第六章 化学反应与能量【技能诊断与提升】高一化学下学期人教版

**基本信息** 以“考向-例题-方法”三维架构系统整合化学反应与能量模块，通过微观机理与宏观应用双重视角构建解题方法体系。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |吸热与放热反应|4题/1例|键能计算法、能量图像分析法|从化学键断裂与形成（微观）到反应热效应（宏观）递进| |原电池原理|5题/1例|正负极四步法判断、电子流向规律|基于氧化还原反应构建原电池工作模型| |电极反应式|4题/1例|离子配平法、介质环境分析法|从总反应拆分半反应，结合电解质性质书写| |反应速率|4题/1例|比值比较法、浓度变化计算模型|定义式与化学计量数关系的综合应用| |平衡状态判断|4题/1例|变量不变法、直接间接标志体系|基于可逆反应本质特征的状态分析| |平衡计算|4题/1例|三段式模板、转化率公式|起始-转化-平衡的定量关系构建| |速率与平衡图像|4题/1例|三看分析法（面/线/点）|从图像信息提取反应速率与平衡移动规律|

第六单元 化学反应与能量 考向 题号 难度 答题情况 正确 错误 01 多角度认识吸热与放热反应 1 中等 2 较易 3 中等 4 较难 02 原电池工作原理与应用 5 较易 6 较易 7 中等 8 中等 9 中等 03 电极反应式的书写及判断 10 较易 11 中等 12 较易 13 中等 04 化学反应速率及计算 14 较易 15 中等 16 较易 17 较易 05 化学平衡状态的判断 18 中等 19 中等 20 中等 21 中等 06 化学平衡计算 22 中等 23 中等 24 中等 25 较难 07 化学反应速率和限度的图像 26 中等 27 中等 28 中等 29 中等 综合评价 1．（25-26高一下·河北张家口·期中）已知，下列说法错误的是 A．该反应过程中的能量变化如图 B．该反应中，断键吸收的能量高于成键放出的能量 C．该反应中的能量变化与反应物的质量有关 D．盐酸与碳酸氢钠的反应和该反应均为吸热反应 【答案】A 【解析】为分解反应，从能量角度分析，该反应属于典型的吸热反应。A．该反应是吸热反应，生成物总能量高于反应物总能量。反应过程为反应物2H2O(g)先断键吸热，能量升高生成4H(g)+2O(g)，原子再成键放热，能量降低，得到生成物2H2(g)+O2(g)，最终生成物能量高于反应物，对应图像应该为，A错误；B．上述反应为吸热反应，断键吸收的能量高于成键放出的能量，B正确；C．该反应中吸收的能量与反应物的质量成正比，C正确；D．盐酸与碳酸氢钠的反应属于吸热反应，D正确。答案选A。 2．（25-26高一下·江苏徐州·阶段检测）反应A+B→C(正反应为放热反应)分两步进行①A+B→X(正反应为吸热反应)②X→C(正反应为放热反应)下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A．图中A+B→X为放热反应，X→C为吸热反应，与题目不符，A错误；B．图中A+B→X为吸热反应，X→C为放热反应，与题目相符，B正确；C．图中A+B→X为放热反应，X→C为放热反应，与题目不符，C错误；D．图中A+B→X为吸热反应，X→C为吸热反应，与题目不符，D错误；故选B。 3．（25-26高一下·河北沧州·期中）工业上，可用一氧化碳和氢气合成天然气，其热化学方程式为  。已知几种化学键键能如表所示。 化学键 H-H C≡O O-H C-H 键能/（） 436 1072 463 413 根据键能估算上述反应的为 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】根据键能计算反应焓变的公式为：ΔH=反应物总键能−生成物总键能。反应为：1 mol 含1 mol 键，键能为，3 mol 含3 mol 键，键能总和为，反应物总键能：。1 mol 含4 mol 键，键能总和为，含2 mol 键，键能总和为，生成物总键能：，则。故选C。 4．（25-26高一下·广东·期中）反应的能量变化如图所示。已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol H-O键形成时放出热量463 kJ。以下说法错误的是 ①c代表总反应放出的能量为121 kJ ②b代表新的化学键形成吸收的能量为463 kJ ③氢气中1 mol H-H键断裂时吸收热量为436 kJ ④此反应为放热反应，所以无需加热就能进行 ⑤NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体混合反应的能量变化也与此图类似 A．①③④⑤ B．②③④ C．①②④⑤ D．全部 【答案】C 【解析】①．由图可知，c代表反应热，即总反应放出的热量。已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，1 mol氢气（质量为2 g）完全燃烧生成水蒸气时放出热量为，所以c代表总反应放出的能量为242 kJ，并非121 kJ，故①错误；②．图中b代表新的化学键形成时放出的能量，其数值为。而选项②中描述为吸收能量，且数值错误，故②错误；③．设氢气中1 mol H-H键断裂时吸收热量为x，根据反应热反应物键能总和—生成物键能总和，可得，得到 即氢气中1 mol  H-H键断裂时吸收热量为436 kJ，故③正确；④．此反应为放热反应，但放热反应也可能需要加热才能进行，比如氢气和氧气需要点燃才反应，故④错误；⑤．晶体与晶体混合反应为吸热反应，而题中反应为放热反应，能量变化不相似，故⑤错误；综上，①②④⑤结论错误。故选C。 5．（25-26高一下·广东汕尾·期中）某小组设计的原电池装置如图。下列说法正确的是 A．铜为负极，锌为正极 B．溶液中H+向负极移动 C．外电路中电子的流向：Zn→导线→Cu D．如果将铜片换成铝片，则电路中的电流方向不变 【答案】C 【解析】该装置为铜锌稀硫酸原电池，金属活泼性，故为负极，发生失电子的氧化反应，电极反应为；为正极，在正极发生得电子的还原反应，电极反应为。原电池工作时，外电路中电子由负极沿导线流向正极，电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。A．金属活泼性，该原电池中为负极，为正极，A错误；B．电解质溶液中阳离子向正极移动，故向正极移动，B错误；C．外电路中电子由负极流出，沿导线流向正极，即流向为导线，C正确；D．若将铜片换成铝片，金属活泼性，则为负极，为正极，外电路电子流向变为导线，电流方向与电子流向相反，故电路中电流方向改变，D错误；故选C。 6．（25-26高一下·宁夏石嘴山·期中）下列组合中，不能使装置中的电流表指针出现偏转的是 选项 a b 试剂X 装置图 A Cu 石墨 稀硝酸 B Cu Ag 酒精 C Fe Cu 溶液 D Zn Cu 食醋 【答案】B 【解析】A．铜能与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，则铜和石墨在稀硝酸中能构成原电池，装置中的电流表指针会出现偏转，A不符合题意；B．酒精是非电解质，则铜和银在酒精中不能构成原电池，装置中的电流表指针不会出现偏转，B符合题意；C．铁的金属性强于铜，能与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁，则铁和铜在氯化铁溶液中能构成原电池，装置中的电流表指针会出现偏转，C不符合题意；D．锌的金属性强于铜，能与醋酸溶液反应生成醋酸锌和氢气，则锌和铜在食醋中能构成原电池，装置中的电流表指针会出现偏转，D不符合题意；故选B。 7．（25-26高一下·四川宜宾·期中）将、、、四种金属分别浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池，现象如下：与相连时，电极溶解；与相连时，电极表面产生气泡；与相连时，电流从Z流出；与相连时，电极发生氧化反应。根据以上实验现象，判断四种金属的活动性顺序由强到弱为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】解题思路（原电池判断金属活动性核心逻辑）：原电池中，活动性更强的金属作负极，发生氧化反应、电极溶解；活动性较弱的金属作正极，在正极得电子生成（产生气泡）；电流方向与电子流动方向相反，电流从正极流出经外电路流向负极。A．X、Y相连时X溶解：X为负极，活动性；Z、W相连时W表面有气泡：W为正极，活动性；X、Z相连时电流从Z流出：Z为正极，活动性；Y、W相连时W发生氧化反应：W为负极，活动性；因此四种金属活动性由强到弱的顺序为，A正确；B．Y与W构成原电池时W发生氧化反应作负极，可知活动性，该选项顺序错误，B错误；C．X与Y构成原电池时X溶解作负极，可知X是四种金属中活动性最强的，该选项顺序错误，C错误；D．Z与W构成原电池时W表面产生气泡作正极，可知活动性，且，该选项顺序错误，D错误；故A正确。 8．（25-26高一下·河北石家庄·期中）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图Ⅰ：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 B．图Ⅱ：放电时Pb为负极，电极反应式为 C．图Ⅲ：若用镁片代替石墨片，电流表的指针偏转方向与原来的相反 D．图Ⅳ：电池工作时向锌负极移动 【答案】C 【解析】A．图中锌筒作负极，失去电子变为，发生氧化反应，锌筒会变薄，A错误；B．图Ⅱ中铅蓄电池放电时，电池负极的电极反应式为，B错误；C．镁比锌活泼，图Ⅲ中若用镁代替石墨，则镁为负极，锌片作正极，电流表的指针偏转方向应与原本的相反，C正确；D．图Ⅳ中原电池工作时，氧化银是正极，阳离子向正极移动，故向氧化银正极移动，D错误；故选C。 9．（25-26高一下·全国·期末）如图为一原电池示意图，在原电池两极之间设有隔膜，可以自由通过。则下列说法不正确的是 A．通过隔膜从正极区向负极区移动 B．电子由Cu极通过导线流向Zn极 C．一段时间后，ZnSO4溶液浓度增大，CuSO4溶液浓度减小 D．隔膜可以避免Zn极直接接触CuSO4溶液，提高了能量转换效率 【答案】B 【解析】A．原电池工作时，阴离子向负极移动，则通过隔膜从正极区向负极区移动，故A正确；B．Zn失去电子被氧化，电子沿导线从Zn极流向Cu极，故B错误；C．该原电池总反应为，故溶液浓度减小，溶液浓度增大，故C正确；D．隔膜可以避免Zn极直接接触溶液，提高电池中氧化剂和还原剂的利用率，提高了能量转换效率，故D正确。故选B。 10．（25-26高一下·湖南邵阳·期中）微生物燃料电池可同时处理废水中的有机物和，其工作原理如图所示，已知：质子交换膜只允许通过，该电池工作时，下列说法不正确的是 A．电极a为负极，发生氧化反应 B．通过质子交换膜从左向右移动 C．电池中生成氮气，理论上通过导线的电子数为 D．电极的电极反应式为 【答案】C 【解析】该微生物燃料电池中，电极a生成，失电子被氧化，故a为负极；电极b生成，得电子被还原，故b为正极。A．a极失电子，为负极，发生氧化反应，A正确；B．原电池中阳离子向正极移动，从负极（左，a极区）通过质子交换膜移向正极（右，b极区），B正确；C．未指明是标准状况下的体积，无法计算物质的量，也就无法计算转移电子数，C错误；D．b极得电子生成，酸性环境下配平电极反应为，D正确；故答案选C。 11．（25-26高一下·河南南阳·期中）有一种瓦斯分析仪(如图甲)能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时，通过传感器显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是，可以在其中自由移动。下列有关叙述不正确的是 A．瓦斯分析仪工作时，电池外电路中电流由电极b流向电极a B．电极b是正极，由电极b流向电极a C．电极a的反应式为 D．当固体电解质中有通过时，电子转移4 mol 【答案】D 【解析】瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，电子在外电路转移，通甲烷气体的电极a为负极，通空气的电极b为正极，电池总反应为CH4+2O2=CO2+2H2O，正极反应为：O2+4e−=2O2−，负极反应为：CH4+4O2−8e−=CO2+2H2O。A．电流由正极（电极b）经外电路流向负极（电极a），A不符合题意；B．原电池中阴离子向负极移动，故O2−由正极（电极b）流向负极（电极a），B不符合题意；C．甲烷所在电极a为负极，电极反应为：CH4+4O2−8e−=CO2+2H2O，C不符合题意；D．1 mol O2得4 mol电子生成2 mol O2−，当固体电解质中有1 mol O2−通过时，电子转移2 mol，D符合题意；故答案选D。 12．（25-26高一下·天津河北·期中）下图是氢氧燃料电池的装置图。则： （1）a极为电池的______(填“正极”或“负极”)，溶液中______(填“离子符号”)向该极移动。 （2）b电极的电极反应式为______。 （3）若把a侧通入，则该侧的电极反应式为______。 【答案】（1） 负极 （2） （3） 【解析】（1）外电路中，电子（）从a极流向b极，说明a极是电子流出的一极，因此a极为负极，b极为正极；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。因此，溶液中的阳离子向正极（b极）移动，阴离子向负极（a极）移动； （2）b极通入，在碱性条件下发生还原反应，电极反应式为； （3）碱性条件下，在负极被氧化为，电极反应式为。 13．（25-26高一下·河北唐山·期中）化学能在一定条件下能够转化为电能、热能、光能等，按要求回答下列问题。 （1）根据构成原电池的本质判断，下列反应可以设计成原电池的是___________(填字母)。 A．2FeBr2 + 3Cl2 = 2FeCl3 + 2Br2 B．Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑ C．2H2O2H2↑+O2↑ D．Cu + 2AgNO3 = 2Ag + Cu(NO3)2 （2）为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验。 分析有关实验现象，下列说法正确的是___________ (填字母)。 A． 图Ⅰ中气泡产生在锌棒表面，图Ⅱ中气泡产生在铜棒表面 B． 两图中生成气体的速率几乎一样快 C． 图Ⅱ中产生气体的速率比图Ⅰ快 D． 图Ⅱ中温度计的示数高于图Ⅰ中温度计的示数 E． 图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等，且均高于室温 （3）铅酸蓄电池是最常见的二次电池。放电时的化学方程式为Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O，负极反应式为___________；一段时间后，负极增重48克，转移电子___________mol。 （4）下图是甲烷燃料电池工作原理示意图，回答下列问题： ①电池的负极反应式为___________。 ②电池工作一段时间后电解质溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】（1）AD （2）AC （3） Pb - 2e- + SO= PbSO4 1 （4） CH4 - 8e- + 10OH- = CO+ 7H2O 减小 【解析】（1）A．2FeBr2 + 3Cl2 = 2FeCl3 + 2Br2为自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池，A正确； B．Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑不是氧化还原反应，不可以设计成原电池，B错误； C．2H2O2H2↑+O2↑不是自发进行的氧化还原反应，不可以设计成原电池，C错误； D．Cu + 2AgNO3 = 2Ag + Cu(NO3)2为自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池，D正确； 故答案选AD。 （2）A．图I中不能形成原电池，气泡产生在锌棒表面，II中形成原电池，锌为负极，铜为正极，气泡产生在铜棒表面，A正确； B．图II中形成原电池，能加快反应速率，图II中产生气体的速度比I快，B错误； C．图II中形成原电池，能加快反应速率，图II中产生气体的速度比I快，C正确； D．图I中将化学能转化为热能，图II中形成原电池，将化学能转化为电能，所以图I中温度计的示数高于图II的示数，D错误； E．图I中将化学能转化为热能，温度高于室温，图II中形成原电池，将化学能转化为电能，温度基本保持不变，E错误； 故答案选AC。 （3）放电时铅失去电子生成PbSO4，所以负极反应式为Pb - 2e- + SO= PbSO4，负极增重48克，增加的为，则的物质的量为，转移电子为0.5 mol×2=1 mol。 （4）甲烷燃料电池工作时，甲烷失去电子在负极发生氧化反应，氧气得到电子在正极发生还原反应。 ①甲烷失去电子在负极发生氧化反应在碱性条件下生成和水，所以电池的负极反应式为CH4 - 8e- + 10OH- = CO+ 7H2O； ②电池工作一段时间后，OH-逐渐反应，浓度逐渐减少，则电解质溶液的pH减小。 14．（25-26高一下·河北唐山·期中）对于可逆反应，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】在不同条件下，用不同物质表示的化学反应速率数值的大小不能表示反应速率的快慢，需用同一物质表示化学反应速率，且注意单位一致，将选项中反应速率均转化成用物质A表示的速率。A．；B．B为固体，固体浓度视为常数，通常不用固体表示化学反应速率，无法比较反应快慢，不符合题意；C．先统一单位得，根据化学计量数之比，换算得；D．根据化学计量数之比，换算得；其中表示的反应速率最快的是，故选C。 15．（25-26高一下·河北邢台·期中）一定条件下，向体积为的恒温恒容密闭容器中充入和，发生反应，第时反应恰好达到平衡状态，测得容器内气体的总物质的量减少了。下列说法错误的是 A．该反应达到平衡状态后，容器内气体的压强不再变化 B．内， C．反应达到平衡状态时， D．反应达到平衡状态时，的体积分数约为26.7% 【答案】C 【解析】设反应中生成的N2的物质的量为x。根据化学方程式，气体总物质的量的减少量为。由题意可知。A．该反应前后气体分子数不相等，恒温恒容条件下气体压强与总物质的量成正比，平衡时总物质的量不变，因此压强不再变化，A正确；B．0~10min内生成的物质的量为0.025mol，，B正确；C．平衡时的物质的量为，浓度，不是，C错误；D．平衡时的物质的量为0.1mol，总气体物质的量为，体积分数为，D正确；故选C。 16．（25-26高一下·天津河北·期中）已知：(四种物质均为气态)，则下列关系正确的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A.同一化学反应中，不同物质的反应速率之比等于对应化学计量数之比，由反应式得，即，A错误；B.由反应式得，即，B错误；C.由反应式得，即，C正确；D.由反应式得，即，D错误；故选C。 17．（25-26高一下·山东济宁·期中）下列有关化学反应速率的说法正确的是 A．盐酸与Zn的反应中，加少量的硫酸铜溶液，反应速率不变 B．在金属钠与足量水反应中，增加水的量能加快反应速率 C．合成氨时增大气体压强可以加快反应速率 D．分解制取时，添加少量，可增加产生的量 【答案】C 【解析】A．加入少量硫酸铜溶液时，会置换出形成原电池，加快反应速率，A错误；B．水是纯液体，浓度视为常数，增加水的量不会改变反应物浓度，反应速率不变，B错误；C．合成氨的反应物均为气体，增大压强会提高气体反应物浓度，加快反应速率，C正确；D．是分解反应的催化剂，只改变化学反应速率，不改变生成的总量，D错误；故选C。 18．（25-26高一下·河北张家口·期中）在恒温密闭容器中反应体系中，下列能够说明反应已达到平衡状态的是 ①；　②； ③混合气体总物质的量不再变化；　　　④混合气体的密度不再变化； ⑤混合气体平均摩尔质量保持不变；　　⑥容器内气体的颜色不再变化 A．①②③⑤ B．④⑤⑥ C．③⑤⑥ D．③④⑤⑥ 【答案】C 【解析】逐一分析判断依据：① 浓度比等于化学计量数比可能仅为某一时刻的浓度关系，平衡要求各组分浓度保持恒定而非成固定比例，①错误；② 平衡时正逆反应速率需满足计量数比例，应为2v正(O2)=v逆(NO2)，给定关系不满足平衡要求，②错误；③ 该反应前后气体分子数不等，反应过程中混合气体总物质的量为变量，其不再变化时说明反应达平衡，③正确；④ 恒温密闭容器体积恒定，反应体系全为气体、总质量守恒，根据ρ=m/V，密度始终为定值，无法说明平衡，④错误；⑤ 平均摩尔质量M=m/n，总质量m恒定，总物质的量n为变量，故M为变量，其保持不变时说明反应达平衡，⑤正确；⑥ 体系中只有NO2有色，颜色不变说明NO2浓度恒定，反应达平衡，⑥正确；符合题意的说法包含③⑤⑥，故答案为C。 19．（25-26高一下·河南新乡·期中）反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)  ΔH<0，若在恒压容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是 A．容器内气体的密度不再变化 B．容器内压强保持不变 C．相同时间内，生成N-H键的数目与断开H-H键的数目相等 D．容器内气体的浓度之比c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2 【答案】A 【解析】A．反应中所有物质均为气体，气体总质量恒定，恒压条件下反应未达平衡时气体总物质的量会变化，导致容器体积变化，根据密度公式，密度会随反应进行改变，当密度不再变化时说明体积不变，即气体总物质的量不变，反应达到平衡状态，A项正确；B．该反应在恒压容器中发生，压强始终保持恒定，压强不变不能说明反应达到平衡，B项错误；C．生成N-H键和断开H-H键都对应正反应方向的变化，且不满足反应计量数关系，无法证明正逆反应速率相等，不能判断平衡，C项错误；D．容器内气体浓度比为1:3:2仅为反应过程中可能出现的瞬时状态，无法说明各组分浓度不再变化，不能判断是否达到平衡，D项错误；答案选A。 20．（25-26高一下·河北石家庄·期中）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应原理为，则下列叙述正确的是 A．若将容器的体积扩大到原来的二倍，(正)减小，(逆)增大 B．若保持总压强不变，充入惰性气体，反应速率不变 C．恒温恒容条件下，当混合气体的密度不再发生变化时，说明该反应一定达到平衡状态 D．恒温恒容条件下，当混合气体的平均相对分子质量不再变化时，说明该反应达到平衡状态 【答案】D 【解析】A．容器体积扩大为原来二倍时，体系压强减小，反应物、生成物浓度均降低，因此(正)、(逆)均减小，A错误；B．保持总压强不变充入惰性气体，容器体积会增大，反应物、生成物浓度均减小，反应速率减小，B错误；C．恒温恒容条件下，反应前后均为气体，混合气体总质量不变，容器体积不变，根据，密度始终恒定，因此密度不变不能说明反应达到平衡，C错误；D．混合气体平均相对分子质量，反应前后气体总质量不变，而气体总物质的量随反应进行发生变化，因此不再变化时，说明不变，反应达到平衡状态，D正确；故选D。 21．（25-26高一下·吉林长春·期中）某恒容、绝热密闭容器中发生反应：，下列能说明该反应达到平衡状态的有(    )项 ①单位时间内生成的同时消耗 ②若有1 mol氮氮三键断裂的同时有6 mol N-H键形成 ③混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 ④反应体系的温度不再改变的状态 ⑤ A．1 B．2 C．3 D．4 【答案】B 【解析】①单位时间生成H2（逆反应方向）和消耗NH3（逆反应方向）均为逆反应过程，二者速率始终满足计量数比例，无法说明正逆速率相等，不能判断平衡；②氮氮三键断裂（正反应方向，消耗N2）和N-H键形成（正反应方向，生成NH3）均为正反应过程，无法说明正逆速率相等，不能判断平衡；③混合气体平均相对分子质量，反应全为气体，总质量m恒定，反应前后气体总物质的量n为变量，因此M是可变物理量，M不变时说明反应达到平衡；④容器为绝热体系，合成氨为放热反应，反应未平衡时体系温度会随反应进行变化，温度不变时说明反应达到平衡；⑤反应任意时刻各物质的速率比均等于化学计量数之比，与是否平衡无关，不能判断平衡。综上，只有③④可说明反应达到平衡，故选B。 22．（25-26高一下·吉林长春·期中）4 L密闭容器中充入6 mol A气体和5 mol B气体，在一定条件下发生反应：，经2 min到平衡时，生成了2 mol C，D的浓度为，下列判断不正确的是 A．A的转化率为50% B． C． D．平衡时，混合气体物质的量为11 mol 【答案】B 【解析】A．平衡时，生成了2 mol C，根据方程式计量关系可知，平衡时反应消耗A的物质的量为3 mol，A的转化率为，A正确；B．平衡时生成D的物质的量为，生成C、D的物质的量之比等于对应化学计量数之比，即，解得，B错误；C．化学反应速率之比等于化学计量数之比，，整理可得，C正确；D．由B项解析可知，该反应为气体分子数不变的反应，故平衡时混合气体总物质的量等于初始总物质的量，D正确；故选B。 23．（25-26高一下·河南郑州·期中）某温度下，在2L恒容密闭容器中投入发生如下反应：，该反应为正向吸热反应，有关数据如下，下列说法错误的是 时间段/min 0～1 0～2 0～3 CO2的平均生成速率/() 0.4 0.3 0.2 A．0.5min时，NH3的浓度大于 B．0～1min，消耗的质量为62.4g C．2.5min时，物质的量小于2.8mol D．当CO2在混合气体中的体积百分数不变时，不能说明此反应达到了平衡状态 【答案】C 【解析】A．反应净速率随反应进行逐渐减慢，0~1min内平均生成速率为，前0.5 min的平均速率大于该值，故0.5 min时，，A正确；B．0~1min内生成，由反应计量关系可知消耗，其摩尔质量为，故消耗质量为，B正确；C．2 min时，3 min时，说明2 min时反应已达平衡，之后各物质的量不变，故2.5 min时剩余，并非小于2.8 mol，C错误；D．反应中生成的和物质的量之比恒为2:1，故的体积百分数始终为，其不变时无法说明反应达平衡，D正确；故答案选C。 24．（25-26高一下·四川南充·期中）500℃时，将一定量的SO2和O2充入含有催化剂的恒容密闭容器中，二者充分反应，用气体传感器测得各组分的浓度如下表所示： 下列说法正确的是 反应时间/s 0 10 20 30 40 50 60 反应时间/s 0 10 20 30 40 50 60 10 7 5 3.5 2 1 1 5 3.5 2.5 1.75 1 0.5 0.5 0 x 5 6.5 8 9 9 A．x=2 B．内， C．若容器内气体的密度不再改变，则表明该反应达到平衡 D．平衡时，SO2的转化率为80% 【答案】B 【解析】A．反应为，0~10s内，浓度变化量之比等于化学计量数之比，故，，A错误；B．0~20s内，，B正确；C．反应体系中所有物质均为气体，气体总质量不变，恒容容器体积不变，根据，气体密度始终不变，故密度不再改变不能表明反应达到平衡，C错误；D．50s后反应达到平衡，平衡浓度为，转化率为，D错误；故选B。 25．（25-26高一下·江西·期中）向5 L的恒温恒容密闭容器中通入和，发生反应，反应达到化学平衡状态时，测得D的物质的量浓度为，从反应开始到达到化学平衡状态这段时间，的物质的量分数保持不变。下列说法正确的是 A．容器内气体的总压强：反应开始<达到平衡状态 B．反应达到化学平衡状态时， C．反应达到化学平衡状态时，的转化率为40% D．反应达到化学平衡状态时， 【答案】B 【解析】已知：，初始时，平衡时，则。有三段式如下： ，反应开始时，B的物质的量分数为；平衡时B的物质的量分数为，由题意二者相等，故：，解得，据此分析。A．反应前后气体总物质的量：起始为，平衡时为，总物质的量减小，恒温恒容下压强与气体物质的量成正比，故容器内气体的总压强：反应开始达到平衡状态，A错误；B．由分析知，平衡时，容器体积为，故，B正确；C．A的转化率为，C错误；D．平衡时，，故，D错误；故选B。 26．（25-26高一下·湖北荆州·期中）某温度下，在2 L固定容积的密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：3A(g)+bB(g)cC(s)。12 s时达到平衡，生成C的物质的量为0.8 mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．前12 s内，A的平均反应速率为0.025 mol/(L･s) B．当气体的平均摩尔质量不再变化时表示反应达到平衡 C．化学计量数之比b∶c = 1∶4 D．反应开始与达到平衡时压强之比为13∶9 【答案】B 【解析】容器容积，反应为，达平衡，生成；由图得：，；，。计算浓度/物质的量变化： 、、，、。反应中物质的量变化量之比等于化学计量数之比：，已知计量数为，因此得。A．A、B发生反应：，，A错误；B．气体平均摩尔质量，是固体，反应过程中气体总质量随反应进行减小，气体总物质的量也随反应进行减小，因此是变量；当不再变化时，说明反应达到平衡，B正确；C．由分析得，，，不是，C错误；D．同温同体积下，压强之比等于气体总物质的量之比：起始气体总物质的量，平衡气体总物质的量，，D错误；故选B。 27．（25-26高一下·吉林长春·期中）向恒温恒容密闭容器中投入一定物质的量的和，发生反应，末测得的物质的量浓度为，、的物质的量随反应时间的变化如图所示。已知：反应开始时气体总压强为，达到化学平衡状态时气体总压强为。下列说法正确的是 A．， B．内， C． D．内，的转化率为 【答案】B 【解析】容器体积，12 min达到平衡时，，，，，，；12 min末，故，，，得；，得；因此反应为，左右气体总计量数相等（均为4）。A．由分析得、，A错误；B．0~4 min内，，根据计量数关系，，则，B正确；C．反应前后气体总物质的量不变（总计量数相等），恒温恒容下压强之比等于总物质的量之比，故，C错误；D．0~12 min内，的转化率，D错误；故答案选B。 28．（25-26高一下·湖北黄冈·期中）在2 L恒温、恒容密闭容器中投入一定量的A和B发生反应：，12 s时生成C的物质的量为0.8 mol(反应进程如图所示)。下列说法中正确的是 A．2 s时，A的反应速率为 B．12 s时容器内的压强为起始的倍 C．化学计量数之比 D．图中交点时A的消耗速率等于A的生成速率 【答案】B 【解析】A．题目说的是时的速率，属于瞬时速率；题干中的计算为是0~2 s内的平均反应速率，不是2 s时的瞬时速率，A错误；B．恒温恒容下，压强之比等于总物质的量之比： 起始总物质的量， 12 s总物质的量， ，B正确；C．12 s时生成C的物质的量为0.8 mol，物质的量变化量为0.8 mol，初始时B的物质的量浓度是，，12 s时B的物质的量浓度为，，物质的量变化量为0.4 mol，由方程式计量系数之比等于物质的量改变量之比可知：b:c=0.4:0.8，推导得 ，C错误；D．交点后A的浓度仍在减小，说明反应未达到平衡，仍向正方向进行，因此A的消耗速率大于A的生成速率，D错误；故选B。 29．（25-26高一下·黑龙江哈尔滨·期中）恒温下在20 L密闭容器内发生反应：，开始投入一定量的CO和NO，测得CO、NO的物质的量浓度随时间变化的关系如图所示。 下列说法错误的是 A．在该条件下达到平衡时，的浓度为 B．在该条件下达到平衡时，CO的平衡转化率为90% C．b点的体积分数约为8.9% D．0～4s，的反应速率 【答案】A 【解析】恒温下在20 L密闭容器内发生反应：，开始投入一定量的CO和NO，随着反应进行，CO和NO的浓度降低，NO在c点的浓度和d点的浓度相等，说明c点之后，反应达到平衡状态，据此分析。A．由分析可知，在该条件下达到平衡时，NO的浓度是，NO的转化浓度是；根据转化量之比等于计量系数比，可知，此时，的浓度为，A错误；B．由A项可知，NO的转化浓度是，则CO的转化浓度也是，，B正确；C．b点NO的物质的量浓度降低，根据方程式可知气体总浓度降低，生成氮气的浓度为，气体总浓度为，的体积分数约为，C正确；D．0~4s，NO转化的物质的量浓度为，根据方程式可知的浓度为，则的反应速率，D正确；故选A。 考向01 多角度认识吸热与放热反应 【例1】（25-26高一下·广东汕尾·期中）向某恒温恒容密闭容器中充入1 molA2和1 molB2气体，反应的能量变化曲线如下图所示。下列说法正确的是 A．该反应的逆反应属于吸热反应 B．该反应中1 molA2(g)和1 molB2(g)的能量一定高于1 mol AB(g)的能量 C．该反应生成2 molAB(g)时，吸收(a-b)kJ能量 D．断裂1 molA-A键需要吸收0.5a kJ能量 【答案】C 【解析】A．根据图示，反应物总能量低于生成物总能量，该反应为吸热反应，逆反应属于放热反应，A错误；B．该反应中1 mol A2(g)和1 mol B2(g)的能量一定低于2 mol1AB(g)的能量，但无法判断1 molA2(g)和1 molB2(g)的能量一定高于1 molAB(g)的能量，B错误；C．根据图示，该反应生成2 mol AB(g)时，吸收(a-b)kJ能量，C正确；D．a kJ是正反应活化能，不能直接等同于断裂1 mol A-A键和1 mol B-B键的键能之和，因此无法判断断裂1 mol A-A键需要吸收的能量，D错误；故选C。 1．微观角度：从化学键角度解释化学反应中的能量变化 用Q(吸)表示反应物化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物化学键形成时放出的总能量。 公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)＝反应物总键能－生成物总键能。 ΔQ>0，为吸热反应；ΔQ<0，为放热反应。 【注意】应用公式计算化学反应中的能量变化时，不仅要注意反应中的各物质的物质的量，还要注意1 mol物质中化学键的物质的量，如1 mol H2O中含有2 mol H—O，1 mol H2O2中含有2 mol H—O和1 mol O—O。 2．宏观角度：从反应物、生成物总能量角度解释化学反应中的能量变化 放热反应 吸热反应 【总结】化学反应能量变化(ΔE)＝生成物总能量－反应物总能量。 ΔE>0，为吸热反应；ΔE<0，为放热反应。 3．化学反应遵循的两条基本规律 （1）质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量保持不变。 （2）能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的总能量不变。 【注意】任何化学反应在发生物质变化的同时必然伴随着能量的变化，但化学反应中能量的转化不一定都表现为化学能与热能的转化，化学能也可以与光能、电能等发生转化。 4．常见的放热反应和吸热反应 解题指导 【总结】化学反应能量变化(ΔE)＝生成物总能量－反应物总能量。 ΔE>0，为吸热反应；ΔE<0，为放热反应。 3．化学反应遵循的两条基本规律 （1）质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量保持不变。 （2）能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的总能量不变。 【注意】任何化学反应在发生物质变化的同时必然伴随着能量的变化，但化学反应中能量的转化不一定都表现为化学能与热能的转化，化学能也可以与光能、电能等发生转化。 4．常见的放热反应和吸热反应 考向02 原电池工作原理与应用 【例2】（25-26高一下·黑龙江双鸭山·期中）用、和稀硫酸构成的原电池如图所示，电池工作时，下列有关该电池的描述正确的是 A．电极作负极，发生还原反应 B．该电池工作一段时间后，溶液增大 C．若电路中转移电子，电解质溶液质量增加 D．电池工作时，电子移动方向为电极导线电极稀硫酸 【答案】B 【解析】的活泼性强于，放电时，失去电子被氧化为，为负极；为正极。A．电极作负极，发生氧化反应，A错误；B．该电池的总反应为：，工作一段时间后，浓度降低，溶液增大，B正确；C．电路转移电子，溶解，放出，电解质溶液质量增加，C错误；D．电子只在导线中移动，不能进入电解质溶液，电子移动方向为电极导线电极，D错误；故选B。 一、原电池工作原理 1．原电池的工作原理 原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 （1）电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。 （2）离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 【注意】电子只能在导线中定向移动，离子只能在电解质溶液或熔融电解质中定向移动。(简记为：电子不下水，离子不上岸) 2．原电池正、负极的判断 （1）根据电极材料判断 一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动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来判断 在外电路(导线)中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。 （3）根据反应类型判断 原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。 （4）根据现象判断 一般来说，溶解的一极为负极，增重或不变或有气泡放出的一极为正极。 （5）对于燃料电池而言，电极为惰性材料(Pt、C)，电极本身不反应，只起传导电子的作用，故可根据向两极通入的气体成分来判断正负极。燃料电池的负极通入的一定是可燃性气体(还原剂)，正极通入的一定是助燃性气体(氧化剂一般为O2)。 【注意】判断原电池正负极的注意事项 一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质。 ①镁、铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作负极，铝作正极；若电解质是氢氧化钠，则镁作正极，铝作负极。 ②铜、铝(或铁)用导线连接插入稀硫酸中，铝(或铁)作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝(或铁)作正极，铜作负极。 二、原电池原理应用 1．增大氧化还原反应的速率 （1）原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。 （2）应用举例：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成原电池，加快了锌的反应，使产生H2的速率增大。 2．比较金属的活动性强弱 （1）原理：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。 （2）应用举例：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A>B。 3．用于保护金属 （1）原理：使被保护的金属制品与比其活泼的金属相连接，作原电池正极而得到保护。 （2）应用举例：在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块，锌块与钢铁外壳形成原电池，锌作负极，铁作正极被保护。 4．设计原电池 （1）思路：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 （2）步骤 ①找：找一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。 ②拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。 ③定：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。 ④画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 解题指导 极。 ②铜、铝(或铁)用导线连接插入稀硫酸中，铝(或铁)作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝(或铁)作正极，铜作负极。 二、原电池原理应用 1．增大氧化还原反应的速率 （1）原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。 （2）应用举例：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成原电池，加快了锌的反应，使产生H2的速率增大。 2．比较金属的活动性强弱 （1）原理：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。 （2）应用举例：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A>B。 3．用于保护金属 （1）原理：使被保护的金属制品与比其活泼的金属相连接，作原电池正极而得到保护。 （2）应用举例：在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块，锌块与钢铁外壳形成原电池，锌作负极，铁作正极被保护。 4．设计原电池 （1）思路：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 （2）步骤 ①找：找一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。 ②拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。 ③定：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。 ④画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 考向03 电极反应式的书写及判断 【例3】（25-26高一下·四川成都·期中）西北工业大学张健教授团队发明了一种电池，能将工业废水中的甲醛（HCHO）和硝酸盐转化为具有高附加值的产品，反应装置如图所示。下列说法正确的是 已知：质子交换膜只允许质子通过。 A．该电池中，电子移动的方向：溶液 B．负极反应： C．放电过程中，溶液的不变，无需添加 D．放电过程中，生成的氨气与氢气物质的量相同 【答案】B 【解析】根据图示，该装置为原电池。负极（a极）上甲醛发生氧化反应，负极反应式为；正极（b极）上硝酸根发生还原反应，电极反应式为；A．电子不经过溶液，只能沿导线移动，A错误；B．负极失电子，在碱性条件下生成与，B正确；C．反应消耗，降低，需补充，C错误；D．由电子守恒可知，生成的与物质的量不相等，D错误；答案选B。 1．书写电极反应式的原则 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。 2．书写电极反应式的基本类型 （1）类型一　题目给定原电池的装置图，未给总反应式 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。 ③遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。(注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2＋，但Pb2＋与硫酸溶液中的SO不共存，因而负极电极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4) ④将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。 （2）类型二　题目给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 解题指导 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 考向04 化学反应速率及计算 【例4】（25-26高一下·河北沧州·期中）在T℃时，在1 L恒容密闭容器中3.0 mol X发生反应2X(s)Y(g)+2Z(g)，有关数据如表。下列说法正确的是 时间段/s 产物Z的平均生成速率mol·L-1·s-1 0~2 0.30 0~4 0.15 0~6 0.10 A．1 s时，Y的浓度为0.15 mol·L-1 B．增加X的量，会加快反应速率 C．当Y的体积分数不变时，该可逆反应达到平衡 D．5 s时，X的物质的量为2.4 mol 【答案】D 【解析】反应为，内；内；内，说明反应在2s时已经达到平衡，平衡时的物质的量为。A．0~2s内Z的平均生成速率是一段时间的平均反应速率，不是瞬时速率，无法计算1s时Z的浓度，也不能得到Y的浓度，A错误；B．X是固体，固体浓度视为常数，增加X的量不改变反应物浓度，反应速率不变，B错误；C．生成物只有和两种气体，反应中始终等于化学计量数之比，因此的体积分数始终为，保持不变不能说明反应达到平衡，C错误；D．由分析可得，5s时反应已经达到平衡，，由反应式可知消耗的，剩余，D正确；故答案选D。 1．表示方法：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量 (均取正值)来表示。 2．表达式：v＝，单位 mol/(L·min) 或 mol/(L·s) 。 3．对化学反应速率的正确理解 （1）在同一化学反应里，用不同物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的物质。 （2）固体或纯液体的浓度视为常数，Δc＝0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。 （3）由v＝计算得到的是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。 4．化学反应速率的计算 （1）定义式法：利用公式v＝计算化学反应速率，也可以利用该公式计算浓度变化量或反应时间。 （2）关系式法：化学反应速率之比＝物质的量浓度的变化量之比＝物质的量的变化量之比＝化学计量数之比。 5．反应速率大小的比较方法 （1）转换法：同一化学反应速率用不同物质表示时，数值可能不同，比较反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化，换算成同一种物质、同一单位表示，再比较数值大小。 （2）比值法（最常用）：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若>，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 6．影响因素 内因： 化学反应速率的大小主要取决于反应物本身的性质，反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快。 外因： （1）浓度：一般条件下，当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大，降低反应物浓度，化学反应速率减小。 （2）温度：升高温度，化学反应速率增大，降低温度，化学反应速率减小。 （3）催化剂：催化剂可以改变化学反应速率。 （4）压强：对于有气体参与的反应，增大压强(减小容器容积)相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小压强(增大容器容积)相当于减小反应物的浓度，化学反应速率减小。 【注意】对于有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积使反应物的浓度改变导致的。 ①恒温时：体积缩小压强增大浓度增大反应速率加快。 ②恒容时 a.充入气体反应物浓度增大反应速率加快； b.充入惰性气体总压强增大，各物质的浓度不变，反应速率不变。 (注：此处惰性气体指不参加反应的气体) C.恒压时：充入惰性气体体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢。 （5）固体反应物表面积 在其他条件相同时，增大固体反应物的表面积，化学反应速率增大；减小固体反应物的表面积，化学反应速率减小。 （6）其他 形成原电池，使用合适的溶剂等也能影响化学反应的速率。 解题指导 【注意】对于有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积使反应物的浓度改变导致的。 ①恒温时：体积缩小压强增大浓度增大反应速率加快。 ②恒容时 a.充入气体反应物浓度增大反应速率加快； b.充入惰性气体总压强增大，各物质的浓度不变，反应速率不变。 (注：此处惰性气体指不参加反应的气体) C.恒压时：充入惰性气体体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢。 （5）固体反应物表面积 在其他条件相同时，增大固体反应物的表面积，化学反应速率增大；减小固体反应物的表面积，化学反应速率减小。 （6）其他 形成原电池，使用合适的溶剂等也能影响化学反应的速率。 考向05 化学平衡状态的判断 【例5】（25-26高一下·黑龙江齐齐哈尔·期中）将5.0 g 固体置于恒容密闭真空容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其发生反应：，下列不能判断该反应已经达到平衡状态的是 A． B．密闭容器中总压强不变 C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中NH3的体积分数约为66.7% 【答案】D 【解析】A．同一物质的正反应速率等于逆反应速率，是反应达到平衡状态的直接标志，可判断反应达到平衡，A不符合题意；B．该反应为气体总物质的量增大的反应，恒温恒容条件下，总压强与气体总物质的量成正比，总压强不变说明气体总物质的量不再变化，可判断反应达到平衡，B不符合题意；C．混合气体密度，恒容容器体积不变，反应中气体总质量随反应进行发生变化，因此密度为变量，密度不变时可判断反应达到平衡，C不符合题意；D．反应体系中只有和两种气体，二者的物质的量之比始终为，因此无论反应是否达到平衡，的体积分数都约为66.7%，不能据此判断反应达到平衡，D符合题意；故选D。 1．直接标志 （1）v正(A)＝v逆(A) ①同一种物质的生成速率等于消耗速率； ②在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比； ③在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。 （2）各组分的浓度保持不变 ①各组分的浓度不随时间的改变而改变； ②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。 2．间接标志：利用“变量不变”的方法判断化学平衡状态 （1）选变量 选定反应中“变量”，即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。 （2）常见的变量 ①气体的颜色； ②对于气体体积有变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强； ③对于反应体系中全部为气体，且反应前后气体物质的量有变化的反应来说，混合气体的平均相对分子质量； ④对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气体的密度等。 （3）说明 在利用、ρ、n(总)、p(总)判断时要注意反应物状态和容器的体积变化问题。 解题指导 考向06 化学平衡计算 【例6】（25-26高一下·天津·期中）向2 L恒容密闭容器中通入A、B各10 mol，在一定温度下发生反应：，4 min时达到平衡，生成4 mol D，0~4 min内以A的浓度变化表示的平均反应速率为0.75 mol/(L·min)。下列说法错误的是 A．x=3 B．4 min时C的物质的量为4 mol C．平衡时B的转化率为20% D．平衡后再加入1mol D，逆反应速率加快 【答案】D 【解析】A．0~4 min内消耗A的物质的量为0.75 mol/(L·min)×4min×2L=6mol，化学反应中各物质的物质的量变化量之比等于化学计量数之比，即x：2=6mol：4mol，解得x=3，A正确；B．反应中C和D的化学计量数均为2，生成4 mol D的同时会生成4 mol C，故4 min时C的物质的量为4 mol，B正确；C．平衡时消耗B的物质的量为4mol×=2mol，B的转化率为，C正确；D．D为固体，固体浓度视为常数，加入固体D不会改变反应物或生成物的浓度，逆反应速率不变，D错误。 化学平衡的基本计算模式——“三段式” 设a、b分别是A、B两物质起始量，mx为反应物A的转化量，则： 　　　 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量 a b 0 0 转化量 mx nx px qx 平衡量 a－mx b－nx px qx （1）关于反应物转化率的计算 A的转化率＝×100% （2）关于某组分的体积分数的计算 A的体积分数＝×100% 【注意】（1）转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。 （2）这里的量可指物质的量、质量、浓度、体积等。 （3）对反应物：平衡时的量＝起始的量－转化的量；对生成物：平衡时的量＝起始的量＋转化的量。同时要注意差量法、守恒法等简单计算方法在化学平衡中的应用。 解题指导 考向07 化学反应速率和限度的图像 【例7】（25-26高一下·河北张家口·期中）时，向容积为的恒容密闭容器中，充入和，发生反应，反应过程中测得各物质的物质的量浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是 A．的浓度随时间变化曲线为 B．在点， C．保持压强不变，充入He，反应速率不变 D．平衡时容器的压强与起始时的压强之比为7∶10 【答案】D 【解析】A．相同时间内的消耗量始终是的3倍，故的浓度随时间变化曲线为b，A错误；B．M点反应仍向正向进行，即，B错误；C．保持压强不变，充入He，反应体系体积增大，各反应物浓度减小，反应速率减小，C错误；D．初始气体总物质的量为4 mol，平衡时气体总物质的量为0.7×2+0.3×2×2+0.1×2=2.8 mol，由可知，体积恒定时压强与物质的量成正比，故平衡时容器的压强与起始时的压强之比为7∶10，D正确；故答案为D。 化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现，在相关图像的平面直角坐标系中，可能出现的物理量有物质的量、浓度、压强、时间等。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三个步骤来分析解答。 （1）“一看”——看图像 ①看面：理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所示的是哪些量之间的关系。 ②看线：分清正反应和逆反应，分清突变和渐变、小变和大变；理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义；理解曲线的变化趋势并归纳出规律。若图中有拐点，可按照先拐先平的规律，即较早出现拐点的曲线所表示的反应先达到平衡，对应的温度高、压强大。 ③看点：理解曲线上点的意义，特别是某些特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。 ④看辅助线：做横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。 ⑤看量的变化：弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化。 （2）“二想”——想规律 如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系、外界条件的改变对化学反应的影响以及对正、逆反应速率的影响规律等。 （3）“三判断”——利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。 解题指导 （2）“二想”——想规律 如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系、外界条件的改变对化学反应的影响以及对正、逆反应速率的影响规律等。 （3）“三判断”——利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。 2 / 32 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六单元 化学反应与能量 考向 题号 难度 答题情况 正确 错误 01 多角度认识吸热与放热反应 1 中等 2 较易 3 中等 4 较难 02 原电池工作原理与应用 5 较易 6 较易 7 中等 8 中等 9 中等 03 电极反应式的书写及判断 10 较易 11 中等 12 较易 13 中等 04 化学反应速率及计算 14 较易 15 中等 16 较易 17 较易 05 化学平衡状态的判断 18 中等 19 中等 20 中等 21 中等 06 化学平衡计算 22 中等 23 中等 24 中等 25 较难 07 化学反应速率和限度的图像 26 中等 27 中等 28 中等 29 中等 综合评价 1．（25-26高一下·河北张家口·期中）已知，下列说法错误的是 A．该反应过程中的能量变化如图 B．该反应中，断键吸收的能量高于成键放出的能量 C．该反应中的能量变化与反应物的质量有关 D．盐酸与碳酸氢钠的反应和该反应均为吸热反应 2．（25-26高一下·江苏徐州·阶段检测）反应A+B→C(正反应为放热反应)分两步进行①A+B→X(正反应为吸热反应)②X→C(正反应为放热反应)下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是 A． B． C． D． 3．（25-26高一下·河北沧州·期中）工业上，可用一氧化碳和氢气合成天然气，其热化学方程式为  。已知几种化学键键能如表所示。 化学键 H-H C≡O O-H C-H 键能/（） 436 1072 463 413 根据键能估算上述反应的为 A． B． C． D． 4．（25-26高一下·广东·期中）反应的能量变化如图所示。已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol H-O键形成时放出热量463 kJ。以下说法错误的是 ①c代表总反应放出的能量为121 kJ ②b代表新的化学键形成吸收的能量为463 kJ ③氢气中1 mol H-H键断裂时吸收热量为436 kJ ④此反应为放热反应，所以无需加热就能进行 ⑤NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体混合反应的能量变化也与此图类似 A．①③④⑤ B．②③④ C．①②④⑤ D．全部 5．（25-26高一下·广东汕尾·期中）某小组设计的原电池装置如图。下列说法正确的是 A．铜为负极，锌为正极 B．溶液中H+向负极移动 C．外电路中电子的流向：Zn→导线→Cu D．如果将铜片换成铝片，则电路中的电流方向不变 6．（25-26高一下·宁夏石嘴山·期中）下列组合中，不能使装置中的电流表指针出现偏转的是 选项 a b 试剂X 装置图 A Cu 石墨 稀硝酸 B Cu Ag 酒精 C Fe Cu 溶液 D Zn Cu 食醋 7．（25-26高一下·四川宜宾·期中）将、、、四种金属分别浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池，现象如下：与相连时，电极溶解；与相连时，电极表面产生气泡；与相连时，电流从Z流出；与相连时，电极发生氧化反应。根据以上实验现象，判断四种金属的活动性顺序由强到弱为 A． B． C． D． 8．（25-26高一下·河北石家庄·期中）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图Ⅰ：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 B．图Ⅱ：放电时Pb为负极，电极反应式为 C．图Ⅲ：若用镁片代替石墨片，电流表的指针偏转方向与原来的相反 D．图Ⅳ：电池工作时向锌负极移动 9．（25-26高一下·全国·期末）如图为一原电池示意图，在原电池两极之间设有隔膜，可以自由通过。则下列说法不正确的是 A．通过隔膜从正极区向负极区移动 B．电子由Cu极通过导线流向Zn极 C．一段时间后，ZnSO4溶液浓度增大，CuSO4溶液浓度减小 D．隔膜可以避免Zn极直接接触CuSO4溶液，提高了能量转换效率 10．（25-26高一下·湖南邵阳·期中）微生物燃料电池可同时处理废水中的有机物和，其工作原理如图所示，已知：质子交换膜只允许通过，该电池工作时，下列说法不正确的是 A．电极a为负极，发生氧化反应 B．通过质子交换膜从左向右移动 C．电池中生成氮气，理论上通过导线的电子数为 D．电极的电极反应式为 11．（25-26高一下·河南南阳·期中）有一种瓦斯分析仪(如图甲)能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时，通过传感器显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是，可以在其中自由移动。下列有关叙述不正确的是 A．瓦斯分析仪工作时，电池外电路中电流由电极b流向电极a B．电极b是正极，由电极b流向电极a C．电极a的反应式为 D．当固体电解质中有通过时，电子转移4 mol 12．（25-26高一下·天津河北·期中）下图是氢氧燃料电池的装置图。则： （1）a极为电池的______(填“正极”或“负极”)，溶液中______(填“离子符号”)向该极移动。 （2）b电极的电极反应式为______。 （3）若把a侧通入，则该侧的电极反应式为______。 13．（25-26高一下·河北唐山·期中）化学能在一定条件下能够转化为电能、热能、光能等，按要求回答下列问题。 （1）根据构成原电池的本质判断，下列反应可以设计成原电池的是___________(填字母)。 A．2FeBr2 + 3Cl2 = 2FeCl3 + 2Br2 B．Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑ C．2H2O2H2↑+O2↑ D．Cu + 2AgNO3 = 2Ag + Cu(NO3)2 （2）为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验。 分析有关实验现象，下列说法正确的是___________ (填字母)。 A． 图Ⅰ中气泡产生在锌棒表面，图Ⅱ中气泡产生在铜棒表面 B． 两图中生成气体的速率几乎一样快 C． 图Ⅱ中产生气体的速率比图Ⅰ快 D． 图Ⅱ中温度计的示数高于图Ⅰ中温度计的示数 E． 图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等，且均高于室温 （3）铅酸蓄电池是最常见的二次电池。放电时的化学方程式为Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O，负极反应式为___________；一段时间后，负极增重48克，转移电子___________mol。 （4）下图是甲烷燃料电池工作原理示意图，回答下列问题： ①电池的负极反应式为___________。 ②电池工作一段时间后电解质溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 14．（25-26高一下·河北唐山·期中）对于可逆反应，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是 A． B． C． D． 15．（25-26高一下·河北邢台·期中）一定条件下，向体积为的恒温恒容密闭容器中充入和，发生反应，第时反应恰好达到平衡状态，测得容器内气体的总物质的量减少了。下列说法错误的是 A．该反应达到平衡状态后，容器内气体的压强不再变化 B．内， C．反应达到平衡状态时， D．反应达到平衡状态时，的体积分数约为26.7% 16．（25-26高一下·天津河北·期中）已知：(四种物质均为气态)，则下列关系正确的是 A． B． C． D． 17．（25-26高一下·山东济宁·期中）下列有关化学反应速率的说法正确的是 A．盐酸与Zn的反应中，加少量的硫酸铜溶液，反应速率不变 B．在金属钠与足量水反应中，增加水的量能加快反应速率 C．合成氨时增大气体压强可以加快反应速率 D．分解制取时，添加少量，可增加产生的量 18．（25-26高一下·河北张家口·期中）在恒温密闭容器中反应体系中，下列能够说明反应已达到平衡状态的是 ①；　②； ③混合气体总物质的量不再变化；　　　④混合气体的密度不再变化； ⑤混合气体平均摩尔质量保持不变；　　⑥容器内气体的颜色不再变化 A．①②③⑤ B．④⑤⑥ C．③⑤⑥ D．③④⑤⑥ 19．（25-26高一下·河南新乡·期中）反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)  ΔH<0，若在恒压容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是 A．容器内气体的密度不再变化 B．容器内压强保持不变 C．相同时间内，生成N-H键的数目与断开H-H键的数目相等 D．容器内气体的浓度之比c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2 20．（25-26高一下·河北石家庄·期中）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应原理为，则下列叙述正确的是 A．若将容器的体积扩大到原来的二倍，(正)减小，(逆)增大 B．若保持总压强不变，充入惰性气体，反应速率不变 C．恒温恒容条件下，当混合气体的密度不再发生变化时，说明该反应一定达到平衡状态 D．恒温恒容条件下，当混合气体的平均相对分子质量不再变化时，说明该反应达到平衡状态 21．（25-26高一下·吉林长春·期中）某恒容、绝热密闭容器中发生反应：，下列能说明该反应达到平衡状态的有(    )项 ①单位时间内生成的同时消耗 ②若有1 mol氮氮三键断裂的同时有6 mol N-H键形成 ③混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 ④反应体系的温度不再改变的状态 ⑤ A．1 B．2 C．3 D．4 22．（25-26高一下·吉林长春·期中）4 L密闭容器中充入6 mol A气体和5 mol B气体，在一定条件下发生反应：，经2 min到平衡时，生成了2 mol C，D的浓度为，下列判断不正确的是 A．A的转化率为50% B． C． D．平衡时，混合气体物质的量为11 mol 23．（25-26高一下·河南郑州·期中）某温度下，在2L恒容密闭容器中投入发生如下反应：，该反应为正向吸热反应，有关数据如下，下列说法错误的是 时间段/min 0～1 0～2 0～3 CO2的平均生成速率/() 0.4 0.3 0.2 A．0.5min时，NH3的浓度大于 B．0～1min，消耗的质量为62.4g C．2.5min时，物质的量小于2.8mol D．当CO2在混合气体中的体积百分数不变时，不能说明此反应达到了平衡状态 24．（25-26高一下·四川南充·期中）500℃时，将一定量的SO2和O2充入含有催化剂的恒容密闭容器中，二者充分反应，用气体传感器测得各组分的浓度如下表所示： 下列说法正确的是 反应时间/s 0 10 20 30 40 50 60 反应时间/s 0 10 20 30 40 50 60 10 7 5 3.5 2 1 1 5 3.5 2.5 1.75 1 0.5 0.5 0 x 5 6.5 8 9 9 A．x=2 B．内， C．若容器内气体的密度不再改变，则表明该反应达到平衡 D．平衡时，SO2的转化率为80% 25．（25-26高一下·江西·期中）向5 L的恒温恒容密闭容器中通入和，发生反应，反应达到化学平衡状态时，测得D的物质的量浓度为，从反应开始到达到化学平衡状态这段时间，的物质的量分数保持不变。下列说法正确的是 A．容器内气体的总压强：反应开始<达到平衡状态 B．反应达到化学平衡状态时， C．反应达到化学平衡状态时，的转化率为40% D．反应达到化学平衡状态时， 26．（25-26高一下·湖北荆州·期中）某温度下，在2 L固定容积的密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：3A(g)+bB(g)cC(s)。12 s时达到平衡，生成C的物质的量为0.8 mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．前12 s内，A的平均反应速率为0.025 mol/(L･s) B．当气体的平均摩尔质量不再变化时表示反应达到平衡 C．化学计量数之比b∶c = 1∶4 D．反应开始与达到平衡时压强之比为13∶9 27．（25-26高一下·吉林长春·期中）向恒温恒容密闭容器中投入一定物质的量的和，发生反应，末测得的物质的量浓度为，、的物质的量随反应时间的变化如图所示。已知：反应开始时气体总压强为，达到化学平衡状态时气体总压强为。下列说法正确的是 A．， B．内， C． D．内，的转化率为 28．（25-26高一下·湖北黄冈·期中）在2 L恒温、恒容密闭容器中投入一定量的A和B发生反应：，12 s时生成C的物质的量为0.8 mol(反应进程如图所示)。下列说法中正确的是 A．2 s时，A的反应速率为 B．12 s时容器内的压强为起始的倍 C．化学计量数之比 D．图中交点时A的消耗速率等于A的生成速率 29．（25-26高一下·黑龙江哈尔滨·期中）恒温下在20 L密闭容器内发生反应：，开始投入一定量的CO和NO，测得CO、NO的物质的量浓度随时间变化的关系如图所示。 下列说法错误的是 A．在该条件下达到平衡时，的浓度为 B．在该条件下达到平衡时，CO的平衡转化率为90% C．b点的体积分数约为8.9% D．0～4s，的反应速率 考向01 多角度认识吸热与放热反应 【例1】（25-26高一下·广东汕尾·期中）向某恒温恒容密闭容器中充入1 molA2和1 molB2气体，反应的能量变化曲线如下图所示。下列说法正确的是 A．该反应的逆反应属于吸热反应 B．该反应中1 molA2(g)和1 molB2(g)的能量一定高于1 mol AB(g)的能量 C．该反应生成2 molAB(g)时，吸收(a-b)kJ能量 D．断裂1 molA-A键需要吸收0.5a kJ能量 1．微观角度：从化学键角度解释化学反应中的能量变化 用Q(吸)表示反应物化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物化学键形成时放出的总能量。 公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)＝反应物总键能－生成物总键能。 ΔQ>0，为吸热反应；ΔQ<0，为放热反应。 【注意】应用公式计算化学反应中的能量变化时，不仅要注意反应中的各物质的物质的量，还要注意1 mol物质中化学键的物质的量，如1 mol H2O中含有2 mol H—O，1 mol H2O2中含有2 mol H—O和1 mol O—O。 2．宏观角度：从反应物、生成物总能量角度解释化学反应中的能量变化 放热反应 吸热反应 【总结】化学反应能量变化(ΔE)＝生成物总能量－反应物总能量。 ΔE>0，为吸热反应；ΔE<0，为放热反应。 3．化学反应遵循的两条基本规律 （1）质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量保持不变。 （2）能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的总能量不变。 【注意】任何化学反应在发生物质变化的同时必然伴随着能量的变化，但化学反应中能量的转化不一定都表现为化学能与热能的转化，化学能也可以与光能、电能等发生转化。 4．常见的放热反应和吸热反应 解题指导 都表现为化学能与热能的转化，化学能也可以与光能、电能等发生转化。 4．常见的放热反应和吸热反应 考向02 原电池工作原理与应用 【例2】（25-26高一下·黑龙江双鸭山·期中）用、和稀硫酸构成的原电池如图所示，电池工作时，下列有关该电池的描述正确的是 A．电极作负极，发生还原反应 B．该电池工作一段时间后，溶液增大 C．若电路中转移电子，电解质溶液质量增加 D．电池工作时，电子移动方向为电极导线电极稀硫酸 一、原电池工作原理 1．原电池的工作原理 原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 （1）电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。 （2）离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 【注意】电子只能在导线中定向移动，离子只能在电解质溶液或熔融电解质中定向移动。(简记为：电子不下水，离子不上岸) 2．原电池正、负极的判断 （1）根据电极材料判断 一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动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来判断 在外电路(导线)中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。 （3）根据反应类型判断 原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。 （4）根据现象判断 一般来说，溶解的一极为负极，增重或不变或有气泡放出的一极为正极。 （5）对于燃料电池而言，电极为惰性材料(Pt、C)，电极本身不反应，只起传导电子的作用，故可根据向两极通入的气体成分来判断正负极。燃料电池的负极通入的一定是可燃性气体(还原剂)，正极通入的一定是助燃性气体(氧化剂一般为O2)。 【注意】判断原电池正负极的注意事项 一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质。 ①镁、铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作负极，铝作正极；若电解质是氢氧化钠，则镁作正极，铝作负极。 ②铜、铝(或铁)用导线连接插入稀硫酸中，铝(或铁)作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝(或铁)作正极，铜作负极。 二、原电池原理应用 1．增大氧化还原反应的速率 （1）原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。 （2）应用举例：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成原电池，加快了锌的反应，使产生H2的速率增大。 2．比较金属的活动性强弱 （1）原理：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。 （2）应用举例：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A>B。 3．用于保护金属 （1）原理：使被保护的金属制品与比其活泼的金属相连接，作原电池正极而得到保护。 （2）应用举例：在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块，锌块与钢铁外壳形成原电池，锌作负极，铁作正极被保护。 4．设计原电池 （1）思路：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 （2）步骤 ①找：找一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。 ②拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。 ③定：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。 ④画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 解题指导 【注意】电子只能在导线中定向移动，离子只能在电解质溶液或熔融电解质中定向移动。(简记为：电子不下水，离子不上岸) 2．原电池正、负极的判断 （1）根据电极材料判断 一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动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来判断 在外电路(导线)中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。 （3）根据反应类型判断 原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。 （4）根据现象判断 一般来说，溶解的一极为负极，增重或不变或有气泡放出的一极为正极。 （5）对于燃料电池而言，电极为惰性材料(Pt、C)，电极本身不反应，只起传导电子的作用，故可根据向两极通入的气体成分来判断正负极。燃料电池的负极通入的一定是可燃性气体(还原剂)，正极通入的一定是助燃性气体(氧化剂一般为O2)。 【注意】判断原电池正负极的注意事项 一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质。 ①镁、铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作负极，铝作正极；若电解质是氢氧化钠，则镁作正极，铝作负极。 ②铜、铝(或铁)用导线连接插入稀硫酸中，铝(或铁)作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝(或铁)作正极，铜作负极。 二、原电池原理应用 1．增大氧化还原反应的速率 （1）原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。 （2）应用举例：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成原电池，加快了锌的反应，使产生H2的速率增大。 2．比较金属的活动性强弱 （1）原理：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。 （2）应用举例：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A>B。 3．用于保护金属 （1）原理：使被保护的金属制品与比其活泼的金属相连接，作原电池正极而得到保护。 （2）应用举例：在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块，锌块与钢铁外壳形成原电池，锌作负极，铁作正极被保护。 4．设计原电池 （1）思路：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 （2）步骤 ①找：找一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。 ②拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。 ③定：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。 ④画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 （2）应用举例：在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块，锌块与钢铁外壳形成原电池，锌作负极，铁作正极被保护。 4．设计原电池 （1）思路：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 （2）步骤 ①找：找一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。 ②拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。 ③定：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。 ④画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 考向03 电极反应式的书写及判断 【例3】（25-26高一下·四川成都·期中）西北工业大学张健教授团队发明了一种电池，能将工业废水中的甲醛（HCHO）和硝酸盐转化为具有高附加值的产品，反应装置如图所示。下列说法正确的是 已知：质子交换膜只允许质子通过。 A．该电池中，电子移动的方向：溶液 B．负极反应： C．放电过程中，溶液的不变，无需添加 D．放电过程中，生成的氨气与氢气物质的量相同 1．书写电极反应式的原则 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。 2．书写电极反应式的基本类型 （1）类型一　题目给定原电池的装置图，未给总反应式 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。 ③遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。(注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2＋，但Pb2＋与硫酸溶液中的SO不共存，因而负极电极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4) ④将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。 （2）类型二　题目给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 解题指导 考向04 化学反应速率及计算 【例4】（25-26高一下·河北沧州·期中）在T℃时，在1 L恒容密闭容器中3.0 mol X发生反应2X(s)Y(g)+2Z(g)，有关数据如表。下列说法正确的是 时间段/s 产物Z的平均生成速率mol·L-1·s-1 0~2 0.30 0~4 0.15 0~6 0.10 A．1 s时，Y的浓度为0.15 mol·L-1 B．增加X的量，会加快反应速率 C．当Y的体积分数不变时，该可逆反应达到平衡 D．5 s时，X的物质的量为2.4 mol 1．表示方法：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量 (均取正值)来表示。 2．表达式：v＝，单位 mol/(L·min) 或 mol/(L·s) 。 3．对化学反应速率的正确理解 （1）在同一化学反应里，用不同物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的物质。 （2）固体或纯液体的浓度视为常数，Δc＝0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。 （3）由v＝计算得到的是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。 4．化学反应速率的计算 （1）定义式法：利用公式v＝计算化学反应速率，也可以利用该公式计算浓度变化量或反应时间。 （2）关系式法：化学反应速率之比＝物质的量浓度的变化量之比＝物质的量的变化量之比＝化学计量数之比。 5．反应速率大小的比较方法 （1）转换法：同一化学反应速率用不同物质表示时，数值可能不同，比较反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化，换算成同一种物质、同一单位表示，再比较数值大小。 （2）比值法（最常用）：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若>，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 6．影响因素 内因： 化学反应速率的大小主要取决于反应物本身的性质，反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快。 外因： （1）浓度：一般条件下，当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大，降低反应物浓度，化学反应速率减小。 （2）温度：升高温度，化学反应速率增大，降低温度，化学反应速率减小。 （3）催化剂：催化剂可以改变化学反应速率。 （4）压强：对于有气体参与的反应，增大压强(减小容器容积)相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小压强(增大容器容积)相当于减小反应物的浓度，化学反应速率减小。 【注意】对于有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积使反应物的浓度改变导致的。 ①恒温时：体积缩小压强增大浓度增大反应速率加快。 ②恒容时 a.充入气体反应物浓度增大反应速率加快； b.充入惰性气体总压强增大，各物质的浓度不变，反应速率不变。 (注：此处惰性气体指不参加反应的气体) C.恒压时：充入惰性气体体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢。 （5）固体反应物表面积 在其他条件相同时，增大固体反应物的表面积，化学反应速率增大；减小固体反应物的表面积，化学反应速率减小。 （6）其他 形成原电池，使用合适的溶剂等也能影响化学反应的速率。 解题指导 【注意】对于有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积使反应物的浓度改变导致的。 ①恒温时：体积缩小压强增大浓度增大反应速率加快。 ②恒容时 a.充入气体反应物浓度增大反应速率加快； b.充入惰性气体总压强增大，各物质的浓度不变，反应速率不变。 (注：此处惰性气体指不参加反应的气体) C.恒压时：充入惰性气体体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢。 （5）固体反应物表面积 在其他条件相同时，增大固体反应物的表面积，化学反应速率增大；减小固体反应物的表面积，化学反应速率减小。 （6）其他 形成原电池，使用合适的溶剂等也能影响化学反应的速率。 考向05 化学平衡状态的判断 【例5】（25-26高一下·黑龙江齐齐哈尔·期中）将5.0 g 固体置于恒容密闭真空容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其发生反应：，下列不能判断该反应已经达到平衡状态的是 A． B．密闭容器中总压强不变 C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中NH3的体积分数约为66.7% 1．直接标志 （1）v正(A)＝v逆(A) ①同一种物质的生成速率等于消耗速率； ②在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比； ③在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。 （2）各组分的浓度保持不变 ①各组分的浓度不随时间的改变而改变； ②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。 2．间接标志：利用“变量不变”的方法判断化学平衡状态 （1）选变量 选定反应中“变量”，即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。 （2）常见的变量 ①气体的颜色； ②对于气体体积有变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强； ③对于反应体系中全部为气体，且反应前后气体物质的量有变化的反应来说，混合气体的平均相对分子质量； ④对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气体的密度等。 （3）说明 在利用、ρ、n(总)、p(总)判断时要注意反应物状态和容器的体积变化问题。 解题指导 ①各组分的浓度不随时间的改变而改变； ②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。 2．间接标志：利用“变量不变”的方法判断化学平衡状态 （1）选变量 选定反应中“变量”，即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。 （2）常见的变量 ①气体的颜色； ②对于气体体积有变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强； ③对于反应体系中全部为气体，且反应前后气体物质的量有变化的反应来说，混合气体的平均相对分子质量； ④对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气体的密度等。 （3）说明 在利用、ρ、n(总)、p(总)判断时要注意反应物状态和容器的体积变化问题。 考向06 化学平衡计算 【例6】（25-26高一下·天津·期中）向2 L恒容密闭容器中通入A、B各10 mol，在一定温度下发生反应：，4 min时达到平衡，生成4 mol D，0~4 min内以A的浓度变化表示的平均反应速率为0.75 mol/(L·min)。下列说法错误的是 A．x=3 B．4 min时C的物质的量为4 mol C．平衡时B的转化率为20% D．平衡后再加入1mol D，逆反应速率加快 化学平衡的基本计算模式——“三段式” 设a、b分别是A、B两物质起始量，mx为反应物A的转化量，则： 　　　 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量 a b 0 0 转化量 mx nx px qx 平衡量 a－mx b－nx px qx （1）关于反应物转化率的计算 A的转化率＝×100% （2）关于某组分的体积分数的计算 A的体积分数＝×100% 【注意】（1）转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。 （2）这里的量可指物质的量、质量、浓度、体积等。 （3）对反应物：平衡时的量＝起始的量－转化的量；对生成物：平衡时的量＝起始的量＋转化的量。同时要注意差量法、守恒法等简单计算方法在化学平衡中的应用。 解题指导 考向07 化学反应速率和限度的图像 【例7】（25-26高一下·河北张家口·期中）时，向容积为的恒容密闭容器中，充入和，发生反应，反应过程中测得各物质的物质的量浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是 A．的浓度随时间变化曲线为 B．在点， C．保持压强不变，充入He，反应速率不变 D．平衡时容器的压强与起始时的压强之比为7∶10 化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现，在相关图像的平面直角坐标系中，可能出现的物理量有物质的量、浓度、压强、时间等。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三个步骤来分析解答。 （1）“一看”——看图像 ①看面：理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所示的是哪些量之间的关系。 ②看线：分清正反应和逆反应，分清突变和渐变、小变和大变；理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义；理解曲线的变化趋势并归纳出规律。若图中有拐点，可按照先拐先平的规律，即较早出现拐点的曲线所表示的反应先达到平衡，对应的温度高、压强大。 ③看点：理解曲线上点的意义，特别是某些特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。 ④看辅助线：做横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。 ⑤看量的变化：弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化。 （2）“二想”——想规律 如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系、外界条件的改变对化学反应的影响以及对正、逆反应速率的影响规律等。 （3）“三判断”——利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。 解题指导 20 / 21 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $