反应为氢气和氧气反应生成水，水从负极边上排出，则碱性电解液的pH不变，故C正确； D．阳离子向正极移动即通入氧气的电极移动，故D错误； 故选：D。 题型08 化学电源 1．一次电池概念：放电后不能再充电使其复原的电池。 2．常见一次电池及电极反应式 （1）碱性锌锰电池 电池组成：锌、碳棒、二氧化锰、氢氧化钾 特点：用途广泛 正极反应：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-； 负极反应：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2； 总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。 （2）银锌钮扣电池 电池组成：锌、氧化银、氢氧化钾溶液 特点：放电平稳，电流大 负极反应：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2； 正极反应：Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-； 总反应：Zn+Ag2O+H2O═Zn(OH)2+2Ag。 3．充电电池二次电池 (1)特点：放电时所进行的氧化还原反应，充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。 (2)实例：铅蓄电池，锂离子电池。 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 （1）放电时的反应 ①负极反应：Pb+ SO42--2e-=PbSO4；Pb-2e-+SO42-=PbSO4 ②正极反应：PbO2+4H++ SO42-+2e-=PbSO4+2H2O。 （2）充电时的反应 ①阴极反应：PbSO4+2e-=Pb+ SO42-； ②阳极反应：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++ SO42-； 总反应：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。 【典例8】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，NH4+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+ 【答案】D 【详解】电池总反应式为：Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑+H2O，反应中Zn被氧化，为原电池的负极，负极反应为Zn-2e-=Zn2+，MnO2为原电池的正极，发生还原反应，正极反应为2MnO22++2e-=Mn2O3+2NH3↑+H2O。 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。 【变式8-1】碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnO（OH）+Zn（OH）2，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．电池为二次电池 B．电池工作时，OH-通过隔膜向Zn极移动 C．电池工作时，MnO2发生氧化反应 D．负极的电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+ 【答案】B 【详解】电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，Zn为负极，碱性环境下，反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2。 A．碱性锌锰电池不能充电，是一次电池，不属于充电电池，故A错误； B．电池工作时，OH-通过隔膜向Zn电极移动，故B正确； C．电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，故C错误； D．电池工作Zn为负极，碱性环境下，反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2，故D错误； 故选：B。 【变式8-2】铅酸蓄电池由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖PbO2，负极板上覆盖Pb，稀硫酸作电解质溶液。下列说法不正确的是（　　） A．放电过程中PbO2极板质量增加 B．充电过程中H+向阴极移动 C．充电过程中阴极板离子放电顺序：H+＞Pb2+ D．栅状极板交替排列增加极板与电解液接触面积，加快反应速率 【答案】C 【详解】A．放电时，正极PbO2得电子发生还原反应，电极反应式为PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，PbO2转化为PbSO4，所以PbO2极板质量增加，故A正确； B．充电时，装置为电解池，阳离子向阴极移动，所以H+向阴极移动，故B正确； C．充电时，阴极发生还原反应，电极反应式为PbSO4+2e-=Pb+SO42-，是Pb2+得电子，说明放电顺序Pb2+＞H+，故C错误； D．栅状极板交替排列，增大了极板与电解液的接触面积，根据反应速率的影响因素，接触面积增大，反应速率加快，故D正确； 故选：C。 【变式8-3】下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是（　　） A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏 C．铅酸蓄电池在工作中，负极每消耗1mol铅，则硫酸溶液中就转移2mol电子 D．氢氧燃料电池的电解质溶液可以是稀硫酸或KOH溶液 【答案】C 【详解】A．干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，A正确； B．在干电池中，Zn作负极，被氧化，因此长时间使用后，锌筒被破坏，B正确； C．铅蓄电池工作过程中，负极每消耗1mol铅，外电路转移2mol电子，硫酸溶液中不能转移电子，C错误； D．氢氧燃料电池的电解质溶液可以是酸性或者碱性溶液，故可以是稀硫酸或KOH溶液，D正确。 故选：C。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $