专题02 化学反应与能量变化（期末复习讲义）高一化学下学期人教版

专题02化学反应与能量变化 内容导航 明·期末考情：把握考试趋势方向，精准备考 理·核心要点：系统归纳知识脉络，构建体系 破·重难题型：攻克典型疑难问题，突破瓶颈 过·分层验收：阶梯式检测与评估，稳步提升 考查重点 命题角度 反应热与焓变 吸热、放热反应判断，常见吸放热反应归类，物质能量与反应热关系。 化学键与能量 利用键能计算反应热，断键吸热、成键放热规律 原电池基础 构成条件、正负极判断、电极反应式书写、电子与离子移动。 化学电源 简易电池、常见一次电池工作原理，电极产物判断 要点01 化学反应中能量变化的理解 1.实质：反应物中化学键 和生成物中化学键 。 2.特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为 的变化。 3.化学反应中的能量转化形式 ①吸热反应：热能―→ 。 ②放热反应：化学能―→ 。 ③光合作用：光能―→ 。 ④燃烧反应：化学能―→ ，化学能―→ 。 ⑤原电池反应：化学能―→ 。 ⑥电解池反应：电能―→ 。 4．反应历程与反应热的关系 图示 意义 a表示正反应的 能；b表示逆反应的 能。c表示该反应的 热。 反应热 图1：反应热＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示 反应 图2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，表示 反应 归｜纳｜总｜结 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。 要点02 放热反应和吸热反应的判断 1.概念 （1）放热反应：释放热量的化学反应。反应物的总能量 生成物的总能量。反应体系的能量 。 （2）吸热反应：吸收热量的化学反应。反应物的总能量 生成物的总能量。反应体系的能量 。 2.放热反应和吸热反应的判断 （1）从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。 　 （2）从反应热的量化参数——键能的角度分析 3.记忆常见的放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应 ①可燃物的燃烧 ②酸碱中和反应 ③金属与酸的置换反应 ④物质的缓慢氧化 ⑤铝热反应 ⑥大多数化合反应 ①弱电解质的电离 ②盐类的水解反应 ③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 ④C和H2O(g)、C和CO2的反应 ⑤大多数分解反应 归｜纳｜总｜结 ①常见的热效应如浓硫酸溶于水、NaOH溶于水、Ca(OH)2溶于水，虽伴随着能量的放出，但并不是放热反应；铵盐溶于水虽需要吸收能量，也不是吸热反应。 ②对于可逆反应，若正反应为放热反应，则逆反应必为吸热反应。 要点03 反应热的简单计算 1.根据图像数据计算 若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。 2.利用键能计算反应热的方法 （1）熟记反应热ΔH的计算公式:ΔH＝E(反应物的总键能之和)－E(生成物的总键能之和) （2）注意特殊物质中键数的判断 物质(1 mol) P4 C(金刚石) 石墨 Si SiO2 CO2 CH4 化学键 P—P C—C C—C Si—Si Si—O C==O C—H 键数(mol) 6 2 1.5 2 4 2 4 归｜纳｜总｜结 ①熟记反应热ΔH的基本计算公式 ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量) ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能) ②旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任一个过程都不是化学变化。 要点04 原电池原理的理解 1.原电池的判断方法 （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。 2.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。 3.“三步”突破原电池电极反应式的书写： 第一步：分析氧化还原反应：根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正负极反应物质及电子得失数目，需遵循三大守恒（电子得失守恒、质量守恒、电荷守恒）。 第二步：注意电解质溶液环境：分析电解质溶液的酸碱性及离子参加反应的情况，确定电极反应，写出电极反应式，例如在氢氧燃料电池的电极反应书写中，在碱性环境中O2得电子后的产物写OH-比写H2O更合适，在传导O2-的固体电解质中，O2得电子后的产物写O2-比写OH-更合适。 第三步：合并正、负电极反应：调整两极反应式中得失电子数目相等并叠加，消去电子，得出总反应式。 归｜纳｜总｜结 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。 要点05 原电池原理的应用 1.加快化学反应速率:实验室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反应制H2，常用 锌，它产生H2的速率快，原因是 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。 2.比较金属活动性强弱：原电池中，一般活动性强的金属为 极，活动性弱的金属为 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 极，B为 极，金属活动性A B。 3.设计原电池： 从理论上说，任何一个 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 。 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 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。 4.金属腐蚀的防护: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 相连，使 作原电池的负极。 归｜纳｜总｜结 1.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。 2.通过原电池原理比较金属的活动性时，A、B两种金属用导线相连需浸入非氧化性酸中(如稀H2SO4、盐酸)，而在其他电解质溶液中，不一定较活泼的金属作负极，如Mg—Al—NaOH溶液形成的原电池中，Al作负极，Mg作正极，但金属活动性：Mg＞Al。 3.在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，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，但稀硫酸足量时，产生H2的物质的量要减少。 4.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。 要点06 常见的化学电池的分析判断 1．一次电池——干电池 （1）特点：电池放电后 充电(内部的氧化还原反应 逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。 （2）锌锰干电池的构造如图所示。 ①锌筒为 ，电极反应是 。 ②石墨棒为 ，最终被还原的物质是 ：正极：2NH4+＋2e－＝2NH3＋H2，H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O 正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2+＋4NH3＝［Zn(NH3)4］2+ ③NH4Cl糊的作用是 ，淀粉糊的作用：提高阴、阳离子在两个电极间的 。 ④电池总反应式为： ⑤干电池的电压通常约为1.5V，携带方便，但放完电后不能再用，污染较严重。 2．二次电池(充电电池) （1）特点：二次电池在放电时所进行的 ，在充电时可以 ，使电池恢复到放电前的状态。 （2）能量转化：化学能电能 （3）常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池。 ①铅蓄电池:铅蓄电池是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上附着一层棕褐色 ，负极板上是海绵状 ，两极均浸在密度为1.28g·cm-3、浓度为30%的 溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。 放电电极反应： 负极： ； 正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l) 充电电极反应： 阳极： ； 阴极：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq) 电池总反应式： Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq)2PbSO4(s) +2H2O(l) 铅蓄电池的优点：电动势 ，电压 ，使用范围宽，原料丰富，价格便宜。 铅蓄电池的缺点：笨重，防震性差，易溢出酸液，维护不便，携带不便等。 ②银锌蓄电池:银锌蓄电池是形似干电池的充电电池，其负极为 ，正极为附 ，电解液为40%的KOH溶液。电极反应： 放电电极反应： 负极： 正极：Ag2O+2e－+ H2O＝2Ag +2OH- 充电电极反应： 阳极： ； 阴极：Zn(OH)2+2e－= Zn+2OH- 电池总反应式： Zn + Ag2O + H2OZn(OH)2+2Ag 　　 　 ③锂电池:元素周期表中IA族的锂（Li）——最轻的金属，也是活动性极强的金属，是制造电池的理想物质。锂电池是新一代可充电的绿色电池，已成为笔记本电脑、移动电话、数码相机、摄像机等低功耗电器的主流电源。 电极反应为： 负极：Li－e- ＝Li＋ 正极： 总反应：Li＋MnO2LiMnO2 3．燃料电池 （1）特点： ①反应物储存在电池外部； ②能量转换效率 、清洁、安全； ③供电量易于调节。 （2）燃料电池常用的燃料有： 、 、乙醇等；常用氧化剂： 。 ①氢氧燃料电池：氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为惰性电极，但具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液为40%的KOH溶液。电极反应式为： 负极： ，正极：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 电池的总反应式为：2H2＋O2＝2H2O ②甲烷氧燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应式为： 负极： ，正极：2O2＋4H2O＋8e－＝8OH－ 电池总反应式：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O　　 （4）海水电池：1991年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，用作航海标志灯的电源。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。电极反应式为： 负极：4Al＝4Al3＋＋12e－ 正极： 这种海水电池的能量比干电池高20～50倍。 归｜纳｜总｜结 1.燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，可以利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂（如O2）反应所放出的热能直接转变为电能。 2.燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。 3.燃料电池如果以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳， 4.燃料电池与干电池和蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断地提供燃料和氧化剂，使反应能连续进行。 题型01 化学反应中能量变化的分析判断 【典例1】下列关于化学反应与能量的说法正确的是 A．镁与盐酸反应从环境中吸收能量 B．能量变化必然伴随着化学变化 C．与的反应，反应物总能量比生成物总能量低 D．需要加热的反应一定是放热反应 【变式1-1】下列说法正确的是 A．化学反应前后物质能量不同，因此只有化学反应伴随着能量变化 B．需要加热的化学反应一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应一定是放热反应 C．等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多 D．因为石墨变成金刚石吸热，所以金刚石比石墨稳定 【变式1-2】下列说法中错误的是 A．化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化 B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D．如果一个反应是放热反应，说明反应物总能量大于生成物总能量 题型02 放热反应和吸热反应的判断 【典例2】下列变化过程，属于放热反应的是 ①液态水变成水蒸气②Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl的反应③金属钠与水反应④固体NaOH溶于水⑤H2在Cl2中燃烧⑥生石灰和水反应生成熟石灰 A．②⑤⑥ B．②③④ C．③④⑤ D．③⑤⑥ 【变式2-1】下列反应属于氧化还原反应，且生成物的总能量高于反应物的总能量的是 A．铝热反应 B．铝与盐酸反应 C．Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应 D．灼热的炭与CO2反应 【变式2-2】为了研究化学反应X+Y=Z的能量变化情况，某同学设计了下图所示装置。当向盛有X的试管中滚圆试剂Y时，看到U型管中甲处液面下降乙处液面上升，由此说明： ①反应为放热反应 ②生成物的总能量比反应物的总能量高 ③物质中的化学能通过化学反应转化成热能释放出来 ④反应物化学键断裂吸收的能量高于生成物化学键形成放出的能量 A．①② B．①③ C．①②③ D．②③④ 题型03 反应热的简单计算 【典例3】已知化学反应A2(g)+B2(g)⇌2AB(l)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是 A．每生成2mol气态AB吸收b kJ热量 B．向密闭容器中充入1mol A2和1mol B2充分反应，吸收的热量为(a-b)kJ C．向密闭容器中充入一定量的A2和B2，生成2mol AB(g)，吸收的热量小于(a-b)kJ D．AB(l)分解为A2(g)和B2(g)的反应为放热反应 【变式3-1】关于下图的说法不正确的是 A．1 mol I2(g)变为1 mol I2(s)时需要放出17 kJ的能量 B．1 mol I2(s)与1 mol H2(g)化合生成2 mol HI(g)气体时，需要吸收5 kJ的能量 C．2 mol HI(g)气体分解生成1 mol I2(g)与1 mol H2(g)时需要吸收12 kJ的能量 D．I2(g)与H2(g)生成HI(g)气体的反应是吸热反应 【变式3-2】已知和在一定条件下能发生反应：，该反应每生成时会有的热量放出，已知均大于零。下列说法正确的是 A．的能量比的能量高 B．将与混合充分反应后放出的热量为 C．H-I键的键能为 D．该反应中生成物的总能量高于反应物的总能量 题型04 原电池原理的分析判断 【典例4】下面是某同学学习原电池后整理的学习笔记，出现错误有 图注释： ①电子流动方向(一定)②电流方向(一定) ③电极反应(一定)④溶液中离子移动方向(一定) 拓展： ⑤负极金属活动性较强(一定) ⑥负极溶解质量减少，正极产生气体或质量增加变粗(不一定) A．0处 B．1处 C．2处 D．4处 【变式4-1】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的酸性均减弱 D．甲装置的导线中有电流，电流方向为锌→铜 【变式4-2】下列图示的装置属于原电池的是（      ） A．①②⑥⑧ B．③④⑤⑦ C．③④⑥⑦ D．③④⑤⑥⑦⑧ 题型05 原电池原理的应用 【典例5】a、b、c、d四种金属，已知：①；②将金属片a、c插入稀硫酸中，用导线将它们相连，a表面有大量气泡逸出；③b、d用导线连接放入d的硫酸盐溶液中，d电极的电极反应式为。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是 A．c>a>b>d B．d>b>a>c C．c>b>a>d D．d>c>a>b 【变式5-1】向稀硫酸中加入过量的锌粉，为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量，可以在稀硫酸中加入 A．溶液 B．溶液 C．溶液 D．蒸馏水 【变式5-2】利用反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计一个原电池，下列装置示意图正确的是 A B C D 题型06 常见的化学电池的分析判断 【典例6】氢氧燃料电池已用于航天飞机，其工作原理如图所示。下列关于该燃料电池的说法错误的是 A．电子从a电极经外电路流向b电极 B．通入氢气的一极为负极，发生氧化反应 C．放电时正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- D．理论上当转移4mol电子时消耗22.4L氧气 【变式6-1】有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是 图I    普通锌锰电池 图Ⅱ    碱性锌锰电池 图Ⅲ    铅酸蓄电池 图IV    银锌纽扣电池 A．图I所示电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，用久会变薄，有漏液风险；电池工作时电子从锌筒流出，经过电解质溶液流向石墨电极 B．图Ⅱ所示电池中，的作用是作还原剂 C．图Ⅲ所示装置放电工作过程中，负极的质量逐渐减少 D．图IV所示电池中，正极的电极反应式为 【变式6-2】高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为，下列叙述不正确的是 A．放电时负极区应为 B．放电时每转移3mol电子，正极1molK2FeO4被氧化 C．该电池为二次电池，充电时电能转化为化学能 D．放电时正极附近溶液的碱性增强 期末基础通关练（测试时间：10分钟） 1．锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为：(s表示固体，l表示液体)。下列说法错误的是 A．电池工作时，移向电极 B．该电池放电时化学能转化为电能 C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子时，理论上消耗锌的质量为6.5 g 2．氢气燃烧时放出大量的热，若断开氢气中的化学键消耗的能量为，断开氧气中的化学键消耗的能量为，形成水中的化学键释放的能量为，则下列关系正确的是 A． B． C． D． 3．以为催化剂的光热化学循环分解反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示。下列说法中错误的是 A．步骤③中有共价键的断裂和形成 B．上述①②③④过程并不都是氧化还原反应过程 C．根据数据计算，分解需要吸收的热量 D．该反应中，光能转化为化学能，化学能转化为热能 4．某化学兴趣小组的同学设计了如图1所示原电池装置。下列说法错误的是 A．电子由Cu片经导线流向Zn片 B．电池工作时，Zn片发生的电极反应： C．该装置反应的能量变化可用如图2表示 D．电池工作一段时间后，溶液质量增加 5．某同学用生活中常见物品组装了如图所示装置并观察到灯泡发亮。下列说法正确的是 A．铁钥匙发生了还原反应 B．铅笔芯为该原电池的负极 C．电子由铁钥匙流出，经过洁厕灵流向铅笔芯 D．实验过程中，铁钥匙会逐渐变细且铅笔芯表面会有气泡产生 6．在一定条件下，气态HCN与HNC两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．HCN的结构式为H－N≡C B．HNC比HCN更稳定 C．形成1 mol H—N吸收127.2kJ的热量 D．1 mol HCN(g)转化为1 mol HNC(g)需要吸收59.3 kJ的热量 7．A、B与C构成原电池，装置如图所示。下列说法正确的是 A．A、B一定是活泼性不同的两种金属 B．C溶液中的溶质熔融状态下一定能导电 C．若活泼性：A＞B，则A一定是负极 D．若放电时A极金属逐渐溶解，则电子由A经导线流向B 8．人类利用化学反应不仅可以创造新物质，还可以获取能量或实现不同形式能量之间的转化。 回答下列问题： （1）下列过程中能量转化正确的是___________(填字母，下同)。 A．碱性锌锰干电池放电：电能→化学能 B．光伏发电：光能→电能 C．使用燃气灶煮饭：化学能→热能、光能等 D．铅酸蓄电池充电：化学能→电能 （2）冷敷可用于肢体局部急性损伤的治疗，冷敷袋中盛装的物质不可能是下列物质中的___________。 A．冰 B．硝酸铵+水 C．生石灰+水 D．硝酸铵+水合碳酸钠 （3）我国成功发射的“天宫一号”飞行器的外壳覆盖了一种新型结构陶瓷材料，其主要成分是氮化硅，该陶瓷材料可由石英固体与焦炭颗粒在高温的氮气流中通过如下反应制得：，该反应过程中的能量变化如图1所示。 ①该反应为___________(填“吸热”或“放热”)反应。 ②若制取1 mol Si3N4，转移电子的数目为___________NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)。 （4）如图2所示是一种锌—空气电池，适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。则负极的电极反应式为___________，外电路转移0.1 mol电子，消耗O2的体积为___________ L(标准状况下)，电解质溶液质量___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 期末综合拓展练（测试时间：15分钟） 1．已知某化学反应，反应过程中的能量变化如图所示，下列说法正确的是    A．该反应的进行一定需要加热或点燃 B．生成2molAB2(g)，放出热量(E1-E2)kJ C．1molA2(g)和2molB2(g)的总能量高于2molAB2(g)的能量 D．该反应断开化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量 2．下列反应中，一定可以用如图表示能量变化的有 ①化合反应 ②与在高温下反应生成 ③甲烷在空气中燃烧 ④需要加热才能发生的反应 ⑤化学键断裂吸收的能量比化学键生成放出的能量多的反应 ⑥反应物总能量比生成物总能量低的反应 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 3．科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，实现CO2的再利用。电池的总反应为：CO2 + 2H2O =CH4 +2O2(已知：质子交换膜仅允许H+通过)，下列说法正确的是 A．该装置的电解质溶液可能为HNO3 B．电子从GaN电极流出经过电解质溶液到Cu电极 C．理论上正极消耗1mol CO2负极生成44.8L O2 D．Cu 电极上发生的电极反应是 CO2 + 8e − +8H + = CH4 +2H2O 4．丙烷脱氢是制备丙烯的一种常见方法，下图是某催化剂催化该过程的能量变化，*表示吸附在催化剂表面的物种。下列有关说法正确的是 A．1mol丙烷中的总键能大于1mol丙烯及1mol氢气的总键能之和 B．在该条件下，所得丙烯中不含其它有机物 C．该过程中发生了碳碳键的断裂与形成 D．相同条件下在该催化剂表面，比脱氢更困难 5．一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 6．四种化学电池的装置构造如图所示。当电池放电时，下列说法正确的是 A．纽扣式银锌电池中锌粉为正极，发生还原反应 B．锌锰干电池中外电路电子由锌筒经导线流向石墨棒 C．铅酸蓄电池中电解质溶液的逐渐减小 D．氢氧燃料电池中外电路每转移，有在正极参与反应 7．某小组验证活泼金属可以保护不活泼金属，防止不活泼金属腐蚀。 （1）甲同学将不同金属棒用导线连接后伸入稀硫酸中，图1的正极表面的现象___________。图2的负极方程式为___________。 （2）乙同学完成了实验如图3，发现Fe表面产生___________，认为Zn没有完全保护Fe。 已知：是检验的灵敏试剂，反应为(蓝色沉淀)。 （3）丙同学查阅资料发现可以直接氧化了Fe棒，认为乙同学实验设计有缺陷，丙同学设计了新的方案___________(简述实验方案和现象)，证明Zn保护了Fe． （4）丁同学将镁和铝连接在电压传感器上再深入不同溶液中，得到电压和时间的关系，电解质溶液为稀硫酸时如图4，电解质溶液为稀氢氧化钠溶液时如图5. 酸性条件下，___________做正极(填“Mg”或“Al”)，电极方程式为___________，说明Mg保护了Al。碱性条件下，前70s左右，___________(填序号) a．Mg保护了Al    b．Al保护了Mg 这段时间负极电极方程式为___________，电压变为负值后，负极电极方程式为___________。 8．某化学实验小组利用柠檬探究化学反应与能量变化的关系。请回答下列问题： （1）已知：铁与柠檬液反应的能量曲线如图Ⅰ所示，则该反应为______________（填“吸热”或“放热”）反应；为探究铁与柠檬液反应的能量变化，设计图Ⅱ所示装置，将铁粉加入小试管内，然后注入足量的柠檬液，观察U形导管中液面A______________（填“上升”或“下降”）。 （2）以相同大小的金属片为电极设计水果电池，有关数据如下表所示： 实验 电极材料 电极间距离/cm 电流表指针偏转方向 电流/μA 实验装置 ① Fe、Cu 2 偏向Cu a ② Al、Cu 2 偏向Cu b ③ Fe、Al 2 c ④ Fe、Cu 1 偏向Cu d ①该装置将__________转化为电能；②实验③中电流表指针偏向_________（填“Fe”或“Al”）极，电子经过导线流入_________（填“Fe”或“Al”）极，负极的电极反应式为__________________，随着反应的进行，柠檬液的pH不断_____________（填“增大”“减小”或“不变”）；③实验①和④探究_________对电流影响，实验中a＜d，得出实验结论是______________；④探究电极材料对电流影响，则a__________（填“＞”或“＜”）b。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 化学反应与能量变化 内容导航 明·期末考情：把握考试趋势方向，精准备考 理·核心要点：系统归纳知识脉络，构建体系 破·重难题型：攻克典型疑难问题，突破瓶颈 过·分层验收：阶梯式检测与评估，稳步提升 考查重点 命题角度 反应热与焓变 吸热、放热反应判断，常见吸放热反应归类，物质能量与反应热关系。 化学键与能量 利用键能计算反应热，断键吸热、成键放热规律 原电池基础 构成条件、正负极判断、电极反应式书写、电子与离子移动。 化学电源 简易电池、常见一次电池工作原理，电极产物判断 要点01 化学反应中能量变化的理解 1.实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。 2.特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化。 3.化学反应中的能量转化形式 ①吸热反应：热能―→化学能。 ②放热反应：化学能―→热能。 ③光合作用：光能―→化学能。 ④燃烧反应：化学能―→热能，化学能―→光能。 ⑤原电池反应：化学能―→电能。 ⑥电解池反应：电能―→化学能。 4．反应历程与反应热的关系 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。 反应热 图1：反应热＝(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 归｜纳｜总｜结 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。 要点02 放热反应和吸热反应的判断 1.概念 （1）放热反应：释放热量的化学反应。反应物的总能量大于生成物的总能量。反应体系的能量降低。 （2）吸热反应：吸收热量的化学反应。反应物的总能量小于生成物的总能量。反应体系的能量升高。 2.放热反应和吸热反应的判断 （1）从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。 　 （2）从反应热的量化参数——键能的角度分析 3.记忆常见的放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应 ①可燃物的燃烧 ②酸碱中和反应 ③金属与酸的置换反应 ④物质的缓慢氧化 ⑤铝热反应 ⑥大多数化合反应 ①弱电解质的电离 ②盐类的水解反应 ③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 ④C和H2O(g)、C和CO2的反应 ⑤大多数分解反应 归｜纳｜总｜结 ①常见的热效应如浓硫酸溶于水、NaOH溶于水、Ca(OH)2溶于水，虽伴随着能量的放出，但并不是放热反应；铵盐溶于水虽需要吸收能量，也不是吸热反应。 ②对于可逆反应，若正反应为放热反应，则逆反应必为吸热反应。 要点03 反应热的简单计算 1.根据图像数据计算 若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。 2.利用键能计算反应热的方法 （1）熟记反应热ΔH的计算公式:ΔH＝E(反应物的总键能之和)－E(生成物的总键能之和) （2）注意特殊物质中键数的判断 物质(1 mol) P4 C(金刚石) 石墨 Si SiO2 CO2 CH4 化学键 P—P C—C C—C Si—Si Si—O C==O C—H 键数(mol) 6 2 1.5 2 4 2 4 归｜纳｜总｜结 ①熟记反应热ΔH的基本计算公式 ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量) ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能) ②旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任一个过程都不是化学变化。 要点04 原电池原理的理解 1.原电池的判断方法 （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。 2.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。 3.“三步”突破原电池电极反应式的书写： 第一步：分析氧化还原反应：根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正负极反应物质及电子得失数目，需遵循三大守恒（电子得失守恒、质量守恒、电荷守恒）。 第二步：注意电解质溶液环境：分析电解质溶液的酸碱性及离子参加反应的情况，确定电极反应，写出电极反应式，例如在氢氧燃料电池的电极反应书写中，在碱性环境中O2得电子后的产物写OH-比写H2O更合适，在传导O2-的固体电解质中，O2得电子后的产物写O2-比写OH-更合适。 第三步：合并正、负电极反应：调整两极反应式中得失电子数目相等并叠加，消去电子，得出总反应式。 归｜纳｜总｜结 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。 要点05 原电池原理的应用 1.加快化学反应速率: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。 2.比较金属活动性强弱：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.设计原电池： 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。 4.金属腐蚀的防护: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。 归｜纳｜总｜结 1.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。 2.通过原电池原理比较金属的活动性时，A、B两种金属用导线相连需浸入非氧化性酸中(如稀H2SO4、盐酸)，而在其他电解质溶液中，不一定较活泼的金属作负极，如Mg—Al—NaOH溶液形成的原电池中，Al作负极，Mg作正极，但金属活动性：Mg＞Al。 3.在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，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，但稀硫酸足量时，产生H2的物质的量要减少。 4.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。 要点06 常见的化学电池的分析判断 1．一次电池——干电池 （1）特点：电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。 （2）锌锰干电池的构造如图所示。 ①锌筒为负极，电极反应是Zn－2e－===Zn2＋。 ②石墨棒为正极，最终被还原的物质是二氧化锰：正极：2NH4+＋2e－＝2NH3＋H2，H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O 正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2+＋4NH3＝［Zn(NH3)4］2+ ③NH4Cl糊的作用是作电解质溶液，淀粉糊的作用：提高阴、阳离子在两个电极间的迁移速度。。 ④电池总反应式为：2Zn＋4NH4Cl＋4MnO2＝［Zn(NH3)4］Cl2＋ZnCl2＋2Mn2O3＋2H2O ⑤干电池的电压通常约为1.5V，携带方便，但放完电后不能再用，污染较严重。 2．二次电池(充电电池) （1）特点：二次电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。 （2）能量转化：化学能电能 （3）常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池。 ①铅蓄电池:铅蓄电池是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上附着一层棕褐色PbO2，负极板上是海绵状金属铅，两极均浸在密度为1.28g·cm-3、浓度为30%的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。 放电电极反应： 负极：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)； 正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l) 充电电极反应： 阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)； 阴极：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq) 电池总反应式： Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq)2PbSO4(s) +2H2O(l) 铅蓄电池的优点：电动势高，电压稳定，使用范围宽，原料丰富，价格便宜。 铅蓄电池的缺点：笨重，防震性差，易溢出酸液，维护不便，携带不便等。 ②银锌蓄电池:银锌蓄电池是形似干电池的充电电池，其负极为锌，正极为附着Ag2O的银，电解液为40%的KOH溶液。电极反应： 放电电极反应： 负极：Zn-2e－+2OH-＝Zn(OH)2 正极：Ag2O+2e－+ H2O＝2Ag +2OH- 充电电极反应： 阳极：2Ag +2OH-－2e－= Ag2O+ H2O； 阴极：Zn(OH)2+2e－= Zn+2OH- 电池总反应式： Zn + Ag2O + H2OZn(OH)2+2Ag 　　 　 ③锂电池:元素周期表中IA族的锂（Li）——最轻的金属，也是活动性极强的金属，是制造电池的理想物质。锂电池是新一代可充电的绿色电池，已成为笔记本电脑、移动电话、数码相机、摄像机等低功耗电器的主流电源。 电极反应为： 负极：Li－e- ＝Li＋ 正极：MnO2＋Li＋ ＋e- ＝LiMnO2 总反应：Li＋MnO2LiMnO2 3．燃料电池 （1）特点： ①反应物储存在电池外部； ②能量转换效率高、清洁、安全； ③供电量易于调节。 （2）燃料电池常用的燃料有：氢气、甲烷、乙醇等；常用氧化剂：氧气。 ①氢氧燃料电池：氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为惰性电极，但具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液为40%的KOH溶液。电极反应式为： 负极：2H2＋4OH－＝4H2O＋4e－，正极：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 电池的总反应式为：2H2＋O2＝2H2O ②甲烷氧燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应式为： 负极：CH4＋10OH－＝CO32－＋7H2O＋8e－，正极：2O2＋4H2O＋8e－＝8OH－ 电池总反应式：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O　　 （4）海水电池：1991年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，用作航海标志灯的电源。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。电极反应式为： 负极：4Al＝4Al3＋＋12e－ 正极：3O2＋6H2O＋12e－＝12OH－ 这种海水电池的能量比干电池高20～50倍。 归｜纳｜总｜结 1.燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，可以利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂（如O2）反应所放出的热能直接转变为电能。 2.燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。 3.燃料电池如果以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳， 4.燃料电池与干电池和蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断地提供燃料和氧化剂，使反应能连续进行。 题型01 化学反应中能量变化的分析判断 【典例1】下列关于化学反应与能量的说法正确的是 A．镁与盐酸反应从环境中吸收能量 B．能量变化必然伴随着化学变化 C．与的反应，反应物总能量比生成物总能量低 D．需要加热的反应一定是放热反应 【答案】C 【解析】A．镁与盐酸反应是放热反应，向环境释放能量，A错误；B．冰融化伴随着能量变化，但是该过程是物理变化，B错误；C．与的反应是吸热反应，反应物总能量比生成物总能量低，C正确；D．反应吸放热与反应条件无关，即化学反应放热还是吸热与是否加热无关，D错误；故选C。 解｜题｜模｜板 1.看题干给出能量示意图或键能数据； 2.套用两大判据快速定吸放热； 3.判断 ΔH 正负、能量高低、温度变化； 4.排除能量转化、反应条件易错选项。 【变式1-1】下列说法正确的是 A．化学反应前后物质能量不同，因此只有化学反应伴随着能量变化 B．需要加热的化学反应一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应一定是放热反应 C．等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多 D．因为石墨变成金刚石吸热，所以金刚石比石墨稳定 【答案】C 【解析】A．物质发生化学反应时都伴随着能量变化，但是伴随着能量变化的变化不一定是化学变化，如物质溶解时伴随放热、吸热现象，错误；B．任何反应发生都需要一个活化的过程，所以需要加热的化学反应不一定是吸热反应，错误；C．等质量的同一物质，由于在气态时含有的能量比固态时高，所以等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧产生SO2气体，由于生成物的能量相同，所以前者放出的热量多，正确；D．物质含有的能量越高，物质的稳定性就越小，所以石墨变成金刚石吸热，则金刚石比石墨稳定性差，错误；答案选C。 【变式1-2】下列说法中错误的是 A．化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化 B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D．如果一个反应是放热反应，说明反应物总能量大于生成物总能量 【答案】C 【解析】A．由于化学反应的本质是旧键断裂新键形成的过程，断键要吸热，形成化学键要放热，这样必然伴随整个化学反应吸热或放热，所以化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化，故A正确；B．断键要吸热，形成化学键要放热，是反应中能量变化的主要原因，故B正确；C．一个化学反应是放热还是吸热主要取决于反应物的总能量与生成物总能量的相对大小，与外界条件没有关系，故C错误；D．反应物总能量和生成物总能量的相对大小决定了反应是放出能量还是吸收能量，反应物总能量大于生成物总能量，说明该反应是放热反应，故D正确。故选C。 题型02 放热反应和吸热反应的判断 【典例2】下列变化过程，属于放热反应的是 ①液态水变成水蒸气②Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl的反应③金属钠与水反应④固体NaOH溶于水⑤H2在Cl2中燃烧⑥生石灰和水反应生成熟石灰 A．②⑤⑥ B．②③④ C．③④⑤ D．③⑤⑥ 【答案】D 【分析】放热反应属于化学反应； 【解析】①液态水变成水蒸气，属于吸热过程，但不是吸热反应，故①不符合题意；②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应，属于吸热反应，故②不符合题意；③金属钠与水反应是放热反应，故③符合题意；④固体NaOH溶于水是放热过程，但不是放热反应，故④不符合题意；⑤氢气在氯气中燃烧，属于放热反应，故⑤符合题意；⑥生石灰和水反应生成熟石灰，属于放热反应，故⑥符合题意；综上所述，选项D正确。 解｜题｜模｜板 1.先锁定反应类型，直接归类判断 （1）常见放热反应 ①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③活泼金属与酸 / 水反应 ④大多数化合反应 ⑤物质缓慢氧化 （2）常见吸热反应 ①大多数分解反应 ②铵盐与强碱固体反应 ③C、H₂、CO 还原金属氧化物 ④盐类水解、少数化合反应 2.有能量图像看高低，有键能代入公式计算 3.区分反应条件与能量变化，排除干扰项 反应吸放热与反应条件无关，加热只是引发反应，不决定能量变化。 【变式2-1】下列反应属于氧化还原反应，且生成物的总能量高于反应物的总能量的是 A．铝热反应 B．铝与盐酸反应 C．Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应 D．灼热的炭与CO2反应 【答案】D 【分析】一般金属和水或酸反应，酸碱中和反应，一切燃烧，大多数化合反应和置换反应，缓慢氧化反应如生锈等是放热反应。大多数分解反应，铵盐和碱反应，碳、氢气或CO作还原剂的反应等是吸热反应，据此可以进行判断。 【解析】生成物的总能量高于反应物的总能量，说明反应是吸热反应，A、B是放热反应，C是吸热反应，但不是氧化还原反应，D为吸热反应，且为氧化还原反应，故D正确；故选D。 【变式2-2】为了研究化学反应X+Y=Z的能量变化情况，某同学设计了下图所示装置。当向盛有X的试管中滚圆试剂Y时，看到U型管中甲处液面下降乙处液面上升，由此说明： ①反应为放热反应 ②生成物的总能量比反应物的总能量高 ③物质中的化学能通过化学反应转化成热能释放出来 ④反应物化学键断裂吸收的能量高于生成物化学键形成放出的能量 A．①② B．①③ C．①②③ D．②③④ 【答案】B 【解析】①当向盛有X的试管中滴加试剂Y时，看到U型管中甲处液面下降乙处液面上升，可知道反应是一个放热反应，①正确；②在放热反应中，反应物的能量高于生成物的能量，②错误；③放出的热量让试剂瓶中的气体压强增大，物质中的化学能通过化学反应转化成热能释放出来，③正确；④生成物化学键生成释放的能量高于反应物化学键断裂放出的能量，④错误；正确的说法是①③，故合理选项是B。 题型03 反应热的简单计算 【典例3】已知化学反应A2(g)+B2(g)⇌2AB(l)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是 A．每生成2mol气态AB吸收b kJ热量 B．向密闭容器中充入1mol A2和1mol B2充分反应，吸收的热量为(a-b)kJ C．向密闭容器中充入一定量的A2和B2，生成2mol AB(g)，吸收的热量小于(a-b)kJ D．AB(l)分解为A2(g)和B2(g)的反应为放热反应 【答案】D 【解析】A．根据图像可知，每生成2mol液态AB吸收(a-b)kJ热量，A选项错误；B．向密闭容器中充入1mol A2和1mol B2充分反应，由于生成物状态未知，因此吸收的热量也未知，B选项错误；C．由于2molAB(g)再转化为2molAB(l)会放出热量，则向密闭容器中充入一定量的A2和B2，生成2molAB(g)时吸收的热量大于(a-b)kJ，C选项错误；D．A2(g)和B2(g)化合生成AB(l)的反应为吸热反应，则逆反应AB(l)分解为A2(g)和B2(g)的反应为放热反应，D选项正确；答案选D。 解｜题｜模｜板 1.找准题干已知能量、键能或物质的量； 2.代入对应计算公式算出ΔH； 3.标注正负，确定吸热或放热； 4.结合系数换算实际反应放出或吸收热量。 【变式3-1】关于下图的说法不正确的是 A．1 mol I2(g)变为1 mol I2(s)时需要放出17 kJ的能量 B．1 mol I2(s)与1 mol H2(g)化合生成2 mol HI(g)气体时，需要吸收5 kJ的能量 C．2 mol HI(g)气体分解生成1 mol I2(g)与1 mol H2(g)时需要吸收12 kJ的能量 D．I2(g)与H2(g)生成HI(g)气体的反应是吸热反应 【答案】D 【分析】由图可知，1 mol I2(g)与1 mol H2(g)的总能量大于2molHI(g)的总能量，而1 mol I2(s)与1 mol H2(g)的总能量小于2molHI(g)的能量，1 mol I2(s)变为1 mol I2(g)时需要吸收17kJ能量，以此来解答。 【解析】A．由图可知，1 mol I2(g)变为1 mol I2(s)时放出17kJ的热量，故A正确；B．由图可知，1 mol I2(s)与1 mol H2(g)化合生成2 mol HI(g)气体时，需要吸收5 kJ的能量，故B正确；C．由图可知，1 mol I2(g)与1 mol H2(g)生成2molHI(g)时放出12kJ热量，则2 mol HI(g)气体分解生成1 mol I2(g)与1 mol H2(g)时需要吸收12 kJ的能量，故C正确；D．由图可知，1 mol I2(g)与1 mol H2(g)生成2molHI(g)时放出12kJ热量，即I2(g)与H2(g)生成HI(g)气体的反应是放热反应，故D错误；故选D。 【变式3-2】已知和在一定条件下能发生反应：，该反应每生成时会有的热量放出，已知均大于零。下列说法正确的是 A．的能量比的能量高 B．将与混合充分反应后放出的热量为 C．H-I键的键能为 D．该反应中生成物的总能量高于反应物的总能量 【答案】C 【解析】A．由图可知，1mol H2断键生成2molH吸收bkJ热量，说明1mol H2的能量比2molH的能量低，A项错误；B．根据题意，生成2molHI时会有akJ的能量放出，该反应为可逆反应，因为存在反应限度，不能完全反应，因此将0.5molH2(g)与0.5mol I2(g)混合充分反应后生成的HI少于1mol，放出的热量少于0.5akJ，B项错误；C．反应物的总键能-生成物的总键能=bkJ/mol+ckJ/mol-H-I键的键能×2=-akJ/mol，则H-I键的键能为0.5(a+b+c)kJ/mol，C项正确；D．该反应为放热反应，则生成物的总能量低于反应物的总能量，D项错误；答案选C。 题型04 原电池原理的分析判断 【典例4】下面是某同学学习原电池后整理的学习笔记，出现错误有 图注释： ①电子流动方向(一定)②电流方向(一定) ③电极反应(一定)④溶液中离子移动方向(一定) 拓展： ⑤负极金属活动性较强(一定) ⑥负极溶解质量减少，正极产生气体或质量增加变粗(不一定) A．0处 B．1处 C．2处 D．4处 【答案】C 【解析】①锌为负极，铜为正极，电子由锌片流向铜片，故①正确；②电流与电子运动方向相反，则电流由正极(铜片)经导线流向负极(锌片)，故②错误；③负极Zn失电子发生氧化反应，正极H+在铜片上得电子发生还原反应生成H2逸出，故③正确；④原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，故④正确；⑤一般的负极金属活动性较强，但有例外，比如Mg、Al、NaOH溶液三者组成原电池，由于Mg与NaOH溶液不反应，Al与NaOH溶液反应，这里Al是负极，Mg是正极，但Mg的金属性比Al强，所以负极金属活动性较强不一定，故⑤错误；⑥若是燃烧电池，负极，正极质量无变化，所以负极溶解质量减少，正极产生气体或质量增加变粗，是不一定，故⑥正确；由上分析，②⑤错误，有2处；C符合；答案为C。 解｜题｜模｜板 1.对比电极活泼性，确定正负极； ①活泼金属作负极，失电子发生氧化反应 ②较不活泼金属 / 非金属作正极，得电子发生还原反应 2.明确两极反应类型，书写简易电极反应； 3.判断电子、离子移动方向； ①电子：负极→导线→正极 ②离子：阳离子移向正极，阴离子移向负极 4.分析电极现象、溶液变化与反应速率。 负极溶解损耗，正极有气泡析出或金属析出 【变式4-1】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的酸性均减弱 D．甲装置的导线中有电流，电流方向为锌→铜 【答案】C 【解析】甲装置构成Cu-Zn原电池，Zn失去电子作负极，Zn－2e－=Zn2＋，Cu作正极，2H＋＋2e－=H2↑。乙装置未构成闭合回路，不是原电池，锌与硫酸反应，有气泡产生，铜与硫酸不反应，无明显现象。A．甲装置铜片表面有气泡产生，乙装置铜片表面无气泡产生，A错误；B．甲中铜片是正极，但是乙不构成原电池，铜片不是正极，B错误；C．甲、乙两装置中均消耗氢离子，溶液酸性均减弱，C正确；D．甲装置导线中的电流方向为正极到负极，则铜→锌，D错误。答案选C。 【变式4-2】下列图示的装置属于原电池的是（      ） A．①②⑥⑧ B．③④⑤⑦ C．③④⑥⑦ D．③④⑤⑥⑦⑧ 【答案】C 【解析】构成原电池的条件为两极为活动性不同的金属(或金属与石墨)、电解质溶液、导线连接或直接接触、构成闭合回路。①②缺少另一电极材料；⑤中的酒精是非电解质；⑧没有构成闭合回路，故不能构成原电池，符合构成原电池条件的为③④⑥⑦，答案选C。 题型05 原电池原理的应用 【典例5】a、b、c、d四种金属，已知：①；②将金属片a、c插入稀硫酸中，用导线将它们相连，a表面有大量气泡逸出；③b、d用导线连接放入d的硫酸盐溶液中，d电极的电极反应式为。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是 A．c>a>b>d B．d>b>a>c C．c>b>a>d D．d>c>a>b 【答案】A 【解析】①，a的还原性大于b，则金属活动性a>b；②将金属片a、c插入稀硫酸中，用导线将它们相连，a表面有大量气泡逸出，a是正极、c是负极，则金属活动性c>a；③b、d用导线连接放入d的硫酸盐溶液中，d电极的电极反应式为，d是正极、b是负极，则金属活动性b>d； 四种金属的活动性由强到弱的顺序是c>a>b>d，故选A。 解｜题｜模｜板 1.结合题意搭建原电池模型，确定正负极 2.套用负氧正还规律分析反应 3.结合应用场景判断速率、活动性、防护效果 4.结合现象与反应规律排除错误选项 ①负极为活泼金属，反应溶解速率快； ②正极受保护稳定，反应缓慢不损耗； ③形成电池增速效，金属排序直接判。 【变式5-1】向稀硫酸中加入过量的锌粉，为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量，可以在稀硫酸中加入 A．溶液 B．溶液 C．溶液 D．蒸馏水 【答案】D 【解析】A．加入Na2CO3溶液，稀硫酸和碳酸钠反应生成二氧化碳，导致和锌反应的氢离子总物质的量减少，不符合条件，故A错误；B．加入CuSO4溶液，CuSO4溶液与Zn反应置换出Cu，构成原电池，加快反应速率，故B错误；C．加入NaNO3溶液，生成NO气体，影响生成氢气的量，故C错误；D．加入蒸馏水，氢离子浓度减小、氢离子总物质的量不变，所以符合条件，故D正确；故答案为：D； 【变式5-2】利用反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计一个原电池，下列装置示意图正确的是 A B C D 【答案】C 【解析】根据反应2Fe3++Fe═3Fe2+知，Fe元素化合价由+3价变为+2价、Fe元素化合价由0价变为+2价，所以Fe作负极，选择活泼性比金属铁差的如石墨做正极材料即可，正极上是铁离子得电子的还原反应，所以电解质中必须含有铁离子，可以选择氯化铁溶液，C符合；故选：C。 题型06 常见的化学电池的分析判断 【典例6】氢氧燃料电池已用于航天飞机，其工作原理如图所示。下列关于该燃料电池的说法错误的是 A．电子从a电极经外电路流向b电极 B．通入氢气的一极为负极，发生氧化反应 C．放电时正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- D．理论上当转移4mol电子时消耗22.4L氧气 【答案】D 【分析】由题干氢氧燃料电池装置图可知，电极a通入H2，发生氧化反应：H2-2e-=2H+，则a为电池负极，电极b为通入O2，发生还原反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，则b电极为正极，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故电子从a电极经外电路流向b电极，A正确；B．由分析可知，通入氢气的一极为负极，发生氧化反应：H2-2e-=2H+，B正确；C．由分析可知，放电时正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，C正确；D．由分析可知，理论上当转移4mol电子时消耗O2的物质的量为1mol，但题干未告知O2所处的状态，无法计算其体积，D错误；故答案为：D。 解｜题｜模｜板 1.确定电池类型，找准正负极通入物质 ①一次电池（锌锰干电池）：锌筒为负极失电子，石墨碳棒作正极，电解质为糊状电解质，反应不可逆，用完即废。 ②二次电池（铅蓄电池）：放电按原电池规律判断正负极，充电颠倒电极，分清充、放电两极反应差异。 ③燃料电池：燃料通入负极失电子，氧化剂通入正极得电子，不看电极活泼性，结合电解质酸碱性写产物。 2.依据介质环境判断反应产物 酸碱电解质产物不同，碱性环境无H+生成，酸性环境无OH-生成；二次电池充放电电极名称相反。 3.分析电子、离子移动方向与电极现象 4.判断能量转化、电极质量变化 【变式6-1】有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是 图I    普通锌锰电池 图Ⅱ    碱性锌锰电池 图Ⅲ    铅酸蓄电池 图IV    银锌纽扣电池 A．图I所示电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，用久会变薄，有漏液风险；电池工作时电子从锌筒流出，经过电解质溶液流向石墨电极 B．图Ⅱ所示电池中，的作用是作还原剂 C．图Ⅲ所示装置放电工作过程中，负极的质量逐渐减少 D．图IV所示电池中，正极的电极反应式为 【答案】D 【解析】A．普通锌锰电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，用久会变薄，有漏液风险；电池工作时电子从锌筒流出，经导线流入石墨电极，电子不能进入电解质溶液，故A错误；B．碱性锌锰电池中，得电子生成MnOOH和OH-，Mn元素由+4价下降到+3价，所以作氧化剂，故B错误；C．图Ⅲ所示装置工作过程中，负极发生反应Pb-2e-+=PbSO4，质量逐渐增大，故C错误；D．银锌纽扣电池中，锌为负极，Ag2O为正极，正极Ag2O得到电子生成Ag，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，D正确；故选D。 【变式6-2】高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为，下列叙述不正确的是 A．放电时负极区应为 B．放电时每转移3mol电子，正极1molK2FeO4被氧化 C．该电池为二次电池，充电时电能转化为化学能 D．放电时正极附近溶液的碱性增强 【答案】B 【分析】由可知，该电池放电时，金属锌与高铁酸钾反应生成氢氧化铁、氢氧化锌和氢氧化钾，锌失电子化合价升高，锌作原电池的负极，电极反应式为：，高铁酸钾中的铁元素由+6价降低到氢氧化铁中的+3价，得电子，其电极反应式为，据此回答。 【解析】A．该电池放电时，金属锌与高铁酸钾反应生成氢氧化铁、氢氧化锌和氢氧化钾，在该反应中，锌失电子化合价升高，锌作原电池的负极，电极反应式为：，A正确；B．放电时，Fe元素由+6价下降到+3价，每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被还原，B错误；C．该电池可以充电，为二次电池，充电时电能转化为化学能，C正确；D．放电时高铁酸钾中的铁元素由+6价降低到氢氧化铁中的+3价，得电子，其电极反应式为，正极附近产生氢氧根离子，该处溶液的碱性增强，D正确；故选B。 期末基础通关练（测试时间：10分钟） 1．锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为：(s表示固体，l表示液体)。下列说法错误的是 A．电池工作时，移向电极 B．该电池放电时化学能转化为电能 C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子时，理论上消耗锌的质量为6.5 g 【答案】C 【解析】A．原电池工作时阳离子向正极移动，为正极，故移向电极，A正确；B．锌-锰碱性电池放电时属于原电池，工作过程中化学能转化为电能，B正确；C．电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C错误；D．Zn反应后化合价从0价升高为+2价，1 mol Zn失去2 mol电子，外电路通过0.2 mol电子时，消耗Zn的物质的量，质量，D正确；故选C。 2．氢气燃烧时放出大量的热，若断开氢气中的化学键消耗的能量为，断开氧气中的化学键消耗的能量为，形成水中的化学键释放的能量为，则下列关系正确的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】氢气燃烧是放热反应，2 mol和1 mol反应生成2mol，断开旧键吸收的总能量为，形成新键释放的总能量为，放热反应意味着吸收的总能量小于释放的总能量，即，故选C。 3．以为催化剂的光热化学循环分解反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示。下列说法中错误的是 A．步骤③中有共价键的断裂和形成 B．上述①②③④过程并不都是氧化还原反应过程 C．根据数据计算，分解需要吸收的热量 D．该反应中，光能转化为化学能，化学能转化为热能 【答案】D 【解析】A．由图可知，步骤③中有钛氧键的断裂和形成，A正确；B．①中钛由+4价变为+3价，③中钛由+3价变为+4价，碳元素由+4价变为+2价，故①③为氧化还原反应，但②中CO2与Ti3+结合形成中间体，④中CO从催化剂上脱附，无化合价的变化，不是氧化还原反应，B正确；C．根据反应，由反应物总键能-生成物总键能=2×1598-2×1072-496=+556kJ/mol可知，分解1molCO2需要吸收278kJ热量，C正确；D．该图中以TiO2为催化剂，在光和热条件下分解CO2反应生成CO和O2，根据能量守恒知，该反应中，光能和热能转化为化学能，D错误；故选D。 4．某化学兴趣小组的同学设计了如图1所示原电池装置。下列说法错误的是 A．电子由Cu片经导线流向Zn片 B．电池工作时，Zn片发生的电极反应： C．该装置反应的能量变化可用如图2表示 D．电池工作一段时间后，溶液质量增加 【答案】A 【解析】A．原电池中，电子由负极经导线流向正极，因此电子由片经导线流向片，A错误；B．Zn为负极，失电子发生氧化反应，电极反应为，B正确；C．该反应为放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，与图2的能量变化一致，C正确；D．总反应中，每溶解（质量）进入溶液，（质量）从溶液中析出，因此溶液总质量增加，D正确；故选A。 5．某同学用生活中常见物品组装了如图所示装置并观察到灯泡发亮。下列说法正确的是 A．铁钥匙发生了还原反应 B．铅笔芯为该原电池的负极 C．电子由铁钥匙流出，经过洁厕灵流向铅笔芯 D．实验过程中，铁钥匙会逐渐变细且铅笔芯表面会有气泡产生 【答案】D 【解析】A．该装置为原电池，铁钥匙为负极，负极发生失电子的氧化反应，A错误:B．铅笔芯的主要成分为石墨，活泼性弱于铁，为原电池的正极，B错误;C．电子只能在金属导线中定向移动，不能通过电解质溶液传递，C错误;D．实验过程中，铁钥匙作为负极失电子而溶解，会逐渐变细，铅笔芯为正极，酸性条件下氢离子在正极得电子生成氢气，表面会有气泡产生，D正确；故答案选D。 6．在一定条件下，气态HCN与HNC两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．HCN的结构式为H－N≡C B．HNC比HCN更稳定 C．形成1 mol H—N吸收127.2kJ的热量 D．1 mol HCN(g)转化为1 mol HNC(g)需要吸收59.3 kJ的热量 【答案】D 【分析】首先根据能量图分析：反应物为，生成物为，二者的能量差为，能量低于。 【解析】A．HCN的结构式为，A错误；B．能量越低越稳定，HCN的能量低于HNC，所以HCN比HNC更稳定，B错误；C．形成化学键的过程会放出热量，且不是形成键的能量变化，C错误；D．转化为，生成物能量比反应物高，因此需要吸收热量，D正确；故选D。 7．A、B与C构成原电池，装置如图所示。下列说法正确的是 A．A、B一定是活泼性不同的两种金属 B．C溶液中的溶质熔融状态下一定能导电 C．若活泼性：A＞B，则A一定是负极 D．若放电时A极金属逐渐溶解，则电子由A经导线流向B 【答案】D 【解析】A．原电池的电极可以是金属+导电非金属（比如锌铜原电池中，铜可以换成石墨；氢氧燃料电池中，两极都用铂/石墨），也可以是两种不同的非金属导体，A错误；B．原电池只要求C溶液能导电（有自由移动的离子），不要求溶质熔融时导电，B错误；C．活泼性强的金属不一定是负极，比如：镁、铝和NaOH溶液构成的原电池中，镁的活泼性比铝强，但镁不与NaOH溶液反应，铝能和NaOH溶液反应，所以铝是负极，镁是正极，C错误；D．A极金属溶解，说明A极发生了失电子的氧化反应，所以A是负极，B是正极，原电池中，电子从负极（A）经导线流向正极（B），D正确；故选D。 8．人类利用化学反应不仅可以创造新物质，还可以获取能量或实现不同形式能量之间的转化。 回答下列问题： （1）下列过程中能量转化正确的是___________(填字母，下同)。 A．碱性锌锰干电池放电：电能→化学能 B．光伏发电：光能→电能 C．使用燃气灶煮饭：化学能→热能、光能等 D．铅酸蓄电池充电：化学能→电能 （2）冷敷可用于肢体局部急性损伤的治疗，冷敷袋中盛装的物质不可能是下列物质中的___________。 A．冰 B．硝酸铵+水 C．生石灰+水 D．硝酸铵+水合碳酸钠 （3）我国成功发射的“天宫一号”飞行器的外壳覆盖了一种新型结构陶瓷材料，其主要成分是氮化硅，该陶瓷材料可由石英固体与焦炭颗粒在高温的氮气流中通过如下反应制得：，该反应过程中的能量变化如图1所示。 ①该反应为___________(填“吸热”或“放热”)反应。 ②若制取1 mol Si3N4，转移电子的数目为___________NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)。 （4）如图2所示是一种锌—空气电池，适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。则负极的电极反应式为___________，外电路转移0.1 mol电子，消耗O2的体积为___________ L(标准状况下)，电解质溶液质量___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】（1）BC （2）C （3）放热 12 （4） 0.56 不变 【解析】（1）A．碱性锌锰干电池放电，是化学能→电能，而非电能→化学能，A错误；B．光伏发电，是光能→电能，B正确；C．燃气灶煮饭，燃气燃烧时化学能转化为热能、光能等，C正确；D．铅酸蓄电池充电，是电能→化学能，而非化学能→电能，D错误； 故选BC； （2）冷敷可用于肢体局部急性损伤的治疗，冷敷袋的关键是能吸收热量，使温度降低，也就是需要吸热过程。A．冰融化成水是吸热过程，可以降低温度，适合做冷敷袋，A不符合题意；B．硝酸铵+水：硝酸铵溶于水时会吸收大量热量，使溶液温度显著降低，是常见的冷敷袋材料，B不符合题意；C．生石灰+水：生石灰（CaO）与水反应是剧烈的放热反应，会放出大量的热，温度升高，完全不适合冷敷袋，C符合题意；D．硝酸铵+水合碳酸钠：二者反应为吸热反应，能使温度降低，可用于冷敷袋，D不符合题意； 故选C； （3）① 由能量变化图可知，反应物能量高于生成物，为放热反应；② 反应中，C元素从0价升高到+2价，每个C失去2e⁻，6个C共失去12e⁻；N元素从0价降低到-3价，每个N2得到6e⁻，2个共得到12e⁻，因此，生成1 mol Si3N4，转移电子数为12NA； （4）在锌-空气电池中，Zn电极为负极，Zn失电子，在碱性条件下生成ZnO，电极反应式：；在锌-空气电池中，石墨电极为正极，氧气得电子，电极反应式为：，转移0.1 mol电子时，消耗O2的物质的量：，标准状况下体积；该电池的总反应为，故电解质溶液质量不变。 期末综合拓展练（测试时间：15分钟） 1．已知某化学反应，反应过程中的能量变化如图所示，下列说法正确的是    A．该反应的进行一定需要加热或点燃 B．生成2molAB2(g)，放出热量(E1-E2)kJ C．1molA2(g)和2molB2(g)的总能量高于2molAB2(g)的能量 D．该反应断开化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量 【答案】D 【解析】A．反应前后能量守恒可知，反应物能量之和小于生成物的能量之和，反应是吸热反应，吸热反应不一定都要加热，例如氢氧化钡和氯化铵在常温下就反应，A错误；B．根据图象，该反应是吸热反应，生成2molAB2(g)则吸收的热量为(E1-E2)kJ，B错误；C．1molA2(g)和2molB2(g)的总能量低于2molAB2(g)的能量，C错误；D．断裂化学键吸收热量，形成化学键放出热量，由信息可知，该反应为吸热反应，则断开化学键吸收的总能量大于形成化学键释放的总能量，D正确；故选D。 2．下列反应中，一定可以用如图表示能量变化的有 ①化合反应 ②与在高温下反应生成 ③甲烷在空气中燃烧 ④需要加热才能发生的反应 ⑤化学键断裂吸收的能量比化学键生成放出的能量多的反应 ⑥反应物总能量比生成物总能量低的反应 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【答案】C 【解析】反应物能量低于生成物能量，反应为吸热反应。 ①大多数化合反应是放热反应，故①不符合；②CO2与C在高温下反应生成CO为吸热反应，故②符合；③甲烷在空气中燃烧为放热反应，故③不符合；④反应的热效应与反应是否需要加热没有关系，不一定为吸热反应，故④不符合；⑤化学键断裂吸收的能量比化学键生成放出的能量多的反应一定为吸热反应，故⑤符合；⑥反应物的总能量小于生成物的总能量的反应为吸热反应，故⑥符合；即②⑤⑥符合；故选C。 3．科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，实现CO2的再利用。电池的总反应为：CO2 + 2H2O =CH4 +2O2(已知：质子交换膜仅允许H+通过)，下列说法正确的是 A．该装置的电解质溶液可能为HNO3 B．电子从GaN电极流出经过电解质溶液到Cu电极 C．理论上正极消耗1mol CO2负极生成44.8L O2 D．Cu 电极上发生的电极反应是 CO2 + 8e − +8H + = CH4 +2H2O 【答案】D 【分析】由图可知，氮化镓电极为原电池的负极，太阳光作用下水在负极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，铜电极为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲烷和水，电极反应式为CO2 + 8e − +8H + = CH4 +2H2O。 【解析】A．铜能与硝酸直接反应，所以原电池中的电解质不能选择硝酸，故A错误；B．电解质溶液不能传递电子，电子从GaN电极流出经过导线到Cu电极，故B错误；C．缺标准状况下，无法计算氧气的体积，故C错误；D．铜电极为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲烷和水，电极反应式为CO2 + 8e − +8H + = CH4 +2H2O，故D正确；故选D。 4．丙烷脱氢是制备丙烯的一种常见方法，下图是某催化剂催化该过程的能量变化，*表示吸附在催化剂表面的物种。下列有关说法正确的是 A．1mol丙烷中的总键能大于1mol丙烯及1mol氢气的总键能之和 B．在该条件下，所得丙烯中不含其它有机物 C．该过程中发生了碳碳键的断裂与形成 D．相同条件下在该催化剂表面，比脱氢更困难 【答案】A 【解析】A．由图可知，CH3 CH2CH3（g）能量小于CH3CH═CH2（g）和H2（g ）总能量，则该反应为吸热反应，则1mol丙烷中的总键能大于1mol丙烯及1mol氢气的总键能之和，故A正确；B．由图可知，生成丙烯后，丙烯还在继续脱氢，所以所得丙烯中还含有其他有机物，故B错误；C．该反应过程中，碳骨架由C-C-C变为C-C=C，该反应过程中未发生碳碳键的断裂，故C错误；D．由图可知，在该催化剂表面*CH3CH2CH3脱氢的活化能小于*CH3CH=CH2脱氢，说明在该催化剂表面*CH3CH2CH3脱氢比*CH3CH=CH2脱氢容易，故D错误；故选：A。 5．一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。 【解析】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。 6．四种化学电池的装置构造如图所示。当电池放电时，下列说法正确的是 A．纽扣式银锌电池中锌粉为正极，发生还原反应 B．锌锰干电池中外电路电子由锌筒经导线流向石墨棒 C．铅酸蓄电池中电解质溶液的逐渐减小 D．氢氧燃料电池中外电路每转移，有在正极参与反应 【答案】B 【解析】A．纽扣式银锌电池中锌粉为负极，发生氧化反应，A错误；B．锌锰干电池中外电路电子由锌筒（负极）经导线流向石墨棒（正极），B正确；C．，由方程式可知，铅酸蓄电池放电时，要消耗硫酸，电解质溶液的逐渐增大，C错误；D．氢氧燃料电池正极电极反应为：，外电路每转移，有在正极参与反应，但条件未注明标准状况，所以无法求参与反应的体积，D错误；故答案选B。 7．某小组验证活泼金属可以保护不活泼金属，防止不活泼金属腐蚀。 （1）甲同学将不同金属棒用导线连接后伸入稀硫酸中，图1的正极表面的现象___________。图2的负极方程式为___________。 （2）乙同学完成了实验如图3，发现Fe表面产生___________，认为Zn没有完全保护Fe。 已知：是检验的灵敏试剂，反应为(蓝色沉淀)。 （3）丙同学查阅资料发现可以直接氧化了Fe棒，认为乙同学实验设计有缺陷，丙同学设计了新的方案___________(简述实验方案和现象)，证明Zn保护了Fe． （4）丁同学将镁和铝连接在电压传感器上再深入不同溶液中，得到电压和时间的关系，电解质溶液为稀硫酸时如图4，电解质溶液为稀氢氧化钠溶液时如图5. 酸性条件下，___________做正极(填“Mg”或“Al”)，电极方程式为___________，说明Mg保护了Al。碱性条件下，前70s左右，___________(填序号) a．Mg保护了Al    b．Al保护了Mg 这段时间负极电极方程式为___________，电压变为负值后，负极电极方程式为___________。 【答案】（1）有气泡产生 （2）蓝色沉淀 （3）将Zn和Fe两个电极分别放入盛有稀硫酸的烧杯中，一段时间后，取出电极，向剩余溶液中滴加溶液，未出现蓝色沉淀 （4）Al a 【解析】（1）根据图1，在稀硫酸中由Zn和Fe组成了原电池装置，由于金属性：，则Zn电极为负极，发生的电极反应式为：，Fe电极为正极，发生的电极反应式为：，所以在正极的电极表面有气泡产生；根据图2，在稀硫酸中由Cu和Fe组成了原电池装置，由于金属性：，则Fe电极为负极，发生的电极反应式为：，Cu电极为正极，发生的电极反应式为：。 （2）根据图3可知，虽然Zn电极为负极，Fe电极为正极应该被保护不被消耗，但由于Zn和Fe都非常活泼且都直接浸泡在稀硫酸中，可能会导致有极少部分Fe会直接与稀硫酸反应，正极附近会产生，检验的方法为：当原电池工作一段时间后，在Fe电极附近滴加，如出现蓝色沉淀，则证明发生了反应(蓝色沉淀)，也就说明正极的Fe电极未被Zn完全保护。 （3）根据题意，可以直接氧化了Fe棒，则应设计为不与化Fe棒直接接触，丙同学设计的新方案为：将Zn和Fe两个电极分别放入盛有稀硫酸的烧杯中，一段时间后，取出电极，向剩余溶液中滴加溶液，未出现蓝色沉淀。 （4）在酸性环境中，将镁和铝连接形成原电池，由于金属性：，则Al作正极，电极反应式为：，说明Mg保护了Al；在碱性环境中，将镁和铝连接形成原电池，由于金属性：，Mg先与水反应失去电子作负极，电极反应式为：，此时Al作正极，可看作为：Mg保护了Al ；但生成固体覆盖在Mg表面阻止Mg继续失去电子，同时金属Al也能与NaOH溶液反应且反应逐渐加快，慢慢地正、负极发生了颠倒，在70s后，此时Al变为负极，电极反应式为：，Mg作正极。 8．某化学实验小组利用柠檬探究化学反应与能量变化的关系。请回答下列问题： （1）已知：铁与柠檬液反应的能量曲线如图Ⅰ所示，则该反应为______________（填“吸热”或“放热”）反应；为探究铁与柠檬液反应的能量变化，设计图Ⅱ所示装置，将铁粉加入小试管内，然后注入足量的柠檬液，观察U形导管中液面A______________（填“上升”或“下降”）。 （2）以相同大小的金属片为电极设计水果电池，有关数据如下表所示： 实验 电极材料 电极间距离/cm 电流表指针偏转方向 电流/μA 实验装置 ① Fe、Cu 2 偏向Cu a ② Al、Cu 2 偏向Cu b ③ Fe、Al 2 c ④ Fe、Cu 1 偏向Cu d ①该装置将__________转化为电能；②实验③中电流表指针偏向_________（填“Fe”或“Al”）极，电子经过导线流入_________（填“Fe”或“Al”）极，负极的电极反应式为__________________，随着反应的进行，柠檬液的pH不断_____________（填“增大”“减小”或“不变”）；③实验①和④探究_________对电流影响，实验中a＜d，得出实验结论是______________；④探究电极材料对电流影响，则a__________（填“＞”或“＜”）b。 【答案】（1）放热 下降 （2）化学能 Fe Fe 增大 电极间距离 其他条件相同时，电极间距离越近则电流越大 ＜ 【解析】（1）图Ⅰ中可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应；该反应放热，锥形瓶内温度升高，气体膨胀，所以U形导管中液面A下降。 （2）①该装置为原电池，因此是将化学能转化为电能；②实验③中，柠檬为酸性条件，铝比铁更活泼，因此铝为负极，铁为正极，因此电流表偏向Fe，电子经过导线流入Fe极，负极的电极反应式为；正极的电极反应式为：，因此随着反应的进行，氢离子被不断消耗，柠檬液的pH不断增大，故答案为：Fe；Fe；；增大；③实验①和④中电极材料相同，但电极间距离不同，导致电流数值不同，而实验中a＜d，得出实验结论是：其他条件相同时，电极间距离越近则电流越大；④探究电极材料对电流影响，选择的是实验①和②，而铝比铁更活泼，铝更易失电子，形成的电流更大，则a＜b。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $