专题04 化学反应与能量变化（期中培优讲义）高一化学下学期人教版

专题04 化学反应与能量变化 目 录 第一部分 知识体系·导图构型 第二部分 重难剖析·方法技巧 重点01 放热反应与吸热反应 重点02 化学键与化学反应中能量变化的关系 重点03 原电池模型 重点04 电极反应式的书写方法 重点05 常见的化学电池 第三部分 典例精析·迁移应用 第四部分 考场练兵·分层实战 夯实基础·综合应用·思维拔高 重点一 放热反应与吸热反应 1.化学反应中的变化 化学反应中的变化 ①物质变化：有新物质生成——遵循质量守恒定律 ②能量变化 吸收热量——遵循能量守恒定律 放出热量——遵循能量守恒定律 2.放热反应与吸热反应的对比 放热反应 吸热反应 含义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 能量转化 化学能转化为热能释放出来 热能转化为化学能被生成物所“储存” 化学反应中的能量变化(宏观角度) 反应物的总能量>生成物的总能量 反应物的总能量<生成物的总能量 常见反应举例 ①大多数化合反应； ②所有的燃烧及缓慢氧化反应； ③酸碱中和反应； ④活泼金属与酸或H2O的反应； ⑤少数分解反应，如过氧化氢分解制氧气； ⑥铝热反应（2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe） ①大多数的分解反应； ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===2NH3↑+BaCl2+10H2O； ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如CO2+C2CO； C+H2O(g)CO+H2； 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 ④盐酸与碳酸氢钠的反应 ①一个化学反应是吸热还是放热取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。若反应物的总能量>生成物的总能量，则为放热反应；若反应物的总能量<生成物的总能量，则为吸热反应。 ②化学反应是吸热还是放热与反应条件(是否需要加热等)和反应类型(如化合反应、分解反应等)无必然关系。 ③绝大多数吸热反应需在加热条件下进行，但也有部分吸热反应不加热即可进行。例如，Ba(OH)2·8H2O晶体与NH₄Cl晶体的反应为吸热反应，二者混合后就能进行反应，不需要加热。 ④需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，某些放热反应也需要加热，如Fe+SFeS开始时需要加热才能发生，但该反应是放热反应。 ⑤若某反应为放热反应，则该反应的逆向反应为吸热反应，如H2与O2化合生成H2O为放热反应，则H2O分解生成H2和O2为吸热反应。 ⑥放热反应和吸热反应均是化学反应。有些物质的变化过程虽然也有热量变化，但并不是放热反应或吸热反应。如NaOH固体溶于水、浓H2SO4的稀释等放热，但不属于放热反应；NH4NO3固体溶于水、碘升华等吸热，但不属于吸热反应。 重点二 化学键与化学反应中能量变化的关系 1.化学反应的实质 实质：化学反应的过程就是反应物分子破裂成原子，原子重新组合成生成物分子的过程，也就是反应物分子中化学键断裂和生成物分子中化学键形成的过程。 2.化学反应中能量变化的原因 化学反应是放出能量还是吸收能量主要取决于反应物中化学键断裂所吸收的能量和生成物中化学键形成所放出的能量的相对大小。化学键与化学反应中能量变化的关系如图所示： E1>E2,反应吸收能量，为吸热反应；E1<E2,反应放出能量，为放热反应。 以H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)为例，1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)在25℃和101 kPa条件下完全反应生成2 mol HCl(g)时，能量变化如图所示： 断开反应物中的化学键所吸收的能量 形成生成物中的化学键所放出的能量 1mol化学键 H2(g) Cl2(g) HCl(g) 436kJ 243kJ 431kJ H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) 436kJ+243kJ==679kJ 862kJ 吸收的总能量小于放出的总能量，故为放热反应，679kJ-862 kJ=-183kJ,即反应放出183kJ能量 ①同种条件下，形成1mol化学键所释放的能量与断开1mol同种化学键所吸收的能量是相同的。 ②物质所具有的能量越低越稳定，其作反应物参加反应时，化学键断裂吸收的能量就越多，而形成该物质(作生成物)的化学键时放出的能量也越多。 3.从宏观角度和微观角度计算化学反应的能量变化 宏观角度 能量变化类型 表现形式 反应物的总能量<生成物的总能量 吸收能量 吸热 反应物的总能量>生成物的总能量 释放能量 放热 结论：ΔE== E生成物的总能量-E反应物的总能量。若ΔE>0，反应为吸热反应；若ΔE<0，反应为放热反应。 微观角度 能量变化类型 表现形式 断裂反应物化化学键的总能量<形成生成物化学键释放的总能量 释放能量 放热 断裂反应物化化学键的总能量>形成生成物化学键释放的总能量 吸收能量 吸热 结论：ΔE== E反应物的总键能-E生成物的总键能。若ΔE>0，反应为吸热反应；若ΔE<0，反应为放热反应。 重点三 原电池模型 1.火力发电能量转化过程 2.原电池 （1）定义及本质 概念：原电池是把化学能转化为电能的装置， 反应本质：自发进行的氧化还原反应。 （2）原电池模型 Zn—Cu电池 ①电子移动方向 锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极 ②离子移动方向 阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 ③电极反应式 负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)。 正极(铜极)：2H＋＋2e－===H2(还原反应)。 总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 （3）原电池构成条件 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) 二看两电极 一般是活泼性不同的两电极 三看是否形成闭合回路 形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液或熔融电解质； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中 ①形成原电池后锌片表面有少量气体产生，可能原因：一是锌片不纯，自身构成了微电池；二是锌片与H+直接接触发生氧化还原反应产生 H2（化学能转化为热能损耗）。 ②实验中所用的酸是稀硫酸，也可以用稀盐酸，但不能用浓硫酸或硝酸。 3.原电池的正、负极的判断方法 ①根据电极材料：较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 ②根据电流方向或电子流动方向：电流是由正极流向负极的，电子是由负极流向正极的。 ③根据离子移动方向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 ④根据电极反应类型：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。 ⑤根据电极上反应现象：如电极粗细的变化、质量的变化、是否有气泡产生等。 在判断电流方向时，要注意电源的内电路和外电路的电流方向的不同：在电源的外电路电流由正极流向负极，在电源的内电路电流由负极流向正极。 4.原电池的应用 ①比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 ②加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，创造多个微电池反应环境，使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率增大。 Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但锌不足时，产生H2的物质的量要减少。 ③用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 ④设计制作化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等。 设计化学电源的方法： ①拆分反应：将氧化还原反应分成两个半反应。 ②选择电极材料：将还原剂（一般为比较活泼的金属）作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极——石墨棒、铂片作负极。 ③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。 ④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。 重点四 电极反应式的书写方法 1.遵循三个守恒 得失电子守恒 元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子，元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子。 电荷守恒 电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等。 原子守恒(质量守恒) 电极反应两边同种原子的原子个数相等。 2.电极反应式的书写方法 （1）负极反应式的书写 ①若负极材料本身被氧化 a.金属电极失去电子生成的金属阳离子不与电解质溶液反应，负极反应式： M - ne- = Mn+。如锌、铜、稀硫酸构成的原电池，负极反应式为 Zn-2e- === Zn2+ b.金属电极失去电子生成的金属阳离子与电解质溶液反应，书写时需将金属失电子的反应和金属阳离子与电解质溶液的反应叠加。 如铅蓄电池的负极反应式为Pb - 2e- + SO42- ===PbSO4。 ②负极材料本身不参与反应 如燃料电池，在书写电极反应式时，要注意燃料反应后的产物是否与电解质溶液的反应叠加。如以 NaOH 溶液为电解质溶液的氢燃料电池，负极反应式为 H2 - 2e- + 2OH- ===2H2O。 (2)正极反应式的书写 ①若负极材料与电解质溶液能自发地发生化学反应 在正极上发生还原反应的物质是电解质溶液中的某种微粒。如锌、铜、稀硫酸构成的原电池，锌能与稀硫酸反应正极反应为 2H+ + 2e- = H2↑；若电解质溶液换为 CuSO4溶液，则正极反应为 Cu2+ + 2e- = Cu。 ②若负极材料与电解质溶液不能自发地发生化学反应 在正极上发生还原反应的物质一般是溶解在电解质溶液中的O2。如铁、铜、氢氧化钠构成的原电池，Fe 与NaOH溶液不反应，正极反应为： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-。 ③若反应产物与电解质溶液反应 要写相应的叠加式。如铅蓄电池的正极反应为： PbO2+ 2e- + 4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O。 (3)电极总反应式的书写 ①直接根据原电池反应原理书写，如氢氧燃料电池，无论电解质溶液是酸性、碱性或中性，总反应方程式均为2H2 + O2 = 2H2O。 ②“加和法”：总反应方程式 = 负极反应式 + 正极反应式。注意，只有电子转移数目相等时方可直接加和。 3.书写电极反应的基本规则 (1)两极得失电子数目相等。 (2)电极反应式常用“===”表示，不用“→”表示。 (3)电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；而有固体生成时，由于固体附着在电极上，不必加“↓”。 (4)书写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加 H+、OH-或H2O。 重点五 常见的化学电池 1.一次电池 （1）普通锌锰电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质 电极反应 负极 Zn-2e-==Zn2＋ 正极 2MnO2＋2NH＋2e-==Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4-==Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺陷 酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀 改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池； b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池； c.负极材料由锌片改为锌粉。 （2）碱性锌锰干电池 结构 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极 正极材料：MnO2 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 2.二次电池 （1）铅蓄电池工作原理 结构 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。 总反应式 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 （2）二次电池的充放电规律 ①充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 ②工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 ①二次电池的充、放电不能理解为可逆反应。 ②充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 （3）镍镉电池 以Cd 为负极，NiO(OH)为正极，KOH为电解质，总反应式为 2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 镍镉电池寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池若不回收会严重污染环境。 （4）锂离子电池 碱金属中的 Li 是最轻的金属，活动性很强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。锂的活动性很强，易与水发生反应，故锂电极不能与含水的介质接触，一般采用有机介质。 （5）银锌电池 结构 银锌电池正极填充 Ag2O和石墨，负极填充锌汞合金，电解质溶液为 KOH。 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极 正极材料：Ag2O 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 总反应 Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag 3.燃料电池 （1）装置及特点 装置 燃料电池的构成 燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)与氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的 电化学反应装置。 燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体， 电解质通常有四种情况： ①稀硫酸 ②KOH溶液 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32- ④固体电解质是掺杂了Y2O3（三氧化二钇）的ZrO2（氧化锆）固体，高温下能传导O2-离子 特点 ①清洁、安全、高效 ②燃料的利用率高、能量转化率高，能量转化率达到80%以上 ③与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低 ④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，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用 ⑤供电量易于调节，能适应于电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领域有广阔的应用情景 （2）氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，电解质溶液可分为酸性、碱性和中性。 正负极反应式 电解质溶液 负极 正极 酸性（H+） H2 - 2e- == 2H+ O2 + 4H+ + 4e- == 2H2O 中性（Na2SO4） H2 - 2e- == 2H+ O2 + 2H2O + 4e- == 4OH- 碱性（OH-） H2 + 2OH- - 2e- == 2H2O O2 + 2H2O + 4e- == 4OH- （3）甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O 负极反应式：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-===5CO2＋2H2O 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32- ④用能传导氧离子(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式：CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O 正极反应式：2O2＋8e－===4O2- （4）解答燃料电池题目的思维模型 吸放热反应的辨析 【典例1】（24-25高一下·江苏连云港·期中）下列属于氧化还原反应且反应为放热的是 A．碳酸钙受热分解 B．铜与浓硝酸反应 C．氯化铵晶体与氢氧化钠晶体的反应 D．盐酸与氢氧化钠的反应 【答案】B 【详解】A．碳酸钙受热分解为吸热反应，且反应中各元素化合价均无变化，不属于氧化还原反应，A错误； B．铜与浓硝酸反应中，Cu元素化合价从0价升高为+2价，部分N元素化合价从+5价降低为+4价，属于氧化还原反应，且金属与浓硝酸的反应为放热反应，B正确； C．氯化铵晶体与氢氧化钠晶体的反应（）为吸热反应，且属于复分解反应，无元素化合价升降，不属于氧化还原反应，C错误； D．盐酸与氢氧化钠的中和反应（）为放热反应，但属于复分解反应，无元素化合价升降，不属于氧化还原反应，D错误； 故选B。 【迁移应用1】（25-26高一上·陕西商洛·期中）如图所示，将碳酸钙与包裹有、干燥剂的棉花放入底部有洞的试管中，然后将试管底部浸没在稀盐酸中，观察到棉花着火燃烧。下列有关说法错误的是 A．在参与的反应中只作氧化剂 B．与反应产生 C．棉花着火燃烧说明与的反应放热 D．稀盐酸不是电解质 【答案】A 【分析】碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和气体，通过包裹有干燥剂的棉花将CO2干燥，气体与过氧化钠反应，既生成助燃气体，又放热，使温度达到棉花的着火点，故棉花燃烧，据此分析。 【详解】A．气体与过氧化钠反应：，该反应中过氧化钠既作氧化剂又作还原剂（自身发生歧化反应），并非只作氧化剂，A符合题意； B．碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和气体，通过包裹有干燥剂的棉花将CO2干燥，干燥的二氧化碳遇包裹过氧化钠的棉花，棉花着火燃烧，说明CO2与过氧化钠反应会释放热量并产生氧气，B不符合题意； C．棉花着火需达到可燃物的着火点，说明CO2与过氧化钠的反应放热，使温度升高至棉花的着火点，C不符合题意； D．稀盐酸是混合物，而电解质为化合物，因此稀盐酸不是电解质，D不符合题意； 故选A。 【迁移应用2】（25-26高二上·江苏苏州·月考）下列反应中，生成物总能量高于反应物总能量的是 A．与氯化铵(s)混合 B．酒精燃烧 C．强酸强碱的中和反应 D．催化氧化制取 【答案】A 【详解】A．Ba(OH)2·8H2O(s)与氯化铵(s)为吸热反应，生成物总能量高于反应物总能量，A正确； B．酒精燃烧是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，B错误； C．强酸强碱的中和反应为放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，C错误； D．SO2催化氧化生成SO3是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，D错误； 故选A。 根据能量图进行化学反应分析 【典例2】（24-25高一下·湖南益阳·期末）如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法错误的是 A．金属镁和卤素单质(X2)的反应均为放热反应 B．MgX2中热稳定性最弱的是MgI2 C．22.4 LF2(g)与足量的Mg充分反应，放热1124 kJ D．由图可知MgCl2(s)分解吸收的能量比MgBr2(s)大 【答案】C 【详解】A．金属与卤素单质的能量之和高于生成物的能量，所以金属镁和卤素单质(X2)的反应都是放热反应，A正确； B．物质的能量越低越稳定，热稳定性：MgI2＜MgBr2＜MgCl2＜MgF2，则热稳定性最弱的是MgI2，故B正确； C．22.4 L F2(g)未指明标准状况，无法确定其物质的量是否为1 mol，C错误； D．MgCl2分解吸热能量等于其生成放热的绝对值(641 kJ·mol⁻¹)，MgBr2为524 kJ·mol⁻¹，故MgCl2分解吸收能量更大，D正确； 答案选C。 【迁移应用1】（24-25高一下·浙江·期中）下列图示与对应的叙述不相符的是 A．由(a)图可表示盐酸与碳酸氢钠反应的能量变化 B．由(b)图可知等质量金刚石比石墨完全燃烧放出能量多 C．由(c)图可知，1 mol (g)和2 mol (g)反应放出的热量为(a-b)kJ D．由(d)图可知，由A到C为放热反应 【答案】C 【详解】A．(a)图中生成物总能量高于反应物总能量，则反应为吸热反应，盐酸与碳酸氢钠反应为吸热反应，图示与叙述相符，A不符合题意； B．由(b)图可知，金刚石与氧气的能量高于石墨与氧气的能量，等质量金刚石比石墨完全燃烧放出能量多，图示与叙述相符，B不符合题意； C．该反应为可逆反应，1 mol (g)和2 mol (g)反应不能完全转化生成三氧化硫，则反应放出的热量小于(a-b)kJ，图示与叙述不相符，C符合题意； D．由(d)图可知，A的能量高于C的能量，故由A到C为放热反应，图示与叙述相符，D不符合题意； 故选C。 【迁移应用2】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中）某化学反应包括两步反应，整个反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．与的键能差为 B．的总键能大于的总键能 C．两步反应均为吸热反应 D．反应一定要加热才能发生 【答案】A 【详解】A．1molB(g) 与的键能差为，与的键能差为 ，则与的键能差为 ，A正确； B．总反应中，反应物总能量高于生成物，属于放热反应，反应物总键能−生成物总键能<0，因此1mol 的总键能小于1mol 的总键能，B错误； C．第一步中，B的能量高于A，为吸热反应；第二步中，C的能量低于B，为放热反应，并非两步均为吸热反应，C错误； D．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，D错误； 故选A。 从宏观、微观角度计算反应的吸放热 【典例3】（24-25高一下·江苏南京·期中）键能是指气态分子中化学键解离成气态原子所吸收的能量。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应的反应热。下表是一些化学键的键能： 化学键 键能/ 413 745 436 1075 根据键能数据计算每消耗时，反应的热效应为 A．放热 B．吸热 C．放热 D．吸热 【答案】B 【详解】根据ΔH=断裂化学键吸收的总能量－形成化学键释放的总能量， 反应物断裂键：CH4含4个C-H键，断键吸收4×413=1652kJ、1molCO2含2molC=O键，断键吸收2×745=1490kJ，总计吸收1652+1490=3142kJ；生成物形成键：2molCO含2molC≡O键，释放2×1075=2150kJ、2molH2含2molH-H键，释放2×436=872kJ；总计：2150+872=3022kJ。ΔH=3142−3022=+120kJ＞0，反应吸热120kJ；故选B。 【迁移应用1】（24-25高一下·四川眉山·期中）氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。 下列说法正确的是 A．相同条件下，1mol氢原子的能量为E1，1mol氢分子的能量为E2，则2E1>E2 B．燃烧时化学能全部转化为热能 C．断开2molH-O释放930kJ的能量 D．该反应生成2mol水蒸气时释放能量245kJ 【答案】A 【详解】A．形成化学键需要放出能量，故2E1>E2，A正确； B．燃烧时化学能转化为热能、光能等，B错误； C．断开2molH-O吸收930kJ的能量，C错误； D．图示热化学方程式为：，故生成2mol水蒸气时释放能量490kJ，D错误； 故选A。 【迁移应用2】（23-24高一下·云南昆明·期中）研究表明，在一定条件下，与发生互变反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．表示 B．该条件下，比更稳定 C．转化为放出的能量 D．断开中所有的化学键需要吸收的能量为 【答案】D 【详解】 A．根据原子半径大小可判断表示，表示不符合题意； B．物质的能量越低越稳定，由图，所具有的能量高于，故更稳定，不符合题意； C．转化为需要吸收186.5-127.2=的能量，不符合题意； D．表示CNH(g)，由图，断开中所有的化学键需要吸收的能量为符合题意； 故选D。 原电池原理及其应用 【典例4】（24-25高一下·吉林长春·期中）在通风橱中进行下列实验。下列说法不正确的是 步骤 现象 Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变成红棕色 Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止 Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡 A．I中气体由无色变红棕色的化学方程式： B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应 C．对比Ⅱ、Ⅲ中现象分析可知：Fe比Cu活泼，故Ⅲ中Fe做负极 D．Ⅲ中正极上发生的反应为 【答案】C 【详解】A．I中铁和稀硝酸反应生成NO气体，在空气中易被氧化为二氧化氮，气体由无色变红棕色的化学方程式：，A正确； B．Ⅱ中浓硝酸具有强氧化性，常温下Fe遇浓硝酸，铁表面会形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应，反应迅速停止，B正确； C．由于常温下Fe与浓硝酸会发生钝化反应，而Cu与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，Ⅲ中Cu做负极，C错误； D．Ⅲ中Fe做正极，得到电子被还原为，电极反应为，D正确； 故选C。 【迁移应用1】（24-25高一下·广东广州·期中）根据原电池原理，下列有关如图装置的说法正确的是 A．若a为Ag，b为Cu，c为FeCl3溶液，则a电极质量减轻 B．若a为Zn，b为Cu，c为稀H2SO4，则b电极上没有气泡生成 C．若a为Zn，b为Ag，c为CuSO4溶液，每转移0.2mol电子，b电极质量增加6.4g D．若a为Mg，b为Al，c为NaOH溶液，则电子由a经导线流向b 【答案】C 【详解】A．还原性银小于铜，总反应为铁离子和铜生成铜离子和亚铁离子，则b为负极、a为正极，若a为Ag，b为Cu，正极铁离子被还原为亚铁离子，则a极质量不变，故A错误； B．Zn比Cu活泼，故Zn做负极，Cu做正极，正极发生还原反应氢离子被还原为氢气，故B错误； C．锌比银活泼，锌为负极，银为正极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，转移0.2mol电子，生成0.1molCu，即正极质量增加0.1mol×64g/mol=6.4g，故C正确； D．镁和氢氧化钠不反应，铝和氢氧化钠生成四羟基合铝酸钠，铝为负极、镁为正极，则电子由b经导线流向a，故D错误； 故选C。 【迁移应用2】（24-25高一下·广东广州·期中）下列关于如图所示装置的叙述，错误的是 A．氢离子在铜表面被还原，产生气泡 B．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向将不变 C．电流从锌片经导线流向铜片 D．若有6.5gZn发生溶解，理论上通过导线的电子数为0.2NA 【答案】C 【分析】根据的原电池装置图可知，Zn为负极，电极反应式为：；Cu为正极，电极反应式为：，据此分析解答。 【详解】A．根据分析及正极电极反应式可知，氢离子在铜表面被还原，产生气泡，A正确； B．如果将锌片换成铁片，铁比铜活泼，铁仍然作负极，铜仍然为正极，电流方向跟原来一样，B正确； C．在原电池中，电流从正极流向负极，即，C错误； D．6.5gZn的物质的量为，根据电极反应式可得到转移的电子数为，D正确； 故答案为：C。 一次电池 【典例5】（24-25高一下·湖北·期中）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法错误的是 A．电池工作时，作负极 B．电池工作时，向负极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成，转移电子数为 【答案】D 【分析】Zn为负极，电极反应式为：，MnO2为正极，电极反应式为：，据此分析； 【详解】A．由以上分析可知Zn为负极，A正确； B．电池工作时，阴离子向负极移动，故向负极移动，B正确； C．环境温度过低，反应速率减慢，不利于电池放电，C正确； D．由上述电极反应可知每生成1molMnOOH，Mn元素由+4价降低到+3价，转移1mol电子，转移电子数目为，D错误； 故选D。 【迁移应用1】（23-24高一下·江苏淮安·期中）根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，用来满足不同的用电需要。常见的锌锰干电池的构造如图所示。下列说法正确的是 A．锌筒质量逐渐减小 B．该电池可以反复充放电 C．石墨棒作负极 D．电流从锌筒通过导线流向石墨棒 【答案】A 【分析】图示的电池为锌锰电池，锌筒作为电池的负极，其电极反应式为，碳棒为电池的正极，其反应的电极方程式为。 【详解】A．根据电池反应，锌筒作为电池负极逐渐被反应，锌筒质量逐渐减小，A正确； B．该电池为一次电池，放电后不能重复充电，B错误； C．石墨棒作为正极，体系中在此电极上放电，C错误； D．电池中锌失去电子后通过导线转移到石墨棒上，电流方向为石墨到锌筒，D错误； 故选A。 【迁移应用2】（24-25高一下·四川达州·期中）常见的锌锰干电池的构造如图所示，放电时的电池反应为Zn＋2NH4Cl＋2MnO2=[Zn(NH3)2]Cl2＋2MnO(OH)。 已知：[Zn(NH3)2]Cl2在水溶液中可电离出[Zn(NH3)2]2+和Cl-。请回答下列问题： (1)该电池放电时能量的主要转化形式为_______，放电之后内部的化学反应_______(填“能”或“不能”)逆向进行。 (2)NH4Cl糊的作用是______；该干电池在使用的过程中，电子由______(填“锌筒”或“石墨棒”，下同)经导线流向______。 (3)负极发生的电极反应为_______；电路中每转移0.1NA个电子，生成MnO(OH)的质量为_______g。 【答案】(1) 化学能转化为电能 不能 (2) 作电解质溶液 锌筒 石墨棒 (3) Zn-2e-+2=[Zn(NH3)2]2++2H+ 8.8 【分析】原电池是将化学能转化为电能的装置。该锌锰干电池放电时是原电池工作原理。根据电池反应方程式可知，锌筒作原电池的负极，MnO2为原电池的正极，NH4Cl为电解质。根据原电池原理进行分析。 【详解】（1）原电池是将化学能转化为电能的装置。碱性锌锰干电池为一次电池，放电之后内部的化学反应不能逆向进行。答案为：化学能转化为电能；不能； （2）NH4Cl糊为原电池中的电解质溶液，在原电池内部起到传导离子，形成闭合回路的作用。在原电池中，电子由负极经导线向正极移动。根据分析，该干电池在使用过程中，电子由锌筒经导线流向石墨棒。答案为：作电解质溶液；锌筒；石墨棒； （3）负极发生氧化反应，电极反应为：Zn-2e-+2=[Zn(NH3)2]2++2H+；根据锌锰干电池放电时的反应式，可知，每生成2molMnO(OH)，电路中转移2NA个电子。所以电路中每转移0.1NA个电子，可生成0.1mol MnO(OH)，即生成MnO(OH)的质量为。答案为：Zn-2e-+2=[Zn(NH3)2]2++2H+；8.8。 二次电池 【典例5】（24-25高一下·浙江台州·期中）汽车用铅酸蓄电池示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．电池工作时，正极的反应式为 B．电池工作时，化学能转化为电能 C．该电池属于二次电池 D．电池工作时，电子由负极流出经过电解质溶液流向正极 【答案】D 【分析】铅酸蓄电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电解质是硫酸；放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。 【详解】A．电池工作时，正极二氧化铅得电子生成硫酸铅，正极的反应式为，故A正确； B．铅酸蓄电池属于化学电源，电池工作时，化学能转化为电能，故B正确； C．铅酸蓄电池可反复放电、充电，该电池属于二次电池，故C正确； D．电池工作时，电子由负极流出经过导线流向正极，故D错误； 选D。 【迁移应用1】（25-26高一下·浙江杭州·期中）新能源的利用对实现碳中和也有重要意义。第二代钠离子电池是以硬碳()为基底材料的嵌钠硬碳()和锰基高锰普鲁士白()为电极的一种二次电池。在充放电过程中，在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．负极反应： B．电解质溶液可以选用NaCl水溶液 C．若用钠离子电池给铅酸蓄电池充电，普鲁士白电极应连接铅酸蓄电池中电极 D．充放电过程中电解质中含量不变 【答案】B 【分析】该电池负极材料为，放电时发生反应；正极材料为，在正极得到电子发生还原反应生成，电极反应式为。充电时，左端电极与直流电源的正极相连，做电解池的阳极；右端电极为阴极。 【详解】A．根据分析，负极材料为，放电时发生反应，A正确； B．负极材料中嵌入Na单质，不能用NaCl水溶液作电解质溶液，B错误； C．若用钠离子电池给铅酸蓄电池充电，普鲁士白电极作为正极，连接充电时铅蓄电池的阳极，应发生氧化反应，由生成，故连接铅酸蓄电池中电极是正确的，C正确； D．充放电过程中物质可逆，电解质中含量不变，D正确。 故选B。 【迁移应用2】（24-25高一下·山东淄博·期中）汽车用铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。下列说法正确的是 A．电池充电时将化学能转化为电能 B．电池放电时，Pb作负极 C．电池放电时，向负极迁移 D．电池放电时，正极发生氧化反应 【答案】B 【详解】A．电池充电时将电能转化为化学能，A错误； B．电池放电时，Pb作为负极被氧化为PbSO4，B正确； C．放电时阳离子（H+）应向正极迁移，C错误； D．放电时正极发生还原反应，而非氧化反应，D错误； 故选B。 燃料电池 【典例6】（24-25高一下·吉林长春·期中）是一种剧毒气体，对废气资源化利用的途径之一是回收能量并得到单质硫，反应原理为如图为质子膜燃料电池的示意图。下列说法错误的是 A．电池工作时，电子从电极a经过负载流向电极b B．电极a上发生的电极反应式为 C．当反应生成时，理论上消耗了 D．当电路中通过4mol电子时，有4mol质子经质子膜进入正极区 【答案】C 【分析】从图上可以看出，电极a通入H2S生成S2的电极发生失电子的氧化反应，为负极，电极b通入氧气生成水的一极为正极，发生还原反应。 【详解】A．电极a中发生氧化反应生成，电极a是负极，电子从电极a经过负载流向电极b，A正确； B．电极a上发生氧化反应生成，电极反应式为，B正确； C．未指明气体是否处于标准状况，C错误； D．根据电子守恒，当电路中通过4mol电子时，有4mol经质子膜进入正极区，D正确； 故选C。 【迁移应用1】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中）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 D．质子通过电解质溶液向电极B迁移 【答案】C 【分析】该氢氧燃料电池电解质为酸性溶液，通入的电极A是负极，通入的电极B是正极，逐一分析选项。 【详解】A．多孔电极比表面积大，能够增大反应物与电极的接触面积，加快反应速率，A正确； B．装置中的电池可以储存燃料电池产生的多余电能，需要时再释放供能，B正确； C．该电池电解质为酸性，反应不会生成，电极B（正极）的正确电极反应式为，C错误； D．原电池中阳离子向正极迁移，质子（）是阳离子，B为正极，因此质子向电极B迁移，D正确； 故选C。 【迁移应用2】（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 【分析】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。 【详解】A．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．b电极通入氧化剂氧气，说明为正极，发生还原反应，B正确； C．氢氧燃料电池总反应方程式：，C正确； D．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。 夯实基础 1．（24-25高一下·山东潍坊·期中）一定温度下与反应生成，反应的能量变化如图所示。以下对该反应体系的描述中，错误的是 A．属于氧化还原反应 B．反应物的总能量比生成物的总能量高 C．破坏反应物中化学键所需的能量低于形成反应产物中化学键释放的能量 D．反应物化学键中储存的总能量比反应产物中化学键中储存的总能量高 【答案】D 【详解】A．与反应生成的过程中，氢元素的化合价由0价升至+1，碘元素的化合价由0价降至-1，反应前后有元素化合价发生变化，该反应属于氧化还原反应，故A正确； B．由图可知，该反应的反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，且反应物的总能量比生成物的总能量高13 kJ，故B正确； C．破坏反应物中化学键需要吸收能量，形成反应产物中化学键需要释放能量，该反应为放热反应，说明破坏反应物中化学键所需的能量低于形成反应产物中化学键释放的能量，故C正确； D．由图可知，该反应为反应物的总能量比生成物的总能量高的放热反应，所以反应物化学键中储存的总能量比生成物化学键中储存的总能量低，故D错误； 故选D。 2．（24-25高一下·四川广安·期中）化学反应一定伴随能量的变化，以下是与反应的能量变化示意图，下列说法正确的是 A．该反应生成2mol HCl气体放出的热量为：862kJ B．该反应既是氧化还原反应又是吸热反应 C．旧化学键的断裂与新化学键的形成是化学反应过程的本质 D．该反应中，反应物总能量小于生成物总能量 【答案】C 【详解】A．断开1mol氢气中的H-H键吸收436kJ的能量，断开1moCl2中的Cl-Cl键吸收243kJ的能量，共吸收679kJ的能量，形成2molH-Cl键放出2×431kJ=862kJ的能量，放出的能量多于吸收的能量，所以反应生成2mol HCl气体放出的热量为：183kJ，故A错误； B．断开1mol氢气中的H-H键吸收436kJ的能量，断开1moCl2中的Cl-Cl键吸收243kJ的能量，共吸收679kJ的能量，形成2molH-Cl键放出2×431kJ=862kJ的能量，放出的能量多于吸收的能量，所以是放热反应，该反应中有元素化合价的变化，所以是氧化还原反应，故B错误； C．反应物中旧化学键的断裂与生成物中新化学键的形成是化学反应过程的本质，故C正确； D．该反应是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，故D错误； 故选C。 3．（24-25高一下·湖北十堰·期中）对如图两个装置分析不正确的是 A．甲池中电子由镁片经导线流向铝片 B．甲池中H+向铝片移动，乙池中OH-向镁片移动 C．甲池中负极反应为Mg-2e-=Mg2+ D．若将乙池中NaOH溶液换成浓硝酸，则甲、乙两池的铝片上都有气泡产生 【答案】B 【分析】装置甲中镁和铝均能与硫酸反应，镁的活泼型大于铝，因此铝为正极，镁为负极，发生的反应为Mg+2H+=Mg2++H2↑；装置乙中发生反应为2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑，铝为负极，镁为正极。 【详解】A．甲池中镁失电子，铝得电子，电子由镁片经导线流向铝片，A正确； B．甲池中铝为正极，H+向铝片移动，乙池中铝为负极，OH-向铝片移动，B错误； C．甲池中镁失电子，为负极，电极反应为Mg-2e-=Mg2+，C正确； D．甲池中Mg为负极、Al为正极，H+在正极被还原为H2，乙池中浓硝酸使Al钝化，电池反应为Mg+4HNO3=Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O，Mg为负极，Al为正极，N元素在正极被还原为NO2气体，因此甲、乙两池的铝片上都有气泡产生，D正确； 故答案为B。 4．（24-25高一下·湖北武汉·期末）尿素燃料电池既能去除城市废水中的尿素，又能发电。尿素燃料电池结构如下图所示，下列说法正确的是 A．电解质溶液可以是溶液 B．每理论上可净化 C．从乙电极附近向甲电极附近迁移 D．甲电极是正极，电极反应 【答案】B 【分析】燃料电池中，燃料在负极失去电子发生氧化反应生成CO2和N2，电子从负极流出沿着导线流向正极，正极上氧气得到电子发生还原反应，据此分析回答； 【详解】A．从甲电极的电极反应式知，生成物有二氧化碳，电解质溶液不可以是NaOH溶液，A错误； B．由电荷守恒知：，则每理论上可净化，B正确； C．阳离子移向正极，甲电极为负极、乙电极为正极，则从甲电极附近向乙电极附近迁移，C错误； D．甲电极电极反应式为：，是氧化反应，甲电极是负极，D错误； 答案选B。 5．（24-25高一下·浙江杭州·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 C．电极上的电极反应： D．该装置实现了电能向化学能的转化 【答案】B 【分析】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； 【详解】A．电极a为电池负极，A错误； B．正极上氧气得到电子被还原为O2-，存在关系式：O2~4e-，则电路中每流过电子，正极消耗1mol O2，B正确； C．使用的是氧离子固体电解质，则电极上的电极反应式为：O2+4e-=2O2-，C错误； D．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。 6．（24-25高一下·内蒙古乌兰察布·期末）已知下列反应的能量变化示意图如图，有关说法正确的是 A．1 mol S(g)与O2(g)完全反应生成SO2(g)放出的热量小于297.0kJ B．在相同条件下，SO2(g)比SO3(g)稳定 C．1 mol S(s)与足量O2(g)反应，最终转化为SO3(g)放出的热量为395.7 kJ D．2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)充分反应后放出的热小于197.4 kJ 【答案】D 【详解】A．同样物质的量的同一物质，气态时的能量高于固态时的能量，则1molS(g)具有的能量高于1molS(s)，所以1molS(g)与O2(g)完全反应生成SO2(g)放出的热量会更多，即大于297.0 kJ，故A错误； B．物质的能量越低，其稳定性越强，由右图可知，1molSO2(g)和molO2(g)的总能量比1molSO3(g)的能量高98.7 kJ，但无法确定1molSO2(g)的能量与1molSO3(g)的能量的大小关系，也就无法确定SO2(g)与SO3(g)的稳定性，故B错误； C．SO2转化为SO3属于可逆反应，SO2不能完全转化为SO3，由图可知，1molS(s)与足量O2(g)反应，最终转化为SO3(g)放出的热量小于(297.0+98.7)kJ，即小于395.7 kJ，故C错误； D．由右图可知，2molSO2(g)和1molO2(g)完全反应转化为2molSO3(g)时放出的热为197.4 kJ，但SO2(g)和O2(g的反应为可逆反应，二者不可能完全反应，充分反应后放出的热小于197.4 kJ，故D正确； 故选D。 7．（24-25高一下·河南信阳·期末）利用原电池原理合成氨，其原理如图所示。下列叙述错误的是 A．涂覆电解质的作用是传递离子和隔离空气 B．其他条件相同，增大a极接触面，能提高氧化反应速率 C．b极反应式为 D．原电池工作时，电解质涂覆层中的阳离子向a极迁移 【答案】D 【详解】A．电解质涂覆层起到隔绝空气，防止电极被氧化等作用，同时可以传导离子构成闭合回路，A正确； B．a极为负极，发生氧化反应，增大接触面，吸附氢气量增多，氧化反应速率增大，B正确； C．b极发生还原反应生成氨气，反应式为，C正确； D．原电池工作时，阳离子向b极（正极）迁移，D错误； 故答案选D。 8．（24-25高一下·浙江杭州·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 能量 249 218 39 10 0 0 例如：可根据计算出中氧氧单键的键能为。 下列说法正确的是 A．的键能为 B．的键能等于中氧氧单键的键能的两倍 C．破坏氧氧单键所需能量： D．， 【答案】D 【分析】键能是气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。 【详解】A．的键能为生成1mol释放的能量，相对能量为，相对能量为0，生成1mol释放的能量为，则的键能为，A错误； B．的键能为，中氧氧单键的键能为，两倍为，，B错误； C．解离O-O键变化为，则所需能量：生成物总能量-反应物总能量，破坏中氧氧单键所需能量为，故HOO解离所需能量更高，C错误； D．根据生成物总能量-反应物总能量，则的能量的能量=，D正确； 故选D。 9．（24-25高一下·湖北武汉·期中）催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图甲所示。有氧条件下，催化还原NO的反应历程如图乙所示。下列说法正确的是 A．、都是该反应的催化剂 B．图甲反应中断裂NO(g)和(g)中化学键释放的能量小于形成和中化学键吸收的能量 C．图乙所示反应③中氧化剂与还原剂物质的量之比为 D．图乙中总反应 【答案】D 【详解】A．由图乙可知，在反应①中是反应物，在反应③中是生成物，故为催化剂；在反应①中是生成物，在反应③中是反应物，故是中间产物，A错误； B．由图甲可知该反应为放热反应，表示断裂6 mol NO(g)和4 mol (g)中化学键吸收的总能量小于形成5 mol 和6 mol 中化学键放出的总能量，B错误； C．图乙所示反应③为，其中是还原剂，O2是氧化剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为，C错误； D．图乙所示，反应①为，反应②为，反应③为，故总反应为，D正确； 故答案选D。 10．（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中）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，锌筒会被破坏 C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 【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，负极反应为，每通过电子，负极质量增加，C错误； D．氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确； 故选C。 综合运用 11．（24-25高一下·辽宁大连·期中）下列有关叙述错误的是 图Ⅰ碱性锌锰电池 图Ⅱ铅酸蓄电池 图Ⅲ银锌纽扣电池 图Ⅳ氢氧燃料电池 A．图Ⅰ所示电池中，每生成1 mol MnO(OH)，转移电子数约为 B．图Ⅱ所示电池工作过程中，正极的质量逐渐增大 C．图Ⅲ所示电池工作时，电子从Zn经导线流向 D．图Ⅳ所示电池工作一段时间后，电解质溶液的pH一定增大 【答案】D 【详解】A.图Ⅰ所示电池中，得电子生成，每生成，转移电子1 mol，A正确； B.图Ⅱ所示装置工作过程中，正极反应，质量逐渐增大，B正确； C.图Ⅲ所示电池中，Zn为负极，放电时电子从经导线流向极，C正确； D.图Ⅳ所示电池总反应为氢气、氧气反应生成水，工作一段时间后，有水生成，电解质溶液的浓度减小，电解质溶液的酸碱性未知，相应的pH有可能增大、减小或者不变，D错误； 故选D。 12．（24-25高一下·云南楚雄·期中）某种氢燃料客车搭载的质子交换膜燃料电池的结构如图所示。下列说法错误的是 A．a极电极反应式为 B．空气中的在b极发生还原反应 C．质子从a极区通过质子交换膜进入b极区 D．转移电子时消耗(标准状况) 【答案】A 【分析】在氢燃料电池中，通入氢气的a极为负极，发生氢气失电子的氧化反应。通入空气（含氧气）的b极为正极，发生氧气得电子的还原反应。 【详解】A．通入燃料氢气的a极为负极，电极反应式为，故A错误； B．通入空气的b极为原电池的正极，发生还原反应，故B正确； C．电池工作时阳离子向正极移动，故质子通过质子交换膜进入b极区，故C正确； D．根据a极电极反应式可知，转移电子时消耗，标准状况下的体积为，故D正确； 故选A。 13．（24-25高一下·北京海淀·期中）有一种燃料电池，其工作温度为600℃～700℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，已知该电池的总反应为，负极反应为，则下列推断正确的是 A．正极反应为： B．该过程将电能转化为化学能 C．电池供应1mol水蒸气，转移的电子数为4mol D．放电时向负极移动 【答案】D 【分析】在燃料电池中，燃料在负极失电子发生氧化反应，氧气在正极得电子发生还原反应，在电池内部阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，据此分析。 【详解】A．正极反应为O2在熔融的K2CO3中发生还原反应，正极反应应为，A错误； B．燃料电池是化学能转化为电能的装置，而非电能转化为化学能，B错误； C．总反应生成2mol水转移4mol电子，因此1mol水对应2mol电子，C错误； D．放电时阴离子向负极移动以维持电荷平衡，放电时向负极移动，D正确； 选D。 14．（多选）（25-26高一下·山东·期中）已知反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．图中A→B的过程为吸热过程 B．和1 mol CO的键能总和大于1 mol NO和的键能总和 C．该反应为氧化还原反应 D．和1 mol CO(g)的总能量低于1 mol NO(g)和的总能量 【答案】AC 【详解】A．A状态的能量低于B状态，则图中的过程为吸热过程，A正确； B．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，则和1 mol CO的键能总和小于1 mol NO和的键能总和，B错误； C．反应中C、N元素化合价发生变化，则该反应为氧化还原反应，C正确； D．由题图可知，反应物总能量高于生成物总能量，则和的总能量高于和的总能量，D错误； 故选AC。 15．（多选）（25-26高一下·山东·期中）氢气燃烧生成水蒸气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2 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，1 mol氢分子的能量为，则， D．该反应生成1 mol水蒸气时能量变化为245 kJ 【答案】BD 【详解】A．燃烧时化学能通常主要转化为热能，但也会有部分转化为光能等其他形式的能量，并非全部转化为热能，A错误； B．图中显示的是形成 1mol H2O (g)，共形成 2mol O－H 共价键，释放 930kJ 能量，而断开 2mol O－H键需要吸收的能量与形成时释放的能量相等，故断开2mol氢氧键吸收 930kJ热量，B正确； C．1个氢分子分解为2个氢原子需要吸收能量，说明2个氢原子的能量高于1个氢分子，即，C错误； D．反应的能量变化计算为：断裂反应物化学键吸收的总能量减去形成生成物化学键释放的总能量，即（436 kJ+249 kJ）−930 kJ=−245 kJ，表示生成 1mol 水蒸气时放出 245kJ 能量，故生成1mol水蒸气能量变化为 245kJ，D正确； 故答案为：BD。 16．（24-25高一下·山东临沂·期中）为消除燃煤烟气中含有的、，研究者提出若干烟气“脱硫”“脱硝”的方法。 Ⅰ、选择性催化还原法(SCR)“脱硝”。在催化剂的作用下，选取将烟气中的进行无害化处理。 (1)与合成的反应中相关化学键键能数据如下： 共价键 断开1mol共价键所需能量/kJ 946 436 391 生成______(填“放出”或“吸收”)的热量为______kJ。 (2)还原NO的化学方程式为______。 Ⅱ、以NaClO溶液作为吸收剂进行一体化“脱硫”“脱硝”。控制溶液的pH=5.5，将烟气中的、转化为、。 (3)溶液吸收烟气中的离子方程式为______。 (4)一定时间内，温度对、脱除率的影响曲线如图所示。 ①的脱除率高于的原因可能是ⅰ、在溶液中的还原性强于；ⅱ、______。 ②50℃后，随温度升高，脱除率下降的原因为______。 Ⅲ、选取其他试剂“脱硫”。 (5)下列试剂中，能有效吸收的有______(填标号)。 a．氨水    b．酸性溶液    c．BaCl2溶液    d．Na2CO3溶液 【答案】(1) 放出 46 (2) (3) (4) SO2在溶液中的溶解性比NO好 温度升高，NaClO分解，导致其浓度下降，SO2脱除率下降 (5)abd 【详解】（1）N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，断键吸收能量为(946+3×436) kJ=2254 kJ，形成键的释放能量为2×3×391kJ=2346 kJ>2254 kJ，即生成2 mol氨气时放出的热量为(2346-2254)kJ=92kJ，则合成氨反应中生成时放出的热量是:； 或者：反应热∆H=∑E反应物键能-∑E生成物键能=(946 kJ/mol+3×436 kJ/mol)-6×391 kJ/mol=-92 kJ/mol，则生成1 molNH3放出的热量为； （2）NH3将NO还原为无害的氮气和水，根据得失电子守恒和质量守恒可知，该反应的化学方程式为：； （3）NaClO溶液吸收烟气中SO2，发生氧化还原反应生成硫酸钠和盐酸，ClO-将SO2氧化为，自身被还原为Cl-，根据得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒可知，该反应的离子方程式为：； （4）①对于SO2脱除率高于NO，除了还原性因素外，溶解性也是一个重要原因，SO2在溶液中的溶解性比NO好，更易被吸收，一定时间内，温度对硫、硝脱除率的影响曲线如图，的脱除率高于NO，可能的原因是SO2在水中的溶解度大于NO，SO2在溶液中的还原性强于NO，因此SO2与NaClO溶液的反应速率大于NO； ②而对于50℃后SO2脱除率下降，随着温度升高，作为吸收剂的NaClO会发生分解，导致其浓度降低，从而使SO2脱除率下降；同时，气体的溶解度随温度升高而降低，也不利于SO2的吸收； （5）a．SO2为酸性氧化物，氨水呈碱性，能与SO2反应生成亚硫酸铵或亚硫酸氢铵，可吸收SO2，a正确； b．SO2具有还原性，能被酸性高锰酸钾氧化为，酸性KMnO4溶液具有强氧化性，能将SO2氧化，从而吸收SO2，b正确； c．BaCl2溶液与SO2不反应，因为弱酸不能制强酸，无法吸收SO2，c错误； d．Na2CO3溶液呈碱性能与酸性氧化物SO2发生反应，当SO2少量时生成亚硫酸钠和二氧化碳，SO2过量时生成亚硫酸氢钠，可吸收SO2，d正确； 故选abd。 思维拔高 17．（24-25高一下·吉林·期中）依据化学能与热能的相关知识回答下列问题： (1)下列变化中属于吸热反应的是______(填序号)。 ①冰融化  ②碳与水蒸气制取水煤气(CO和)  ③苛性钠固体溶于水  ④氯酸钾分解制氧气  ⑤生石灰跟水反应生成熟石灰  ⑥干冰升华  ⑦晶体和氯化铵晶体反应 共价键的键能是指形成1 mol某种共价键的过程中所放出的能量或断裂1 mol某种共价键的过程中所吸收的能量。如键的键能是，是指使1 mol 分子变成2 mol H原子需要吸收436 kJ能量。 (2)已知键的键能为，下列叙述正确的是______(填标号，下同)。 A．每形成键吸收463 kJ能量 B．每形成键放出463 kJ能量 C．每断裂键吸收463 kJ能量 D．每断裂键放出463 kJ能量 已知化学反应：的能量变化如图所示，回答下列问题： (3)和生成的反应中______(填“吸收”或“放出”)______kJ能量。 (4)已知断开和中的化学键需要吸收的能量为1924 kJ，则断开中的化学键所需要吸收______kJ的能量。 已知A、B、C、D均为气体，其能量变化如图： (5)若，则该反应为______(填“放热反应”或“吸热反应”)。 (6)下列有关反应的说法正确的是______(填标号)。 A．反应前后原子的种类和数目一定不变 B．该反应若有热量变化，则一定是氧化还原反应 C．若该反应为放热反应，则不需要加热该反应就一定能进行 D．反应物的总质量、总能量与生成物的总质量、总能量均相等 【答案】(1)②④⑦ (2)BC (3) 放出 128.8 (4)2052.8 (5)吸热反应 (6)A 【详解】（1）吸热反应是化学反应，物理变化不属于吸热反应。 ①冰融化、③苛性钠溶于水、⑥干冰升华均为物理变化，不选； ②碳与水蒸气制水煤气、④氯酸钾分解制氧气、⑦与氯化铵晶体反应均为吸热的化学反应，故选②④⑦； （2）根据题干定义：键能是断裂1mol共价键吸收的能量，也是形成1mol共价键放出的能量。已知 键键能为，则每断裂1mol 键吸收能量，每形成1mol 键放出能量，因此选BC。 （3） 由能量图可知，反应物总能量高于生成物总能量，因此和生成放出能量，放出的能量为。 （4）反应焓变反应物总键能-生成物总键能，该反应，设断开化学键吸收能量为，则： ，解得 （5）生成物总能量大于反应物总能量，反应需要吸收能量，因此该反应为吸热反应。 （6）A. 化学反应遵循原子个数守恒，反应前后原子种类和数目一定不变，A正确； B. 化学反应均有能量变化，但不一定所有化学反应都是氧化还原反应，例如中和反应有热量变化，但不是氧化还原反应，B错误； C. 放热反应也可能需要加热才能发生，如碳燃烧，C错误； D. 化学反应一定伴随能量变化，反应物总能量和生成物总能量不相等，D错误； 因此选A。 18．（24-25高一下·吉林长春·期中）化学反应中伴随着能量变化，请按要求回答下面的问题。 (1)下列反应中，生成物总能量大于反应物总能量的是______(填序号) ①酸与碱的中和反应             ②氢氧化钠和盐酸反应             ③镁和盐酸反应 ④晶体与混合搅拌 (2)汽车发动机工作时会引发和反应，生成等污染大气，如图是和反应生成NO的能量变化，则图中三种分子最稳定的是______(写分子式)。若反应生成1 mol NO气体，则吸收______kJ的热量。 (3)由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。 装置 现象 二价金属A不断溶解 电流由C流向B A上有气体产生 根据实验现象回答：四种金属活泼性最强的金属为______。 (4)根据原电池原理可以制造化学电池。如：电动汽车上用的铅蓄电池，放电时的电池总反应为，写出放电时正极的电极反应式______。 (5)若用甲醚()作为燃料电池的原料，在KOH介质中电池的负极反应式是______，当电路中通过1.2 mol电子时，标准状况下正极消耗气体的体积为______L。 【答案】(1)④ (2) 90 (3)D (4) (5) 6.72 【详解】（1）生成物总能量大于反应物总能量，说明该反应为吸热反应；酸碱中和反应、活泼金属与酸的反应都属于放热反应，只有晶体与的反应是吸热反应，因此选④； （2）物质能量越低越稳定，键能越大分子自身能量越低；N2​的键能最大，能量最低，因此最稳定；根据键能计算反应热：生成的反应热，因此生成1 mol NO吸收90 kJ的热量； （3）原电池中活泼性更强的金属作负极，根据现象推断：①甲中A不断溶解，说明A是负极，金属活泼性；②乙中外电路电流由正极流向负极，电流从C流向B，说明B是负极，金属活泼性；③丙中A上有氢气气泡产生，说明A是正极，D是负极，金属活泼性；综上可得金属活泼性顺序：，金属活泼性最强的金属为D； （4）铅蓄电池放电时，PbO2​作正极，Pb从+4价得电子变为+2价，在硫酸介质中生成难溶的PbSO4​，配平得到正极反应式：； （5）碱性KOH介质中，甲醚在负极失电子，碳元素转化为​，配平后得到负极反应式：；正极氧气得电子，1 mol O2​反应转移4 mol电子；当转移1.2 mol电子时，消耗，标准状况下体积为。 19．（24-25高一下·浙江嘉兴·期中）回答下列问题 (1)化学反应中伴随着能量变化，符合下图能量变化的化学反应是___________ A．镁条与稀硫酸反应 B．盐酸与碳酸氢钠 C．碳酸钙分解 D． NH4Cl固体与Ba(OH)2•8H2O固体 E．硝酸铵溶于水 F．氧化铁与Al高温反应 (2)在一定温度和压强下，肼(N2H4)和O2发生如下反应：。已知：肼分子中氮元素为-2价；断开1molN2H4和1molO2需分别吸收1718KJ和500KJ热量，形成1molN2和1molH2O需分别放出942KJ和926KJ热量。该反应属于___________反应(填“放热”或“吸热”)，1molN2H4(g)和1molO2(g)的总能量___________(填“>”“=”或“<”)1molN2(g)和2molH2O(g)的总能量。 (3)以肼为原料的燃料电池具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示。电解质溶液为20%-30%的KOH溶液。 ①该燃料电池中正极通入的物质是___________(填化学式)。 ②电池工作时，K+移向___________电极(填“a”或“b”)。 (4)肼(N2H4)还是一种良好的火箭推进剂，与助燃剂液态N2O4发生反应，放出大量热且对环境无污染，写出该反应的化学方程式___________。 【答案】(1)BCD (2) 放热 > (3) O2 b (4) 【详解】（1）反应物总能量低于生成物总能量，属于吸热反应，则 A．镁条与稀硫酸反应属于放热反应； B．盐酸与碳酸氢钠属于吸热反应； C．碳酸钙分解属于吸热反应； D．NH4Cl固体与Ba(OH)2·8H2O固体属于吸热反应； E．硝酸铵溶于水属于物理变化，不是吸热反应； F．氧化铁与Al高温反应属于放热反应； 答案选BCD。 （2）断开1mol N2H4和1mol O2吸收的热量为1718KJ + 500KJ = 2218KJ，形成1mol N2和2mol H2O放出的热量为942KJ + 2 × 926KJ = 2794KJ > 2218KJ，该反应属于放热反应，即1mol N2H4(g)和1mol O2(g)的总能量 > 1mol N2(g)和2mol H2O(g)的总能量。 （3）①原电池中正极发生得到电子的还原反应，负极发生失去电子的氧化反应，因此该燃料电池中正极通入的物质是O2； ②原电池中阳离子移向正极，电池工作时，b电极通入O2，为正极，所以K+移向b电极。 （4）N2H4还是一种良好的火箭推进剂，与助燃剂液态N2O4发生反应，放出大量热且对环境无污染，说明产物是氮气和水，该反应的化学方程式为。 20．（24-25高一下·河南信阳·期中）氨气是一种重要的工业原料，可用于制取硝酸和肥料。为增加氨的产量，科学家们一直在研究调控合成氨的反应条件和措施。 (1)某温度下，向的恒容密闭容器中充入和，发生合成氨反应，实验数据如下表所示： 0 50 150 250 350 0 0.24 0.36 0.40 0.40 ①0~50s内的平均反应速率________，平衡时的含量为________（保留两位有效数字）。 ②工业上恒温恒容时随反应的进行，气体的物质的量减小，压强减小，当容器压强不变时说明已达到平衡状态，此时容器中下列数据也不再变化的是________（填字母）。 a．氨气的含量    b．气体的密度    c．和的物质的量之比 (2)某科研团队研制出“TM-LiH（TM表示过渡金属）”双催化剂体系，显著提高了在温和条件下氮气和氢气合成氨的效率，原理示意图如下： ①中氮元素的化合价为________，中的化学键类型为________。 ②状态I中，氮分子中的化学键断裂生成氮原子，需要________（填“吸收”或“放出”）能量。 ③补充完整化学方程式：________。 (3)潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图所示： ①电极a是________（填“正极”或“负极”）。 ②电解质溶液中向________（填“电极”或“电极”）移动。 ③电极的电极反应式为________。 ④可以通过与反应来制得火箭燃料肼，该反应的化学方程式为_________。 【答案】(1) 5.3 a (2) （极性）共价键 吸收 (3) 负极 电极a 【详解】（1）①内的平均反应速率。根据表格中数据，平衡时的物质的量为，故可列“三段式”： 的含量为。 ②达到平衡时氨气的含量不变，a项正确；恒容条件下气体的总质量不变，气体的密度一直不变，与是否达到平衡无关，错误；和的投料比为化学计量数之比，物质的量之比始终等于，与是否达到平衡无关，c项错误。故选a。 （2）①中，元素为+1价，则元素为价；中由原子和原子形成共价键，故化学键类型为极性共价键。 ②由图知，在状态I中，氮分子中的化学键需要吸收能量断裂生成氮原子。 ③由原子守恒可得，该反应化学方程式为。 （3）①液氨-液氧燃料电池中氧气得到电子发生还原反应，电极为正极，则电极a为负极，负极处氨气失去电子发生氧化反应生成氮气和水。 ②在原电池中，电解质溶液中的阴离子向负极移动，所以溶液中向电极移动。 ③电极处氧气得电子发生还原反应，碱性电解质溶液中生成氢氧根离子，根据得失电子守恒，电极反应式为。 ④与反应生成、和，元素从价升高到价，失去1个电子，NaClO中Cl元素从+1价降低到价，得到2个电子，根据得失电子守恒和原子守恒，该反应的化学方程式为。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 化学反应与能量变化 目 录 第一部分 知识体系·导图构型 第二部分 重难剖析·方法技巧 重点01 放热反应与吸热反应 重点02 化学键与化学反应中能量变化的关系 重点03 原电池模型 重点04 电极反应式的书写方法 重点05 常见的化学电池 第三部分 典例精析·迁移应用 第四部分 考场练兵·分层实战 夯实基础·综合应用·思维拔高 重点一 放热反应与吸热反应 1.化学反应中的变化 化学反应中的变化 ① 变化：有新物质生成——遵循质量守恒定律 ② 变化 吸收热量——遵循能量守恒定律 放出热量——遵循能量守恒定律 2.放热反应与吸热反应的对比 放热反应 吸热反应 含义 热量的化学反应 热量的化学反应 能量转化 能转化为 能释放出来 转化为 能被生成物所“储存” 化学反应中的能量变化(宏观角度) 反应物的总能量 生成物的总能量 反应物的总能量 生成物的总能量 常见反应举例 ①大多数 反应； ②所有的 及缓慢 反应； ③ 反应； ④活泼金属与 或 的反应； ⑤少数 反应，如过氧化氢分解制氧气； ⑥ 反应（2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe） ①大多数的 反应； ② 与 的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===2NH3↑+BaCl2+10H2O； ③以 、 、 为还原剂的氧化还原反应，如CO2+C2CO； C+H2O(g)CO+H2； 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 ④盐酸与 的反应 ①一个化学反应是吸热还是放热取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对 。若反应物的总能量>生成物的总能量，则为 反应；若反应物的总能量<生成物的总能量，则为 反应。 ②化学反应是吸热还是放热与反应条件(是否需要加热等)和反应类型(如化合反应、分解反应等) 。 ③绝大多数吸热反应需在 条件下进行，但也有部分吸热反应 即可进行。例如，Ba(OH)2·8H2O晶体与NH₄Cl晶体的反应为吸热反应，二者混合后就能进行反应，不需要加热。 ④需要加热才能发生的反应 是吸热反应，某些放热反应也需要加热，如Fe+SFeS开始时需要加热才能发生，但该反应是放热反应。 ⑤若某反应为放热反应，则该反应的逆向反应为 反应，如H2与O2化合生成H2O为放热反应，则H2O分解生成H2和O2为吸热反应。 ⑥放热反应和吸热反应均是 反应。有些物质的变化过程虽然也有热量变化，但并不是放热反应或吸热反应。如NaOH固体溶于水、浓H2SO4的稀释等放热，但不属于放热反应；NH4NO3固体溶于水、碘升华等吸热，但不属于吸热反应。 重点二 化学键与化学反应中能量变化的关系 1.化学反应的实质 实质：化学反应的过程就是反应物分子破裂成原子，原子重新组合成生成物分子的过程，也就是反应物分子中化学键 和生成物分子中化学键 的过程。 2.化学反应中能量变化的原因 化学反应是放出能量还是吸收能量主要取决于反应物中化学键断裂所吸收的能量和生成物中化学键形成所放出的能量的相对大小。化学键与化学反应中能量变化的关系如图所示： E1>E2,反应 能量，为 反应；E1<E2,反应 能量，为 反应。 以H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)为例，1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)在25℃和101 kPa条件下完全反应生成2 mol HCl(g)时，能量变化如图所示： 断开反应物中的化学键所吸收的能量 形成生成物中的化学键所放出的能量 1mol化学键 H2(g) Cl2(g) HCl(g) 436kJ 243kJ 431kJ H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) 436kJ+243kJ==679kJ 862kJ 吸收的总能量小于放出的总能量，故为放热反应，679kJ-862 kJ=-183kJ,即反应放出183kJ能量 ①同种条件下，形成1mol化学键所释放的能量与断开1mol同种化学键所吸收的能量是 的。 ②物质所具有的能量越低越 ，其作反应物参加反应时，化学键断裂吸收的能量就越 ，而形成该物质(作生成物)的化学键时放出的能量也越 。 3.从宏观角度和微观角度计算化学反应的能量变化 宏观角度 能量变化类型 表现形式 反应物的总能量<生成物的总能量 吸收能量 吸热 反应物的总能量>生成物的总能量 释放能量 放热 结论：ΔE== 。若ΔE>0，反应为吸热反应；若ΔE<0，反应为放热反应。 微观角度 能量变化类型 表现形式 断裂反应物化化学键的总能量<形成生成物化学键释放的总能量 释放能量 放热 断裂反应物化化学键的总能量>形成生成物化学键释放的总能量 吸收能量 吸热 结论：ΔE== 。若ΔE>0，反应为吸热反应；若ΔE<0，反应为放热反应。 重点三 原电池模型 1.火力发电能量转化过程 2.原电池 （1）定义及本质 概念：原电池是把化学能转化为 的装置。 反应本质：自发进行的 。 （2）原电池模型 Zn—Cu电池 ①电子移动方向 锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液， 从负极经导线流入正极 ②离子移动方向 阴离子向 移动(如SO)，阳离子向 移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在 上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 ③电极反应式 负极(锌极)： (氧化反应)。 正极(铜极)： (还原反应)。 总反应： 。 （3）原电池构成条件 一看反应 看是否有能 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) 二看两电极 一般是 不同的两电极 三看是否形成闭合回路 形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液或 ； ②两电极直接或间接 ； ③两电极插入 中 ①形成原电池后锌片表面有少量气体产生，可能原因：一是锌片 ，自身构成了微电池；二是锌片与H+直接接触发生氧化还原反应产生 （化学能转化为热能损耗）。 ②实验中所用的酸是稀硫酸，也可以用稀盐酸，但不能用 或硝酸。 3.原电池的正、负极的判断方法 ①根据电极材料：较活泼的金属为 极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为 极。 ②根据电流方向或电子流动方向：电流是由 极流向 极的，电子是由 极流向 极的。 ③根据离子移动方向：阳离子移向 极，阴离子移向 极。 ④根据电极反应类型：发生氧化反应的为 极，发生还原反应的为 极。 ⑤根据电极上反应现象：如电极粗细的变化、质量的变化、是否有气泡产生等。 在判断电流方向时，要注意电源的内电路和外电路的电流方向的不同：在电源的外电路电流由 极流向 极，在电源的内电路电流由 极流向 极。 4.原电池的应用 ①比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性 的金属，正极一般是活动性 的金属(或非金属)。 ②加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，创造多个 反应环境，使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成 ，反应速率 。 Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但锌不足时，产生H2的物质的量要 。 ③用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池 而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的 。 ④设计制作化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等。 设计化学电源的方法： ①拆分反应：将氧化还原反应分成两个 。 ②选择电极材料：将还原剂（一般为比较活泼的金属）作 极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作 极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极—— 、 作负极。 ③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与 发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与 发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料 的金属的阳离子。 ④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。 重点四 电极反应式的书写方法 1.遵循三个守恒 得失电子守恒 元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子，元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子。 电荷守恒 电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数 。 原子守恒(质量守恒) 电极反应两边同种原子的原子个数 。 2.电极反应式的书写方法 （1）负极反应式的书写 ①若负极材料本身被氧化 a.金属电极失去电子生成的金属阳离子不与电解质溶液反应，负极反应式： M - ne- = Mn+。如锌、铜、稀硫酸构成的原电池，负极反应式为 Zn-2e- === Zn2+ b.金属电极失去电子生成的金属阳离子与电解质溶液反应，书写时需将金属失电子的反应和金属阳离子与电解质溶液的反应叠加。 如铅蓄电池的负极反应式为Pb - 2e- + SO42- ===PbSO4。 ②负极材料本身不参与反应 如燃料电池，在书写电极反应式时，要注意燃料反应后的产物是否与电解质溶液的反应叠加。如以 NaOH 溶液为电解质溶液的氢燃料电池，负极反应式为 H2 - 2e- + 2OH- ===2H2O。 (2)正极反应式的书写 ①若负极材料与电解质溶液能自发地发生化学反应 在正极上发生还原反应的物质是 中的某种微粒。如锌、铜、稀硫酸构成的原电池，锌能与稀硫酸反应正极反应为 2H+ + 2e- = H2↑；若电解质溶液换为 CuSO4溶液，则正极反应为 Cu2+ + 2e- = Cu。 ②若负极材料与电解质溶液不能自发地发生化学反应 在正极上发生还原反应的物质一般是溶解在电解质溶液中的 。如铁、铜、氢氧化钠构成的原电池，Fe 与NaOH溶液不反应，正极反应为： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-。 ③若反应产物与电解质溶液反应 要写相应的叠加式。如铅蓄电池的正极反应为： PbO2+ 2e- + 4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O。 (3)电极总反应式的书写 ①直接根据原电池反应原理书写，如氢氧燃料电池，无论电解质溶液是酸性、碱性或中性，总反应方程式均为2H2 + O2 = 2H2O。 ②“加和法”：总反应方程式 = 负极反应式 + 正极反应式。注意，只有电子转移数目相等时方可直接加和。 3.书写电极反应的基本规则 (1)两极得失电子数目相等。 (2)电极反应式常用“===”表示，不用“→”表示。 (3)电极反应式中若有气体生成， “↑”；而有固体生成时，由于固体附着在电极上， “↓”。 (4)书写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加 H+、OH-或H2O。 重点五 常见的化学电池 1.一次电池 （1）普通锌锰电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为 极，石墨棒为 极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作 电极反应 负极 正极 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4-==Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺陷 酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀 改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池； b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池； c.负极材料由锌片改为锌粉。 （2）碱性锌锰干电池 结构 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应： 正极 正极材料：MnO2 正极反应： 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 2.二次电池 （1）铅蓄电池工作原理 结构 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。 总反应式 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－=== ； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－=== ； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 （2）二次电池的充放电规律 ①充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的 相连以 ，可简记为负接 后作 极，正接 后作 极。 ②工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是 ；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也 。 ①二次电池的充、放电不能理解为可逆反应。 ②充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 （3）镍镉电池 以Cd 为 极，NiO(OH)为 极，KOH为电解质，总反应式为 2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 镍镉电池寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池若不回收会严重污染环境。 （4）锂离子电池 碱金属中的 Li 是最轻的金属，活动性很强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。锂的活动性很强，易与水发生反应，故锂电极 与含水的介质接触，一般采用 介质。 （5）银锌电池 结构 银锌电池正极填充 Ag2O和石墨，负极填充锌汞合金，电解质溶液为 KOH。 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应： 正极 正极材料：Ag2O 正极反应： 总反应 Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag 3.燃料电池 （1）装置及特点 装置 燃料电池的构成 燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)与氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的 电化学反应装置。 燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体， 电解质通常有四种情况： ①稀硫酸 ②KOH溶液 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32- ④固体电解质是掺杂了Y2O3（三氧化二钇）的ZrO2（氧化锆）固体，高温下能传导O2-离子 特点 ①清洁、安全、高效 ②燃料的利用率 、能量转化率 ，能量转化率达到80%以上 ③与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低 ④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 部，而是从外部提供，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用 ⑤供电量易于调节，能适应于电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领域有广阔的应用情景 （2）氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，电解质溶液可分为酸性、碱性和中性。 正负极反应式 电解质溶液 负极 正极 酸性（H+） 中性（Na2SO4） 碱性（OH-） （3）甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32- ④用能传导氧离子(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－===4O2- （4）解答燃料电池题目的思维模型 吸放热反应的辨析 【典例1】（24-25高一下·江苏连云港·期中）下列属于氧化还原反应且反应为放热的是 A．碳酸钙受热分解 B．铜与浓硝酸反应 C．氯化铵晶体与氢氧化钠晶体的反应 D．盐酸与氢氧化钠的反应 【迁移应用1】（25-26高一上·陕西商洛·期中）如图所示，将碳酸钙与包裹有、干燥剂的棉花放入底部有洞的试管中，然后将试管底部浸没在稀盐酸中，观察到棉花着火燃烧。下列有关说法错误的是 A．在参与的反应中只作氧化剂 B．与反应产生 C．棉花着火燃烧说明与的反应放热 D．稀盐酸不是电解质 【迁移应用2】（25-26高二上·江苏苏州·月考）下列反应中，生成物总能量高于反应物总能量的是 A．与氯化铵(s)混合 B．酒精燃烧 C．强酸强碱的中和反应 D．催化氧化制取 根据能量图进行化学反应分析 【典例2】（24-25高一下·湖南益阳·期末）如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法错误的是 A．金属镁和卤素单质(X2)的反应均为放热反应 B．MgX2中热稳定性最弱的是MgI2 C．22.4 LF2(g)与足量的Mg充分反应，放热1124 kJ D．由图可知MgCl2(s)分解吸收的能量比MgBr2(s)大 【迁移应用1】（24-25高一下·浙江·期中）下列图示与对应的叙述不相符的是 A．由(a)图可表示盐酸与碳酸氢钠反应的能量变化 B．由(b)图可知等质量金刚石比石墨完全燃烧放出能量多 C．由(c)图可知，1 mol (g)和2 mol (g)反应放出的热量为(a-b)kJ D．由(d)图可知，由A到C为放热反应 【迁移应用2】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中）某化学反应包括两步反应，整个反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．与的键能差为 B．的总键能大于的总键能 C．两步反应均为吸热反应 D．反应一定要加热才能发生 从宏观、微观角度计算反应的吸放热 【典例3】（24-25高一下·江苏南京·期中）键能是指气态分子中化学键解离成气态原子所吸收的能量。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应的反应热。下表是一些化学键的键能： 化学键 键能/ 413 745 436 1075 根据键能数据计算每消耗时，反应的热效应为 A．放热 B．吸热 C．放热 D．吸热 【迁移应用1】（24-25高一下·四川眉山·期中）氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。 下列说法正确的是 A．相同条件下，1mol氢原子的能量为E1，1mol氢分子的能量为E2，则2E1>E2 B．燃烧时化学能全部转化为热能 C．断开2molH-O释放930kJ的能量 D．该反应生成2mol水蒸气时释放能量245kJ 【迁移应用2】（23-24高一下·云南昆明·期中）研究表明，在一定条件下，与发生互变反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．表示 B．该条件下，比更稳定 C．转化为放出的能量 D．断开中所有的化学键需要吸收的能量为 原电池原理及其应用 【典例4】（24-25高一下·吉林长春·期中）在通风橱中进行下列实验。下列说法不正确的是 步骤 现象 Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变成红棕色 Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止 Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡 A．I中气体由无色变红棕色的化学方程式： B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应 C．对比Ⅱ、Ⅲ中现象分析可知：Fe比Cu活泼，故Ⅲ中Fe做负极 D．Ⅲ中正极上发生的反应为 【迁移应用1】（24-25高一下·广东广州·期中）根据原电池原理，下列有关如图装置的说法正确的是 A．若a为Ag，b为Cu，c为FeCl3溶液，则a电极质量减轻 B．若a为Zn，b为Cu，c为稀H2SO4，则b电极上没有气泡生成 C．若a为Zn，b为Ag，c为CuSO4溶液，每转移0.2mol电子，b电极质量增加6.4g D．若a为Mg，b为Al，c为NaOH溶液，则电子由a经导线流向b 【迁移应用2】（24-25高一下·广东广州·期中）下列关于如图所示装置的叙述，错误的是 A．氢离子在铜表面被还原，产生气泡 B．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向将不变 C．电流从锌片经导线流向铜片 D．若有6.5gZn发生溶解，理论上通过导线的电子数为0.2NA 一次电池 【典例5】（24-25高一下·湖北·期中）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法错误的是 A．电池工作时，作负极 B．电池工作时，向负极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成，转移电子数为 【迁移应用1】（23-24高一下·江苏淮安·期中）根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，用来满足不同的用电需要。常见的锌锰干电池的构造如图所示。下列说法正确的是 A．锌筒质量逐渐减小 B．该电池可以反复充放电 C．石墨棒作负极 D．电流从锌筒通过导线流向石墨棒 【迁移应用2】（24-25高一下·四川达州·期中）常见的锌锰干电池的构造如图所示，放电时的电池反应为Zn＋2NH4Cl＋2MnO2=[Zn(NH3)2]Cl2＋2MnO(OH)。 已知：[Zn(NH3)2]Cl2在水溶液中可电离出[Zn(NH3)2]2+和Cl-。请回答下列问题： (1)该电池放电时能量的主要转化形式为_______，放电之后内部的化学反应_______(填“能”或“不能”)逆向进行。 (2)NH4Cl糊的作用是______；该干电池在使用的过程中，电子由______(填“锌筒”或“石墨棒”，下同)经导线流向______。 (3)负极发生的电极反应为_______；电路中每转移0.1NA个电子，生成MnO(OH)的质量为_______g。 二次电池 【典例5】（24-25高一下·浙江台州·期中）汽车用铅酸蓄电池示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．电池工作时，正极的反应式为 B．电池工作时，化学能转化为电能 C．该电池属于二次电池 D．电池工作时，电子由负极流出经过电解质溶液流向正极 【迁移应用1】（25-26高一下·浙江杭州·期中）新能源的利用对实现碳中和也有重要意义。第二代钠离子电池是以硬碳()为基底材料的嵌钠硬碳()和锰基高锰普鲁士白()为电极的一种二次电池。在充放电过程中，在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．负极反应： B．电解质溶液可以选用NaCl水溶液 C．若用钠离子电池给铅酸蓄电池充电，普鲁士白电极应连接铅酸蓄电池中电极 D．充放电过程中电解质中含量不变 【迁移应用2】（24-25高一下·山东淄博·期中）汽车用铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。下列说法正确的是 A．电池充电时将化学能转化为电能 B．电池放电时，Pb作负极 C．电池放电时，向负极迁移 D．电池放电时，正极发生氧化反应 燃料电池 【典例6】（24-25高一下·吉林长春·期中）是一种剧毒气体，对废气资源化利用的途径之一是回收能量并得到单质硫，反应原理为如图为质子膜燃料电池的示意图。下列说法错误的是 A．电池工作时，电子从电极a经过负载流向电极b B．电极a上发生的电极反应式为 C．当反应生成时，理论上消耗了 D．当电路中通过4mol电子时，有4mol质子经质子膜进入正极区 【迁移应用1】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中）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 D．质子通过电解质溶液向电极B迁移 【迁移应用2】（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 夯实基础 1．（24-25高一下·山东潍坊·期中）一定温度下与反应生成，反应的能量变化如图所示。以下对该反应体系的描述中，错误的是 A．属于氧化还原反应 B．反应物的总能量比生成物的总能量高 C．破坏反应物中化学键所需的能量低于形成反应产物中化学键释放的能量 D．反应物化学键中储存的总能量比反应产物中化学键中储存的总能量高 2．（24-25高一下·四川广安·期中）化学反应一定伴随能量的变化，以下是与反应的能量变化示意图，下列说法正确的是 A．该反应生成2mol HCl气体放出的热量为：862kJ B．该反应既是氧化还原反应又是吸热反应 C．旧化学键的断裂与新化学键的形成是化学反应过程的本质 D．该反应中，反应物总能量小于生成物总能量 3．（24-25高一下·湖北十堰·期中）对如图两个装置分析不正确的是 A．甲池中电子由镁片经导线流向铝片 B．甲池中H+向铝片移动，乙池中OH-向镁片移动 C．甲池中负极反应为Mg-2e-=Mg2+ D．若将乙池中NaOH溶液换成浓硝酸，则甲、乙两池的铝片上都有气泡产生 4．（24-25高一下·湖北武汉·期末）尿素燃料电池既能去除城市废水中的尿素，又能发电。尿素燃料电池结构如下图所示，下列说法正确的是 A．电解质溶液可以是溶液 B．每理论上可净化 C．从乙电极附近向甲电极附近迁移 D．甲电极是正极，电极反应 5．（24-25高一下·浙江杭州·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 C．电极上的电极反应： D．该装置实现了电能向化学能的转化 6．（24-25高一下·内蒙古乌兰察布·期末）已知下列反应的能量变化示意图如图，有关说法正确的是 A．1 mol S(g)与O2(g)完全反应生成SO2(g)放出的热量小于297.0kJ B．在相同条件下，SO2(g)比SO3(g)稳定 C．1 mol S(s)与足量O2(g)反应，最终转化为SO3(g)放出的热量为395.7 kJ D．2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)充分反应后放出的热小于197.4 kJ 7．（24-25高一下·河南信阳·期末）利用原电池原理合成氨，其原理如图所示。下列叙述错误的是 A．涂覆电解质的作用是传递离子和隔离空气 B．其他条件相同，增大a极接触面，能提高氧化反应速率 C．b极反应式为 D．原电池工作时，电解质涂覆层中的阳离子向a极迁移 8．（24-25高一下·浙江杭州·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 能量 249 218 39 10 0 0 例如：可根据计算出中氧氧单键的键能为。 下列说法正确的是 A．的键能为 B．的键能等于中氧氧单键的键能的两倍 C．破坏氧氧单键所需能量： D．， 9．（24-25高一下·湖北武汉·期中）催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图甲所示。有氧条件下，催化还原NO的反应历程如图乙所示。下列说法正确的是 A．、都是该反应的催化剂 B．图甲反应中断裂NO(g)和(g)中化学键释放的能量小于形成和中化学键吸收的能量 C．图乙所示反应③中氧化剂与还原剂物质的量之比为 D．图乙中总反应 10．（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中）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，锌筒会被破坏 C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 综合运用 11．（24-25高一下·辽宁大连·期中）下列有关叙述错误的是 图Ⅰ碱性锌锰电池 图Ⅱ铅酸蓄电池 图Ⅲ银锌纽扣电池 图Ⅳ氢氧燃料电池 A．图Ⅰ所示电池中，每生成1 mol MnO(OH)，转移电子数约为 B．图Ⅱ所示电池工作过程中，正极的质量逐渐增大 C．图Ⅲ所示电池工作时，电子从Zn经导线流向 D．图Ⅳ所示电池工作一段时间后，电解质溶液的pH一定增大 12．（24-25高一下·云南楚雄·期中）某种氢燃料客车搭载的质子交换膜燃料电池的结构如图所示。下列说法错误的是 A．a极电极反应式为 B．空气中的在b极发生还原反应 C．质子从a极区通过质子交换膜进入b极区 D．转移电子时消耗(标准状况) 13．（24-25高一下·北京海淀·期中）有一种燃料电池，其工作温度为600℃～700℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，已知该电池的总反应为，负极反应为，则下列推断正确的是 A．正极反应为： B．该过程将电能转化为化学能 C．电池供应1mol水蒸气，转移的电子数为4mol D．放电时向负极移动 14．（多选）（25-26高一下·山东·期中）已知反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．图中A→B的过程为吸热过程 B．和1 mol CO的键能总和大于1 mol NO和的键能总和 C．该反应为氧化还原反应 D．和1 mol CO(g)的总能量低于1 mol NO(g)和的总能量 15．（多选）（25-26高一下·山东·期中）氢气燃烧生成水蒸气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2 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，1 mol氢分子的能量为，则， D．该反应生成1 mol水蒸气时能量变化为245 kJ 16．（24-25高一下·山东临沂·期中）为消除燃煤烟气中含有的、，研究者提出若干烟气“脱硫”“脱硝”的方法。 Ⅰ、选择性催化还原法(SCR)“脱硝”。在催化剂的作用下，选取将烟气中的进行无害化处理。 (1)与合成的反应中相关化学键键能数据如下： 共价键 断开1mol共价键所需能量/kJ 946 436 391 生成______(填“放出”或“吸收”)的热量为______kJ。 (2)还原NO的化学方程式为______。 Ⅱ、以NaClO溶液作为吸收剂进行一体化“脱硫”“脱硝”。控制溶液的pH=5.5，将烟气中的、转化为、。 (3)溶液吸收烟气中的离子方程式为______。 (4)一定时间内，温度对、脱除率的影响曲线如图所示。 ①的脱除率高于的原因可能是ⅰ、在溶液中的还原性强于；ⅱ、______。 ②50℃后，随温度升高，脱除率下降的原因为______。 Ⅲ、选取其他试剂“脱硫”。 (5)下列试剂中，能有效吸收的有______(填标号)。 a．氨水    b．酸性溶液    c．BaCl2溶液    d．Na2CO3溶液 思维拔高 17．（24-25高一下·吉林·期中）依据化学能与热能的相关知识回答下列问题： (1)下列变化中属于吸热反应的是______(填序号)。 ①冰融化  ②碳与水蒸气制取水煤气(CO和)  ③苛性钠固体溶于水  ④氯酸钾分解制氧气  ⑤生石灰跟水反应生成熟石灰  ⑥干冰升华  ⑦晶体和氯化铵晶体反应 共价键的键能是指形成1 mol某种共价键的过程中所放出的能量或断裂1 mol某种共价键的过程中所吸收的能量。如键的键能是，是指使1 mol 分子变成2 mol H原子需要吸收436 kJ能量。 (2)已知键的键能为，下列叙述正确的是______(填标号，下同)。 A．每形成键吸收463 kJ能量 B．每形成键放出463 kJ能量 C．每断裂键吸收463 kJ能量 D．每断裂键放出463 kJ能量 已知化学反应：的能量变化如图所示，回答下列问题： (3)和生成的反应中______(填“吸收”或“放出”)______kJ能量。 (4)已知断开和中的化学键需要吸收的能量为1924 kJ，则断开中的化学键所需要吸收______kJ的能量。 已知A、B、C、D均为气体，其能量变化如图： (5)若，则该反应为______(填“放热反应”或“吸热反应”)。 (6)下列有关反应的说法正确的是______(填标号)。 A．反应前后原子的种类和数目一定不变 B．该反应若有热量变化，则一定是氧化还原反应 C．若该反应为放热反应，则不需要加热该反应就一定能进行 D．反应物的总质量、总能量与生成物的总质量、总能量均相等 18．（24-25高一下·吉林长春·期中）化学反应中伴随着能量变化，请按要求回答下面的问题。 (1)下列反应中，生成物总能量大于反应物总能量的是______(填序号) ①酸与碱的中和反应             ②氢氧化钠和盐酸反应             ③镁和盐酸反应 ④晶体与混合搅拌 (2)汽车发动机工作时会引发和反应，生成等污染大气，如图是和反应生成NO的能量变化，则图中三种分子最稳定的是______(写分子式)。若反应生成1 mol NO气体，则吸收______kJ的热量。 (3)由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。 装置 现象 二价金属A不断溶解 电流由C流向B A上有气体产生 根据实验现象回答：四种金属活泼性最强的金属为______。 (4)根据原电池原理可以制造化学电池。如：电动汽车上用的铅蓄电池，放电时的电池总反应为，写出放电时正极的电极反应式______。 (5)若用甲醚()作为燃料电池的原料，在KOH介质中电池的负极反应式是______，当电路中通过1.2 mol电子时，标准状况下正极消耗气体的体积为______L。 19．（24-25高一下·浙江嘉兴·期中）回答下列问题 (1)化学反应中伴随着能量变化，符合下图能量变化的化学反应是___________ A．镁条与稀硫酸反应 B．盐酸与碳酸氢钠 C．碳酸钙分解 D． NH4Cl固体与Ba(OH)2•8H2O固体 E．硝酸铵溶于水 F．氧化铁与Al高温反应 (2)在一定温度和压强下，肼(N2H4)和O2发生如下反应：。已知：肼分子中氮元素为-2价；断开1molN2H4和1molO2需分别吸收1718KJ和500KJ热量，形成1molN2和1molH2O需分别放出942KJ和926KJ热量。该反应属于___________反应(填“放热”或“吸热”)，1molN2H4(g)和1molO2(g)的总能量___________(填“>”“=”或“<”)1molN2(g)和2molH2O(g)的总能量。 (3)以肼为原料的燃料电池具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示。电解质溶液为20%-30%的KOH溶液。 ①该燃料电池中正极通入的物质是___________(填化学式)。 ②电池工作时，K+移向___________电极(填“a”或“b”)。 (4)肼(N2H4)还是一种良好的火箭推进剂，与助燃剂液态N2O4发生反应，放出大量热且对环境无污染，写出该反应的化学方程式___________。 20．（24-25高一下·河南信阳·期中）氨气是一种重要的工业原料，可用于制取硝酸和肥料。为增加氨的产量，科学家们一直在研究调控合成氨的反应条件和措施。 (1)某温度下，向的恒容密闭容器中充入和，发生合成氨反应，实验数据如下表所示： 0 50 150 250 350 0 0.24 0.36 0.40 0.40 ①0~50s内的平均反应速率________，平衡时的含量为________（保留两位有效数字）。 ②工业上恒温恒容时随反应的进行，气体的物质的量减小，压强减小，当容器压强不变时说明已达到平衡状态，此时容器中下列数据也不再变化的是________（填字母）。 a．氨气的含量    b．气体的密度    c．和的物质的量之比 (2)某科研团队研制出“TM-LiH（TM表示过渡金属）”双催化剂体系，显著提高了在温和条件下氮气和氢气合成氨的效率，原理示意图如下： ①中氮元素的化合价为________，中的化学键类型为________。 ②状态I中，氮分子中的化学键断裂生成氮原子，需要________（填“吸收”或“放出”）能量。 ③补充完整化学方程式：________。 (3)潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图所示： ①电极a是________（填“正极”或“负极”）。 ②电解质溶液中向________（填“电极”或“电极”）移动。 ③电极的电极反应式为________。 ④可以通过与反应来制得火箭燃料肼，该反应的化学方程式为_________。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $