6.1 化学反应与能量（举一反三专项训练，黑吉辽蒙专用） 【上好课】 化学人教版必修第二册

6.1 化学反应与能量 题型01 化学反应中能量变化的原因 题型02 能量的相互转化 题型03 化学能与物质稳定性之间的关系 题型04 化学能的相关计算 题型05 原电池的构成和形成 题型06 原电池的工作原理 题型07 原电池原理的应用 题型08 原电池的相关计算 题型09 常见的化学电源 题型01 化学反应中能量变化的原因 一、化学反应过程中存在热量变化 1、吸热反应和放热反应 (1)概念 ①放热反应：把释放热量的化学反应称为放热反应 ②吸热反应：把吸收热量的化学反应称为吸热反应 二、化学反应存在能量变化的原因 1、从化学键的变化理解——主要原因 (1)以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明 反应中能量变化 由图可知 1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436 kJ 共吸收679 kJ 1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243 kJ 1 mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是431 kJ 共放出2×431＝862 kJ 结论 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应放出的热量为183 kJ (2)化学反应是旧键断裂，新键生成的反应，两者吸收和释放能量的差异表现为反应能量的变化。化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 化学反应的过程 规律 新键生成释放的能量大于旧键断裂吸收的能量，则反应放热 新键生成释放的能量小于旧键断裂吸收的能量，则反应吸热 2、从物质储存化学能的角度理解——决定因素 宏观解释 放热反应示意图 吸热反应示意图 化学反应放出热量 化学反应吸收热量 (1)放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来 (2)吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存” (3)各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同 放热反应 吸热反应 反应物总能量大于生成物总能量，反应放热 反应物总能量小于生成物总能量，反应吸热 【典例1】（24-25高一下·内蒙古·期末）下列关于化学反应中能量变化的说法错误的是 A．释放热量的化学反应为放热反应 B．反应物的总键能比生成物的总键能大的反应为吸热反应 C．反应物的总能量比生成物的总能量低的反应为吸热反应 D．需要加热才能发生的反应均为吸热反应，常温下能自发进行的反应均为放热反应 【变式1-1】（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 【变式1-2】（25-26高一下·辽宁·月考）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铁粉加入到稀盐酸中 ③水蒸气通过灼热的焦炭    ④铝粉和氧化铁混合粉末引燃 ⑤二氧化碳与碳混合加热    ⑥与固体混合 A．①②③④ B．①② C．①③⑤⑥ D．①③④ 【变式1-3】（24-25高一下·吉林松原·期中）化学反应的能量变化如图所示。 下列叙述正确的是 A．该反应需要在加热条件下才能进行 B．反应物的总能量比生成物的总能量高 C．该反应每生成个气体分子吸收约能量 D．破坏反应物中化学键所需的能量低于形成生成物中化学键释放的能量 题型02 能量的相互转化 1、化学能与热能的相互转化在生活、生产中的应用 化学物质中的化学能通过化学反应转化成热能，提供了人类生存和发展所需要的能量和动力，如：化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等；而热能转化为化学能是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径，如：高温冶炼金属、分解化合物等 2、生物体中的能量转化及利用 能源物质在人体中氧化分解生成CO2和H2O，产生的能量一部分以热量的形式散失；另一部分作为可转移能量在人体内利用(如：合成代谢) 3、人类利用能源的三个阶段：柴草时期、化石能源时期和多能源结构时期。可再生能源和清洁能源是两类重要的新能源，主要有太阳能、氢能、核能、生物质能等。 4、现阶段人类获取热能的主要途径是：物质的燃烧，使用最多的常规能源是：化石燃料(煤、石油和天然气)。 5、化石燃料获取能量面临的问题 (1)储量有限，短期内不可再生 (2)影响环境：煤、石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源 6、节能减排的措施 (1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率 (2)能量利用阶段提高能源的利用率——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源利用率 (3)开发使用新能源，目前人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等 ①特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染等 ②人们比较关注的新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等 【典例2】（24-25高一下·辽宁葫芦岛·期中）下列关于能量及其转化的认识错误的是 A．煤、石油和天然气短期内不可再生 B．火力发电过程中，化学能直接转化为电能 C．镍氢电池放电时，化学能主要转化为电能 D．太阳能和地热能都是新能源 【变式2-1】（25-26高一下·吉林延边·月考）下列说法正确的有几项 ①放热反应在常温下不一定容易发生 ②能量变化必然伴随发生化学反应 ③由石墨制金刚石是吸热反应，故石墨比金刚石稳定 ④固体溶于水是吸热反应 ⑤化学键的断裂和形成是化学反应能量变化的主要原因 ⑥燃料燃烧时只是将化学能转化为热能 A．3项 B．2项 C．5项 D．4项 【变式2-2】（24-25高一下·吉林通化·期末）下列有关能量转化的说法正确的是 A．镁条在空气中燃烧时化学能全部转化为热能 B．高纯硅制成的太阳能电池可将化学能转化为电能 C．铅酸蓄电池充电时电能转化为化学能 D．燃料电池是一种将热能转化为电能的装置 【变式2-3】（25-26高二上·吉林通化·期末）已知：  ，以太阳能为热源分解，经热化学铁氧化合物循环分解水制的过程如下。下列说法不正确的是 过程I：  ；过程Ⅱ：…… A．反应过程中能量转化形式包括太阳能转化为化学能、热能转化为化学能 B．该制氢过程中、FeO都参与了化学反应且都降低了反应的活化能 C．反应Ⅱ在高温下为自发反应 D．该过程总反应与电解等量水的总反应，反应热相等 题型03 化学能与物质稳定性之间的关系 1.物质本身所具有的能量越低，说明其结构越稳定，热稳定性强，断裂其化学键所吸收的能量就越高，而形成其化学键所释放的能量也越多。 2.决定化学反应中能量变化的因素及反应能量变化的判定 【解读】①物质本身所具有的能量越低，说明其结构越稳定，热稳定性强，断裂其化学键所吸收的能量就越高，而形成其化学键所释放的能量也越多。 ②反应的条件与反应的热效应没有必然的联系，每一个反应都有特定的条件，需要点燃或加热的反应不一定是吸热反应。例如燃烧都是放热反应，但是要达到着火点。 【典例3】（24-25高一下·吉林长春·期末），几种化学键断裂所需的能量如下： 化学键 断开1mol共价键所需能量/kJ 460 500 176 下列说法正确的 A． B．晶体中含有键 C．太阳能电池的主要材料是二氧化硅 D．二氧化硅稳定性小于硅的稳定性 【变式3-1】（23-24高一下·吉林四平·期中）关于吸热反应和放热反应，下列说法错误的是 A．设计如图装置乙可以判断锌与稀硫酸反应是否为放热反应 B．设计如图装置甲可以判断氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应是否为吸热反应 C．浓氯化铵溶液浸泡舞台幕布，可以起到防火作用，因为氯化铵分解吸收热量 D．反应是放热反应还是吸热反应取决于反应物与生成物总键能大小 【变式3-2】（24-25高一下·黑龙江·期中）下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法正确的是 A．图甲：固态硫转化为气态硫，发生放热反应 B．图乙：白磷比红磷更稳定 C．图丙：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 D．图丁：将1 mol N2与3 mol H2充入密闭容器中发生反应N2 + 3H22NH3，充分反应后放热92 kJ 【变式3-3】（24-25高一下·吉林长春·期中）CO2催化转化有利于资源化利用。反应的能量变化如图所示。 下列说法正确的是 A．反应物分子断键吸收的总能量大于生成物分子成键释放的总能量 B．反应中每转化1molCO2，转移6mol电子 C．若水的状态为液态，则能量变化曲线可能为① D．CH3OH(g)比CH3OH(l)更稳定 题型04 化学能的相关计算 图示 意义 a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能。c表示该反应的反应热。 ΔH 图1：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示放热反应 图2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝+c kJ·mol－1，表示吸热反应 　　　　 　　反应物断键吸收的能量＜生成物成键释放的能量，说明该反应为放热反应。 　　即遵循能量守恒定律，反应物的总能量=生成物总能量+热量（放热反应），反应物总能量=生成物总能量－热量（吸热反应）。 【典例4】（23-24高一下·吉林四平·期中）如图为1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的能量变化图(已知：物质具有的键能越大越稳定)。下列说法正确的是 A．该反应每生成1 mol HCl，放出183 kJ的热量 B．由图知H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子会放出431 kJ的能量 C．氯气分子中的化学键比氢气分子中的化学键更稳定 D．该反应生成液态HCl比生成气态HCl释放的能量少 【变式4-1】（22-23高一下·吉林长春·月考）已知1molH2完全燃烧生成水蒸气时放出热量242kJ，且氧气中1molO=O键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中1molH－O键形成时放出热量463kJ，则氢气中1molH－H键断裂时吸收热量为 A．188kJ B．436kJ C．557kJ D．920kJ 【变式4-2】（24-25高二上·辽宁大连·期中）标准状态下，下列物质气态时的相对能量如表，可根据计算出中氧氧单键的键能为214。下列说法不正确的是 物质(g) O H HO HOO 能量/ 249 218 39 10 0 0 -136 -242 A．的键能为436kJ/mol B．的键能大于中氧氧单键的键能的两倍 C．的燃烧热为-242kJ/mol D．  ΔH=-143kJ/mol 【变式4-3】（21-22高一下·黑龙江齐齐哈尔·期末）研究人员研制出一种新型复合光催化剂，可以利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，主要过程如图所示： 下表所示为此反应条件下，断开或形成1mol对应的化学键吸收或放出的能量。 化学键 H-O键 O=O键 H-H键 O-O键 能量kJ 463 496 436 138 下列说法错误的是 A．若过程Ⅰ的反应物为1mol，则过程Ⅰ吸收的能量为463kJ B．过程Ⅰ中反应物的总能量大于过程Ⅲ中生成物的总能量 C．若过程Ⅰ的反应物为2mol，则过程Ⅱ放出的能量为574kJ D．过程Ⅲ为氧化还原反应 题型05 原电池的构成和形成 2、原电池的概念：将化学能转化为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应 4、组成原电池的条件 (1)两个活泼性不同的电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属 (2)电解质溶液 (溶液或者熔融) (3)电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 (4)有自发进行的氧化还原反应 【解读】a、负极：活泼性强的金属，该金属失电子，发生氧化反应。 b、正极：活泼性弱的金属或非金属(常用碳棒、石墨)，该电极上得电子，发生还原反应。 c、得失电子的反应为电极反应，上述原电池中的电极反应为： 负极：Zn－2e－＝Zn2+　正极：2H＋＋2e－＝H2↑，总反应：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑ 【解读】电源内部电解质溶液中，阳离子移动的方向即是_____的方向，所以阳离子向_____移动，阴离子向_____移动。 【典例5】（2025高一下·黑龙江·学业考试）以自发进行的氧化还原反应为工作原理，将两个活动性不同的电极插入电解质溶液中形成闭合回路，构成原电池。下图的烧杯中均盛有溶液，其中能构成原电池的是 A． B． C． D． 【变式5-1】（23-24高一下·吉林·期末）下列关于如图所示转置的叙述中，正确的是 A．该装置将电能转变为化学能 B．在铜片表面被氧化 C．电子从片经导线流向片 D．为原电池的负极 【变式5-2】（23-24高一下·黑龙江哈尔滨·期中）下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 【变式5-3】（22-23高一下·黑龙江牡丹江·月考）有关电化学知识的描述正确的是 A．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 B．蓄电池充电时，没有发生氧化还原反应 C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D．CaO+H2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能 题型06 原电池的工作原理 原电池的工作原理 原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向 (1)外电路中电子的流向：负极——经导线——正极 (2)外电路中电流的流向：正极——经导线——负极 (3)内电路中离子的迁移：阴离子移向负极，阳离子移向正极 原电池中正负极的判断方法沿导线 (1)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极 (3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 (4)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 【典例6】（23-24·高一下辽宁·期末）用如图装置进行实验，产生电流。下列说法不正确的是 A．b为电池的负极 B．工作一段时间后，a极附近溶液pH减小 C．K+从a极经阳离子交换膜移动到b极 D．该装置的总反应为：H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O 【变式6-1】（24-25高一下·黑龙江大庆·期末）银锌纽扣电池是一种常见的化学电源，以Zn和为电极，氢氧化钾溶液为电解质溶液，其电池反应为：，装置示意图如下。 下列说法正确的是 A．放电过程中，负极质量会减小 B．电池工作时，电子从Zn经氢氧化钾溶液流向 C．电极的电极反应式： D．放电前后电解质溶液的pH保持不变 【变式6-2】（24-25高一下·黑龙江·期末）我国学者发明了一种新型多功能甲醛(HCHO)—硝酸盐电池(如图所示)，可同时处理废水中的和，电池总反应为。下列说法错误的是 A．电池工作过程中，通过质子交换膜向电极移动 B．电池工作过程中，电极a附近区域电解液的减小 C．电极上发生的电极反应为 D．当电极a流出电子时，生成标准状况下的体积为 【变式6-3】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中）下列关于如图装置说法正确的是 A．铜片是负极 B．铜片上的电极反应为 C．电流由锌片流出经过电流表流向铜片 D．电解质溶液中向正极移动 题型07 原电池原理的应用 1.制作化学电源。 人们利用原电池原理，将化学能直接转化为电能，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能燃料电池等，以满足不同的需要。 从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池制作化学电源。 ①拆分反应：将自发的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。 2.比较金属的活动性。 　　原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。例如，有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，A为负极，B为正极，金属活动性A＞B。 3.加快氧化还原反应速率。 　　实验室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快，原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。如果用纯锌，可以在稀H2SO4溶液中加入少量的CuSO4溶液，也同样会加快产生H2的速率，原因是Cu2++Zn=Cu+Zn2+，生成的Cu和Zn在稀H2SO4溶液中形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2的速率加快。 【典例7】（23-24高二上·黑龙江大庆·期中）a、b两个烧杯中均盛有100mL等浓度的稀H2SO4，将足量的两份锌粉分别加入两个烧杯中，同时向a中加入少量CuSO4溶液，下列产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系正确的是（    ） A． B． C． D． 【变式7-1】（23-24高一下·黑龙江绥化·期中）a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中，用导线两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极上产生大量气泡；a、d相连时，H+移向d极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为 A．b>a>d>c B．b>d>a>c C．b>a>c>d D．b>d>c>a 【变式7-2】（23-24高一下·辽宁本溪·月考）比较X、Y、Z、W四种金属的活动性，方案及相关现象如下： ①将四种金属各自浸入稀硫酸中，只有W表面无气泡产生； ②将X、Y用导线连接浸入稀硫酸中，X上产生气泡； ③将Y、Z用导线连接浸入稀硫酸中，Z极质量减轻。 则四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．Z>Y>X>W B．Z>X>Y>W C．Z>Y>W>X D．Y>Z>X>W 【变式7-3】（22-23高一下·黑龙江·期中）由W、X、Y、Z四种金属按下列装置进行实验。下列说法错误的是 装置 现象 金属X上冒气泡 金属Y有红色固体 金属Z变黑，并不断溶解 A．装置甲中W、X的材料可以是 B．装置乙中Y电极上的反应式为 C．装置丙中电子从W电极经导线流向Z电极 D．四种金属的活动性强弱顺序为 题型08 原电池的相关计算 1. 原电池计算核心依据：电子守恒，负极失电子总数等于正极得电子总数 2. 电子物质的量计算：n(e⁻)=Q/F=It/F，F为法拉第常数，数值取96500 C/mol，Q是电量，I是电流，t是时间 3. 物质相关计算：结合电极反应式，通过电子的物质的量，计算电极上消耗或生成物质的量、质量 4. 气体体积计算：先依据电子守恒求出生成气体的物质的量，再用V=n·Vₘ计算气体体积 5. 溶液相关计算：根据电极反应中离子的消耗或生成，结合溶液体积计算离子浓度，进而求溶液pH或浓度变化 【典例8】（24-25高一下·黑龙江绥化·期中）用于驱动潜艇的氨―氧燃料电池示意图如图所示。下列有关说法错误的是   A．电极b发生还原反应 B．电池工作时，OH-向电极a迁移 C．电极a发生的电极反应式为 ：2NH3-6e-=N2+6H+ D．外电路通过2mol电子时，消耗标准状况下O2 11.2L 【变式8-1】（24-25高二上·黑龙江·开学考试）我国某科研团队概念性验证了一种基于锂-氮气电池的新型固氮技术。该电池在放电过程中固定氮气，该技术不仅扩展了人工固氮的新方法，还将固氮技术与新能源联系在一起。其工作原理如图所示，电池放电时的总反应为。该电池工作时，下列说法正确的是 A．电子移动方向为锂箔醚类电解液多孔碳 B．当电路中通过0.3mol电子时，消耗 C．醚类电解液可用水溶液代替 D．移向多孔碳电极，该电极发生氧化反应 【变式8-2】（23-24高一下·辽宁锦州·期末）一种以液态肼为燃料的新型燃料电池工作原理如图所示。一定温度时，可在固体氧化物电解质中自由移动，生成物均为无毒无害的物质。下列说法错误的是 A．电极乙的电势比电极甲高 B．电池内的由电极乙移向电极甲 C．负极的电极反应式为： D．当电极甲上消耗时，理论上电极乙上有参与反应 【变式8-3】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期末）一种新型锌电池的工作原理如图所示。双极膜中的解离为和，两种离子在电场作用下分别向两极迁移。该电池工作时，下列说法错误的是 A．a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜 B．I室电极反应式为： C．Ⅱ室中酸性溶液的浓度逐渐变大 D．理论上每生成，I室溶液质量增加198g 题型09 常见的化学电源 常见的化学电源 1、化学电源的概念：将化学能转化为电能的装置 2、化学电源的分类：一次电池、二次电池、燃料电池 (1)一次电池：一次电池的特点是活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗一定程度后，就不能再重复使用。即：放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。常见的一次电池有锌锰干电池、锌银电池 ①酸性锌锰干电池 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 ②碱性锌锰干电池 碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，其负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液 ③锌银电池 (2)二次电池：充电电池又称二次电池。充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是： 化学能电能，常见的二次电池有铅蓄电池、镉镍电池、锂离子电池等蓄电池等 (3)发展中的燃料电池 ①氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2===2H2O。氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应： 介质 负极反应式 正极反应式 酸性 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 中性 2H2－4e－===4H＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 碱性 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 3、电池的优点和应用 (1)优点：能量转化率较高，供能稳定可靠，可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作 (2)应用：在现代生活、生产、国防和科学技术的发展中，电池发挥着越来越重要的作用，大至火箭、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电脑、收音机、照相机、电话、助电器、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各式各样的电池 4、电池优劣的判断标准：判断一种电池的优劣或是否适合某种需要，主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 (1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位：(W·h)/kg或(W·h)/L (2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位：W/kg或W/L (3)电池的可储存时间的长短 【典例9】（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 【变式9-1】（24-25高二上·黑龙江·期中）化学电源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：向Zn电极方向移动 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙；锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．丁：电池放电过程中，正极区溶液的pH变小 【变式9-2】（23-24高一下·吉林长春·期末）下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 A．图1所示装置中铜表面出现气泡 B．图2可表示晶体与晶体反应的能量变化 C．图3所示的锌锰干电池中发生还原反应 D．图4所示装置可验证金属活动性： 【变式9-3】（24-25高一下·吉林·期末）关于下列四个装置说法错误的是 装置Ⅰ 装置Ⅱ 装置Ⅲ 装置Ⅳ A．装置Ⅰ：铜电极质量增加 B．装置Ⅱ：锌筒作负极，发生氧化反应 C．装置Ⅲ：放电时，正极的电极反应式为 D．装置Ⅳ：内电路中电子由b极移向a极 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.1 化学反应与能量 题型01 化学反应中能量变化的原因 题型02 能量的相互转化 题型03 化学能与物质稳定性之间的关系 题型04 化学能的相关计算 题型05 原电池的构成和形成 题型06 原电池的工作原理 题型07 原电池原理的应用 题型08 原电池的相关计算 题型09 常见的化学电源 题型01 化学反应中能量变化的原因 一、化学反应过程中存在热量变化 1、吸热反应和放热反应 (1)概念 ①放热反应：把释放热量的化学反应称为放热反应 ②吸热反应：把吸收热量的化学反应称为吸热反应 二、化学反应存在能量变化的原因 1、从化学键的变化理解——主要原因 (1)以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明 反应中能量变化 由图可知 1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436 kJ 共吸收679 kJ 1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243 kJ 1 mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是431 kJ 共放出2×431＝862 kJ 结论 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应放出的热量为183 kJ (2)化学反应是旧键断裂，新键生成的反应，两者吸收和释放能量的差异表现为反应能量的变化。化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 化学反应的过程 规律 新键生成释放的能量大于旧键断裂吸收的能量，则反应放热 新键生成释放的能量小于旧键断裂吸收的能量，则反应吸热 2、从物质储存化学能的角度理解——决定因素 宏观解释 放热反应示意图 吸热反应示意图 化学反应放出热量 化学反应吸收热量 (1)放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来 (2)吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存” (3)各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同 放热反应 吸热反应 反应物总能量大于生成物总能量，反应放热 反应物总能量小于生成物总能量，反应吸热 【典例1】（24-25高一下·内蒙古·期末）下列关于化学反应中能量变化的说法错误的是 A．释放热量的化学反应为放热反应 B．反应物的总键能比生成物的总键能大的反应为吸热反应 C．反应物的总能量比生成物的总能量低的反应为吸热反应 D．需要加热才能发生的反应均为吸热反应，常温下能自发进行的反应均为放热反应 【答案】D 【详解】A．化学反应中释放热量的化学反应为放热反应，A正确； B．若反应物总键能大于生成物总键能，断键吸收的能量大于成键放出的能量，反应为吸热反应，B正确； C．反应物总能量低于生成物时，需吸收能量，反应为吸热反应，C正确； D．加热与否与反应吸收、释放能量无关，如燃烧需加热但放热）；常温下能自发进行的反应可能为吸热反应如碳酸氢钠与稀盐酸的反应常温能自发进行，为吸热反应，D错误； 故选D。 【变式1-1】（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。 【变式1-2】（25-26高一下·辽宁·月考）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铁粉加入到稀盐酸中 ③水蒸气通过灼热的焦炭    ④铝粉和氧化铁混合粉末引燃 ⑤二氧化碳与碳混合加热    ⑥与固体混合 A．①②③④ B．①② C．①③⑤⑥ D．①③④ 【答案】C 【详解】①石灰石高温分解，反应为，这是典型的吸热反应； ②活泼金属与酸反应是放热反应； ③水蒸气通过灼热的焦炭，反应为，这是吸热反应； ④铝粉和氧化铁混合粉末引燃，铝热反应是放热反应； ⑤二氧化碳与碳混合加热，反应为，这是吸热反应； ⑥与固体混合，这是典型的吸热反应； 因此属于吸热反应（反应物总能量低于生成物总能量）的是 ①③⑤⑥，故答案选 C。 【变式1-3】（24-25高一下·吉林松原·期中）化学反应的能量变化如图所示。 下列叙述正确的是 A．该反应需要在加热条件下才能进行 B．反应物的总能量比生成物的总能量高 C．该反应每生成个气体分子吸收约能量 D．破坏反应物中化学键所需的能量低于形成生成物中化学键释放的能量 【答案】C 【详解】A．反应是吸热还是放热与反应条件无关，从图像可以看出该反应是吸热反应，不能确定该反应是否需要在加热条件下才能进行，A错误； B．由图可知反应物的总能量比生成物的总能量低，B错误； C．2.408×1024个AB气体分子的物质的量为，依据图像分析判断1molA2和1molB2反应生成2molAB气体分子时需要吸收(a−b)kJ的热量，则每生成4molAB气体分子时吸收2(a−b)kJ的热量，C正确； D．从图像可以看出该反应是吸热反应，破坏反应物中化学键所需的能量高于形成生成物中化学键释放的能量，D错误； 故选C。 题型02 能量的相互转化 1、化学能与热能的相互转化在生活、生产中的应用 化学物质中的化学能通过化学反应转化成热能，提供了人类生存和发展所需要的能量和动力，如：化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等；而热能转化为化学能是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径，如：高温冶炼金属、分解化合物等 2、生物体中的能量转化及利用 能源物质在人体中氧化分解生成CO2和H2O，产生的能量一部分以热量的形式散失；另一部分作为可转移能量在人体内利用(如：合成代谢) 3、人类利用能源的三个阶段：柴草时期、化石能源时期和多能源结构时期。可再生能源和清洁能源是两类重要的新能源，主要有太阳能、氢能、核能、生物质能等。 4、现阶段人类获取热能的主要途径是：物质的燃烧，使用最多的常规能源是：化石燃料(煤、石油和天然气)。 5、化石燃料获取能量面临的问题 (1)储量有限，短期内不可再生 (2)影响环境：煤、石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源 6、节能减排的措施 (1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率 (2)能量利用阶段提高能源的利用率——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源利用率 (3)开发使用新能源，目前人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等 ①特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染等 ②人们比较关注的新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等 【典例2】（24-25高一下·辽宁葫芦岛·期中）下列关于能量及其转化的认识错误的是 A．煤、石油和天然气短期内不可再生 B．火力发电过程中，化学能直接转化为电能 C．镍氢电池放电时，化学能主要转化为电能 D．太阳能和地热能都是新能源 【答案】B 【详解】A．煤、石油和天然气属于化石燃料，形成需数百万年，短期内不可再生，A正确； B．火力发电需经过化学能→热能→机械能→电能的多次转化，而非直接转化，B错误； C．镍氢电池放电时，化学能通过氧化还原反应主要转化为电能，C正确； D．太阳能和地热能属于清洁、可持续的新能源，D正确； 故选B。 【变式2-1】（25-26高一下·吉林延边·月考）下列说法正确的有几项 ①放热反应在常温下不一定容易发生 ②能量变化必然伴随发生化学反应 ③由石墨制金刚石是吸热反应，故石墨比金刚石稳定 ④固体溶于水是吸热反应 ⑤化学键的断裂和形成是化学反应能量变化的主要原因 ⑥燃料燃烧时只是将化学能转化为热能 A．3项 B．2项 C．5项 D．4项 【答案】A 【详解】①放热反应在常温下不一定容易发生，例如铝热反应是放热反应，但需要高温引发才能进行，正确； ②物理变化也伴随能量变化（如物质三态转化、浓硫酸稀释放热），能量变化不一定伴随化学反应，错误； ③石墨制金刚石为吸热反应，说明金刚石能量高于石墨，物质能量越低越稳定，因此石墨更稳定，正确； ④硝酸铵固体溶于水是物理过程，没有发生化学反应，只能称为吸热过程，不能称为吸热反应，错误； ⑤化学键断裂吸收能量、形成释放能量，化学键的断裂和形成是化学反应能量变化的主要原因，正确； ⑥燃料燃烧时，化学能除转化为热能外，还会转化为光能等其他形式的能量，错误； 综上，正确的共有3项； 故选A。 【变式2-2】（24-25高一下·吉林通化·期末）下列有关能量转化的说法正确的是 A．镁条在空气中燃烧时化学能全部转化为热能 B．高纯硅制成的太阳能电池可将化学能转化为电能 C．铅酸蓄电池充电时电能转化为化学能 D．燃料电池是一种将热能转化为电能的装置 【答案】C 【详解】A．镁条燃烧时不仅释放热能，还产生耀眼的白光，则镁条在空气中燃烧时化学能转化为热能和光能，并非全部转化为热能，A错误； B．高纯硅制成的太阳能电池是将光能（太阳能）直接转化为电能的装置，不涉及化学能转化为电能，B错误； C．铅酸蓄电池充电时通过电解反应将电能转化为化学能，C正确； D．燃料电池是一种通过化学反应将化学能直接转化为电能的装置，D错误； 故选C。 【变式2-3】（25-26高二上·吉林通化·期末）已知：  ，以太阳能为热源分解，经热化学铁氧化合物循环分解水制的过程如下。下列说法不正确的是 过程I：  ；过程Ⅱ：…… A．反应过程中能量转化形式包括太阳能转化为化学能、热能转化为化学能 B．该制氢过程中、FeO都参与了化学反应且都降低了反应的活化能 C．反应Ⅱ在高温下为自发反应 D．该过程总反应与电解等量水的总反应，反应热相等 【答案】B 【详解】A．以太阳能为热源，而且两个反应都是吸热反应，能量转化形式存在太阳能转化为热能和热能转化为化学能，A正确； B．该制氢过程中是催化剂，降低了反应的活化能，FeO是中间产物，不会改变反应活化能，B符合题意； C．由盖斯定律可得过程Ⅱ的热化学方程式为  kJ/mol，过程Ⅱ属于吸热熵增反应，在高温下能够自发进行，C正确； D．反应热只与始态与终态有关，与反应条件无关，D正确； 答案选B。 题型03 化学能与物质稳定性之间的关系 1.物质本身所具有的能量越低，说明其结构越稳定，热稳定性强，断裂其化学键所吸收的能量就越高，而形成其化学键所释放的能量也越多。 2.决定化学反应中能量变化的因素及反应能量变化的判定 【解读】①物质本身所具有的能量越低，说明其结构越稳定，热稳定性强，断裂其化学键所吸收的能量就越高，而形成其化学键所释放的能量也越多。 ②反应的条件与反应的热效应没有必然的联系，每一个反应都有特定的条件，需要点燃或加热的反应不一定是吸热反应。例如燃烧都是放热反应，但是要达到着火点。 【典例3】（24-25高一下·吉林长春·期末），几种化学键断裂所需的能量如下： 化学键 断开1mol共价键所需能量/kJ 460 500 176 下列说法正确的 A． B．晶体中含有键 C．太阳能电池的主要材料是二氧化硅 D．二氧化硅稳定性小于硅的稳定性 【答案】A 【详解】A．1mol Si固体含2mol Si-Si键，生成1mol SiO2形成4mol Si-O键，反应热等于反应物总键能减去生成物总键能，故，A正确； B．1mol SiO2晶体中含4mol Si-O键，B错误； C．太阳能电池主要材料是晶体硅，C错误； D．，物质具有的能量越低越稳定，该反应为放热反应，故SiO2更稳定，D错误； 故选A。 【变式3-1】（23-24高一下·吉林四平·期中）关于吸热反应和放热反应，下列说法错误的是 A．设计如图装置乙可以判断锌与稀硫酸反应是否为放热反应 B．设计如图装置甲可以判断氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应是否为吸热反应 C．浓氯化铵溶液浸泡舞台幕布，可以起到防火作用，因为氯化铵分解吸收热量 D．反应是放热反应还是吸热反应取决于反应物与生成物总键能大小 【答案】A 【详解】A．Zn与稀硫酸反应生成氢气，无论反应是否会放出热量，反应产生的氢气都可使针筒活塞向右移动，不能说明相应的化学反应是放热反应，A错误； B．反应开始后，甲中U形管左边液面高于右边液面，装置中气体体积减小，说明装置内温度降低，反应为吸热反应，B正确； C．浓氯化铵溶液浸泡舞台幕布，当发生火灾时，幕布上的氯化铵分解吸收热量，使幕布的温度降低，因此可以起到防火作用，C正确； D．反应是放热反应还是吸热反应取决于反应物与生成物总键能大小，若反应物总键能大于生成物总键能，发生反应会吸收热量；若反应物总键能小于于生成物总键能，发生反应会放出热量；D正确； 故合理选项是A。 【变式3-2】（24-25高一下·黑龙江·期中）下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法正确的是 A．图甲：固态硫转化为气态硫，发生放热反应 B．图乙：白磷比红磷更稳定 C．图丙：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 D．图丁：将1 mol N2与3 mol H2充入密闭容器中发生反应N2 + 3H22NH3，充分反应后放热92 kJ 【答案】C 【详解】A．固态硫能量低于气态硫，固态硫转化为气态硫，发生吸热反应，A错误； B．能量越低越稳定，故红磷比白磷更稳定，B错误； C．由图可知为放热反应，故1molNO2和1molCO的键能总和小于1molNO和1 molCO2的键能总和，C正确； D．将1molN2与3molH2充入密闭容器中发生反应N2+3H22NH3，由于为可逆反应，充分反应后放热小于92kJ，D错误； 故选C。 【变式3-3】（24-25高一下·吉林长春·期中）CO2催化转化有利于资源化利用。反应的能量变化如图所示。 下列说法正确的是 A．反应物分子断键吸收的总能量大于生成物分子成键释放的总能量 B．反应中每转化1molCO2，转移6mol电子 C．若水的状态为液态，则能量变化曲线可能为① D．CH3OH(g)比CH3OH(l)更稳定 【答案】B 【详解】A．由图可知该反应是放热反应，反应物分子断裂化学键吸收的总能量小于生成物分子形成化学键释放的总能量，A项错误； B．反应中C元素由+4价降低到-2价，所以转化1molCO2转移6mol电子，B项正确； C．物质由气态转化为液态时会放热，所以反应生成液态水时放出更多热量，C项错误； D．物质状态为气态时的能量高于液态时的能量，能量高的物质稳定性低，D项错误； 答案选B。 题型04 化学能的相关计算 图示 意义 a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能。c表示该反应的反应热。 ΔH 图1：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示放热反应 图2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝+c kJ·mol－1，表示吸热反应 　　　　 　　反应物断键吸收的能量＜生成物成键释放的能量，说明该反应为放热反应。 　　即遵循能量守恒定律，反应物的总能量=生成物总能量+热量（放热反应），反应物总能量=生成物总能量－热量（吸热反应）。 【典例4】（23-24高一下·吉林四平·期中）如图为1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的能量变化图(已知：物质具有的键能越大越稳定)。下列说法正确的是 A．该反应每生成1 mol HCl，放出183 kJ的热量 B．由图知H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子会放出431 kJ的能量 C．氯气分子中的化学键比氢气分子中的化学键更稳定 D．该反应生成液态HCl比生成气态HCl释放的能量少 【答案】B 【分析】物质内含有的化学键的键能越大，该物质的稳定性就越强。根据产生的热量等于反应物化学键的键能总和与生成物化学键的键能总和的差计算。 【详解】A．根据图示可知：断裂1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时放出的热量Q=436 kJ+243 kJ-2×431 kJ=183 kJ，所以该反应每生成1 mol HCl，放出91.5 kJ的热量，A错误； B．由图可知:1 molH原子和1 molCl原子反应形成1 mol分子会放出431 kJ的能量，B正确； C．物质具有的键能越大，断裂该化学键稀吸收能量就越多，化学键就越难断裂，含有该化学键的物质就越稳定，因此根据图示可知氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键的键能更大，因此H2比Cl2更稳定，C错误； D．气态物质变为液态会放出能量，因此该反应生成液态HCl比生成气态HCl释放的能量更多，D错误； 故合理选项是B。 【变式4-1】（22-23高一下·吉林长春·月考）已知1molH2完全燃烧生成水蒸气时放出热量242kJ，且氧气中1molO=O键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中1molH－O键形成时放出热量463kJ，则氢气中1molH－H键断裂时吸收热量为 A．188kJ B．436kJ C．557kJ D．920kJ 【答案】B 【详解】1molH2完全燃烧生成水蒸气时放出热量242kJ，则2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484 kJ /mol，焓变=反应物总键能-生成物总键能，设1molH－H键断裂时吸收热量为x kJ，2x+496 kJ -463 kJ×4=-484 kJ，x=436kJ，故选B。 【变式4-2】（24-25高二上·辽宁大连·期中）标准状态下，下列物质气态时的相对能量如表，可根据计算出中氧氧单键的键能为214。下列说法不正确的是 物质(g) O H HO HOO 能量/ 249 218 39 10 0 0 -136 -242 A．的键能为436kJ/mol B．的键能大于中氧氧单键的键能的两倍 C．的燃烧热为-242kJ/mol D．  ΔH=-143kJ/mol 【答案】C 【详解】A．根据题表中的数据可知，H2的键能为218 kJ·mol-1×2=436 kJ·mol-1，A正确； B．由题表可知，O2的键能为249×2 kJ·mol-1=498 kJ·mol-1，由题干信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确； C．因为生成的是气态，则的燃烧热大于242 kJ/mol，C错误； D．由题表可知H2O(g)+O(g)=H2O2(g)的ΔH=[-136-249-(-242)] kJ·mol-1=-143 kJ·mol-1，D正确； 故选C。 【变式4-3】（21-22高一下·黑龙江齐齐哈尔·期末）研究人员研制出一种新型复合光催化剂，可以利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，主要过程如图所示： 下表所示为此反应条件下，断开或形成1mol对应的化学键吸收或放出的能量。 化学键 H-O键 O=O键 H-H键 O-O键 能量kJ 463 496 436 138 下列说法错误的是 A．若过程Ⅰ的反应物为1mol，则过程Ⅰ吸收的能量为463kJ B．过程Ⅰ中反应物的总能量大于过程Ⅲ中生成物的总能量 C．若过程Ⅰ的反应物为2mol，则过程Ⅱ放出的能量为574kJ D．过程Ⅲ为氧化还原反应 【答案】B 【分析】该过程的总反应为：，为吸热反应。过程I中断裂H-O键，生成氢原子和羟基；过程II中氢原子之间形成氢气，羟基之间形成H2O2，过程III H2O2生成氢气和氧气。 【详解】A．若过程Ⅰ的反应物为1mol，断裂1molH-O键，吸收的能量为463kJ，A正确； B．总反应为吸热反应，故过程Ⅰ中反应物的总能量小于过程Ⅲ中生成物的总能量，B错误； C．若过程Ⅰ的反应物为2mol，则过程Ⅱ的反应为：，形成了1molH-H键、1molO-O键，放出的能量为，C正确； D．过程III H2O2生成氢气和氧气，元素化合价发生了变化，为氧化还原反应，D正确； 故选B。 题型05 原电池的构成和形成 2、原电池的概念：将化学能转化为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应 4、组成原电池的条件 (1)两个活泼性不同的电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属 (2)电解质溶液 (溶液或者熔融) (3)电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 (4)有自发进行的氧化还原反应 【解读】a、负极：活泼性强的金属，该金属失电子，发生氧化反应。 b、正极：活泼性弱的金属或非金属(常用碳棒、石墨)，该电极上得电子，发生还原反应。 c、得失电子的反应为电极反应，上述原电池中的电极反应为： 负极：Zn－2e－＝Zn2+　正极：2H＋＋2e－＝H2↑，总反应：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑ 【解读】电源内部电解质溶液中，阳离子移动的方向即是_____的方向，所以阳离子向_____移动，阴离子向_____移动。 【典例5】（2025高一下·黑龙江·学业考试）以自发进行的氧化还原反应为工作原理，将两个活动性不同的电极插入电解质溶液中形成闭合回路，构成原电池。下图的烧杯中均盛有溶液，其中能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】原电池的形成条件需要有自发进行的氧化还原反应，电解质溶液、导线、两个电极构成的闭合回路。 【详解】A．该装置中两烧杯没有用盐桥相连，无法形成闭合回路，不能形成原电池，A错误； B．该装置中可发生氧化还原反应，且形成闭合回路，可以构成原电池，B正确； C．该装置中两电极相同，无法构成电势差，电子不能定向移动，无法构成原电池，C错误； D．该装置不能发生氧化还原反应，无法构成原电池，D错误； 故选B。 【变式5-1】（23-24高一下·吉林·期末）下列关于如图所示转置的叙述中，正确的是 A．该装置将电能转变为化学能 B．在铜片表面被氧化 C．电子从片经导线流向片 D．为原电池的负极 【答案】D 【分析】锌和铜插在稀硫酸的电解质溶液中构成原电池，锌作负极发生氧化反应，铜作正极发生还原反应。 【详解】A．该装置是将化学能转化为电能的原电池，A错误； B．氢离子在铜片表面被还原生成氢气，B错误； C．电子从负极锌片经导线流向正极铜片，C错误； D．锌为原电池负极，失去电子发生氧化反应生成锌离子，D正确； 故选D。 【变式5-2】（23-24高一下·黑龙江哈尔滨·期中）下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】原电池的构成条件：①两个活泼性不同的电极，②插入电解质溶液，③形成闭合回路，④存在能自动发生的氧化还原反应。 【详解】A．未构成闭合电路，不能形成原电池，A错误； B．两容器用盐桥相连形成闭合回路，能发生原电池反应，属于原电池装置，B正确； C．铜棒与锌棒均不与酒精反应，且纯酒精不导电，不能构成原电池，C错误； D．稀硫酸分装在两个容器中，不能形成闭合电路，不能构成原电池，D错误； 故选B。 【变式5-3】（22-23高一下·黑龙江牡丹江·月考）有关电化学知识的描述正确的是 A．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 B．蓄电池充电时，没有发生氧化还原反应 C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D．CaO+H2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能 【答案】A 【详解】A．构成原电池的条件是自发的发生氧化还原反应，所以理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池，A正确； B．蓄电池充电时，蓄电池外接电源为电解池装置，电能转化为化学能，发生了氧化还原反应，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，B错误； C．原电池的两极可以是两种活泼性不同的金属，也可以是金属和非金属，如铁和石墨在稀硫酸中也能构成原电池，还可以都是金属铂或石墨，如氢氧燃料电池，C错误； D．原电池是把氧化还原反应的化学能转化为电能的装置，在原电池中发生的是自发的氧化还原反应，氧化钙和水的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，D错误； 故选A。 题型06 原电池的工作原理 原电池的工作原理 原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向 (1)外电路中电子的流向：负极——经导线——正极 (2)外电路中电流的流向：正极——经导线——负极 (3)内电路中离子的迁移：阴离子移向负极，阳离子移向正极 原电池中正负极的判断方法沿导线 (1)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极 (3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 (4)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 【典例6】（23-24·高一下辽宁·期末）用如图装置进行实验，产生电流。下列说法不正确的是 A．b为电池的负极 B．工作一段时间后，a极附近溶液pH减小 C．K+从a极经阳离子交换膜移动到b极 D．该装置的总反应为：H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O 【答案】A 【分析】从图中可以看出，a电极，H2失电子产物与电解质反应生成H2O，b电极，Cl2得电子生成Cl-，则a电极为负极，b电极为正极。反应过程中，K+透过阳离子交换膜，从左侧溶液中向右侧溶液中迁移。 【详解】A．由分析可知，b为电池的正极，A不正确； B．工作一段时间后，a极发生反应H2-2e-+2OH-=2H2O，c(OH-)减小，溶液pH减小，B正确； C．由分析可知，K+透过阳离子交换膜，从左侧溶液中向右侧溶液中迁移，即K+从a极经阳离子交换膜移动到b极，C正确； D．该装置的负极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O，正极反应为Cl2+2e-=2Cl-，总反应为：H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O，D正确； 故选A。 【变式6-1】（24-25高一下·黑龙江大庆·期末）银锌纽扣电池是一种常见的化学电源，以Zn和为电极，氢氧化钾溶液为电解质溶液，其电池反应为：，装置示意图如下。 下列说法正确的是 A．放电过程中，负极质量会减小 B．电池工作时，电子从Zn经氢氧化钾溶液流向 C．电极的电极反应式： D．放电前后电解质溶液的pH保持不变 【答案】C 【分析】在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。对于银锌纽扣电池，电池反应为Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag。锌的化合价从0价升高到+2价，发生氧化反应，锌作负极；氧化银中银的化合价从+ 1价降低到0价，发生还原反应，氧化银作正极。 【详解】A．放电过程中，负极锌失去电子生成锌离子，锌离子与氢氧根离子结合生成氢氧化锌附着在负极上，所以负极质量会增大，A错误； B．电子只能在电极和导线中移动，不能在电解质溶液中移动，电池工作时，电子从Zn电极经导线流向Ag2O电极，B错误； C． Ag2O作正极，得到电子发生还原反应，电极反应式为，C正确； D．根据电池反应Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag，反应消耗了水，使氢氧化钾溶液的浓度增大， 溶液pH增大，D错误； 故选C。 【变式6-2】（24-25高一下·黑龙江·期末）我国学者发明了一种新型多功能甲醛(HCHO)—硝酸盐电池(如图所示)，可同时处理废水中的和，电池总反应为。下列说法错误的是 A．电池工作过程中，通过质子交换膜向电极移动 B．电池工作过程中，电极a附近区域电解液的减小 C．电极上发生的电极反应为 D．当电极a流出电子时，生成标准状况下的体积为 【答案】D 【分析】由原电池中电子移动方向可知，电极为正极，得到电子生成，电极反应式为；电极为负极，失去电子生成和，负极电极反应式为， 【详解】A．由原电池中电子移动方向可知，电极为正极，电池工作过程中，通过质子交换膜向电极移动，A正确； B．电极为负极，失去电子生成和，负极电极反应式为，被消耗，电极附近区域电解液的减小，B正确； C．电极为正极，得到电子生成，电极反应式为，C正确； D．根据电极反应式，当电极流出电子时，生成，标准状况下的体积为，D错误； 故选D。 【变式6-3】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中）下列关于如图装置说法正确的是 A．铜片是负极 B．铜片上的电极反应为 C．电流由锌片流出经过电流表流向铜片 D．电解质溶液中向正极移动 【答案】B 【分析】锌铜原电池中，锌为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，原电池工作时，电子从负极锌沿导线流向正极铜，内电路中阳离子移向正极Cu，阴离子移向负极Zn； 【详解】A．该原电池中，Zn为负极、Cu为正极，故A错误； B．铜为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故B正确； C．电流由正极铜流向负极锌，故C错误； D．阴离子移向负极Zn，故D错误； 故选B。 题型07 原电池原理的应用 1.制作化学电源。 人们利用原电池原理，将化学能直接转化为电能，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能燃料电池等，以满足不同的需要。 从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池制作化学电源。 ①拆分反应：将自发的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。 2.比较金属的活动性。 　　原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。例如，有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，A为负极，B为正极，金属活动性A＞B。 3.加快氧化还原反应速率。 　　实验室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快，原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。如果用纯锌，可以在稀H2SO4溶液中加入少量的CuSO4溶液，也同样会加快产生H2的速率，原因是Cu2++Zn=Cu+Zn2+，生成的Cu和Zn在稀H2SO4溶液中形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2的速率加快。 【典例7】（23-24高二上·黑龙江大庆·期中）a、b两个烧杯中均盛有100mL等浓度的稀H2SO4，将足量的两份锌粉分别加入两个烧杯中，同时向a中加入少量CuSO4溶液，下列产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】a中加入少量CuSO4溶液，锌置换出铜，形成锌铜原电池，反应速率加快，稀H2SO4的浓度和体积都相同，锌粉过量，硫酸完全反应，则产生的氢气一样多，所以图B符合条件。 答案选B。 【点睛】形成原电池能加快反应速率。 【变式7-1】（23-24高一下·黑龙江绥化·期中）a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中，用导线两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极上产生大量气泡；a、d相连时，H+移向d极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为 A．b>a>d>c B．b>d>a>c C．b>a>c>d D．b>d>c>a 【答案】A 【详解】根据原电池原理，a、b相连时，电流由a经导线流向b，则a是正极，b是负极，金属活动性顺序强弱关系为：b>a；c、d相连时，d极质量减少，说明d失去电子生成金属阳离子，d是负极，c是正极，金属活动性顺序强弱关系为：d>c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，说明c极上的反应为，则c是正极，a是负极，金属活动性顺序强弱关系为：a>c；a、d相连时，H+移向d极，原电池工作时，阳离子移向正极，说明d极是正极，a极是负极，金属活动性顺序强弱关系为：a>d。因此四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为：b>a>d>c，故选A。 【变式7-2】（23-24高一下·辽宁本溪·月考）比较X、Y、Z、W四种金属的活动性，方案及相关现象如下： ①将四种金属各自浸入稀硫酸中，只有W表面无气泡产生； ②将X、Y用导线连接浸入稀硫酸中，X上产生气泡； ③将Y、Z用导线连接浸入稀硫酸中，Z极质量减轻。 则四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．Z>Y>X>W B．Z>X>Y>W C．Z>Y>W>X D．Y>Z>X>W 【答案】A 【详解】金属活动性不同的金属与稀硫酸形成原电池时，活泼金属做负极，发生氧化反应，金属质量减轻；不活泼金属做正极，在该极发生还原反应，产生气泡；电子由活泼性强的一极移动到活泼性弱的一极。①中W表面无气泡，说明金属活动性W最弱，②中X上产生气泡，说明金属活动性：Y>X；③中Z极质量减轻，Z为负极，说明金属活动性：Z>Y，A项符合题意。 【变式7-3】（22-23高一下·黑龙江·期中）由W、X、Y、Z四种金属按下列装置进行实验。下列说法错误的是 装置 现象 金属X上冒气泡 金属Y有红色固体 金属Z变黑，并不断溶解 A．装置甲中W、X的材料可以是 B．装置乙中Y电极上的反应式为 C．装置丙中电子从W电极经导线流向Z电极 D．四种金属的活动性强弱顺序为 【答案】C 【详解】A．装置甲中金属X上冒气泡，W作原电池负极，X为正极，W、X的材料可以是，A正确； B．装置乙中，金属Y有红色固体，Y为正极，反应式为，B正确； C．装置丙中，金属Z变黑，并不断溶解，Z为原电池的负极，电子从Z极经导线流向W极，C错误； D．装置甲中，W为负极，X为正极，活泼性：，装置乙中，X为负极，Y 正极，活泼性：，装置丙中，Z为负极，W为正极，活泼性：，综合之上，四种金属的活动性强弱顺序为，D正确； 故选C。 题型08 原电池的相关计算 1. 原电池计算核心依据：电子守恒，负极失电子总数等于正极得电子总数 2. 电子物质的量计算：n(e⁻)=Q/F=It/F，F为法拉第常数，数值取96500 C/mol，Q是电量，I是电流，t是时间 3. 物质相关计算：结合电极反应式，通过电子的物质的量，计算电极上消耗或生成物质的量、质量 4. 气体体积计算：先依据电子守恒求出生成气体的物质的量，再用V=n·Vₘ计算气体体积 5. 溶液相关计算：根据电极反应中离子的消耗或生成，结合溶液体积计算离子浓度，进而求溶液pH或浓度变化 【典例8】（24-25高一下·黑龙江绥化·期中）用于驱动潜艇的氨―氧燃料电池示意图如图所示。下列有关说法错误的是   A．电极b发生还原反应 B．电池工作时，OH-向电极a迁移 C．电极a发生的电极反应式为 ：2NH3-6e-=N2+6H+ D．外电路通过2mol电子时，消耗标准状况下O2 11.2L 【答案】C 【分析】从图中可以看出，在电极a，NH3转化为N2+H2O，N元素化合价升高，则NH3失电子发生氧化反应，a为负极；电极b为正极，O2得电子发生还原反应。 【详解】A．电极b为正极，O2得电子发生还原反应，A正确； B．电池工作时，阴离子向负极移动，电极a为负极，则OH-向电极a迁移，B正确； C．电极a为负极，NH3失电子转化为N2和H2O，依据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，可得出发生的电极反应式为 ：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，C错误； D．在正极b，O2得电子生成OH-，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，外电路通过2mol电子时，消耗标准状况下O2的体积为= 11.2L，D正确； 故选C。 【变式8-1】（24-25高二上·黑龙江·开学考试）我国某科研团队概念性验证了一种基于锂-氮气电池的新型固氮技术。该电池在放电过程中固定氮气，该技术不仅扩展了人工固氮的新方法，还将固氮技术与新能源联系在一起。其工作原理如图所示，电池放电时的总反应为。该电池工作时，下列说法正确的是 A．电子移动方向为锂箔醚类电解液多孔碳 B．当电路中通过0.3mol电子时，消耗 C．醚类电解液可用水溶液代替 D．移向多孔碳电极，该电极发生氧化反应 【答案】B 【分析】电池放电时的总反应为，Li做负极，电极Li发生氧化反应，电极反应式为Li-e-=Li+，多孔碳电极为正极，N2发生还原反应，正极反应式为N2+6Li++6e-=2Li3N； 【详解】A．原电池中电子由负极流出，经导线流入正极，锂箔是负极，多孔碳电极为正极，电子移动方向为锂箔导线多孔碳，电子不经过电解液，A错误； B．当电路中通过0.3mol电子时，N2发生还原反应，正极反应式为N2+6Li++6e-=2Li3N，消耗，B正确； C．锂是活泼金属，能与水反应生成氢气，不能醚类电解液可用水溶液代替，C错误； D．多孔碳电极为正极，该电极发生还原反应，D错误； 故选B。 【变式8-2】（23-24高一下·辽宁锦州·期末）一种以液态肼为燃料的新型燃料电池工作原理如图所示。一定温度时，可在固体氧化物电解质中自由移动，生成物均为无毒无害的物质。下列说法错误的是 A．电极乙的电势比电极甲高 B．电池内的由电极乙移向电极甲 C．负极的电极反应式为： D．当电极甲上消耗时，理论上电极乙上有参与反应 【答案】C 【分析】该电池中以液态肼（N2H4）为燃料，氧气为氧化剂，所以通入N2H4电极即电极甲为负极，通入氧气电极即电极乙为正极。 【详解】A．甲为负极，乙为正极，正极电势高于负极，故电极乙的电势比电极甲高，A项正确； B．放电时原电池中阴离子向负极移动，由电极乙移向电极甲，B项正确； C．反应生成物均为无毒无害的物质，所以N2H4被氧气氧化生成N2和H2O，电解质为固体氧化物，O2-在该固体氧化物电解质中自由移动，故负极反应为，C项错误； D．消耗1mol N2H4时，电路中转移4mol电子，乙电极上有1mol O2参与反应，质量为32g，D项正确； 答案选C。 【变式8-3】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期末）一种新型锌电池的工作原理如图所示。双极膜中的解离为和，两种离子在电场作用下分别向两极迁移。该电池工作时，下列说法错误的是 A．a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜 B．I室电极反应式为： C．Ⅱ室中酸性溶液的浓度逐渐变大 D．理论上每生成，I室溶液质量增加198g 【答案】C 【分析】新型锌电池双极膜中的解离为和，Zn为负极，失电子发生氧化反应，与生成，电极反应式为：，催化电解为正极，发生还原反应，向正极移动，电极反应式为。 【详解】A．和，两种离子在电场作用下分别向两极迁移，移向正极，移向负极，a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜，A正确； B．根据分析，Ⅰ室电极反应式为：，B正确； C．根据分析，Ⅱ室中消耗，酸性溶液的浓度逐渐减小，C错误； D．，理论上每生成，转移4mol电子，I室溶液中移入4molOH-，溶解2mol，增加2mol和4molOH-的质量，溶液质量增加198g，D正确； 故选C。 题型09 常见的化学电源 常见的化学电源 1、化学电源的概念：将化学能转化为电能的装置 2、化学电源的分类：一次电池、二次电池、燃料电池 (1)一次电池：一次电池的特点是活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗一定程度后，就不能再重复使用。即：放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。常见的一次电池有锌锰干电池、锌银电池 ①酸性锌锰干电池 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 ②碱性锌锰干电池 碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，其负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液 ③锌银电池 (2)二次电池：充电电池又称二次电池。充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是： 化学能电能，常见的二次电池有铅蓄电池、镉镍电池、锂离子电池等蓄电池等 (3)发展中的燃料电池 ①氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2===2H2O。氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应： 介质 负极反应式 正极反应式 酸性 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 中性 2H2－4e－===4H＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 碱性 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 3、电池的优点和应用 (1)优点：能量转化率较高，供能稳定可靠，可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作 (2)应用：在现代生活、生产、国防和科学技术的发展中，电池发挥着越来越重要的作用，大至火箭、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电脑、收音机、照相机、电话、助电器、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各式各样的电池 4、电池优劣的判断标准：判断一种电池的优劣或是否适合某种需要，主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 (1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位：(W·h)/kg或(W·h)/L (2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位：W/kg或W/L (3)电池的可储存时间的长短 【典例9】（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。 【变式9-1】（24-25高二上·黑龙江·期中）化学电源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：向Zn电极方向移动 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙；锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．丁：电池放电过程中，正极区溶液的pH变小 【答案】D 【详解】A．甲构成原电池，Zn作负极，向Zn电极方向移动，A正确； B．乙中Ag2O作正极，Ag2O被还原生成Ag，则正极的电极反应式为：，B正确； C．丙中锌筒作负极，Zn被氧化生成Zn2+，锌筒会变薄，C正确； D．铅蓄电池放电过程中，正极反应式为：，即H+被消耗，正极区溶液的pH变大，D错误； 故选D。 【变式9-2】（23-24高一下·吉林长春·期末）下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 A．图1所示装置中铜表面出现气泡 B．图2可表示晶体与晶体反应的能量变化 C．图3所示的锌锰干电池中发生还原反应 D．图4所示装置可验证金属活动性： 【答案】C 【详解】A．图1所示装置没有形成闭合电路，不能构成原电池，铜和硫酸不反应，铜表面没有气泡产生，故A错误； B．晶体与晶体反应吸热，生成物的总能量大于反应物总能量，图2不能表示晶体与晶体反应的能量变化，故B错误； C．图3所示的锌锰干电池中，得电子发生还原反应，故C正确； D．图4所示装置为原电池，N电极发生还原反应生成氢气，则N为正极、M为负极，金属活动性：M>N，故D错误； 答案选C。 【变式9-3】（24-25高一下·吉林·期末）关于下列四个装置说法错误的是 装置Ⅰ 装置Ⅱ 装置Ⅲ 装置Ⅳ A．装置Ⅰ：铜电极质量增加 B．装置Ⅱ：锌筒作负极，发生氧化反应 C．装置Ⅲ：放电时，正极的电极反应式为 D．装置Ⅳ：内电路中电子由b极移向a极 【答案】D 【详解】A．铜、锌、硫酸铜溶液构成原电池，锌的活泼性大于铜，锌是负极、铜是正极，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，铜电极质量增加，故A正确； B．普通锌锰电池，锌筒失电子作负极，发生氧化反应，故B正确； C．铅蓄电池，放电时，PbO2是正极，正极的电极反应式为，故C正确； D．装置Ⅳ是氢氧燃料电池，a是负极、b是正极，电子不能进入溶液，内电路中通过离子定向移动导电，故D错误； 选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $