第四讲 化学反应与能量变化 讲义-2025-2026学年高一下学期考点深挖培优练（人教版必修二）

该高中化学单元复习讲义围绕“化学反应与能量变化”，通过知识框架图、对比表格及能量变化图像系统梳理化学能与热能、化学能与电能核心内容，按基础学习目标与培优提升目标分层呈现，清晰展现反应热计算、原电池原理等重难点及内在联系。 讲义亮点在于分层训练设计与科学思维培养，基础夯实题强化概念辨析，能力培优题结合新型电池情境，难点突破题深化键能与能量图像分析，典例精讲配套易错警示纠正“加热即吸热”等误区，助力不同层次学生提升，为教师精准教学提供系统支持。

第4 讲　化学反应与能量变化 第4 讲　化学反应与能量变化 1 学习目标 2 一、基础学习目标 2 二、培优提升目标 2 核心知识梳理 4 一、 化学能与热能 4 二、 化学能与电能 5 易错警示 9 易错警示一：化学能与热能 9 易错警示二：“异常”原电池原理的深度分析 9 易错警示二：原电池的工作原理简图 9 易错警示三：燃料电池 10 典例精讲 10 一 化学能与热能的相互转化 10 二 化学反应中能量变化的原因 11 三 原电池原理及其应用 12 四 常见的几种化学电池 14 分层训练 16 基础夯实 16 能力培优 24 难点突破 32 学习目标 一、基础学习目标 1. 认识化学反应中能量变化的本质，知道化学反应伴随热量变化，理解化学键断裂吸热、化学键形成放热的微观原理。 2. 能准确区分吸热反应与放热反应，熟记常见的放热反应、吸热反应类型，能根据实验现象、能量变化图像判断反应热效应。 3. 了解化学能与热能的相互转化，知道反应热与反应物、生成物总能量的关系，掌握简单的能量大小比较方法。 4. 认识原电池的工作原理，掌握原电池的构成条件，理解化学能可以转化为电能，能够判断简单原电池的正负极、电子流向和离子移动方向。 5. 了解常见化学电源的种类与基本用途，知道电池在生产生活中的应用，建立能量转化与利用的基本认知。 6. 初步建立化学反应伴随能量、电能转化的学科观念，能结合生活实例解释常见的能量转化现象。 二、培优提升目标 1. 能从微观键能角度定量分析反应吸放热原因，结合能量图像分析反应过程，突破图像类易错题型。 2. 辨析反应条件与反应热效应的关系，纠正“需要加热的反应就是吸热反应”等常见思维误区。 3. 熟练掌握原电池正负极判断规律，能结合电极现象、反应类型、粒子移动多角度分析陌生原电池装置。 4. 掌握简单电极反应式的书写方法，能区分负极氧化、正极还原的反应规律，解决基础电池推断题型。 5. 能结合情境分析新型简易电池、燃料电池工作原理，实现知识迁移，解决信息类培优题型。 6. 整合能量变化与氧化还原规律，构建“反应原理—能量转化—装置应用”思维体系，应对综合选择、实验与简答拔高题型。 核心知识梳理 1、 化学能与热能 1．反应热 反应热是一定条件下化学反应释放或吸收的热量 2．反应热计算公式 (1)根据物质具有的能量来计算：E(总生成物)－E(总反应物) (2)根据化学键的断裂与形成计算“”反应物的键能总和－生成物的键能总和 (3)根据化学反应过程中的能量变化来计算 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：(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示放热反应 图2：(a－b) kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，表示吸热反应 3.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：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等。 吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。 2、 化学能与电能 1．概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2．构成条件 (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。 (3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中。 3．工作原理 以锌铜原电池为例 (1)反应原理 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片 4.判断原电池正、负极的5种方法 5.原电池原理的应用 (1) 比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 (2) 加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。 (3) 用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 (4) 设计制作化学电源 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。 6.常见化学电源及工作原理 A. 一次电池 只能使用一次，不能充电复原继续使用 1．碱性锌锰干电池 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 负极材料：Zn。 电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。 正极材料：碳棒。 电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。 2．纽扣式锌银电池 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 电解质是KOH。 负极材料：Zn。 电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。 正极材料：Ag2O。 电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 B. 二次电池 放电后能充电复原继续使用 1．铅蓄电池总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) (1)放电时——原电池 负极反应：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)； 正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。 (2)充电时——电解池 阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)； 阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)。 C. “高效、环境友好”的燃料电池 (1) 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 备注 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用 (2) 燃料电池常用的燃料 H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等。 (3) 燃料电池常用的电解质 ①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物；④熔融碳酸盐，如K2CO3；⑤质子交换膜等。 (4) 燃料电池电极反应式书写的常用方法 第一步，写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。 如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下： CH4＋2O2===CO2＋2H2O　① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② ①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 第二步，写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同： 1　 酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 2　 碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 3　 固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。 4　 熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO32-。 第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。 易错警示 易错警示一：化学能与热能 (1)化学反应一定伴随着能量的变化。化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热，但这并不是唯一的表现形式，其他的还有发光、放电等。 (2)化学反应表现为吸热或放热，与反应开始时是否需要加热无关。 (3)吸热反应、放热反应均指化学反应。 (4)物质能量越高，越不稳定。 易错警示二：“异常”原电池原理的深度分析 (1)铝铜浓硝酸电池 初期，活泼金属铝作负极被氧化，由于铝表面很快形成致密氧化物薄膜阻止反应继续进行，使铝钝化，钝化铝作正极，铜被浓硝酸氧化，作负极，电极反应： 铜：Cu－2e－===Cu2＋； 钝化铝：2NO＋2e－＋4H＋===2NO2↑＋2H2O。 (2)镁铝烧碱溶液电池 镁不溶于烧碱，铝单质可溶于烧碱，铝作负极，镁作正极，电极反应，铝：2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O； 镁：6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－。 原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。 易错警示二：原电池的工作原理简图 注意　①电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。 ②若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。 ③若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。 易错警示三：燃料电池 1．解答燃料电池题目的思维模型 2．解答燃料电池题目的几个关键点 (1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 (2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 (3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 典例精讲 一 化学能与热能的相互转化 例.下列关于化学反应与能量的说法中，不正确的是 A．吸热反应都需要加热才能发生 B．镁条与盐酸的反应属于放热反应 C．化学反应在发生物质变化的同时伴随有能量变化 D．反应物的总能量高于生成物的总能量，反应时向环境释放能量 必备知识 1．常见的放热反应和吸热反应 2．化学反应能量变化注意事项 (1)“三个不一定”。需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；放热反应常温下不一定容易发生，如乙醇燃烧；吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 (2)吸热反应和放热反应都是化学变化，如NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等是吸热过程，但不是吸热反应。 (3)物质具有的能量越低，断开其中的化学键需要的能量越多，该物质越稳定；物质具有的能量越高，断开其中的化学键需要的能量越少，该物质越不稳定。 二 化学反应中能量变化的原因 例.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 必备知识 1．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(E)＝生成物总能量－反应物总能量。 E>0，为吸热反应；E<0，为放热反应。 2．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。 3．化学反应遵循的两条必备知识 (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。 三 原电池原理及其应用 例.某同学根据化学反应Fe+2H+=Fe2++H2↑，并利用实验室材料制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是 选项 A B C D 正极 锌棒 铁棒 石墨棒 铁棒 负极 铁棒 石墨棒 铁棒 铜棒 电解质溶液 H2SO4溶液 H2SO4溶液 H2SO4溶液 H2SO4溶液 A．A B．B C．C D．D 必备知识 1．原电池的构成条件 [特别提醒]　以上四个条件也可作为判断一个装置是否为原电池的依据，只要有一个条件不满足就不能构成原电池。 2．原电池的工作原理 [特别提醒]　电子线上走，离子水中游，电解质溶液中无电子通过。 3．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)。 四 常见的几种化学电池 例.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为和，电解质溶液为溶液，总反应式为。下列说法不正确的是（    ）。 A．原电池放电时，负极上发生反应的物质是 B．负极的电极反应是 C．工作时，负极区溶液碱性减弱，正极区溶液碱性增强 D．溶液中的向正极移动 必备知识 一、几种常见的化学电池 1．一次电池 (1)特点：放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。 (2)常见的一次电池——锌锰干电池 锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，MnO2作正极反应物，在石墨棒周围填充糊状的NH4Cl作电解质溶液。 2．充电电池(二次电池) (1)特点：充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电(化学能转化为电能)与充电(电能转化为化学能)的循环。 (2)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)燃料电池是通过燃料与氧化剂在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。 (2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供。 二、电极反应式的书写 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．电极反应式形式 负极反应：还原剂－ne－===氧化产物 正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物 3．电极反应式的书写思路 [特别提醒]　①若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，在保证电子转移数目相同的情况下，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中： 总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ ②电极反应式中转移的电子数必须要与总反应方程式中转移的电子数相同。 分层训练 基础夯实 1．2024年6月2日，嫦娥六号在月球背面成功着陆（如图）。下列嫦娥六号探月过程中涉及化学能转化为电能的是(      ) A.燃烧推进剂使火箭升空 B.展开太阳翼获取持续电力 C.启动锂离子蓄电池为探测器供电 D.用化学方法分析月壤的元素组成 2．“嫦娥”奔月、“神舟”飞天，长征系列运载火箭功不可没，其火箭燃料有液氢、偏二甲肼、煤油等，下列有关说法正确的是(      ) A.氢能来源广、无污染 B.煤油是可再生能源 C.偏二甲肼燃烧过程中，热能转化为化学能 D.1 mol 的能量低于1 mol 的能量 3．化学反应伴随有能量的变化。下列反应的能量变化与下图所示不符合的是(      ) A.镁条与盐酸反应 B.木炭在氧气中燃烧 C.氢气和氯气的化合 D.晶体和晶体反应 4．下列反应中，属于吸热反应的是(   ) A.钠与水反应 B.镁与盐酸反应 C.NaOH溶液与稀盐酸的反应 D.与反应 5．如图为某同学用镁带、铜丝和苹果设计的水果电池的装置图，下列有关该装置的说法正确的是(   ) A.镁带为正极 B.铜丝发生氧化反应 C.电子由镁带经导线流向铜丝 D.该装置可将电能转化为化学能 6．下列装置能构成原电池的是(      ) A. B. C. D. 7．如图为铜－锌－稀硫酸构成的原电池示意图，下列说法正确的是(   ) A.锌片为正极，且锌片逐渐溶解 B.电子由铜片通过导线流向锌片 C.铜片为正极，且铜片上有气泡 D.电流由锌片经导线流向铜片 8．图甲是铜锌原电池示意图。图乙中, 轴表示实验时流人正极的电子的物质的量, 轴表示(   ) A.铜棒的质量 B. C. D. 9．为了实现空间站的零排放,循环利用人体呼出的CO2来提供O2,我国科学家设计了如下图装置,反应后,电解质溶液的pH保持不变。下列说法正确的是(   ) A.图中N型半导体为正极,P型半导体为负极 B.Y电极的反应:4OH--4e-2H2O+O2↑ C.图中离子交换膜为阳离子交换膜 D.该装置实现了“太阳能→化学能→电能”的转化 10．分析下图所示的四个原电池装置，下列结论中正确的是(   ) A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B.②中Mg作正极，其电极反应式为 C.③中Fe作负极，电极反应式为 D.④中Cu作正极，电极反应式为 11．下列关于四种装置的叙述不正确的是(   ) A.电池Ⅰ：铜表面产生气泡 B.电池Ⅱ：是可充电电池，属于二次电池 C.电池Ⅲ：外电路中电流由电极a通过导线流向电极b D.电池Ⅳ：锌筒作负极，被氧化 12．下列关于原电池和电解池的区别与联系的说法中，不正确的是(   ) A.原电池是将化学能转化为电能的装置，而电解池是将电能转化为化学能的装置 B.电解池的形成条件中要求必须有电源，原电池的形成条件中不要求有电源 C.电解饱和氯化钠溶液可以获得Na单质 D.利用电解池可以制备一些活泼金属单质 13．原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，还与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是(   ) A.由A1、Cu、稀组成的原电池，其负极反应式为 B.由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，其负极反应式为 C.由Fe、Cu、溶液组成的原电池，其负极反应式为 D.由Al、Cu、浓组成的装置，不属于原电池 14．下图为碳酸钙的热分解示意图，有关该反应的下列说法中错误的是(   ) A.和的总能量大于的总能量 B.该反应为吸热反应 C.该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量 D.由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应 15．化学变化过程中存在物质变化与能量变化，某化学兴趣小组按如图所示装置实验，以验证此结论。 请回答下列问题： （1）进行实验时，装置甲中温度计水银的液面__________________（填“升高”或“降低”），装置乙中反应的化学方程式为__________________。 （2）为探究、与盐酸的反应是吸热反应还是放热反应，某同学进行了下列实验（盐酸浓度相同，每项实验各做3次，取平均值）。 实验序号 试剂 固体 混合前温度/℃ 混合后温度/℃ a 35 mL 水 2.5 g 20.0 18.5 b 35 mL 水 3.2 g 20.0 24.3 c 35 mL 盐酸 2.5 g 20.0 16.2 d 35 mL 盐酸 3.2 g 20.0 25.1 设计a、b组实验的目的是__________________，__________________和盐酸反应的能量变化情况符合图丙。 16．Ⅰ.肼（）又称联氨，常温时是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。 （1）已知在25℃、101kPa时，16g 在氧气中完全燃烧生成氮气，放出312kJ的热量，则完全燃烧的热化学方程式是________________________________________。 Ⅱ.如下图所示，某研究性学习小组利用上述燃烧原理设计一个肼()─空气燃料电池（如图甲）并探究某些工业原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜（即只允许阳离子通过）。 根据要求回答相关问题： （2）甲装置中通入________________________________________气体的一极为正极，其电极反应式为：__________________________________。 （3）乙装置中石墨电极为________________________________________极，其电极反应式为________________________________________ 可以用________________________________________检验该反应产物，电解一段时间后，乙池中的溶液呈________________________________________性。 （4）图中用丙装置模拟工业中的________________________________________原理，如果电解后丙装置精铜质量增加3.2g，则理论上甲装置中肼消耗质量为___________g。 （5）如果将丙中的粗铜电极换为Pt电极，则丙中总化学方程式为________________________________________。 17．某研究性学习小组为探究铁与稀盐酸反应,取同质量、体积的铁片、同浓度的盐酸做了下列平行实验: 实验①:把纯铁片投入到盛有稀盐酸的试管中,发现放出氢气的速率变化如图所示: 实验②:把铁片投入到含FeCl3的同浓度稀盐酸中,发现放出氢气的量减少。 实验③:在稀盐酸中滴入几滴CuCl2溶液,用铁片做实验,发现生成氢气的速率加快。 试回答下列问题: （1）分析实验①中t1~t2速率变化的主要原因是________________,t2~t3速率变化的主要原因是______________________________。 （2）实验②放出氢气的量减少的原因是___________________(用离子方程式表示)。 （3）某同学认为实验③反应速率加快的主要原因是形成了原电池,你认为是否正确?_____(填“正确”或“不正确”)。请选择下列相应的a或b作答。 a.若不正确,请说明原因。________________________________________。 b.若正确,则写出实验③中原电池的正、负极电极反应式______________________________________________。 18．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol/L H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6mol/L的NaOH溶液中，如图所示．请回答： 1.写出甲池中正极的电极反应式：_________________________________________． 2.写出乙池中负极的电极反应式：___________________________________________. 3.由此实验，可得到如下哪些正确结论_____________________（填写字母序号）． a．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质 b．镁的金属性不一定比铝的金属性强 c．该实验说明金属活动性顺序已过时，已没有实用价值 d．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析 4.有如图所示的装置，当电流表中产生持续电流时，下列说法正确的是（   ） A.电子由Al沿导线流向Cu     B.电流由Cu电极流出 C. Cu是原电池的负极 D.铝片上的电极反应式为：Al-3e-=Al3+ 5.为了验证Fe3+与Cu2+氧化性的强弱，下列装置能达到实验目的是（填序号）．该装置中正极发生反应的离子方程式为：______________．当电路中通过0.2mol电子时，负极质量变化为 ________________________________________。 能力培优 1．下列有关原电池的说法中正确的是(      ) A.在外电路中，电子由负极经导线流向正极 B.在内电路中，电子由正极经电解质溶液流向负极 C.原电池工作时，正极表面一定有气泡产生 D.原电池工作时，一定不会伴随着热能变化 2．下列关于化学反应与能量变化说法不正确的是(   ) ①在高温、高压条件下发生的反应一定是吸热反应 ②同温同压下，反应在光照或点燃条件下的不同 ③水汽化需要吸收能量，所以水汽化属于吸热反应 ④对于吸热反应，生成物总能量一定低于反应物总能量 ⑤X(s)=Y(s)是放热反应，则X比Y稳定 ⑥等量的硫蒸气和固态硫分别完全燃烧，后者放出的热量更多 A.①②③④⑤⑥ B.③④⑤⑥ C.①②③⑤⑥ D.②③④ 3．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是(      ) A.高温下C与的反应 B.与的反应 C.铝片与稀盐酸的反应 D.甲烷在氧气中的燃烧 4．X、Y、Z三种金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，无明显现象，Z、Y与稀组成原电池时，Z为电池的正极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为(   ) A. B. C. D. 5．反应(放热)分两步进行：①(吸热)；②(放热)。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. 6．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 Au 溶液 D Zn Cu 食醋 A.A B.B C.C D.D 7．下列实验现象中，不能说明相应的化学反应是放热反应的是(   ) 实验装置 实验现象 A反应开始后，针筒活塞向右移动 B反应开始后，气球慢慢胀大 实验装置 实验现象 C反应开始后，甲侧液面逐渐低于乙侧液面 D温度计的示数增大 A.A B.B C.C D.D 8．我国首套超特高压石墨烯超级电容深海浮标配备了“镁-海水-石墨”应急储备电池(如图所示)，一旦浮标意外进水，海水便会瞬间激活电池，为定位系统供电，便于打捞回收。下列相关说法正确的是(      ) A.Mg电极作电池正极 B.石墨电极上发生氧化反应 C.电池工作时，电流从石墨极流出，经外电路流向Mg电极 D.电池工作时，Mg电极和石墨电极均不会被消耗 9．下列反应属于吸热反应的是(   ) A.稀释浓硫酸 B.碳酸氢钠与盐酸反应 C.稀醋酸与氢氧化钠溶液反应 D.铁与稀盐酸反应 10．下列变化过程，属于放热反应的是(      ) ①金属钠与水 ②晶体与混合搅拌 ③在中燃烧 ④稀释浓硫酸 ⑤酸碱中和 ⑥碳酸钙受热分解 A.①②⑤ B.①③⑤ C.③④⑤ D.②④⑥ 11．有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是( ) A.甲中负极反应式为 B.乙中阳极反应式为 C.丙中H+向碳棒方向移动 D.丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体 12．一种直接铁燃料电池(电池反应为：)的装置如图所示，下列说法正确的是(      ) A.Fe极为电池正极 B.KOH溶液为电池的电解质溶液 C.电子由多孔碳极沿导线流向Fe极 D.每5.6gFe参与反应，导线中流过个 13．如图，在盛有稀的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是(      ) A.外电路的电流方向为外电路 B.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为 14．我国力争二氧化碳排放2030年前达到峰值、2060年前实现碳中和。要加快调整优化产业结构、能源结构，太阳能光催化分解水制氢、太阳能光催化二氧化碳转化为燃料等都是加快推动绿色低碳发展，降低碳排放强度的有效措施。下列说法错误的是(      ) A.太阳能属于二次能源 B.太阳能光催化二氧化碳转化为燃料，可实现二氧化碳的资源化利用 C.用光催化分解水产生的是理想的绿色能源 D.研发和利用太阳能，有利于经济的可持续发展 15．现代社会中，人类的一切活动都离不开能量，研究化学能与热能的转化具有重要价值。回答下列问题： （1）某实验小组为了探究化学能与热能的转化，设计了如图所示的三套实验装置（装置中夹持仪器已略去）。 ①观察到甲装置烧杯中的实验现象是__________________。 ②用乙装置进行实验（实验前U形管里液面左右相平），U形管中可观察到的现象是__________________，说明该反应属于__________________（填“吸热”或“放热”）反应。 ③将装置丙中胶头滴管内的水滴到生石灰上，支管处的白色粉末（无水硫酸铜）变为蓝色，其原因是__________________。 ④上述三个实验方案验证了以上三个反应的反应物总能量__________________（填“高于”或“低于”）生成物总能量。 （2）已知反应的能量变化如图丁所示，该反应生成2 mol 时，__________________（填“吸收”或“释放”）__________________ kJ能量。 16．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重要贡献。 (1)生活中利用原电池原理生产了各种各样的电池，下列有关电池的叙述正确的是______________________(填字母)。 A.锌锰电池工作一段时间后碳棒会变细 B.氢氧燃料电池可将化学能直接转变为电能 C.铅蓄电池负极是，正极是Pb (2)氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应式都可表示为：。 ①酸式氢氧燃料电池的电解质是酸，其正极的电极反应式为______________________。 ②工作一段时间后，电解质溶液的pH将______________________(填“变大”、“变小”或“不变”)。 (3)将设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)，电池总反应为：。 实验测得电子定向移向A电极，则______________________(填“A”或“B”)电极入口通甲烷，其电极反应式为______________________。 (4)某同学欲把反应设计成原电池，请写出负极的电极反应式：______________________。 17．Ⅰ.完成下列填空。 （1）键能是指在将1 mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B所需的能量。已知下列化学键的键能如下表： 化学键 键能 946 497 193 391 463 写出1 mol气态肼（）燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式__________________。 Ⅱ.用如图所示的装置测定中和反应反应热。 实验药品：100 mL 0.50 mol/L盐酸、50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液、50 mL 0.50 mol/L氨水。已知弱碱电离时吸热。回答下列问题。 （2）从实验装置上看，还缺少________________，其能否用铜质材料替代？________________（填“能”或“不能”），理由是________________。 （3）装置中隔热层的作用是________________。 （4）将浓度为的酸溶液和的碱溶液各50 mL混合（溶液密度均为），生成的溶液的比热容，测得温度如下： 反应物 起始温度 最高温度 甲组 15.0 18.3 乙组 15.0 18.1 ①两组实验结果存在差异的原因是____________。 ②的____________（保留一位小数）。 ③某同学利用上述装置重新做甲组实验，测得反应热偏大，则可能的原因是____________（填序号）。 A.测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度 B.做该实验时室温较高 C.杯盖未盖严 D.NaOH溶液一次性迅速倒入 ④若实验中改用60 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L的氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量____________（填“相等”“不相等”），若实验操作均正确，则所求中和热____________（填“相等”“不相等”）。 18．分别按下图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中A为电流表。请回答下列问题： （1）以下叙述中，正确的是________(填字母)。 A.甲中锌片是负极，乙中铜片是正极 B.两烧杯中铜片表面均有气泡产生 C.两烧杯中溶液pH均增大 D.产生气泡的速度甲中比乙中慢 E.乙的外电路中电流方向Zn→Cu F.乙溶液中向铜片方向移动 （2）变化过程中能量转化的主要形式：甲为__________________________________________； （3）在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极反应式____________________________________， 当电路中转移0.25 mol电子时，消耗负极材料的质量为__________________ g(Zn的相对原子质量为65)。 （4）用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图丙： ①则电极d是________(填“正极”或“负极”)，电极c的电极反应式为__________________________________。   ②若线路中转移2 mol电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为________L。 难点突破 1．纸电池是近年来电池研发领域的新成果，组成与传统电池类似，其像纸一样轻薄柔软的特点使得它在制作方法和应用范围上均有很大突破。纸电池的基本构造如图所示，下列有关纸电池的说法正确的是（   ） A.a、b电极必须使用金属材料 B.若a极为铜、b极为锌，c中含蔗糖溶液时，电流表指针会偏转 C.若a极为铁、b极为铜，c中含稀硝酸时，铜为负极 D.若a极为铝、b极为镁，c中含氢氧化钠溶液时，铝为负极 2．已知和在一定条件下能发生反应，该反应每生成时会有a kJ的热量放出，已知断裂1 mol H—H键、I—I键吸收的能量分别为b kJ、c kJ，a、b、c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0.5 a kJ C.断裂1 mol H—I键需要吸收的能量为0.5（a+b+c） kJ D.该反应中生成物的总能量高于反应物的总能量 3．和在催化剂表面合成氨的微观历程及能量变化的示意图如图，用、、分别表示，已知：，该反应属于放热反应。下列说法不正确的是(   )    A.②→③过程，是吸热过程 B.③→④过程，N原子和H原子形成了含有极性键的 C.合成氨反应中，反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量 D.合成氨反应中，反应物总能量大于生成物总能量 4．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验过程中，不考虑两球的浮力变化）（   ） A.杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低 B.杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高 C.杠杆为导体时，A端低B端高 D.杠杆为绝缘体时，A端低B端高 5．反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是（   ） A.该反应是吸热反应 B.断裂中的化学键和中的化学键放出x kJ的能量 C.断裂2 mol AB（g）中的化学键需要吸收y kJ的能量 D.该反应每生成1 mol AB（g），放出的能量为（y-x）kJ 6．常温下，将除去表面氧化膜的Al片、Cu片插入浓中组成原电池（如图1所示），测得该原电池的电流（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是（   ） A.时刻前，Al片上发生的电极反应为 B.时，因Al在浓硝酸中钝化，产生的薄膜阻碍了Al继续反应 C.时刻后，Cu失电子作负极，电流方向发生改变 D.烧杯中NaOH溶液可除去，避免污染环境 7．在含铁配离子（用表示）存在下，某一物质发生反应的反应机理和相对能量变化如图所示： 下列说法正确的是(   ) A.反应过程中Fe的成键数目不变 B.反应过程中断裂与形成的共价键类型相同 C.决定整个反应快慢的反应为 D.若无存在，则HCOOH无法转化为 8．一种具有双极膜的酸-碱液流电池如图所示，充电时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。充电时电极a的反应为，下列说法不正确的是(      ) A.充电时电极b是阳极 B.充电时KOH溶液中KOH的物质的量增大 C.放电一段时间后，负极区溶液的pH减小 D.每消耗1 mol DSAQ，双极膜处有2 mol的解离 9．一种锂电池放电时的工作原理如图所示，总反应为。该电池以熔融盐为电解质，的熔点为1567 ℃。下列说法正确的是(      ) A.Li电极发生还原反应 B.电子由Ni经辅助电极流向Li C.正极的电极反应： D.放电时，Li电极质量增加 10．热电化学电池，也称热电池，是一种电化学系统。热电化学电池由两个相同的电极和含有氧化／还原电对的电解液组成。一种以和的混合物溶液为电解液的热电化学电池工作原理如图所示。下列说法正确的是(   ) A.电极Y为负极，发生还原反应 B.外电路中，电流由电极X经过导线流向电极Y C.电池工作时，向电极Y移动 D.正极的电极反应式为 11．近年来不少城市公交进入氢能产业时代，诸多氢能源汽车纷纷亮相，氢氧燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢氧燃料电池的内部结电子用电器构如图所示。下列有关叙述正确的是(      ) A.电池每消耗11.2 L ，理论上电路中通过1 mol电子 B.该电池工作时，电解质溶液中阴离子向b电极移动 C.b电极上发生氧化反应 D.若电解质溶液为NaOH溶液，则a电极反应式为 12．甲烷在某含Mo催化剂作用下反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是(   ) A.所有化学反应都有断键吸热与成键放热的过程 B.该图示过程的总反应为 C.该图示过程共释放了1.00 eV能量 D.步骤1吸收了0.70 eV能量 13．电池是一种可被海水激活的储备电池。下列叙述错误的是(   ) A.该装置可用于海上应急照明 B.b电极为该电池的负极 C.正极反应为 D.电池工作时向负极迁移 14．我国科学家研发出一种锌硒电池，工作原理如图所示。放电时，电池总反应为。下列说法正确的是(   ) A.放电时，b极电势高于a极电势 B.a极的电极反应式为 C.放电时，溶液中向a极迁移 D.1 mol Se完全反应时外电路中转移2 mol电子 15．通过电化学、热化学等方法,将转化为等化学品,是实现“双碳”目标的途径之一。请回答: (1)某研究小组采用电化学方法将转化为HCOOH,装置如图。电极B上的电极反应式是_________。 (2)该研究小组改用热化学方法,相关热化学方程式如下: Ⅰ: Ⅱ: Ⅲ: ①=_________ 。 ②反应Ⅲ在恒温、恒容的密闭容器中进行,和的投料浓度均为1.0 ,平衡常数,则的平衡转化率为_________。 ③用氨水吸收,得到氨水和甲酸铵的混合溶液,298 K时该混合溶液的pH=_________。[已知:298 K时,电离常数、}] (3)为提高效率,该研究小组参考文献优化热化学方法,在如图密闭装置中充分搅拌催化剂M的DMSO(有机溶剂)溶液,与在溶液中反应制备HCOOH,反应过程中保持和的压强不变,总反应的反应速率为v,反应机理如下列三个基元反应,各反应的活化能。(不考虑催化剂活性降低或丧失) Ⅳ: Ⅴ: Ⅵ: ①催化剂M足量条件下,下列说法正确的是_________。 A.v与的压强无关 B.v与溶液中溶解的浓度无关 C.温度上升,v不一定增大 D.在溶液中加入,可提高转化率 ②实验测得:298 K、下,v随催化剂M浓度c变化如图。时,v随c增大而增大;时,v不再显著增大。请解释原因_________。 16．Ⅰ.图甲为原电池装置示意图，据此回答下列问题: （1）若A为Pb，B为，电解质溶液为稀硫酸，工作时的总反应为，写出B的电极反应式：____________________。 该电池在工作时，A电极的质量将____________________（填“增加”“减小”或“不变”），若该电池反应消耗了0.1 mol ，则转移电子的数目为____________________（设为阿伏加德罗常数的值）。 （2）若A、B均为铂片，电解质溶液为KOH溶液，分别从A、B两极通入和，该电池即为甲烷氧气燃料电池，写出A的电极反应式：____________________。该电池在工作一段时间后，溶液的碱性将____________________（填“增强”“减弱”或“不变”）。 Ⅱ.科学家研发出一种有利于“碳中和”的新电池系统，通过二氧化碳溶于水触发电化学反应，其工作原理如图乙所示（钠超离子导体只允许通过）。 （3）系统工作时，下列有关说法中错误的是____________________（填序号）。 A.将从a极移动到b极 B.该电池的有机电解液可以换成更易导电的饱和NaCl溶液 C.b极区可能会发生反应 D.b极区每生成1 mol 转移2 mol电子 17．实验小组用如图所示装置探究原电池中的能量转化，图中注射器用来收集气体并读取气体体积，记录实验数据如表（装置中的试剂及用量完全相同，假设溶液温度不受外界环境影响）。 时间/min ① ② 气体体积（标准状况）/mL 溶液温度／℃ 气体体积（标准状况）/mL 溶液温度／℃ 0 0 22.0 0 22.0 6 33.6 24.8 56 23.8 10 56 26.0 56 23.8 请回答下列问题： （1）两装置温度变化不同的原因是__________________________。 （2）两装置中，金属表面有明显气泡冒出的是____________________（填字母）。 （3）判断两装置中反应的快慢：①______________________②（填“>”“=”或“<”）。 （4）装置①中的反应是______________________（填“放热”或“吸热”）反应，该反应的能量变化可用下图中的______________________（填“A”或“B”）表示。 （5）装置②中的负极材料是__________________（填“Zn”或“Cu”），外电路中电子的流向为__________________（瑱“”或“”），写出正极的电极反应式：__________________。 （6）内，装置②中转移电子的总物质的量为______________mol。 18．为了探究原电池的工作原理，某研究性学习小组进行了如下实验。 （1）分别按图1中甲、乙所示装置进行实验，甲中两个烧杯中的溶液为同浓度的稀硫酸。 ①以下叙述中正确的是__________________（填字母）。 A.甲中锌片是负极，乙中铜片是正极 B.两装置中铜片表面均有气泡产生 C.乙的外电路中电流方向Cu→Zn D.如果将装置乙中锌片换成铁片，则电路中的电流方向不变 ②在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，分析原因可能是__________________。 ③在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，可观察到正极__________________（填实验现象），其对应的电极反应式为__________________。 （2）某氢氧燃料电池装置如图2所示，a、b均为惰性电极。 ①电池工作时，空气从__________________（填“A”或“B”）口通入。 ②正极上的电极反应式为__________________ （3）根据构成原电池的本质判断，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是________________。 A. B. C. D. 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4 讲　化学反应与能量变化 第4 讲　化学反应与能量变化 1 学习目标 2 一、基础学习目标 2 二、培优提升目标 2 核心知识梳理 4 一、 化学能与热能 4 二、 化学能与电能 5 易错警示 9 易错警示一：化学能与热能 9 易错警示二：“异常”原电池原理的深度分析 9 易错警示二：原电池的工作原理简图 9 易错警示三：燃料电池 10 典例精讲 10 一 化学能与热能的相互转化 10 二 化学反应中能量变化的原因 11 三 原电池原理及其应用 13 四 常见的几种化学电池 15 分层训练 17 基础夯实 17 能力培优 30 难点突破 45 学习目标 一、基础学习目标 1. 认识化学反应中能量变化的本质，知道化学反应伴随热量变化，理解化学键断裂吸热、化学键形成放热的微观原理。 2. 能准确区分吸热反应与放热反应，熟记常见的放热反应、吸热反应类型，能根据实验现象、能量变化图像判断反应热效应。 3. 了解化学能与热能的相互转化，知道反应热与反应物、生成物总能量的关系，掌握简单的能量大小比较方法。 4. 认识原电池的工作原理，掌握原电池的构成条件，理解化学能可以转化为电能，能够判断简单原电池的正负极、电子流向和离子移动方向。 5. 了解常见化学电源的种类与基本用途，知道电池在生产生活中的应用，建立能量转化与利用的基本认知。 6. 初步建立化学反应伴随能量、电能转化的学科观念，能结合生活实例解释常见的能量转化现象。 二、培优提升目标 1. 能从微观键能角度定量分析反应吸放热原因，结合能量图像分析反应过程，突破图像类易错题型。 2. 辨析反应条件与反应热效应的关系，纠正“需要加热的反应就是吸热反应”等常见思维误区。 3. 熟练掌握原电池正负极判断规律，能结合电极现象、反应类型、粒子移动多角度分析陌生原电池装置。 4. 掌握简单电极反应式的书写方法，能区分负极氧化、正极还原的反应规律，解决基础电池推断题型。 5. 能结合情境分析新型简易电池、燃料电池工作原理，实现知识迁移，解决信息类培优题型。 6. 整合能量变化与氧化还原规律，构建“反应原理—能量转化—装置应用”思维体系，应对综合选择、实验与简答拔高题型。 核心知识梳理 1、 化学能与热能 1．反应热 反应热是一定条件下化学反应释放或吸收的热量 2．反应热计算公式 (1)根据物质具有的能量来计算：E(总生成物)－E(总反应物) (2)根据化学键的断裂与形成计算“”反应物的键能总和－生成物的键能总和 (3)根据化学反应过程中的能量变化来计算 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：(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示放热反应 图2：(a－b) kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，表示吸热反应 3.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：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等。 吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。 2、 化学能与电能 1．概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2．构成条件 (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。 (3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中。 3．工作原理 以锌铜原电池为例 (1)反应原理 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片 4.判断原电池正、负极的5种方法 5.原电池原理的应用 (1) 比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 (2) 加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。 (3) 用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 (4) 设计制作化学电源 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。 6.常见化学电源及工作原理 A. 一次电池 只能使用一次，不能充电复原继续使用 1．碱性锌锰干电池 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 负极材料：Zn。 电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。 正极材料：碳棒。 电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。 2．纽扣式锌银电池 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 电解质是KOH。 负极材料：Zn。 电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。 正极材料：Ag2O。 电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 B. 二次电池 放电后能充电复原继续使用 1．铅蓄电池总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) (1)放电时——原电池 负极反应：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)； 正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。 (2)充电时——电解池 阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)； 阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)。 C. “高效、环境友好”的燃料电池 (1) 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 备注 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用 (2) 燃料电池常用的燃料 H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等。 (3) 燃料电池常用的电解质 ①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物；④熔融碳酸盐，如K2CO3；⑤质子交换膜等。 (4) 燃料电池电极反应式书写的常用方法 第一步，写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。 如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下： CH4＋2O2===CO2＋2H2O　① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② ①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 第二步，写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同： 1　 酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 2　 碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 3　 固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。 4　 熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO32-。 第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。 易错警示 易错警示一：化学能与热能 (1)化学反应一定伴随着能量的变化。化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热，但这并不是唯一的表现形式，其他的还有发光、放电等。 (2)化学反应表现为吸热或放热，与反应开始时是否需要加热无关。 (3)吸热反应、放热反应均指化学反应。 (4)物质能量越高，越不稳定。 易错警示二：“异常”原电池原理的深度分析 (1)铝铜浓硝酸电池 初期，活泼金属铝作负极被氧化，由于铝表面很快形成致密氧化物薄膜阻止反应继续进行，使铝钝化，钝化铝作正极，铜被浓硝酸氧化，作负极，电极反应： 铜：Cu－2e－===Cu2＋； 钝化铝：2NO＋2e－＋4H＋===2NO2↑＋2H2O。 (2)镁铝烧碱溶液电池 镁不溶于烧碱，铝单质可溶于烧碱，铝作负极，镁作正极，电极反应，铝：2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O； 镁：6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－。 原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。 易错警示二：原电池的工作原理简图 注意　①电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。 ②若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。 ③若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。 易错警示三：燃料电池 1．解答燃料电池题目的思维模型 2．解答燃料电池题目的几个关键点 (1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 (2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 (3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 典例精讲 一 化学能与热能的相互转化 例.下列关于化学反应与能量的说法中，不正确的是 A．吸热反应都需要加热才能发生 B．镁条与盐酸的反应属于放热反应 C．化学反应在发生物质变化的同时伴随有能量变化 D．反应物的总能量高于生成物的总能量，反应时向环境释放能量 【答案】A 【解析】A．吸热反应不一定需要加热才能发生，如八水合氢氧化钡与氯化铵固体研磨就生成氨气的吸热反应就不需要加热，故A错误； B．镁条与盐酸的反应是反应物的总能量高于生成物的总能量的放热反应，故B正确； C．化学反应的实质就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程，所以化学反应在发生物质变化的同时一定伴随有能量变化，故C正确； D．反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应，反应时会向环境释放能量，故D正确； 故选A。 必备知识 1．常见的放热反应和吸热反应 2．化学反应能量变化注意事项 (1)“三个不一定”。需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；放热反应常温下不一定容易发生，如乙醇燃烧；吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 (2)吸热反应和放热反应都是化学变化，如NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等是吸热过程，但不是吸热反应。 (3)物质具有的能量越低，断开其中的化学键需要的能量越多，该物质越稳定；物质具有的能量越高，断开其中的化学键需要的能量越少，该物质越不稳定。 二 化学反应中能量变化的原因 例.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。 必备知识 1．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(E)＝生成物总能量－反应物总能量。 E>0，为吸热反应；E<0，为放热反应。 2．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。 3．化学反应遵循的两条必备知识 (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。 三 原电池原理及其应用 例.某同学根据化学反应Fe+2H+=Fe2++H2↑，并利用实验室材料制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是 选项 A B C D 正极 锌棒 铁棒 石墨棒 铁棒 负极 铁棒 石墨棒 铁棒 铜棒 电解质溶液 H2SO4溶液 H2SO4溶液 H2SO4溶液 H2SO4溶液 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【分析】若将反应Fe+2H+=Fe2++H2↑设计为原电池，则Fe为负极，活动性比Fe弱的电极为正极，电解质溶液为硫酸，结合原电池反应中，活动性强的为负极，活动性弱的为正极，据此分析解答。 【解析】A．由于金属活动性：Zn＞Fe，Zn为负极，Fe为正极，A不符合题意； B．由于电极活动性：Fe＞石墨，则Fe为负极，石墨为正极，B不符合题意； C．由于电极活动性：Fe＞石墨，则Fe为负极，石墨为正极，H2SO4为电解质溶液，能够发生原电池反应Fe+2H+=Fe2++H2↑，C符合题意； D．由于电极活动性：Fe＞Cu，则Fe为负极，Cu为正极，D不符合题意； 故合理选项是C。 必备知识 1．原电池的构成条件 [特别提醒]　以上四个条件也可作为判断一个装置是否为原电池的依据，只要有一个条件不满足就不能构成原电池。 2．原电池的工作原理 [特别提醒]　电子线上走，离子水中游，电解质溶液中无电子通过。 3．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)。 四 常见的几种化学电池 例.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为和，电解质溶液为溶液，总反应式为。下列说法不正确的是（    ）。 A．原电池放电时，负极上发生反应的物质是 B．负极的电极反应是 C．工作时，负极区溶液碱性减弱，正极区溶液碱性增强 D．溶液中的向正极移动 【答案】D 【解析】A. 根据总反应，分析各物质化合价发生的变化可知，Zn为负极，故A正确； B. Ag2O为正极，锌为负极，电解质溶液为KOH溶液，所以负极的电极反应式为，故B正确； C. 正极的电极反应式为，在负极区OH-被消耗，溶液碱性减弱，pH减小，正极区生成OH-，溶液碱性增强，pH增大，故C正确； D. 原电池中阴离子向负极移动，所以溶液中的OH-向负极移动，故D错误； 故选D。 必备知识 一、几种常见的化学电池 1．一次电池 (1)特点：放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。 (2)常见的一次电池——锌锰干电池 锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，MnO2作正极反应物，在石墨棒周围填充糊状的NH4Cl作电解质溶液。 2．充电电池(二次电池) (1)特点：充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电(化学能转化为电能)与充电(电能转化为化学能)的循环。 (2)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)燃料电池是通过燃料与氧化剂在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。 (2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供。 二、电极反应式的书写 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．电极反应式形式 负极反应：还原剂－ne－===氧化产物 正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物 3．电极反应式的书写思路 [特别提醒]　①若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，在保证电子转移数目相同的情况下，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中： 总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ ②电极反应式中转移的电子数必须要与总反应方程式中转移的电子数相同。 分层训练 基础夯实 1．2024年6月2日，嫦娥六号在月球背面成功着陆（如图）。下列嫦娥六号探月过程中涉及化学能转化为电能的是(      ) A.燃烧推进剂使火箭升空 B.展开太阳翼获取持续电力 C.启动锂离子蓄电池为探测器供电 D.用化学方法分析月壤的元素组成 答案：C 解析：燃烧推进剂使火箭升空涉及化学能转化为热能、动能和光能，A项错误；展开太阳翼获取持续电力涉及光能转化为电能，B项错误；启动锂离子蓄电池为探测器供电涉及化学能转化为电能，C项正确；用化学方法分析月壤的元素组成，该过程中没有电能的产生，D项错误。 2．“嫦娥”奔月、“神舟”飞天，长征系列运载火箭功不可没，其火箭燃料有液氢、偏二甲肼、煤油等，下列有关说法正确的是(      ) A.氢能来源广、无污染 B.煤油是可再生能源 C.偏二甲肼燃烧过程中，热能转化为化学能 D.1 mol 的能量低于1 mol 的能量 答案：A 解析：氢能来源广、无污染，A项正确；煤油是不可再生能源，B项错误；燃料是燃料的化学能转化为热能的过程，C项错误；同一物质，气态时的能量高于液态时的能量，所以1 mol 的能量高于1 mol 的能量，D项错误。 3．化学反应伴随有能量的变化。下列反应的能量变化与下图所示不符合的是(      ) A.镁条与盐酸反应 B.木炭在氧气中燃烧 C.氢气和氯气的化合 D.晶体和晶体反应 答案：D 解析：A.镁条与盐酸反应是金属单质与酸的置换反应，为放热反应，故A不符合题意； B.木炭在氧气中燃烧为放热反应，故B不符合题意； C.氢气和氯气的化合为放热反应，故C不符合题意； D.晶体和晶体反应，需要吸收热量，为吸热反应，故D符合题意； 答案选D。 4．下列反应中，属于吸热反应的是(   ) A.钠与水反应 B.镁与盐酸反应 C.NaOH溶液与稀盐酸的反应 D.与反应 答案：D 解析：A.钠与水反应为放热反应,故A不符合题意； B.镁与盐酸反应为放热反应,故B不符合题意； C.NaOH溶液与稀盐酸的反应为放热反应,故C不符合题意； D.此反应为吸热反应,故D符合题意； 故选A。 5．如图为某同学用镁带、铜丝和苹果设计的水果电池的装置图，下列有关该装置的说法正确的是(   ) A.镁带为正极 B.铜丝发生氧化反应 C.电子由镁带经导线流向铜丝 D.该装置可将电能转化为化学能 答案：C 解析：Mg比Cu活泼，该原电池中镁带被氧化，作负极，A错误；镁带为负极，铜丝为正极，原电池中正极发生还原反应，B错误；原电池中电子经导线由负极流向正极，即电子由镁带流向铜丝，C正确；原电池装置可以将化学能转化为电能，D错误。 6．下列装置能构成原电池的是(      ) A. B. C. D. 答案：A 解析：A.锌比银活泼，锌与稀硫酸反应生成氢气和硫酸锌，形成了闭合回路，可以构成原电池；B.酒精是非电解质，不能构成原电池；C.没有形成闭合回路，不能构成原电池；D.两电极材料相同，不能构成原电池。 7．如图为铜－锌－稀硫酸构成的原电池示意图，下列说法正确的是(   ) A.锌片为正极，且锌片逐渐溶解 B.电子由铜片通过导线流向锌片 C.铜片为正极，且铜片上有气泡 D.电流由锌片经导线流向铜片 答案：C 解析：A.Zn-Cu-稀硫酸组成原电池，Zn活泼作负极，故A错误； B.电子由负极经导线流向正极，即由锌通过导线流向铜，故B错误； C.铜作正极，氢离子在正极得电子生成氢气，因此在铜片上有气泡，故C正确； D.电流由正极流向负极，即由铜片经导线流向锌片，故D错误； 故选：C。 8．图甲是铜锌原电池示意图。图乙中, 轴表示实验时流人正极的电子的物质的量, 轴表示(   ) A.铜棒的质量 B. C. D. 答案：C 解析：从图乙可以看出,随着电子转移的增多,y轴表示的物理量慢慢减小。Zn是负极,Cu是正极,Cu本身不参加反应,质量不会变化,A项错误; Zn是负极.发生Zn-2e-Zn2+,溶液中c(Zn2+)增大,B项错误; 正极发生2H++2e-H2↑,溶液的c(H+)逐渐减小,C项正确; 不参加反应,其浓度不变,D项错误。 9．为了实现空间站的零排放,循环利用人体呼出的CO2来提供O2,我国科学家设计了如下图装置,反应后,电解质溶液的pH保持不变。下列说法正确的是(   ) A.图中N型半导体为正极,P型半导体为负极 B.Y电极的反应:4OH--4e-2H2O+O2↑ C.图中离子交换膜为阳离子交换膜 D.该装置实现了“太阳能→化学能→电能”的转化 答案：B 解析：A项,根据题图,电荷移动的方向,可判断N型半导体为负极,P型半导体为正极.故A错误; B项,Y电极连接电源的正极,作阳极, 根据电解原理,电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,故B正确; C项,反应后.电解质溶液的pH保持不变.离子交换膜应为阴离子交换膜,故C错误; D项.该装置实现了“太阳能→电能→化学能” 的转化.故D错误。 10．分析下图所示的四个原电池装置，下列结论中正确的是(   ) A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B.②中Mg作正极，其电极反应式为 C.③中Fe作负极，电极反应式为 D.④中Cu作正极，电极反应式为 答案：B 解析：①中电解质溶液是稀硫酸，由于Mg的金属活泼性比Al强，且可与稀硫酸反应，则Mg作负极；②中电解质溶液是氢氧化钠溶液，Mg不与NaOH反应，Al和NaOH发生氧化还原反应，则Al作负极；③中Cu和浓硝酸反应，Cu作负极；④中Fe失电子作负极，通入的空气中的氧气发生还原反应，Cu作正极。②中Al作负极，③中Cu作负极，A错误；②中Mg作正极，其电极反应式为，B正确；③中Cu作负极，C错误；④中Cu作正极，空气中的氧气在正极上发生还原反应，电极反应式为，D错误。 11．下列关于四种装置的叙述不正确的是(   ) A.电池Ⅰ：铜表面产生气泡 B.电池Ⅱ：是可充电电池，属于二次电池 C.电池Ⅲ：外电路中电流由电极a通过导线流向电极b D.电池Ⅳ：锌筒作负极，被氧化 答案：C 解析：电池I中Zn为负极，Cu为正极，在Cu表面被还原生成，产生气泡，A正确；电池Ⅱ（铅蓄电池）是可充电电池，属于二次电池，B正确；电池Ⅲ中通入和的电极分别为负极和正极，电池工作时，电流从正极经导线流向负极，即由电极b经导线流向电极a，C错误；电池Ⅳ中，碳棒为正极，锌筒为负极，Zn失电子发生氧化反应，D正确。 12．下列关于原电池和电解池的区别与联系的说法中，不正确的是(   ) A.原电池是将化学能转化为电能的装置，而电解池是将电能转化为化学能的装置 B.电解池的形成条件中要求必须有电源，原电池的形成条件中不要求有电源 C.电解饱和氯化钠溶液可以获得Na单质 D.利用电解池可以制备一些活泼金属单质 答案：C 解析：原电池是将化学能转化为电能的装置，而电解池是将电能转化为化学能的装置，A正确；电解池是将电能转化为化学能的装置，所以形成条件中必须有电源，原电池是将化学能转化为电能的装置，形成条件中不要求有电源，B正确；电解饱和氯化钠溶液可以得到氢氧化钠、氢气和氯气，不能得到Na单质，C错误；一些化学性质活泼的金属单质可以采用电解的方法制取，如Na、Mg、Al等，D正确。 13．原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，还与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是(   ) A.由A1、Cu、稀组成的原电池，其负极反应式为 B.由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，其负极反应式为 C.由Fe、Cu、溶液组成的原电池，其负极反应式为 D.由Al、Cu、浓组成的装置，不属于原电池 答案：C 解析：由Al、Cu、稀组成的原电池，铝作负极，其负极反应式为，故A正确；由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，铝失电子发生氧化反应，铝作负极，其负极反应式为，故B正确；由Fe、Cu、溶液组成的原电池铁还原性强于铜，铁作负极，其负极反应式为，故C错误；Al遇浓硫酸会发生钝化，阻止进一步反应，铜与浓硫酸不发生反应，闭合回路中没有电子通过，不属于原电池。故D正确。 14．下图为碳酸钙的热分解示意图，有关该反应的下列说法中错误的是(   ) A.和的总能量大于的总能量 B.该反应为吸热反应 C.该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量 D.由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应 答案：D 解析：因为碳酸钙受热分解是吸热反应，所以1 mol 和1 mol CaO（s）的总能量大于的总能量，A、B正确；中和之间存在离子键，中C与O之间存在共价键，故该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量，C正确；需要加热才发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧需要加热，但该反应是放热反应，D错误。 15．化学变化过程中存在物质变化与能量变化，某化学兴趣小组按如图所示装置实验，以验证此结论。 请回答下列问题： （1）进行实验时，装置甲中温度计水银的液面__________________（填“升高”或“降低”），装置乙中反应的化学方程式为__________________。 （2）为探究、与盐酸的反应是吸热反应还是放热反应，某同学进行了下列实验（盐酸浓度相同，每项实验各做3次，取平均值）。 实验序号 试剂 固体 混合前温度/℃ 混合后温度/℃ a 35 mL 水 2.5 g 20.0 18.5 b 35 mL 水 3.2 g 20.0 24.3 c 35 mL 盐酸 2.5 g 20.0 16.2 d 35 mL 盐酸 3.2 g 20.0 25.1 设计a、b组实验的目的是__________________，__________________和盐酸反应的能量变化情况符合图丙。 答案：（1）升高； （2）作为对照实验，排除物质溶解对实验的影响； 解析：（1）装置甲中铁与稀硫酸的反应为放热反应，故温度计中水银的液面升高；与反应的化学方程式为。 （2）、溶于水的过程中也伴随着热量变化，为探究、与盐酸反应的热效应，需要做对照实验排除溶解过程热效应的影响；分析实验a、c可知，与盐酸反应后，混合溶液的温度比在相同量水中溶解后的温度低，说明与盐酸的反应为吸热反应；同理，分析实验b、d可知，与盐酸的反应为放热反应，故与盐酸反应时，符合图丙所示的能量变化。 16．Ⅰ.肼（）又称联氨，常温时是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。 （1）已知在25℃、101kPa时，16g 在氧气中完全燃烧生成氮气，放出312kJ的热量，则完全燃烧的热化学方程式是________________________________________。 Ⅱ.如下图所示，某研究性学习小组利用上述燃烧原理设计一个肼()─空气燃料电池（如图甲）并探究某些工业原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜（即只允许阳离子通过）。 根据要求回答相关问题： （2）甲装置中通入________________________________________气体的一极为正极，其电极反应式为：__________________________________。 （3）乙装置中石墨电极为________________________________________极，其电极反应式为________________________________________ 可以用________________________________________检验该反应产物，电解一段时间后，乙池中的溶液呈________________________________________性。 （4）图中用丙装置模拟工业中的________________________________________原理，如果电解后丙装置精铜质量增加3.2g，则理论上甲装置中肼消耗质量为___________g。 （5）如果将丙中的粗铜电极换为Pt电极，则丙中总化学方程式为________________________________________。 答案：（1） 或    （2）空气； （3）阳； ；湿润的碘化钾淀粉试； 碱 （4）粗铜的精炼；0.8 （5） 解析：（1）16.0g肼（）物质的量为，在氧气中完全燃烧生成氮气和水，放出热量312kJ，1mol肼（）燃烧放热624kJ，反应的热化学方程式为； （2）甲装置中通入空气的电极为正极，正极上空气中的氧气得电子发生还原反应，电极反应式为； （3）根据装置图可知：乙装置中石墨电极连接甲装置的正极，作阳极，在阳极上是氯离子放电生成氯气，电极反应式为；检验氯气的方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸，若观察到湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，就证明有氯气产生；阳极为惰性电极，电解饱和食盐水的总反应方程式为，可见电解一段时间后，乙池中的溶液呈碱性； （4）丙装置中粗铜连接电源的正极，作阳极，精铜连接电源的负极，作阴极，离子导体为硫酸铜溶液，因此图中用丙装置模拟工业中的粗铜的精炼原理；由于在同一闭合回路中电子转移数目相等，所以根据关系式：，所以，则。 （5）如果将丙中的粗铜电极换为Pt电极，由于Pt电极为惰性电极，因此阳极上是溶液中的失去电子，变为，阴极上，溶液中的获得电子变为Cu单质，所以丙中总化学方程式为。 17．某研究性学习小组为探究铁与稀盐酸反应,取同质量、体积的铁片、同浓度的盐酸做了下列平行实验: 实验①:把纯铁片投入到盛有稀盐酸的试管中,发现放出氢气的速率变化如图所示: 实验②:把铁片投入到含FeCl3的同浓度稀盐酸中,发现放出氢气的量减少。 实验③:在稀盐酸中滴入几滴CuCl2溶液,用铁片做实验,发现生成氢气的速率加快。 试回答下列问题: （1）分析实验①中t1~t2速率变化的主要原因是________________,t2~t3速率变化的主要原因是______________________________。 （2）实验②放出氢气的量减少的原因是___________________(用离子方程式表示)。 （3）某同学认为实验③反应速率加快的主要原因是形成了原电池,你认为是否正确?_____(填“正确”或“不正确”)。请选择下列相应的a或b作答。 a.若不正确,请说明原因。________________________________________。 b.若正确,则写出实验③中原电池的正、负极电极反应式______________________________________________。 答案：1.反应放热,溶液温度升高,反应速率加快;随着反应进行,盐酸的浓度迅速减小,反应速度减慢; 2.2Fe3++Fe=3Fe2+;正确; 3.b.正极:2H++2e−=H2↑,负极:Fe−2e−=Fe2+ 解析： 18．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol/L H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6mol/L的NaOH溶液中，如图所示．请回答： 1.写出甲池中正极的电极反应式：_________________________________________． 2.写出乙池中负极的电极反应式：___________________________________________. 3.由此实验，可得到如下哪些正确结论_____________________（填写字母序号）． a．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质 b．镁的金属性不一定比铝的金属性强 c．该实验说明金属活动性顺序已过时，已没有实用价值 d．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析 4.有如图所示的装置，当电流表中产生持续电流时，下列说法正确的是（   ） A.电子由Al沿导线流向Cu     B.电流由Cu电极流出 C. Cu是原电池的负极 D.铝片上的电极反应式为：Al-3e-=Al3+ 5.为了验证Fe3+与Cu2+氧化性的强弱，下列装置能达到实验目的是（填序号）．该装置中正极发生反应的离子方程式为：______________．当电路中通过0.2mol电子时，负极质量变化为 ________________________________________。 答案：1.2H++2e-=H2 2.Al-3e-+4OH-=2+2H2O 3.ad 4.C 5.②；2Fe3++2e-= 2Fe2+；减少6.4g 解析： 能力培优 1．下列有关原电池的说法中正确的是(      ) A.在外电路中，电子由负极经导线流向正极 B.在内电路中，电子由正极经电解质溶液流向负极 C.原电池工作时，正极表面一定有气泡产生 D.原电池工作时，一定不会伴随着热能变化 答案：A 解析：A.外电路中电子由负极流向正极，A正确， B.在内电路中,是阴、阳离子移动，B错误； C.原电池工作时，正极上一般是溶液中的阳离子得电子，则正极表面可能有气泡产生，也可能生成金属单质，C错误； D.原电池工作时，化学能转化为电能，同时可能会伴随着热能变化，D错误。 故选A。 2．下列关于化学反应与能量变化说法不正确的是(   ) ①在高温、高压条件下发生的反应一定是吸热反应 ②同温同压下，反应在光照或点燃条件下的不同 ③水汽化需要吸收能量，所以水汽化属于吸热反应 ④对于吸热反应，生成物总能量一定低于反应物总能量 ⑤X(s)=Y(s)是放热反应，则X比Y稳定 ⑥等量的硫蒸气和固态硫分别完全燃烧，后者放出的热量更多 A.①②③④⑤⑥ B.③④⑤⑥ C.①②③⑤⑥ D.②③④ 答案：A 解析：①反应吸放热与反应条件无必然关联，高温高压下的合成氨反应属于放热反应，故①错误； ②焓变仅与反应始末态有关，与反应条件无关，同温同压下在光照、点燃条件下的相等，故②错误； ③吸放热反应仅针对化学反应，水汽化属于物理变化，不属于吸热反应，故③错误； ④吸热反应的生成物总能量高于反应物总能量，生成物总能量低于反应物总能量的是放热反应，故④错误； ⑤放热反应中生成物能量更低，能量越低物质越稳定，因此Y比X稳定，故⑤错误； ⑥等量硫蒸气的能量高于固态硫，完全燃烧生成相同产物时硫蒸气放热更多，故⑥错误。 综上，6种说法全部错误； 故答案为A。 3．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是(      ) A.高温下C与的反应 B.与的反应 C.铝片与稀盐酸的反应 D.甲烷在氧气中的燃烧 答案：A 解析： 4．X、Y、Z三种金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，无明显现象，Z、Y与稀组成原电池时，Z为电池的正极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为(   ) A. B. C. D. 答案：C 解析：X浸入Z的硝酸盐溶液中，无明显现象，说明X不能置换出Z，故活泼性Z>X；根据原电池原理，金属活泼性强的容易失电子，在原电池中作负极，金属活泼性弱的做正极，所以活泼性Y>Z；故答案选C。 5．反应(放热)分两步进行：①(吸热)；②(放热)。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：D 解析：A.该选项中X的能量低于M+N，不符合第一步为吸热反应(吸热反应生成物总能量高于反应物总能量)的规律，且Q的能量高于M+N，不符合总反应放热的要求，A不符合题意； B.该选项中X的能量低于M+N，不符合第一步吸热反应的能量变化规律，B不符合题意； C.该选项中Q的能量高于M+N，不符合总反应为放热反应(放热反应生成物总能量低于反应物总能量)的要求，C不符合题意； D.该选项中X能量高于M+N，满足第一步吸热反应的能量变化；Q能量低于M+N，满足总反应放热的要求，同时X能量高于Q，满足第二步放热的要求，D符合题意； 故选D。 6．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 Au 溶液 D Zn Cu 食醋 A.A B.B C.C D.D 答案：B 解析： 7．下列实验现象中，不能说明相应的化学反应是放热反应的是(   ) 实验装置 实验现象 A反应开始后，针筒活塞向右移动 B反应开始后，气球慢慢胀大 实验装置 实验现象 C反应开始后，甲侧液面逐渐低于乙侧液面 D温度计的示数增大 A.A B.B C.C D.D 答案：A 解析：A.稀硫酸和锌反应生成氢气，导致反应开始后，针筒活塞向右移动，不能说明反应放热，A错误； B.稀硫酸与氢氧化钾溶液发生中和反应，放出热量，瓶内气体受热膨胀，气球慢慢胀大，B正确； C.U型管中甲侧液面低于乙侧，是因为反应放热，瓶内空气受热膨胀，压强增大，将甲侧液面压向乙侧，该现象可以说明反应放热，C正确； D.稀盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，为放热反应，温度计的示数不断增大，D正确； 故答案为A。 8．我国首套超特高压石墨烯超级电容深海浮标配备了“镁-海水-石墨”应急储备电池(如图所示)，一旦浮标意外进水，海水便会瞬间激活电池，为定位系统供电，便于打捞回收。下列相关说法正确的是(      ) A.Mg电极作电池正极 B.石墨电极上发生氧化反应 C.电池工作时，电流从石墨极流出，经外电路流向Mg电极 D.电池工作时，Mg电极和石墨电极均不会被消耗 答案：C 解析： 9．下列反应属于吸热反应的是(   ) A.稀释浓硫酸 B.碳酸氢钠与盐酸反应 C.稀醋酸与氢氧化钠溶液反应 D.铁与稀盐酸反应 答案：B 解析：A.稀释浓硫酸属于物理变化，不属于化学反应，且过程放出大量热量，A错误； B.碳酸氢钠与盐酸反应是典型的常温下可发生的吸热反应，B正确； C.稀醋酸与氢氧化钠溶液的反应属于酸碱中和反应，为放热反应，C错误； D.铁与稀盐酸的反应是金属与酸的置换反应，为放热反应，D错误； 答案选B。 10．下列变化过程，属于放热反应的是(      ) ①金属钠与水 ②晶体与混合搅拌 ③在中燃烧 ④稀释浓硫酸 ⑤酸碱中和 ⑥碳酸钙受热分解 A.①②⑤ B.①③⑤ C.③④⑤ D.②④⑥ 答案：B 解析：本题主要考查放热反应的判断。 ①金属钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，放出大量的热量，属于放热反应，故选①； ②与反应生成和，该反应属于吸热反应，故不选②; ③所有燃烧反应都属于放热反应，故选③; ④液态水变成水蒸气，只是水的状态发生改变，不属于化学变化，该过程为吸热过程，故不选④; ⑤酸碱中和放出大量的热量，属于放热反应，故选⑤; ⑥碳酸钙热分解属于吸热反应，故不选， 因此①③⑤为放热反应，故选B项。 综上所述，本题正确答案为B。 11．有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是( ) A.甲中负极反应式为 B.乙中阳极反应式为 C.丙中H+向碳棒方向移动 D.丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体 答案：C 解析： 12．一种直接铁燃料电池(电池反应为：)的装置如图所示，下列说法正确的是(      ) A.Fe极为电池正极 B.KOH溶液为电池的电解质溶液 C.电子由多孔碳极沿导线流向Fe极 D.每5.6gFe参与反应，导线中流过个 答案：B 解析：根据铁燃料电池总反应为可知，Fe发生失电子的氧化反应，为原电池负极，电极反应为，发生得电子的还原反应，为原电池的正极，电池工作时电子由负极Fe流出，经过导线流向正极多孔碳，据此分析解答。 A.铁燃料电池总反应为，Fe元素化合价升高，发生失电子的氧化反应，为原电池负极，故A错误； B.铁燃料电池是碱性电池，通过KOH溶液形成闭合回路，电解质溶液为KOH溶液，故B正确； C.该原电池中，Fe为负极，多孔碳电极为正极，原电池工作时，电子由负极Fe极沿导线流向正极多孔碳极，故C错误； D.根据电池反应为可知，3mol铁参与反应时转移8mol，故每5.6gFe即0.1molFe参与反应，导线中流过0.16.02=个，故D错误； 答案选B。 13．如图，在盛有稀的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是(      ) A.外电路的电流方向为外电路 B.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为 答案：D 解析：由题图可知该装置是原电池，外电路中电子从X电极流向Y电极，电流的流向与此相反，即Y→导线→X，A项错误；以稀硫酸为电解质溶液的原电池中较活泼的金属作为负极，较不活泼的金属或导电的非金属作为正极，若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe，B项错误；X是负极，负极上发生氧化反应，Y是正极，正极上发生还原反应，C项错误；该原电池中X是负极，Y是正极，若两电极都是金属，则它们的活动性：X>Y，D项正确。 14．我国力争二氧化碳排放2030年前达到峰值、2060年前实现碳中和。要加快调整优化产业结构、能源结构，太阳能光催化分解水制氢、太阳能光催化二氧化碳转化为燃料等都是加快推动绿色低碳发展，降低碳排放强度的有效措施。下列说法错误的是(      ) A.太阳能属于二次能源 B.太阳能光催化二氧化碳转化为燃料，可实现二氧化碳的资源化利用 C.用光催化分解水产生的是理想的绿色能源 D.研发和利用太阳能，有利于经济的可持续发展 答案：A 解析：太阳能属于一次能源，A项错误；太阳能光催化二氧化碳转化为燃料，可实现二氧化碳的资源化利用，B项正确；燃烧放出的热量多，无污染，是理想的绿色能源，C项正确；研发和利用太阳能，消耗能量最低，有利于经济的可持续发展，D项正确。 15．现代社会中，人类的一切活动都离不开能量，研究化学能与热能的转化具有重要价值。回答下列问题： （1）某实验小组为了探究化学能与热能的转化，设计了如图所示的三套实验装置（装置中夹持仪器已略去）。 ①观察到甲装置烧杯中的实验现象是__________________。 ②用乙装置进行实验（实验前U形管里液面左右相平），U形管中可观察到的现象是__________________，说明该反应属于__________________（填“吸热”或“放热”）反应。 ③将装置丙中胶头滴管内的水滴到生石灰上，支管处的白色粉末（无水硫酸铜）变为蓝色，其原因是__________________。 ④上述三个实验方案验证了以上三个反应的反应物总能量__________________（填“高于”或“低于”）生成物总能量。 （2）已知反应的能量变化如图丁所示，该反应生成2 mol 时，__________________（填“吸收”或“释放”）__________________ kJ能量。 答案：（1）①镁片逐渐溶解且表面有大量气泡产生，烧杯中有白色固体析出 ②红墨水的液面左低右高；放热 ③生石灰与水反应放热，温度升高，水蒸发，无水硫酸铜白色粉末遇水变蓝 ④高于 （2）释放；183 解析：（1）①镁与稀盐酸的反应方程式为，镁片逐渐溶解，因生成气体，所以观察到有气泡产生，且该反应放出热量，使烧杯内的饱和石灰水温度升高，由于氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低，所以饱和石灰水中氢氧化钙固体析出。 ②钠与水的反应是放热反应，具支试管中的空气受热膨胀，使红墨水向右管移动，液面左低右高。 ③生石灰与水反应放出的热量使水蒸发，无水硫酸铜白色粉末遇水变蓝，生成（蓝色）。 ④题述实验方案验证了三个反应是放热反应，即反应物总能量高于生成物总能量。 （2）根据图丁可知，反应的=反应物键能之和-生成物键能之和=，则该反应生成2 mol HCl（g）时，释放183 kJ能量。 16．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重要贡献。 (1)生活中利用原电池原理生产了各种各样的电池，下列有关电池的叙述正确的是______________________(填字母)。 A.锌锰电池工作一段时间后碳棒会变细 B.氢氧燃料电池可将化学能直接转变为电能 C.铅蓄电池负极是，正极是Pb (2)氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应式都可表示为：。 ①酸式氢氧燃料电池的电解质是酸，其正极的电极反应式为______________________。 ②工作一段时间后，电解质溶液的pH将______________________(填“变大”、“变小”或“不变”)。 (3)将设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)，电池总反应为：。 实验测得电子定向移向A电极，则______________________(填“A”或“B”)电极入口通甲烷，其电极反应式为______________________。 (4)某同学欲把反应设计成原电池，请写出负极的电极反应式：______________________。 答案：(1)B (2) ；变大 (3) B ； (4) 解析：（1）A中锌锰电池工作时碳棒只起到导电作用，不发生反应，A错误； B.氢氧燃料电池可将化学能直接转变为电能，B正确； C.铅蓄电池负极是Pb，正极是，C错误。 故答案为：B。 （2）①由于电解质是酸，正极得电子的是氧气，有：。 ②氢氧燃料电池放电时均为。即溶液中的浓度减小，又电解质为酸，故pH变大。 故答案为：变大。 （3）电子定向移向A电极，则A极为正极，甲烷只能作负极，故B电极入口通甲烷，结合碱性溶液的特点，其电极反应式为：。 （4）由可知，Fe为负极，其电极反应式为：。 17．Ⅰ.完成下列填空。 （1）键能是指在将1 mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B所需的能量。已知下列化学键的键能如下表： 化学键 键能 946 497 193 391 463 写出1 mol气态肼（）燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式__________________。 Ⅱ.用如图所示的装置测定中和反应反应热。 实验药品：100 mL 0.50 mol/L盐酸、50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液、50 mL 0.50 mol/L氨水。已知弱碱电离时吸热。回答下列问题。 （2）从实验装置上看，还缺少________________，其能否用铜质材料替代？________________（填“能”或“不能”），理由是________________。 （3）装置中隔热层的作用是________________。 （4）将浓度为的酸溶液和的碱溶液各50 mL混合（溶液密度均为），生成的溶液的比热容，测得温度如下： 反应物 起始温度 最高温度 甲组 15.0 18.3 乙组 15.0 18.1 ①两组实验结果存在差异的原因是____________。 ②的____________（保留一位小数）。 ③某同学利用上述装置重新做甲组实验，测得反应热偏大，则可能的原因是____________（填序号）。 A.测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度 B.做该实验时室温较高 C.杯盖未盖严 D.NaOH溶液一次性迅速倒入 ④若实验中改用60 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L的氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量____________（填“相等”“不相等”），若实验操作均正确，则所求中和热____________（填“相等”“不相等”）。 答案：（1）   （2）环形玻璃搅拌棒（或玻璃搅拌器）；不能；金属材质易散热，使实验误差增大 （3）保温隔热、减少实验过程中的热量损失 （4）在中和过程中电离要吸热，导致放热较少；；AC；不相等；相等 解析：（1）反应的焓变等于反应物键能和减去生成物键能和，则焓变为； （2）由量热计的构造可知该装置的缺少仪器是环形玻璃搅拌棒；金属材质易散热，使实验误差增大，所以不可以用铜质材料替代，故答案为：环形玻璃搅拌棒；不能；金属材质易散热，使实验误差增大； （3）中和热测定实验成败关键是保温工作，装置中隔热层的作用是减少实验过程中的热量损失；故答案为：减少实验过程中的热量损失； （4）①两组实验一个是强酸和强碱的反应，一个是强酸和弱碱的反应，在中和过程中要吸热，导致放热较少。故答案为：在中和过程中要吸热，导致放热较少； ②盐酸、氨水溶液的质量和，代入公式得生成0.025 mol的水放出热量，即生成0.025 mol的水放出热量1.2958 kJ，所以生成1 mol的水放出热量为51.8 kJ，； ③反应热偏大，则放热的数值偏小； A.测量完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度时，温度计上残留的酸液未用水冲洗干净，酸碱中和会放热，导致一部分反应物损失，测定数值偏小，故A符合题意； B.做本实验的当天室温较高，不会影响实验结果，故B不符合题意； C.杯盖未盖严，会导致热量散失，数值偏小，故C符合题意； D.NaOH溶液一次性迅速倒入可以减少实验误差，减少能量损失，故D不符合题意。 故选AC。 ④反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关，若改用60 mL 0.50 mol/L盐酸和50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，生成水的量增多，所放出的热量偏大，但是中和热的值是强酸和强碱反应生成1 mol水时放出的热，与酸碱的用量无关，所以用60 mL 0.50 mol/L盐酸和50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，测得中和热数值相等，故答案为：不相等；相等。 18．分别按下图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中A为电流表。请回答下列问题： （1）以下叙述中，正确的是________(填字母)。 A.甲中锌片是负极，乙中铜片是正极 B.两烧杯中铜片表面均有气泡产生 C.两烧杯中溶液pH均增大 D.产生气泡的速度甲中比乙中慢 E.乙的外电路中电流方向Zn→Cu F.乙溶液中向铜片方向移动 （2）变化过程中能量转化的主要形式：甲为__________________________________________； （3）在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极反应式____________________________________， 当电路中转移0.25 mol电子时，消耗负极材料的质量为__________________ g(Zn的相对原子质量为65)。 （4）用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图丙： ①则电极d是________(填“正极”或“负极”)，电极c的电极反应式为__________________________________。   ②若线路中转移2 mol电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为________L。 答案：（1）CD　 （2）化学能转化为热能　 （3）；8.125 （4）①正极；　 ②11.2 解析：（1）甲中没有形成闭合回路，不能构成原电池，铜不能与稀硫酸反应，所以铜片表面没有气泡产生，烧杯中氢离子参加反应，浓度减小，溶液的pH增大。乙中构成原电池，加快了化学反应速率，所以产生气泡的速率甲中比乙中慢；乙中Zn为负极，Cu为正极，所以电流方向Cu→Zn，溶液中的H＋向铜片方向移动，向锌片方向移动。 （2）化学能转化为热能。 （3）乙中负极反应式为，转移0.25 mol电子时，消耗Zn0.125 mol，质量为。 （4）①因电极c是电子流出的一极，则电极c为负极，电极d为正极，甲烷在负极上发生氧化反应生成，电极反应式为。 ②原电池中正极反应式为，当转移2 mol电子时，消耗氧气的物质的量为0.5 mol，标准状况下的体积为。 难点突破 1．纸电池是近年来电池研发领域的新成果，组成与传统电池类似，其像纸一样轻薄柔软的特点使得它在制作方法和应用范围上均有很大突破。纸电池的基本构造如图所示，下列有关纸电池的说法正确的是（   ） A.a、b电极必须使用金属材料 B.若a极为铜、b极为锌，c中含蔗糖溶液时，电流表指针会偏转 C.若a极为铁、b极为铜，c中含稀硝酸时，铜为负极 D.若a极为铝、b极为镁，c中含氢氧化钠溶液时，铝为负极 答案：D 解析：原电池的两个电极材料不一定都是金属材料，还可以是金属和导电的非金属材料，A项错误；铜片、锌片、蔗糖溶液不能构成原电池，电流表指针不会偏转，B项错误；铁片、铜片、稀硝酸构成的原电池中，Fe比Cu活泼，则Fe是负极，Cu是正极，C项错误；镁与NaOH溶液不反应，铝能与NaOH溶液反应，则铝为负极，D项正确。 2．已知和在一定条件下能发生反应，该反应每生成时会有a kJ的热量放出，已知断裂1 mol H—H键、I—I键吸收的能量分别为b kJ、c kJ，a、b、c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0.5 a kJ C.断裂1 mol H—I键需要吸收的能量为0.5（a+b+c） kJ 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：断键生成2 mol H（g）吸收b kJ热量，说明的能量比2 mol H（g）的能量低，A项错误；根据题意，生成2 mol HI（g）时会有a kJ的热量放出，该反应为可逆反应，反应物不能完全反应，因此将与混合充分反应后生成的HI（g）少于1 mol，放出的热量少于0.5a kJ，B项错误；化学反应放出或吸收的热量=断裂反应物中的化学键所需要的能量-形成生成物中的化学键所放出的能量，故b kJ+c kJ-断裂l mol H—I键需要的能量×2=-a kJ，则断裂1 mol H—I键需要吸收的能量为0.5（a+b+c）kJ，C项正确；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。 3．和在催化剂表面合成氨的微观历程及能量变化的示意图如图，用、、分别表示，已知：，该反应属于放热反应。下列说法不正确的是(   )    A.②→③过程，是吸热过程 B.③→④过程，N原子和H原子形成了含有极性键的 C.合成氨反应中，反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量 D.合成氨反应中，反应物总能量大于生成物总能量 答案：C 解析：A.②→③过程是断开化学键，是吸热过程，故A正确； B.③→④过程是形成化学键，N原子和H原子形成了含有极性键的，故B正确； C.合成氨反应是放热反应，则反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量，故C错误； D.合成氨反应是放热反应，则反应物总能量大于生成物总能量，故D正确。 综上所述，答案为C。 4．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验过程中，不考虑两球的浮力变化）（   ） A.杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低 B.杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高 C.杠杆为导体时，A端低B端高 D.杠杆为绝缘体时，A端低B端高 答案：C 解析：当杠杆为绝缘体时，没有构成闭合回路，不能形成原电池，Fe与溶液反应，生成的Cu附着在铁球表面，铁球质量增加，则杠杆A端高B端低；当杠杆为导体时，构成原电池，Fe作负极，Cu作正极，铜离子得电子生成铜，铁失电子生成亚铁离子，故铁球质量减小，铜球质量增加，杠杆A端低B端高。综上所述，C项正确。 5．反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是（   ） A.该反应是吸热反应 B.断裂中的化学键和中的化学键放出x kJ的能量 C.断裂2 mol AB（g）中的化学键需要吸收y kJ的能量 D.该反应每生成1 mol AB（g），放出的能量为（y-x）kJ 答案：C 解析：由题图可知，与的总能量高于2 mol AB（g）的总能量，该反应是放热反应，A项错误；断裂中的化学键和中的化学键得到2 mol A（g）和2 mol B（g），吸收x kJ的能量，B项错误；2 mol AB（g）吸收y kJ的能量得到2 mol A（g）和2 mol B（g），则断裂2 mol AB（g）中的化学键需要吸收y kJ的能量，C项正确；由上述分析可知，该反应每生成1 mol AB（g），放出的能量为，D项错误。 6．常温下，将除去表面氧化膜的Al片、Cu片插入浓中组成原电池（如图1所示），测得该原电池的电流（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是（   ） A.时刻前，Al片上发生的电极反应为 B.时，因Al在浓硝酸中钝化，产生的薄膜阻碍了Al继续反应 C.时刻后，Cu失电子作负极，电流方向发生改变 D.烧杯中NaOH溶液可除去，避免污染环境 答案：A 解析：铝比铜活泼性强，时刻前，铝作负极发生氧化反应，正极上被还原，负极的电极反应式为，A项错误；时刻，铝表面钝化，形成的薄膜阻碍了铝的进一步反应，时刻后，铜作负极发生氧化反应，电流方向发生改变，B、C项正确；可与NaOH溶液反应，所以烧杯中NaOH溶液可除去，防止污染环境，D项正确。 7．在含铁配离子（用表示）存在下，某一物质发生反应的反应机理和相对能量变化如图所示： 下列说法正确的是(   ) A.反应过程中Fe的成键数目不变 B.反应过程中断裂与形成的共价键类型相同 C.决定整个反应快慢的反应为 D.若无存在，则HCOOH无法转化为 答案：C 解析：由反应机理图可知，反应①中Fe的成键数目由2变为3，A错误；由反应机理图可知反应过程中没有非极性键断裂，但有非极性键形成，B错误；反应的决速步骤由慢反应决定，反应的活化能越大，反应速率越慢，由相对能量变化图知IV⟶ I过程反应的活化能最大，反应速率最慢，C正确；总反应的，，由反应可自发进行知，该反应在任何温度下均可自发进行，故无催化剂存在，反应也可自发进行，D错误。 8．一种具有双极膜的酸-碱液流电池如图所示，充电时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。充电时电极a的反应为，下列说法不正确的是(      ) A.充电时电极b是阳极 B.充电时KOH溶液中KOH的物质的量增大 C.放电一段时间后，负极区溶液的pH减小 D.每消耗1 mol DSAQ，双极膜处有2 mol的解离 答案：C 解析：电化学原理 电池分析 充电时，电极b与电源正极相连作阳极，A正确；充电时，双极膜处解离产生的和正极区域的向KOH溶液中定向移动，则KOH的物质的量增大，B正确；放电时负极电极反应产生的同时，负极区等量的和KOH溶液中等量的透过双极膜移动至双极膜中间，与结合生成水，负极区浓度不变，pH不变，C错误；每消耗1 mol DSAQ，电路中转移2 mol ，则双极膜处有2 mol的解离，D正确。 9．一种锂电池放电时的工作原理如图所示，总反应为。该电池以熔融盐为电解质，的熔点为1567 ℃。下列说法正确的是(      ) A.Li电极发生还原反应 B.电子由Ni经辅助电极流向Li C.正极的电极反应： D.放电时，Li电极质量增加 答案：C 解析：原电池的工作原理 Li电极为负极，发生氧化反应，A错误；原电池工作时，电子由负极沿外电路流向正极，B错误；辅助电极为正极，正极的电极反应为，C正确；放电时，Li电极质量减小，D错误。 10．热电化学电池，也称热电池，是一种电化学系统。热电化学电池由两个相同的电极和含有氧化／还原电对的电解液组成。一种以和的混合物溶液为电解液的热电化学电池工作原理如图所示。下列说法正确的是(   ) A.电极Y为负极，发生还原反应 B.外电路中，电流由电极X经过导线流向电极Y C.电池工作时，向电极Y移动 D.正极的电极反应式为 答案：B 解析：电极Y为负极，发生氧化反应，A项错误；外电路中，电流由正极即电极X经过导线流向负极即电极Y，B项正确；电池工作时，向正极即电极X移动，C项错误；正极发生还原反应，电极反应式为，D项错误。 11．近年来不少城市公交进入氢能产业时代，诸多氢能源汽车纷纷亮相，氢氧燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢氧燃料电池的内部结电子用电器构如图所示。下列有关叙述正确的是(      ) A.电池每消耗11.2 L ，理论上电路中通过1 mol电子 B.该电池工作时，电解质溶液中阴离子向b电极移动 C.b电极上发生氧化反应 D.若电解质溶液为NaOH溶液，则a电极反应式为 答案：D 解析：没有说明所处的温度和压强，不能确定11.2 L氢气的物质的量，不能计算转移电子物质的量，A错误；原电池中阴离子向a电极（负极）移动，B错误；b电极为正极，发生还原反应，C错误；若电解质溶液为NaOH溶液，则a电极反应在碱性条件下发生，氢气失去电子发生氧化反应生成水：，D正确。 12．甲烷在某含Mo催化剂作用下反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是(   ) A.所有化学反应都有断键吸热与成键放热的过程 B.该图示过程的总反应为 C.该图示过程共释放了1.00 eV能量 D.步骤1吸收了0.70 eV能量 答案：D 解析：化学反应过程中一定伴随断键吸热与成键放热的过程，A正确；题给图示过程的总反应为，B正确；题给图示过程中共释放了能量，C正确；步骤1中生成过渡态1时吸收了0.70 eV能量，生成时又释放了能量，则整体释放了0.71 eV能量，D错误。 13．电池是一种可被海水激活的储备电池。下列叙述错误的是(   ) A.该装置可用于海上应急照明 B.b电极为该电池的负极 C.正极反应为 D.电池工作时向负极迁移 答案：C 解析：电池是一种可被海水激活的储备电池，该装置可用于海上应急照明，A项正确；由审题指导可知，b电极为负极，B项正确；a电极为正极，正极反应为，C项错误；电池工作时，阴离子向负极迁移，则向负极迁移，D项正确。 14．我国科学家研发出一种锌硒电池，工作原理如图所示。放电时，电池总反应为。下列说法正确的是(   ) A.放电时，b极电势高于a极电势 B.a极的电极反应式为 C.放电时，溶液中向a极迁移 D.1 mol Se完全反应时外电路中转移2 mol电子 答案：B 解析：放电时，a极为正极，b极为负极，则a极电势高于b极电势，A错误；a极发生还原反应，电极反应式为，B正确；放电时，阴离子向负极移动，故溶液中向b极迁移，C错误；根据a极的电极反应式，可知1 mol Se完全反应时，外电路中转移4 mol电子，D错误。 15．通过电化学、热化学等方法,将转化为等化学品,是实现“双碳”目标的途径之一。请回答: (1)某研究小组采用电化学方法将转化为HCOOH,装置如图。电极B上的电极反应式是_________。 (2)该研究小组改用热化学方法,相关热化学方程式如下: Ⅰ: Ⅱ: Ⅲ: ①=_________ 。 ②反应Ⅲ在恒温、恒容的密闭容器中进行,和的投料浓度均为1.0 ,平衡常数,则的平衡转化率为_________。 ③用氨水吸收,得到氨水和甲酸铵的混合溶液,298 K时该混合溶液的pH=_________。[已知:298 K时,电离常数、}] (3)为提高效率,该研究小组参考文献优化热化学方法,在如图密闭装置中充分搅拌催化剂M的DMSO(有机溶剂)溶液,与在溶液中反应制备HCOOH,反应过程中保持和的压强不变,总反应的反应速率为v,反应机理如下列三个基元反应,各反应的活化能。(不考虑催化剂活性降低或丧失) Ⅳ: Ⅴ: Ⅵ: ①催化剂M足量条件下,下列说法正确的是_________。 A.v与的压强无关 B.v与溶液中溶解的浓度无关 C.温度上升,v不一定增大 D.在溶液中加入,可提高转化率 ②实验测得:298 K、下,v随催化剂M浓度c变化如图。时,v随c增大而增大;时,v不再显著增大。请解释原因_________。 答案：(1) (2)①+14.8 ② ③10 (3)①CD ②当时,v随c增大而增大,因M是基元反应Ⅳ的反应物(直接影响基元反应Ⅵ中反应物L的生成);时,v不再显著增加,因受限于和在溶液中的溶解速度(或浓度) 解析：(1)电极B上转化为HCOOH,发生还原反应,电极反应式为。 (2)①根据盖斯定律,由Ⅲ=Ⅱ-Ⅰ可得。②设转化的的浓度为,可列三段式:,则,解得,则的平衡转化率为。③甲酸铵水解:,由氨水和甲酸铵的浓度知,甲酸铵的水解受抑制,由电离和水解都很微弱知,溶液中,,根据,知,,故pH=10。 (3)①v与的压强有关,压强越大,溶液中的浓度越大,v越大,A项错误;v与溶液中溶解的量有关,氢气浓度越大,反应速率越快,B项错误;温度升高,气体在溶液中溶解度变小,总反应速率不一定增大,C项正确;会与HCOOH反应,使得反应Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ平衡均正向移动,可提高的转化率,D项正确。②因各反应的活化能,反应Ⅵ为决速步骤,但L的浓度取决于反应Ⅴ和Ⅳ,故v与催化剂M的浓度、反应物和的浓度有关。当时,催化剂M活性位点数量不够,v取决于催化剂M的浓度;当时,催化剂M活性位点数量足够,v取决于反应物和的浓度。 16．Ⅰ.图甲为原电池装置示意图，据此回答下列问题: （1）若A为Pb，B为，电解质溶液为稀硫酸，工作时的总反应为，写出B的电极反应式：____________________。 该电池在工作时，A电极的质量将____________________（填“增加”“减小”或“不变”），若该电池反应消耗了0.1 mol ，则转移电子的数目为____________________（设为阿伏加德罗常数的值）。 （2）若A、B均为铂片，电解质溶液为KOH溶液，分别从A、B两极通入和，该电池即为甲烷氧气燃料电池，写出A的电极反应式：____________________。该电池在工作一段时间后，溶液的碱性将____________________（填“增强”“减弱”或“不变”）。 Ⅱ.科学家研发出一种有利于“碳中和”的新电池系统，通过二氧化碳溶于水触发电化学反应，其工作原理如图乙所示（钠超离子导体只允许通过）。 （3）系统工作时，下列有关说法中错误的是____________________（填序号）。 A.将从a极移动到b极 B.该电池的有机电解液可以换成更易导电的饱和NaCl溶液 C.b极区可能会发生反应 D.b极区每生成1 mol 转移2 mol电子 答案：（1）；增加；0.1 （2）；减弱 （3）B 解析：（1）由工作时的总反应知，B电极上得到电子生成，电极反应式为；该电池在工作时，A电极上Pb失去电子变为，电极反应式为附着在电极上，则A电极质量增加；由总反应知，反应消耗2 mol 时，转移2 mol电子，若该电池反应消耗了0.1 mol ，则转移电子的物质的量为0.1 mol，数目为0.1。 （2）碱性条件下，甲烷氧气燃料电池中，通入的A极为负极，电极反应式为；该电池的总反应方程式为，被消耗，在工作一段时间后，溶液的碱性将减弱。 （3）由电池工作原理示意图可知反应中Na被氧化为，则a极为原电池的负极，b极为原电池的正极，将从a极移动到b极，A正确；Na和水会剧烈反应产生氢气，该电池的有机电解液不可以换成更易导电的饱和NaCl溶液，B错误；系统工作时，b极区中二氧化碳溶于水电离出的得电子被还原生成，电极反应式为，碳酸氢根离子与移动过来的钠离子结合成碳酸氢钠，所以b极区可能会析出碳酸氢钠固体，离子方程式为，C正确；系统工作时，b极的电极反应式为，每生成1 mol 转移2 mol电子，D正确。 17．实验小组用如图所示装置探究原电池中的能量转化，图中注射器用来收集气体并读取气体体积，记录实验数据如表（装置中的试剂及用量完全相同，假设溶液温度不受外界环境影响）。 时间/min ① ② 气体体积（标准状况）/mL 溶液温度／℃ 气体体积（标准状况）/mL 溶液温度／℃ 0 0 22.0 0 22.0 6 33.6 24.8 56 23.8 10 56 26.0 56 23.8 请回答下列问题： （1）两装置温度变化不同的原因是__________________________。 （2）两装置中，金属表面有明显气泡冒出的是____________________（填字母）。 （3）判断两装置中反应的快慢：①______________________②（填“>”“=”或“<”）。 （4）装置①中的反应是______________________（填“放热”或“吸热”）反应，该反应的能量变化可用下图中的______________________（填“A”或“B”）表示。 （5）装置②中的负极材料是__________________（填“Zn”或“Cu”），外电路中电子的流向为__________________（瑱“”或“”），写出正极的电极反应式：__________________。 （6）内，装置②中转移电子的总物质的量为______________mol。 答案：（1）装置①中化学能转化为热能，装置②中化学能转化为热能和电能 （2）ad （4）放热；A （5）Zn；； （6）0.005 解析：（2）装置①中锌直接与反应，则在锌（a）表面产生气泡；装置②中锌一稀硫酸一铜构成原电池，活泼金属锌为负极，铜为正极，在正极得电子，即在铜（d）表面产生气泡。 （3）由题表中数据可知，内，②中产生氢气体积更大，则反应速率更快，即反应快慢：①＜②。 （4）装置①中溶液温度升高，则反应是放热反应。放热反应中生成物的总能量低于反应物的总能量，则该反应的能量变化可用题图中的A表示。 （5）装置②中锌一稀硫酸一铜构成原电池，锌为负极，铜为正极；外电路中电子由负极流向正极，即；铜作正极，电极反应式为。 （6）内，装置②中生成的体积（标准状况下）为56 mL，物质的量为0.0025 mol，根据电极反应式：得，转移电子的总物质的量为。 18．为了探究原电池的工作原理，某研究性学习小组进行了如下实验。 （1）分别按图1中甲、乙所示装置进行实验，甲中两个烧杯中的溶液为同浓度的稀硫酸。 ①以下叙述中正确的是__________________（填字母）。 A.甲中锌片是负极，乙中铜片是正极 B.两装置中铜片表面均有气泡产生 C.乙的外电路中电流方向Cu→Zn D.如果将装置乙中锌片换成铁片，则电路中的电流方向不变 ②在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，分析原因可能是__________________。 ③在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，可观察到正极__________________（填实验现象），其对应的电极反应式为__________________。 （2）某氢氧燃料电池装置如图2所示，a、b均为惰性电极。 ①电池工作时，空气从__________________（填“A”或“B”）口通入。 ②正极上的电极反应式为__________________ （3）根据构成原电池的本质判断，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是________________。 A. B. C. D. 答案：（1）CD；锌片不纯，锌与杂质构成原电池；有红色物质析出； （2）B； （3）B 解析：（1）①A.甲中并未形成闭合回路，没有形成原电池，A错误； B.甲装置并未形成原电池，铜不与稀硫酸反应，甲装置铜片表面无气泡，B错误； C.乙装置中Zn为负极，Cu为正极，外电路中电流从Cu流向Zn，C正确； D.将乙装置中的Zn换成铁片，Fe的金属活动性强于Cu，Fe为负极，Cu为正极，则电路中电流方向不变，D正确； 故答案选CD。 ②乙实验中，不仅铜片上有气泡，锌片表面上也产生了气泡，可能的原因为锌片不纯，锌与杂质构成原电池。 ③乙实验中，硫酸换成硫酸铜，正极上，观察到有红色物质析出。 （2）①从图中可知，电子从a流向b，则a电极为负极，b电极为正极，氢氧燃料电池中通入空气的一极为正极，则空气从B口通入。 ②正极上氧气得电子结合水生成氢氧根离子，电极反应式为。 （3）A.该反应不是氧化还原反应，无电子转移，不能构成原电池，A错误； B.该反应为氧化还原反应，有电子转移，可以构成原电池，B正确； C.该反应不是氧化还原反应，无电子转移，不能构成原电池，C错误； D.该反应不是氧化还原反应，无电子转移，不能构成原电池，D错误； 故答案选B。 学科网（北京）股份有限公司 $