专题03 化学反应与能量（暑假复习讲义）新高二化学人教版

专题03 化学反应与能量 内容导航 01 复习目标 → 知目标，明考向，以目标导学，以考向定标 02 知识重构 → 系统讲解核心知识，重构整合形成体系 脉络重构：快速扫描高频考点，定位薄区 考点精讲：知识复盘，精选题目，提升解题能力 巩固提升：趁热打铁练一练，强化巩固所学 03综合通关 → 综合演练，梯度设题；查漏补缺，闭环收官 04错题留痕 → 预留固定区域，记录错题题号、错因与正解 复习目标 1.了解化学反应中伴随着能量的变化，能够辨别常见的吸热反应和放热反应。 2.能从化学键和反应物和生成物的能量变化的角度分析吸热反应和放热反应。 3.通过实验探究及氧化还原反应原理认识化学能与电能之间转化的实质，从而理解原电池的工作原理。 4.理解干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点及工作原理。 5.了解化学反应速率的概念，认识化学反应速率的表示方法。 6.能够进行化学反应速率的简单计算，学会比较化学反应速率的大小。 7.通过实验探究影响化学反应速率的影响因素，总结温度、浓度、催化剂、压强等因素对反应的影响。 8.能正确判断化学平衡状态的特征及标志，知道改变条件化学平衡会发生改变。 命题考向 考向1：从宏观、微观角度计算反应的吸放热 考向2：根据能量图进行化学反应分析 考向3：原电池原理及其应用 考向4：改变化学反应速率的方法 考向5：探究化学反应速率的影响因素 考向6：化学平衡状态的标志 考向7：化学平衡图像的分析 ( 脉 ｜ 络 ｜ 重 ｜ 构 ) ( 考 ｜ 点 ｜ 精 ｜ 讲 ) 知识点一 化学反应与热能 一．放热反应与吸热反应 1.化学反应中的变化 化学反应中的变化 ① 变化：有新物质生成——遵循质量守恒定律 ② 变化 吸收热量——遵循能量守恒定律 放出热量——遵循能量守恒定律 2.放热反应与吸热反应的对比 放热反应 吸热反应 含义 热量的化学反应 热量的化学反应 能量转化 能转化为 能释放出来 转化为 能被生成物所“储存” 化学反应中的能量变化(宏观角度) 反应物的总能量 生成物的总能量 反应物的总能量 生成物的总能量 常见反应举例 ①大多数 反应； ②所有的 及缓慢 反应； ③ 反应； ④活泼金属与 或 的反应； ⑤少数 反应，如过氧化氢分解制氧气； ⑥ 反应（2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe） ①大多数的 反应； ② 与 的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===2NH3↑+BaCl2+10H2O； ③以 、 、 为还原剂的氧化还原反应，如CO2+C2CO； C+H2O(g)CO+H2； 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 ④盐酸与 的反应 ①一个化学反应是吸热还是放热取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对 。若反应物的总能量>生成物的总能量，则为 反应；若反应物的总能量<生成物的总能量，则为 反应。 ②化学反应是吸热还是放热与反应条件(是否需要加热等)和反应类型(如化合反应、分解反应等) 。 ③绝大多数吸热反应需在 条件下进行，但也有部分吸热反应 即可进行。例如，Ba(OH)2·8H2O晶体与NH₄Cl晶体的反应为吸热反应，二者混合后就能进行反应，不需要加热。 ④需要加热才能发生的反应 是吸热反应，某些放热反应也需要加热，如Fe+SFeS开始时需要加热才能发生，但该反应是放热反应。 ⑤若某反应为放热反应，则该反应的逆向反应为 反应，如H2与O2化合生成H2O为放热反应，则H2O分解生成H2和O2为吸热反应。 ⑥放热反应和吸热反应均是 反应。有些物质的变化过程虽然也有热量变化，但并不是放热反应或吸热反应。如NaOH固体溶于水、浓H2SO4的稀释等放热，但不属于放热反应；NH4NO3固体溶于水、碘升华等吸热，但不属于吸热反应。 二．化学键与化学反应中能量变化的关系 1.化学反应的实质 实质：化学反应的过程就是反应物分子破裂成原子，原子重新组合成生成物分子的过程，也就是反应物分子中化学键 和生成物分子中化学键 的过程。 2.化学反应中能量变化的原因 化学反应是放出能量还是吸收能量主要取决于反应物中化学键断裂所吸收的能量和生成物中化学键形成所放出的能量的相对大小。化学键与化学反应中能量变化的关系如图所示： E1>E2,反应 能量，为 反应；E1<E2,反应 能量，为 反应。 ①同种条件下，形成1mol化学键所释放的能量与断开1mol同种化学键所吸收的能量是 的。 ②物质所具有的能量越低越 ，其作反应物参加反应时，化学键断裂吸收的能量就越 ，而形成该物质(作生成物)的化学键时放出的能量也越 。 3.从宏观角度和微观角度计算化学反应的能量变化 宏观角度 能量变化类型 表现形式 反应物的总能量<生成物的总能量 吸收能量 吸热 反应物的总能量>生成物的总能量 释放能量 放热 结论：ΔE== 。若ΔE>0，反应为吸热反应；若ΔE<0，反应为放热反应。 微观角度 能量变化类型 表现形式 断裂反应物化化学键的总能量<形成生成物化学键释放的总能量 释放能量 放热 断裂反应物化化学键的总能量>形成生成物化学键释放的总能量 吸收能量 吸热 结论：ΔE== 。若ΔE>0，反应为吸热反应；若ΔE<0，反应为放热反应。 【典例破题1】（25-26高一下·贵州贵阳·期中）航天飞船可用肼()做燃料，其反应方程式为，能量变化如图。下列说法错误的是 A．所有化学反应均伴随能量变化 B．该反应过程中的能量全部转化为热能 C．该反应为放热反应，反应物总能量大于生成物总能量 D．该反应过程中旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量 【易错提醒】ΔE== E反应物的总键能-E生成物的总键能。若ΔE>0，反应为吸热反应；若ΔE<0，反应为放热反应。 【巩固提升1】（25-26高一下·湖南岳阳·期中）下列化学反应中，反应物总能量高于生成物总能量的是 A．氢氧化钡与氯化铵反应 B．碳酸氢钠与盐酸反应 C．灼热的碳与二氧化碳反应 D．镁与硫酸反应 【巩固提升2】（25-26高一下·四川成都·期中）键能是指1 mol化学键断裂形成气态基态原子所需要的最低能量。已知与反应能生成和水蒸气，该反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法正确的是 A．该反应为放热反应 B．若将和的总能量标在图中，则其位置在①、②之间 C．若中化学键的键能为，则键的键能为 D．若该反应过程中转化的化学能为200 kJ，则有键生成 知识点二 化学反应与电能 一．原电池模型 1.火力发电 （1）原理 通过化石燃料燃烧，使化学能转化为 能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。是化学能间接转化为 能。 （2）能量转化过程 2.原电池工作原理 （1）原电池定义及本质 概念：原电池是把化学能转化为 的装置， 反应本质：自发进行的 。 （2）原电池模型 Zn—Cu电池 ①电子移动方向 锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液， 从负极经导线流入正极 ②离子移动方向 阴离子向 移动(如SO)，阳离子向 移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在 上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 ③电极反应式 负极(锌极)： (氧化反应)。 正极(铜极)： (还原反应)。 总反应： 。 （3）原电池构成条件 一看反应 看是否有能 进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 二看两电极 一般是 不同的两电极 三看是否形成闭合回路 形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液或 ； ②两电极直接或间接 ； ③两电极插入 中 ①形成原电池后锌片表面有少量气体产生，可能原因：一是锌片 ，自身构成了微电池；二是锌片与H+直接接触发生氧化还原反应产生 （化学能转化为热能损耗）。 ②实验中所用的酸是稀硫酸，也可以用稀盐酸，但不能用浓硫酸或硝酸。 3.原电池的正、负极的判断方法 ①根据电极材料：较活泼的金属为 极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为 极。 ②根据电流方向或电子流动方向：电流是由 极流向 极的，电子是由 极流向 极的。 ③根据离子移动方向：阳离子移向 极，阴离子移向 极。 ④根据电极反应类型：发生氧化反应的为 极，发生还原反应的为 极。 ⑤根据电极上反应现象：如电极粗细的变化、质量的变化、是否有气泡产生等。 在判断电流方向时，要注意电源的内电路和外电路的电流方向的不同：在电源的外电路电流由 极流向 极，在电源的内电路电流由 极流向 极。 4.原电池的应用 ①比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性 的金属，正极一般是活动性 的金属(或非金属)。 ②加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，创造多个 反应环境，使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成 ，反应速率 。 ①Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但锌不足时，产生H2的物质的量要 。 ③用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池 而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的 。 ④设计制作化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等。 二．常见的化学电池 1.实用电池的特点 　　能产生 且具有较高 的电流；安全、耐用且便于 ；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生的影响较小。 2.一次电池 （1）普通锌锰电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为 极，石墨棒为 极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作 电极反应 负极 正极 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4-==Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺陷 酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的 改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成 电池； b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成 性锌锰电池； c.负极材料由锌片改为 。 （2）碱性锌锰干电池 结构 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应： 正极 正极材料：MnO2 正极反应： 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 3.二次电池 （1）铅蓄电池工作原理 结构 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 总反应式 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－=== ； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－=== ； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 （2）二次电池的充放电规律 ①充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的 相连以 ，可简记为负接 后作 极，正接 后作 极。 ②工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是 ；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也 。 ①可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。 ②充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 （3）镍镉电池 以Cd 为 极，NiO(OH)为 极，KOH为电解质，总反应式为 2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 镍镉电池寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池若不回收会严重污染环境。 （4）锂离子电池 碱金属中的 Li 是最轻的金属，活动性很强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。锂的活动性很强，易与水发生反应，故锂电极 与含水的介质接触，一般采用 介质。 （5）银锌电池 结构 银锌电池正极填充 Ag2O和石墨，负极填充锌汞合金，电解质溶液为 KOH。 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应： 正极 正极材料：Ag2O 正极反应： 总反应 Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag 4.燃料电池 （1）装置及特点 装置 燃料电池的构成 燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)与氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的 电化学反应装置。 燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体， 电解质通常有四种情况： ①稀硫酸 ②KOH溶液 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32- ④固体电解质是掺杂了Y2O3（三氧化二钇）的ZrO2（氧化锆）固体，高温下能传导O2-离子 （2）氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，电解质溶液可分为酸性、碱性和中性。 正负极反应式 电解质溶液 负极 正极 酸性（H+） 中性（Na2SO4） 碱性（OH-） （3）甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32- ④用能传导氧离子(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－===4O2- 【典例破题2】（24-25高一下·陕西·期中）近年来电池研发领域涌现出了纸电池，其组成与传统电池类似。某化学兴趣小组利用Cu片、Ag片、AgNO3溶液等材料模拟纸电池进行实验，装置如图所示。下列说法错误的是 A．电极b是铜片，发生还原反应 B．工作一段时间后，Ag片质量增加 C．负极的电极反应式为 D．该电池为一次电池 【易错提醒】 【巩固提升3】（24-25高一下·安徽·期中）某实验小组为探究未知金属M、N的金属性强弱，设计如下装置，下列说法错误的是 A．M电极发生氧化反应 B．若M为Fe，则M电极的电极反应式为 C．电子由M电极经外电路流向N电极 D．金属活泼性： 【巩固提升4】（24-25高一下·安徽·期中）锌锰干电池的示意图如图所示，下列有关说法正确的是 A．该装置中的MnO2糊和NH4Cl糊都是干电池的电解质 B．该装置只将化学能转化为电能 C．该装置为一次电池 D．该装置中锌筒作正极 知识点三 化学反应的速率 一．化学反应速率 1.化学反应速率及其表示方法 （1）概念 用来衡量化学反应进行 的物理量。化学反应正方向（从左向右）进行的反应速率称为 反应速率；化学反应逆方向（从右向左）进行的反应速率称为 反应速率。 （2）计算公式及单位 v＝ 或v＝ 单位： 或 或 其中，v：物质的化学反应速率，∆c：表示反应物或生成物的浓度变化量，∆n：表示反应物或生成物的物质的量变化量，V：表示反应体系的总体积，∆t：表示反应时间的变化。 2.化学反应速率与化学计量数的关系 同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但表示的意义相同（即快慢程度相同），且反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的 之比。 如在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝ ①化学反应速率是指某时间段内的 反应速率，而不是某时刻的 速率。 ②化学反应速率可用来衡量化学反应进行的快慢，均为 值。 ③因为纯固体、纯液体的浓度视为 值，所以该表达式只适用于有气态物质参加或溶液中的反应，虽然不能用固体的浓度变化表示反应速率，但可以用单位时间 的变化量来表示反应速率的快慢。 ④同一反应选用不同物质浓度的改变量表示速率，数值可能 ，但表示的意义 。因此，表示化学反应的速率时，必须说明是用反应物或生成物中的哪种物质做标准。 3.化学反应速率大小的比较方法 (1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要根据化学计量数换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的大小。 (2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的 ，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。 二．影响化学反应速率的因素 1.影响化学反应速率的因素 影响化学反应速率的因素 规律(在其他条件相同时) 内因 化学性质 反应物的化学性质越活泼,化学反应速率越快;反之则越慢 外因 温度 当其他条件相同时，升高温度化学反应速率 ，温度降低反应速率 。 催化剂 当其他条件相同时，催化剂能改变(该实验为加快)化学反应速率；同一化学反应的催化剂可能不止一种，且催化效率一般 。 反应物的浓度 当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率 ；减小反应物浓度，化学反应速率 气态反应物的压强 增大气态反应物的压强,化学反应速率加快;反之减慢 固体反应物的表面积 当其他条件相同时，增大固体反应物的表面积(如固体反应物由块状变为粉末状),化学反应速率 ；减小固体反应物的表面积，化学反应速率 原电池 有原电池形成时,化学反应速率加快 其他 电磁波、超声波、溶剂等会影响化学反应速率 ①无论是放热反应还是吸热反应，升温都能 化学反应速率。不能认为升温只会加快吸热反应的反应速率，温度对反应速率的影响与吸热、放热无关，也与反应物的状态 。 ②纯液体和固体没有浓度，所以改变反应中纯液体和固体的用量 反应速率。 ③有的催化剂能增大反应速率，为 催化剂；有的催化剂能减小反应速率，为 催化剂；若无特殊说明，一般指正催化剂。 ④催化剂一般都 化学反应，使反应历程发生改变，从而改变化学反应速率，在反应前后催化剂自身的组成、化学性质和质量 ，但物理性质可能发生改变。 2.压强对化学反应速率的影响 压强改变对化学反应速率的影响是通过改变 实现的。若反应物全部为固体或液体，压强变化对其浓度几乎 ，故可认为压强不影响非气相反应的反应速率。 分析压强改变对化学反应速率的影响,关键是看参加反应的气体浓度是否变化。具体可分为以下几种情况: 恒温时 恒温恒容时 a.充入气体反应物 b.充入惰性气体 恒温恒压时 【典例破题3】（24-25高一下·湖南·期中）某温度下，向恒容密闭容器中充入1molI2(g)和1molH2(g)，发生反应，10min时反应达到平衡，下列说法正确的是 A．时， B．平衡时，可能为 C．当混合气体颜色不再改变时， D．保持其他条件不变，往容器中再通入少量氦气，反应速率会加快 【易错提醒】充入惰性气体 【巩固提升5】（24-25高一下·安徽滁州·期中）可逆反应在不同条件下的化学反应速率如下，其中反应速率最快的是 A． B． C． D． 【巩固提升6】（24-25高一下·陕西·期中）在不同条件下发生反应，得到下列四组化学反应速率，其中化学反应速率最快的是 A． B． C． D． 知识点四 化学反应限度 1.概念 下既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应。 2.表示方法 可逆反应在写化学方程式时不用“===”而用“”。如工业制硫酸时，SO2与O2的反应是可逆反应，化学方程式为2SO2+O22SO3。 3.可逆反应的特点 ①双向 向正反应方向进行， 又能向逆反应方向进行。 ②双同 由正反应和逆反应2个反应组成，分别用v(正)和v(逆)来衡量各自反应进行的快慢，并 进行。 ③共存 反应不能进行到底，反应物和生成物 。 ④相反 正反应和逆反应的 相反。 ⑤限度 若条件保持一定，最终都会建立一个化学平衡状态，即可逆反应在一定条件下有限度，任一组分的转化率都 100%，即 全部转化。 4.化学平衡状态的建立 （1）只加入反应物从正向建立的平衡 浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度 v正 v正 v逆 生成物浓度 v逆 变化 反应物浓度 v正 v正 v逆 生成物浓度 v逆 平衡 反应物浓度 v正 v正 v逆 生成物浓度 v逆 （2）用速率变化图像表示化学平衡状态的建立 图像 ①反应开始时 c反应物 v正 c生成物= v逆= ②反应进行中 c反应物 v正 c生成物 v逆 ③平衡时 c反应物 v正=v逆 0 c生成物 v逆=v正 0 ①化学平衡状态既可以从 方向建立，也可以从 方向建立，或者 从正、逆两方向建立。 5.化学平衡状态概念 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率 ，反应物和生成物浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态。 ①化学平衡的研究条件为一定条件下的 容器中，研究对象是 反应，只有可逆反应才存在化学平衡状态。 ②化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的 。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。 ③不同条件下，同一可逆反应的化学反应限度一般 ；相同条件下，不同可逆反应的化学反应限度也 。 6.化学平衡的特征 ①逆 研究对象是 反应。 ②等 正、逆反应速率 （即 ），即同一时间内对某一物质来说，生成的量和消耗的量 。 ③定 在一定条件下的平衡体系中，各组分的含量(即反应物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等)保持 ④动 平衡后，正、逆反应仍在进行，即正、逆反应速率 但不为 ，平衡为动态平衡。 ⑤变 由于速率受条件的影响，当改变外界条件时，速率发生变化，正、逆反应速率可能不再 （即 ），平衡就会发生变化，这就是平衡移动。 7.化学平衡状态的判断 动态标志 v正＝v逆≠0 ①同一物质(两种表述)：v正 v逆、断键数 成键数 ②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。 如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态 变量不变时反应就达到平衡状态 ①混合体系中各组分的 、质量、物质的量浓度、 (体积分数、质量分数)、转化率等为变量，当其不变时，反应达到平衡。 ② 绝热体系中 为变量，当其不变时，反应达到平衡。 ③ 特殊情况的判断，以aA＋bBcC＋dD为例： I.各物质均为气体，若a+b≠c+d，为变量，其不变则达到平衡；若a+b=c+d，为定量，其不变则不能判断是否达到平衡。 II.各物质均为气体，若恒容状态下，ρ为定量，其不变则不能判断是否达到平衡。 III.各物质均为气体，若恒压状态下，a+b≠c+d，ρ为变量，其不变则达到平衡；a+b=c+d，ρ为定量，其不变则不能判断是否达到平衡。 IV.若有非气体物质参与反应，无论a+b是否等于c+d，、ρ均为变量，若其恒定不变，则化学反应达到平衡状态。 V.恒温恒容时，若反应前后气体的化学计量数相等，p总为定量，其不变则不能判断是否达到平衡；若反应前后气体的化学计量数不相等，p总为变量，其不变则达到平衡。 以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 ③各气体的体积或体积分数一定 ④总体积、总压强、总物质的量一定 正、逆反应 速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) ④v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 ②一定时，但m＋n=p＋q时 温度 何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 恒温恒压时，若m＋n=p＋q，则密度一定时 【典例破题4】（25-26高一下·甘肃白银·期中）工业合成氨反应：。该反应用铁触媒作催化剂，温度控制在 。 (1)下列措施能使该反应速率增大的是_______(填标号)。 a．体积不变，充入氦气    b．适当降低温度 c．增加的浓度        d．选择高效催化剂 (2)下列情况能说明该反应达到化学平衡状态的是____(填标号)。 a．                      b．各物质的浓度不再随时间变化 c．、、三者的浓度之比为   d．的物质的量不再变化 (3)已知合成氨是放热反应，则反应物总能量____生成物总能量(填或)。 (4)某次实验中，在容积为2 L的恒温密闭容器中通入和，反应过程中和的物质的量随反应时间的变化如图所示。 ①2 min时，____(填“>”“<”或“=”)。由图可知该反应____min后达到平衡状态，反应达到平衡时，的转化率为____。 ②用的浓度变化表示0~5 min内反应的平均速率是____。 【巩固提升5】（25-26高一下·北京·期中）下列做法与调控化学反应速率无关的是 A．用冰箱冷藏食物 B．部分食品的加工过程中加入着色剂 C．在铁制品表面刷油漆 D．用高压锅蒸煮食物 【巩固提升6】（25-26高一下·福建泉州·期中）化学反应速率和化学反应的限度与生产、生活密切相关。 (1)某同学为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)： 时间/min 1 2 3 4 5 氢气体积/mL(标准状况) 100 240 464 576 620 ①________(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)min时间段的反应速率最大。 ②时间段，以盐酸的浓度变化来表示该反应的反应速率：________(设溶液体积不变)。 (2)另一位同学为控制反应速率，防止反应过快难以测量氢气体积，事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减小反应速率且不影响生成的量，你认为不可行的是________(填字母)。 A．蒸馏水 B．溶液 C．KCl溶液 D．溶液 (3)硫代硫酸钠()可用作分析试剂及鞣革还原剂，它能与酸发生反应： ，实验室以溶液与足量稀硫酸反应进行实验，根据出现浑浊时间来探讨浓度等条件对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下。 序号 反应温度(℃) 体积 时间/s 实验目的 溶液() 稀() 水 ① 25 5.0 10.0 0.0 ⅰ．实验①和②是探究T对反应速率的影响； ⅱ．实验①和③是探究浓度对反应速率的影响。 ② 35 5.0 10.0 0.0 ③ 25 4.0 则________。、、由大到小的排列顺序是________(用“>”、“=”连接)。 (4)某温度下，在密闭容器中，、、三种气体的物质的量变化如图。 ①该反应的化学方程式是________。 ②该反应达到平衡状态的标志是________(填字母)。 A．Y的体积分数在混合气体中保持不变     B．、的反应速率之比为 C．容器内气体的总质量保持不变     D．生成1 mol的同时生成 一、单选题 1．（25-26高一下·宁夏吴忠·阶段检测）下列过程中，需要加快化学反应速率的是 A．钢铁腐蚀 B．食物腐败 C．塑料老化 D．炼钢 2．（24-25高一下·湖南·期中）下列装置中，工作时最有可能产生持续电流的是 A． B． C． D． 3．（25-26高一下·云南楚雄·期中）下列调控反应的措施，不能加快反应速率的是 A．在食品包装内充入氮气 B．向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块 C．与稀盐酸反应制备时，适当升高温度 D．在溶液中滴入两滴溶液 4．（24-25高一下·湖北宜昌·期中）在密闭容器中W与X反应生成Y和Z，其反应速率分别为v(W)、v(X)、v(Y)、v(Z)，已知存在如下关系：，，，则此反应可表示为 A． B． C． D． 5．（24-25高一下·湖北黄冈·期中）下列为吸热反应的是 A．食物腐败 B．晶体与晶体反应 C．铁桥生锈 D．生石灰溶于水 6．（24-25高一下·北京·期中）根据原电池原理，人们研制出了满足不同需要的化学电池。某原电池装置如图所示。下列说法不正确的是 A．电流表指针偏转，说明化学能转化为电能 B．锌片作原电池的负极 C．铜片上发生反应： D．该装置可使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行 7．（25-26高一下·四川内江·期中）一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列描述正确的是 A．反应的化学方程式为X(g)+Y(g)=2 Z(g) B．反应开始到10 s时停止 C．反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为0.158 mol·L-1·s-1 D．反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0% 8．（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 9．（24-25高一下·安徽·期中）向恒温恒容的密闭容器中加入足量的FeO和2 mol CO，发生反应：，t min时反应达到平衡状态。下列说法错误的是 A．0～t min内，混合气体的密度始终保持不变 B．0～t min内， C．t min后，混合气体中CO的质量分数不再发生改变 D．容器中压强始终保持不变 10．（24-25高一下·甘肃·期中）已知：，某温度下，在2 L恒容密闭容器中充入1 mol A与1 mol B发生该反应，平衡时总压强增加了20%。下列说法正确的是 A．A的转化率为20% B．平衡时B的体积分数为25% C．平衡时c(C)=0.4 mol·L-1 D．平衡时C与D的化学反应速率相等 11．（24-25高一下·陕西·期中）在某恒温密闭容器中，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中，各物质的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示，下列叙述错误的是 A．该反应的化学方程式是： B．t1 s时，该反应达到平衡状态 C．0~t1 s时，A的消耗速率大于生成速率 D．(t1+10) s时，增大反应容器的容积，正、逆反应速率均加快 12．（24-25高一下·河南南阳·期中）已知碱性锌锰干电池（图1）和纽扣式银锌电池（图2）的结构示意图如下，电池放电时分别发生反应：，。 下列说法错误的是 A．图1中正极发生还原反应 B．图2中正极反应式： C．图1中电流由锌粉流向外电路 D．图1和图2中都是锌作负极 13．（2026·内蒙古乌兰察布·三模）燃料电池法可以处理高浓度氨氮废水，工作原理如下图： 下列说法不正确的是 A．电极b为负极 B．工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度增大 C．通过质子交换膜向a极室迁移 D．电极b的电极反应： 14．（24-25高一下·陕西·期中）一定条件下，转化为的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．转化为是放热反应 B．比更稳定 C．常温常压下，和的密度之比为2：3 D．转化为时，反应物化学键断裂时吸收的能量大于生成物化学键形成时释放的能量 15．（24-25高一下·湖南·期中）将生铁投入稀硫酸中，生铁与稀硫酸会发生反应从而形成无数个微小的电池，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．生铁表面的C为原电池的负极 B．铁发生的电极反应为 C．电子由Fe流出，经过稀硫酸流向C D．纯铁在稀硫酸中的反应速率比生铁在稀硫酸中的反应速率快 二、填空题 16．（25-26高一下·广西百色·期中）I．根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化： (1)生成时___________(填“放出”或“吸收”)热量___________kJ。 (2)甲、丙中物质所具有的总能量大小关系为甲___________丙(填“大于”或“等于”或“小于”)。 II．化学反应原理在指导实验和生产实际具有重要作用，请结合所学知识完成下列问题： (3)工业制甲醇的核心原理是利用合成气(主要成分为和)在特定条件下催化合成甲醇，反应为：。已知在2L恒温恒容密闭容器中，通入物质的量之比为的和，测得的物质的量随时间变化如下表： 0 1 2 3 4 5 0.020 0.012 0.008 0.005 0.004 0.004 ①在第3s时，的转化率为___________。 ②平衡时容器中混合气体的压强与反应开始时的压强之比为___________。 ③能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填字母)。 A．单位时间内每消耗，同时生成 B．的体积分数在混合气体中保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．混合气体的平均相对分子质量不变 (4)甲醇是优质的清洁燃料，可制作碱性甲醇燃料电池，工作原理如图所示，电极B为___________(填“正极”或“负极”)，则A电极反应式为___________。 17．（24-25高一下·安徽宿州·期中）现代社会高度依赖能源供应，而化学反应中的能量变化是能源利用的核心。化石燃料发电、氢燃料电池汽车、手机锂电池等均涉及化学能与热能、电能的转化。请结合以下与能量相关的实际情景回答下列问题： (1)下图为和充分反应生成的能量变化图。若断裂1 mol NO分子中的化学键，需要吸收___________kJ能量。 (2)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： ①某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管中加入了适量Ba(OH)2溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是___________。 ②上述3个实验反应装置中能探究“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的反应装置是___________(填装置序号)。 (3)将Fe、Al与电解质溶液M设计成原电池。 ①若M溶液为盐酸，Fe为___________极； ②若M溶液为氢氧化钠溶液，负极的电极反应为___________。 (4)如图为氢氧燃料电池的工作原理示意图，a、b均为惰性电极。 ①使用时，空气从___________口通入(填“A”或“B”)。 ②在碱性条件下，负极反应式为___________。 18．（24-25高一下·广东广州·期中）化学反应是获取能量的重要途径，通过化学反应实现化学能向热能、电能的直接转化。 (1)从断键和成键角度分析反应中能量的变化，部分化学键的键能如下表： 化学键 H-H O=O H-O 键能(kJ/mol) 436 496 463 则常温常压下，1 mol 在空气中充分燃烧，生成l mol (g)放出热量_______kJ (2)传统汽车中使用的电池主要是铅蓄电池，其构造如图所示。 ①电池工作时，电子由_______流出(填“Pb”或“”)。 ②该电池的工作总反应化学方程式为_______，其工作时电解质溶液的pH将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)和可以形成碱性燃料电池，结构如图所示。B为电池的_______极，电极A反应式为_______，若反应生成28 g ，则该燃料电池理论上消耗的的体积(在标准状况下)为_______L。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 化学反应与能量 内容导航 01 复习目标 → 知目标，明考向，以目标导学，以考向定标 02 知识重构 → 系统讲解核心知识，重构整合形成体系 脉络重构：快速扫描高频考点，定位薄区 考点精讲：知识复盘，精选题目，提升解题能力 巩固提升：趁热打铁练一练，强化巩固所学 03综合通关 → 综合演练，梯度设题；查漏补缺，闭环收官 04错题留痕 → 预留固定区域，记录错题题号、错因与正解 复习目标 1.了解化学反应中伴随着能量的变化，能够辨别常见的吸热反应和放热反应。 2.能从化学键和反应物和生成物的能量变化的角度分析吸热反应和放热反应。 3.通过实验探究及氧化还原反应原理认识化学能与电能之间转化的实质，从而理解原电池的工作原理。 4.理解干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点及工作原理。 5.了解化学反应速率的概念，认识化学反应速率的表示方法。 6.能够进行化学反应速率的简单计算，学会比较化学反应速率的大小。 7.通过实验探究影响化学反应速率的影响因素，总结温度、浓度、催化剂、压强等因素对反应的影响。 8.能正确判断化学平衡状态的特征及标志，知道改变条件化学平衡会发生改变。 命题考向 考向1：从宏观、微观角度计算反应的吸放热 考向2：根据能量图进行化学反应分析 考向3：原电池原理及其应用 考向4：改变化学反应速率的方法 考向5：探究化学反应速率的影响因素 考向6：化学平衡状态的标志 考向7：化学平衡图像的分析 ( 脉 ｜ 络 ｜ 重 ｜ 构 ) ( 考 ｜ 点 ｜ 精 ｜ 讲 ) 知识点一 化学反应与热能 一．放热反应与吸热反应 1.化学反应中的变化 化学反应中的变化 ①物质变化：有新物质生成——遵循质量守恒定律 ②能量变化 吸收热量——遵循能量守恒定律 放出热量——遵循能量守恒定律 2.放热反应与吸热反应的对比 放热反应 吸热反应 含义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 能量转化 化学能转化为热能释放出来 热能转化为化学能被生成物所“储存” 化学反应中的能量变化(宏观角度) 反应物的总能量>生成物的总能量 反应物的总能量<生成物的总能量 常见反应举例 ①大多数化合反应； ②所有的燃烧及缓慢氧化反应； ③酸碱中和反应； ④活泼金属与酸或H2O的反应； ⑤少数分解反应，如过氧化氢分解制氧气； ⑥铝热反应（2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe） ①大多数的分解反应； ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===2NH3↑+BaCl2+10H2O； ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如CO2+C2CO； C+H2O(g)CO+H2； 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 ④盐酸与碳酸氢钠的反应 ①一个化学反应是吸热还是放热取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。若反应物的总能量>生成物的总能量，则为放热反应；若反应物的总能量<生成物的总能量，则为吸热反应。 ②化学反应是吸热还是放热与反应条件(是否需要加热等)和反应类型(如化合反应、分解反应等)无必然关系。 ③绝大多数吸热反应需在加热条件下进行，但也有部分吸热反应不加热即可进行。例如，Ba(OH)2·8H2O晶体与NH₄Cl晶体的反应为吸热反应，二者混合后就能进行反应，不需要加热。 ④需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，某些放热反应也需要加热，如Fe+SFeS开始时需要加热才能发生，但该反应是放热反应。 ⑤若某反应为放热反应，则该反应的逆向反应为吸热反应，如H2与O2化合生成H2O为放热反应，则H2O分解生成H2和O2为吸热反应。 ⑥放热反应和吸热反应均是化学反应。有些物质的变化过程虽然也有热量变化，但并不是放热反应或吸热反应。如NaOH固体溶于水、浓H2SO4的稀释等放热，但不属于放热反应；NH4NO3固体溶于水、碘升华等吸热，但不属于吸热反应。 二．化学键与化学反应中能量变化的关系 1.化学反应的实质 实质：化学反应的过程就是反应物分子破裂成原子，原子重新组合成生成物分子的过程，也就是反应物分子中化学键断裂和生成物分子中化学键形成的过程。 2.化学反应中能量变化的原因 化学反应是放出能量还是吸收能量主要取决于反应物中化学键断裂所吸收的能量和生成物中化学键形成所放出的能量的相对大小。化学键与化学反应中能量变化的关系如图所示： E1>E2,反应吸收能量，为吸热反应；E1<E2,反应放出能量，为放热反应。 ①同种条件下，形成1mol化学键所释放的能量与断开1mol同种化学键所吸收的能量是相同的。 ②物质所具有的能量越低越稳定，其作反应物参加反应时，化学键断裂吸收的能量就越多，而形成该物质(作生成物)的化学键时放出的能量也越多。 3.从宏观角度和微观角度计算化学反应的能量变化 宏观角度 能量变化类型 表现形式 反应物的总能量<生成物的总能量 吸收能量 吸热 反应物的总能量>生成物的总能量 释放能量 放热 结论：ΔE== E生成物的总能量-E反应物的总能量。若ΔE>0，反应为吸热反应；若ΔE<0，反应为放热反应。 微观角度 能量变化类型 表现形式 断裂反应物化化学键的总能量<形成生成物化学键释放的总能量 释放能量 放热 断裂反应物化化学键的总能量>形成生成物化学键释放的总能量 吸收能量 吸热 结论：ΔE== E反应物的总键能-E生成物的总键能。若ΔE>0，反应为吸热反应；若ΔE<0，反应为放热反应。 【典例破题1】（25-26高一下·贵州贵阳·期中）航天飞船可用肼()做燃料，其反应方程式为，能量变化如图。下列说法错误的是 A．所有化学反应均伴随能量变化 B．该反应过程中的能量全部转化为热能 C．该反应为放热反应，反应物总能量大于生成物总能量 D．该反应过程中旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量 【答案】B 【详解】A．化学反应过程中存在化学键的断裂和形成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，因此所有化学反应均伴随能量变化，A正确； B．该反应为肼作为燃料的反应，反应过程中化学能除转化为热能外，还可转化为光能、机械能等，并非全部转化为热能，B错误； C．由能量变化图可知，反应物总能量高于生成物总能量，因此该反应为放热反应，C正确； D．该反应为放热反应，说明该反应过程中旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量，D正确； 故选B。 【易错提醒】ΔE== E反应物的总键能-E生成物的总键能。若ΔE>0，反应为吸热反应；若ΔE<0，反应为放热反应。 【巩固提升1】（25-26高一下·湖南岳阳·期中）下列化学反应中，反应物总能量高于生成物总能量的是 A．氢氧化钡与氯化铵反应 B．碳酸氢钠与盐酸反应 C．灼热的碳与二氧化碳反应 D．镁与硫酸反应 【答案】D 【分析】反应物总能量高于生成物总能量的反应为放热反应。 【详解】A．氢氧化钡与氯化铵反应是典型的吸热反应，反应物总能量低于生成物总能量，A错误； B．碳酸氢钠与盐酸反应为吸热反应，反应物总能量低于生成物总能量，B错误； C．灼热的碳与二氧化碳反应生成一氧化碳，属于吸热反应，反应物总能量低于生成物总能量，C错误； D．镁与硫酸反应属于活泼金属与酸的置换反应，反应剧烈，为放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，D正确； 因此答案选D。 【巩固提升2】（25-26高一下·四川成都·期中）键能是指1 mol化学键断裂形成气态基态原子所需要的最低能量。已知与反应能生成和水蒸气，该反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法正确的是 A．该反应为放热反应 B．若将和的总能量标在图中，则其位置在①、②之间 C．若中化学键的键能为，则键的键能为 D．若该反应过程中转化的化学能为200 kJ，则有键生成 【答案】A 【详解】A． 反应物①（）的总能量高于生成物③（）的总能量，反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，A正确； B．气态水转化为液态水会释放能量，因此的总能量低于的总能量，位置应在③的下方，不是①、②之间，B错误； C．从①到②是断裂所有化学键吸收能量，总吸收能量为，即： ，代入： ，解得，不是，C错误； D．1mol甲烷完全反应时，总放出能量为，此时生成，含键；若放出（转化）能量，生成键的物质的量为，不是，D错误； 故选A。 知识点二 化学反应与电能 一．原电池模型 1.火力发电 （1）原理 通过化石燃料燃烧，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。是化学能间接转化为电能。 （2）能量转化过程 2.原电池工作原理 （1）原电池定义及本质 概念：原电池是把化学能转化为电能的装置， 反应本质：自发进行的氧化还原反应。 （2）原电池模型 Zn—Cu电池 ①电子移动方向 锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极 ②离子移动方向 阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 ③电极反应式 负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)。 正极(铜极)：2H＋＋2e－===H2(还原反应)。 总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 （3）原电池构成条件 一看反应 看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 二看两电极 一般是活泼性不同的两电极 三看是否形成闭合回路 形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液或熔融电解质； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中 ①形成原电池后锌片表面有少量气体产生，可能原因：一是锌片不纯，自身构成了微电池；二是锌片与H+直接接触发生氧化还原反应产生 H2（化学能转化为热能损耗）。 ②实验中所用的酸是稀硫酸，也可以用稀盐酸，但不能用浓硫酸或硝酸。 3.原电池的正、负极的判断方法 ①根据电极材料：较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 ②根据电流方向或电子流动方向：电流是由正极流向负极的，电子是由负极流向正极的。 ③根据离子移动方向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 ④根据电极反应类型：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。 ⑤根据电极上反应现象：如电极粗细的变化、质量的变化、是否有气泡产生等。 在判断电流方向时，要注意电源的内电路和外电路的电流方向的不同：在电源的外电路电流由正极流向负极，在电源的内电路电流由负极流向正极。 4.原电池的应用 ①比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 ②加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，创造多个微电池反应环境，使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率增大。 ①Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但锌不足时，产生H2的物质的量要减少。 ③用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 ④设计制作化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等。 二．常见的化学电池 1.实用电池的特点 　　能产生稳定且具有较高电压的电流；安全、耐用且便于携带；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生的影响较小。 2.一次电池 （1）普通锌锰电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质 电极反应 负极 Zn-2e-==Zn2＋ 正极 2MnO2＋2NH＋2e-==Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4-==Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺陷 酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀 改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池； b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池； c.负极材料由锌片改为锌粉。 （2）碱性锌锰干电池 结构 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极 正极材料：MnO2 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 3.二次电池 （1）铅蓄电池工作原理 结构 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 总反应式 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 （2）二次电池的充放电规律 ①充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 ②工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 ①可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。 ②充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 （3）镍镉电池 以Cd 为负极，NiO(OH)为正极，KOH为电解质，总反应式为 2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 镍镉电池寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池若不回收会严重污染环境。 （4）锂离子电池 碱金属中的 Li 是最轻的金属，活动性很强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。锂的活动性很强，易与水发生反应，故锂电极不能与含水的介质接触，一般采用有机介质。 （5）银锌电池 结构 银锌电池正极填充 Ag2O和石墨，负极填充锌汞合金，电解质溶液为 KOH。 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极 正极材料：Ag2O 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 总反应 Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag 4.燃料电池 （1）装置及特点 装置 燃料电池的构成 燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)与氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的 电化学反应装置。 燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体， 电解质通常有四种情况： ①稀硫酸 ②KOH溶液 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32- ④固体电解质是掺杂了Y2O3（三氧化二钇）的ZrO2（氧化锆）固体，高温下能传导O2-离子 （2）氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，电解质溶液可分为酸性、碱性和中性。 正负极反应式 电解质溶液 负极 正极 酸性（H+） H2 - 2e- == 2H+ O2 + 4H+ + 4e- == 2H2O 中性（Na2SO4） H2 - 2e- == 2H+ O2 + 2H2O + 4e- == 4OH- 碱性（OH-） H2 + 2OH- - 2e- == 2H2O O2 + 2H2O + 4e- == 4OH- （3）甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O 负极反应式：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-===5CO2＋2H2O 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32- ④用能传导氧离子(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式：CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O 正极反应式：2O2＋8e－===4O2- 【典例破题2】（24-25高一下·陕西·期中）近年来电池研发领域涌现出了纸电池，其组成与传统电池类似。某化学兴趣小组利用Cu片、Ag片、AgNO3溶液等材料模拟纸电池进行实验，装置如图所示。下列说法错误的是 A．电极b是铜片，发生还原反应 B．工作一段时间后，Ag片质量增加 C．负极的电极反应式为 D．该电池为一次电池 【答案】A 【分析】外电路电子从电极b流出，原电池中电子流出的一极为负极，流入的一极为正极；金属活泼性，负极失电子发生氧化反应，电极反应；正极电极上得电子发生还原反应，电极反应；电解质为溶液，总反应。 【详解】A．电子由电极b流出，电极b是片，作负极，负极发生氧化反应，A错误； B．为正极，不断在片表面析出单质，因此片质量增加，B正确； C．负极失去电子生成铜离子，电极反应式，C正确； D．该电池放电反应不可逆，无法充电复原，属于一次电池，D正确； 故选A。 【易错提醒】 【巩固提升3】（24-25高一下·安徽·期中）某实验小组为探究未知金属M、N的金属性强弱，设计如下装置，下列说法错误的是 A．M电极发生氧化反应 B．若M为Fe，则M电极的电极反应式为 C．电子由M电极经外电路流向N电极 D．金属活泼性： 【答案】D 【分析】该装置为原电池，由图可知N电极流出，说明在N电极得电子生成，因此N为原电池正极，M为原电池负极； 【详解】A．M为负极，失电子发生氧化反应，A正确； B．若M为Fe， Fe作负极失电子生成，电极反应为，B正确； C．原电池外电路中，电子由负极（M）流向正极（N），C正确； D．原电池中更活泼的金属作负极，M为负极，因此金属活泼性，D错误； 故选D。 【巩固提升4】（24-25高一下·安徽·期中）锌锰干电池的示意图如图所示，下列有关说法正确的是 A．该装置中的MnO2糊和NH4Cl糊都是干电池的电解质 B．该装置只将化学能转化为电能 C．该装置为一次电池 D．该装置中锌筒作正极 【答案】C 【详解】A．电解质是在水溶液或熔融状态下可导电的化合物，糊属于电解质，糊是正极的反应物，不是电解质，A错误； B．该装置工作时，化学能除转化为电能外，还有部分转化为热能（灯泡发热），并非只转化为电能，B错误； C．该电池放电后无法通过充电重复使用，属于一次电池，C正确； D．锌筒中易失电子发生氧化反应，作电池的负极，正极为石墨棒，D错误； 故选C。 知识点三 化学反应的速率 一．化学反应速率 1.化学反应速率及其表示方法 （1）概念 用来衡量化学反应进行快慢的物理量。化学反应正方向（从左向右）进行的反应速率称为正反应速率；化学反应逆方向（从右向左）进行的反应速率称为逆反应速率。 （2）计算公式及单位 v＝或v＝ 单位：mol/(L·s) 或 mol/(L·min) 或 mol/(L·h) 其中，v：物质的化学反应速率，∆c：表示反应物或生成物的浓度变化量，∆n：表示反应物或生成物的物质的量变化量，V：表示反应体系的总体积，∆t：表示反应时间的变化。 2.化学反应速率与化学计量数的关系 同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但表示的意义相同（即快慢程度相同），且反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。 如在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d ①化学反应速率是指某时间段内的平均反应速率，而不是某时刻的瞬时速率。 ②化学反应速率可用来衡量化学反应进行的快慢，均为正值。 ③因为纯固体、纯液体的浓度视为定值，所以该表达式只适用于有气态物质参加或溶液中的反应，虽然不能用固体的浓度变化表示反应速率，但可以用单位时间固体质量的变化量来表示反应速率的快慢。 ④同一反应选用不同物质浓度的改变量表示速率，数值可能不同，但表示的意义相同。因此，表示化学反应的速率时，必须说明是用反应物或生成物中的哪种物质做标准。 3.化学反应速率大小的比较方法 (1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要根据化学计量数换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的大小。 (2)比值法：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。 二．影响化学反应速率的因素 1.影响化学反应速率的因素 影响化学反应速率的因素 规律(在其他条件相同时) 内因 化学性质 反应物的化学性质越活泼,化学反应速率越快;反之则越慢 外因 温度 当其他条件相同时，升高温度化学反应速率加快，温度降低反应速率减慢。 催化剂 当其他条件相同时，催化剂能改变(该实验为加快)化学反应速率；同一化学反应的催化剂可能不止一种，且催化效率一般不同。 反应物的浓度 当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大；减小反应物浓度，化学反应速率减小 气态反应物的压强 增大气态反应物的压强,化学反应速率加快;反之减慢 固体反应物的表面积 当其他条件相同时，增大固体反应物的表面积(如固体反应物由块状变为粉末状),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 原电池 有原电池形成时,化学反应速率加快 其他 电磁波、超声波、溶剂等会影响化学反应速率 ①无论是放热反应还是吸热反应，升温都能加快化学反应速率。不能认为升温只会加快吸热反应的反应速率，温度对反应速率的影响与吸热、放热无关，也与反应物的状态无关。 ②纯液体和固体没有浓度，所以改变反应中纯液体和固体的用量不会改变反应速率。 ③有的催化剂能增大反应速率，为正催化剂；有的催化剂能减小反应速率，为负催化剂；若无特殊说明，一般指正催化剂。 ④催化剂一般都参与化学反应，使反应历程发生改变，从而改变化学反应速率，在反应前后催化剂自身的组成、化学性质和质量不变，但物理性质可能发生改变。 2.压强对化学反应速率的影响 压强改变对化学反应速率的影响是通过改变气体浓度实现的。若反应物全部为固体或液体，压强变化对其浓度几乎无影响，故可认为压强不影响非气相反应的反应速率。 分析压强改变对化学反应速率的影响,关键是看参加反应的气体浓度是否变化。具体可分为以下几种情况: 恒温时 恒温恒容时 a.充入气体反应物 b.充入惰性气体 恒温恒压时 【典例破题3】（24-25高一下·湖南·期中）某温度下，向恒容密闭容器中充入1molI2(g)和1molH2(g)，发生反应，10min时反应达到平衡，下列说法正确的是 A．时， B．平衡时，可能为 C．当混合气体颜色不再改变时， D．保持其他条件不变，往容器中再通入少量氦气，反应速率会加快 【答案】A 【详解】A．10min时反应达到平衡，反应速率之比等于化学计量数之比，平衡时，因此，A正确； B．若，则，意味着和完全转化为，而可逆反应不能进行完全，B错误； C．混合气体颜色不再改变说明反应达到平衡，化学平衡为动态平衡，，C错误； D．恒容密闭容器中通入氦气，参与反应的、、的浓度均不变，反应速率不变，D错误； 故选A。 【易错提醒】充入惰性气体 【巩固提升5】（24-25高一下·安徽滁州·期中）可逆反应在不同条件下的化学反应速率如下，其中反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】在单位相同的条件下，不同物质的反应速率与其化学计量数的比值越大，该反应速率越快。 【详解】A．； B．是固体，浓度变化为0，不能用B的浓度变化表示该反应的反应速率； C．，； D．； 故选D。 【巩固提升6】（24-25高一下·陕西·期中）在不同条件下发生反应，得到下列四组化学反应速率，其中化学反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．； B． C．； D．； 综上，D的数值最大，反应速率最快； 故选D。 知识点四 化学反应限度 1.概念 同一条件下既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应。 2.表示方法 可逆反应在写化学方程式时不用“===”而用“”。如工业制硫酸时，SO2与O2的反应是可逆反应，化学方程式为2SO2+O22SO3。 3.可逆反应的特点 ①双向 向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行。 ②双同 由正反应和逆反应2个反应组成，分别用v(正)和v(逆)来衡量各自反应进行的快慢，并同时进行。 ③共存 反应不能进行到底，反应物和生成物同时存在。 ④相反 正反应和逆反应的热效应相反。 ⑤限度 若条件保持一定，最终都会建立一个化学平衡状态，即可逆反应在一定条件下有限度，任一组分的转化率都小于100%，即不能全部转化。 4.化学平衡状态的建立 （1）只加入反应物从正向建立的平衡 浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆 生成物浓度为0 v逆为0 变化 反应物浓度减小 v正减小 v正＞v逆 生成物浓度增大 v逆增大 平衡 反应物浓度不变 v正不变 v正＝v逆 生成物浓度不变 v逆不变 （2）用速率变化图像表示化学平衡状态的建立 图像 ①反应开始时 c反应物最大 v正最大 c生成物=0 v逆=0 ②反应进行中 c反应物减小 v正减小 c生成物增大 v逆增大 ③平衡时 c反应物不变 v正=v逆≠0 c生成物不变 v逆=v正≠0 ①化学平衡状态既可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立，或者同时从正、逆两方向建立。 5.化学平衡状态概念 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态。 ①化学平衡的研究条件为一定条件下的密闭容器中，研究对象是可逆反应，只有可逆反应才存在化学平衡状态。 ②化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。 ③不同条件下，同一可逆反应的化学反应限度一般不同；相同条件下，不同可逆反应的化学反应限度也不同。 6.化学平衡的特征 ①逆 研究对象是可逆反应。 ②等 正、逆反应速率相等（即v(正)=v(逆)），即同一时间内对某一物质来说，生成的量和消耗的量相等。 ③定 在一定条件下的平衡体系中，各组分的含量(即反应物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等)保持一定 ④动 平衡后，正、逆反应仍在进行，即正、逆反应速率相等但不为零，平衡为动态平衡。 ⑤变 由于速率受条件的影响，当改变外界条件时，速率发生变化，正、逆反应速率可能不再相等（即v(正)≠v(逆)），平衡就会发生变化，这就是平衡移动。 7.化学平衡状态的判断 动态标志 v正＝v逆≠0 ①同一物质(两种表述)：v正＝v逆、断键数＝成键数 ②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。 如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态 变量不变时反应就达到平衡状态 ①混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等为变量，当其不变时，反应达到平衡。 ② 绝热体系中温度为变量，当其不变时，反应达到平衡。 ③ 特殊情况的判断，以aA＋bBcC＋dD为例： I.各物质均为气体，若a+b≠c+d，为变量，其不变则达到平衡；若a+b=c+d，为定量，其不变则不能判断是否达到平衡。 II.各物质均为气体，若恒容状态下，ρ为定量，其不变则不能判断是否达到平衡。 III.各物质均为气体，若恒压状态下，a+b≠c+d，ρ为变量，其不变则达到平衡；a+b=c+d，ρ为定量，其不变则不能判断是否达到平衡。 IV.若有非气体物质参与反应，无论a+b是否等于c+d，、ρ均为变量，若其恒定不变，则化学反应达到平衡状态。 V.恒温恒容时，若反应前后气体的化学计量数相等，p总为定量，其不变则不能判断是否达到平衡；若反应前后气体的化学计量数不相等，p总为变量，其不变则达到平衡。 以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 平衡 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反应 速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) 平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) 平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) 不一定平衡 ④v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 不一定平衡 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 平衡 ②一定时，但m＋n=p＋q时 不一定平衡 温度 何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 不一定平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 平衡 恒温恒压时，若m＋n=p＋q，则密度一定时 不一定平衡 【典例破题4】（25-26高一下·甘肃白银·期中）工业合成氨反应：。该反应用铁触媒作催化剂，温度控制在 。 (1)下列措施能使该反应速率增大的是_______(填标号)。 a．体积不变，充入氦气    b．适当降低温度 c．增加的浓度        d．选择高效催化剂 (2)下列情况能说明该反应达到化学平衡状态的是____(填标号)。 a．                      b．各物质的浓度不再随时间变化 c．、、三者的浓度之比为   d．的物质的量不再变化 (3)已知合成氨是放热反应，则反应物总能量____生成物总能量(填或)。 (4)某次实验中，在容积为2 L的恒温密闭容器中通入和，反应过程中和的物质的量随反应时间的变化如图所示。 ①2 min时，____(填“>”“<”或“=”)。由图可知该反应____min后达到平衡状态，反应达到平衡时，的转化率为____。 ②用的浓度变化表示0~5 min内反应的平均速率是____。 【答案】(1)cd (2)bd (3)＞ (4) ＞ 5 50% 0.4 【详解】（1）a．根据和影响化学反应速率的因素可知，恒温恒容充入氦气对反应物和生成物的浓度无影响，所以不会加快化学反应速率，a不符合题意； b．适当降低温度会降低化学反应速率，b不符合题意； c．增加的浓度可以加快化学反应速率，c符合题意； d．催化剂能加快化学反应速率，d符合题意； 故选cd； （2）a．不同物质表示的正、逆反应速率之比应等于其化学计量数之比才能判断反应达到平衡状态，即时，反应达到平衡，a错误； b．各物质的浓度不再随时间变化，可以作为判断化学平衡的依据，b正确； c．、、三者的浓度之比为，不能作为判断化学平衡的依据，c错误； d．的物质的量不再变化，可以作为判断化学平衡的依据，d正确； 故选bd； （3）合成氨是放热反应，根据能量守恒，则反应物总能量大于生成物总能量。 （4）①2 min时，还没有达到化学平衡，反应正在正向进行，所以大于；由图可知该反应5min后达到平衡状态；反应达到平衡时，的转化率为； ②用的浓度变化表示0~5 min内反应的平均速率是。 【巩固提升5】（25-26高一下·北京·期中）下列做法与调控化学反应速率无关的是 A．用冰箱冷藏食物 B．部分食品的加工过程中加入着色剂 C．在铁制品表面刷油漆 D．用高压锅蒸煮食物 【答案】B 【详解】A．用冰箱冷藏食物通过降低温度减缓食物腐败的反应速率，与调控化学反应速率有关，A不符合题意； B．食品加工过程中加入着色剂的作用是改善食品色泽，不涉及化学反应速率的调控，与调控化学反应速率无关，B符合题意； C．在铁制品表面刷油漆可隔绝氧气和水，减缓铁生锈的反应速率，与调控化学反应速率有关，C不符合题意； D．用高压锅蒸煮食物时内部压强高、沸点高、温度更高，可加快食物熟化的反应速率，与调控化学反应速率有关，D不符合题意； 故答案为：B。 【巩固提升6】（25-26高一下·福建泉州·期中）化学反应速率和化学反应的限度与生产、生活密切相关。 (1)某同学为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)： 时间/min 1 2 3 4 5 氢气体积/mL(标准状况) 100 240 464 576 620 ①________(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)min时间段的反应速率最大。 ②时间段，以盐酸的浓度变化来表示该反应的反应速率：________(设溶液体积不变)。 (2)另一位同学为控制反应速率，防止反应过快难以测量氢气体积，事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减小反应速率且不影响生成的量，你认为不可行的是________(填字母)。 A．蒸馏水 B．溶液 C．KCl溶液 D．溶液 (3)硫代硫酸钠()可用作分析试剂及鞣革还原剂，它能与酸发生反应： ，实验室以溶液与足量稀硫酸反应进行实验，根据出现浑浊时间来探讨浓度等条件对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下。 序号 反应温度(℃) 体积 时间/s 实验目的 溶液() 稀() 水 ① 25 5.0 10.0 0.0 ⅰ．实验①和②是探究T对反应速率的影响； ⅱ．实验①和③是探究浓度对反应速率的影响。 ② 35 5.0 10.0 0.0 ③ 25 4.0 则________。、、由大到小的排列顺序是________(用“>”、“=”连接)。 (4)某温度下，在密闭容器中，、、三种气体的物质的量变化如图。 ①该反应的化学方程式是________。 ②该反应达到平衡状态的标志是________(填字母)。 A．Y的体积分数在混合气体中保持不变     B．、的反应速率之比为 C．容器内气体的总质量保持不变     D．生成1 mol的同时生成 【答案】(1) 2~3 0.025 (2)BD (3) 6.0 (4) AD 【详解】（1）①在0~1min、1~2min、2~3min、3~4min、4~5min五个时间段中，产生气体的体积分别为100mL、140mL、224mL、112mL、44mL，生成气体体积越大的时间段，反应速率越大，由此可知反应速率最大的时间段为2～3min； ②时间段，氢气的体积变化为112mL，n(H2)==0.005mol，根据反应的化学方程式Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑，由各物质物质的量的变化量之比等于其化学计量数之比，可得到关系式：2HCl~H2，所以消耗HCl的物质的量为0.01mol，则内v(HCl)==0.025mol/(L∙min)； （2）A．加入蒸馏水，氢离子浓度减小，反应速率降低，且不影响生成H2的量，故A不选； B．Na2CO3溶液消耗酸，可以减小反应速率，但影响生成H2的量，故B选； C．加入KCl溶液，氢离子浓度降低，反应速率降低，且不影响生成H2的量，故C不选； D．加入CuSO4溶液，锌置换出铜，可形成原电池反应，加快反应速率，故D选； 故答案为：BD； （3）实验①和③是探究氢离子浓度对该反应速率的影响，实验中溶液总体积必须相等，①的总体积为，且应保持溶液体积不变，即，因此； 实验②比①温度高，温度越高，反应速率越快，故t1＞t2；实验①比实验③的浓度更大，浓度越大，反应速率越快，故t1＜t3，因此、、由大到小的排列顺序是； （4）①根据图知，随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，则X和Y是反应物而Z是生成物，反应达到平衡时，n(X)=(1.0-0.4)mol=0.6mol、n(Y)=(1.0-0.8)mol=0.2mol、n(Z)=(0.5-0.1)mol=0.4mol，同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其化学计量数之比，X、Y、Z的计量数之比=0.6mol∶0.2mol∶0.4mol=3∶1∶2，该反应的化学方程式是3X(g)+Y(g)2Z(g)； ②A．Y的体积分数在混合气体中保持不变，说明各物质的量不变，反应达到平衡状态，故A正确； B．X、Y的反应速率之比为3∶1，如果反应速率都是指同一方向的反应速率，则该反应不一定达到平衡状态，故B错误； C．容器内气体的总质量始终保持不变，不以作为判断平衡的依据，故C错误； D．生成1 mol Y的同时生成2 mol Z，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D正确。 一、单选题 1．（25-26高一下·宁夏吴忠·阶段检测）下列过程中，需要加快化学反应速率的是 A．钢铁腐蚀 B．食物腐败 C．塑料老化 D．炼钢 【答案】D 【详解】A．钢铁腐蚀会造成金属资源的损耗，应减慢该反应速率，A错误； B．食物腐败会导致食物变质无法食用，应减慢该反应速率，B错误； C．塑料老化会缩短塑料制品的使用寿命，应减慢该反应速率，C错误； D．炼钢时加快反应速率可提升炼钢的效率与产量，应加快反应速率，D正确； 故选D。 2．（24-25高一下·湖南·期中）下列装置中，工作时最有可能产生持续电流的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．Fe在98%浓硫酸中会发生钝化，无法发生持续的氧化还原反应，不能产生持续电流，A不符合题意； B．两个电极均为Zn，活泼性相同，不存在电势差，无法形成原电池，不能产生持续电流，B不符合题意； C．酒精属于非电解质，酒精溶液不导电，无法形成原电池，不能产生持续电流，C不符合题意； D．Zn的活泼性强于石墨，二者作为活泼性不同的电极，溶液为电解质溶液，形成闭合回路，可发生自发的氧化还原反应，能形成原电池产生持续电流，D符合题意； 故选D。 3．（25-26高一下·云南楚雄·期中）下列调控反应的措施，不能加快反应速率的是 A．在食品包装内充入氮气 B．向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块 C．与稀盐酸反应制备时，适当升高温度 D．在溶液中滴入两滴溶液 【答案】A 【详解】A．在食品包装内充入，可以降低食品的氧化速率，A项符合题意； B．向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块，是增大接触面积，反应速率加快，B项不符合题意； C．与稀盐酸反应制备时，适当升高温度，反应速率加快，C项不符合题意； D．在溶液中滴入两滴溶液，加入催化剂，反应速率加快，D项不符合题意。 4．（24-25高一下·湖北宜昌·期中）在密闭容器中W与X反应生成Y和Z，其反应速率分别为v(W)、v(X)、v(Y)、v(Z)，已知存在如下关系：，，，则此反应可表示为 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】在密闭容器中W与X反应生成Y和Z，则W、X为反应物，Y、Z是生成物，已知存在如下关系：，，，则得到，则此反应可表示为，故选B。 5．（24-25高一下·湖北黄冈·期中）下列为吸热反应的是 A．食物腐败 B．晶体与晶体反应 C．铁桥生锈 D．生石灰溶于水 【答案】B 【详解】A．食物腐败属于缓慢氧化过程，是放热反应，A错误； B．晶体与晶体反应是经典的吸热反应，反应过程会吸收周围环境热量，B正确； C．铁桥生锈是铁的缓慢氧化过程，属于放热反应，C错误； D．生石灰（）溶于水时和水反应生成氢氧化钙，放出大量热，是放热反应，D错误； 故选B。 6．（24-25高一下·北京·期中）根据原电池原理，人们研制出了满足不同需要的化学电池。某原电池装置如图所示。下列说法不正确的是 A．电流表指针偏转，说明化学能转化为电能 B．锌片作原电池的负极 C．铜片上发生反应： D．该装置可使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行 【答案】C 【详解】A．原电池是将化学能转化为电能的装置，电流表指针偏转说明有电流产生，证明化学能转化为电能，A正确； B．锌的金属活泼性强于铜，锌片在反应中失去电子发生氧化反应，作原电池的负极，B正确； C．铜片作原电池的正极，正极上是氢离子得到电子生成氢气，电极反应为，铜本身不会失去电子生成铜离子，C错误； D．原电池中氧化反应在负极进行，还原反应在正极进行，可使两个反应分别在不同区域进行，D正确； 故选C。 7．（25-26高一下·四川内江·期中）一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列描述正确的是 A．反应的化学方程式为X(g)+Y(g)=2 Z(g) B．反应开始到10 s时停止 C．反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为0.158 mol·L-1·s-1 D．反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0% 【答案】D 【详解】A．由图可知，三者物质的量变化之比为，因此反应的化学方程式为，A错误； B．10 s时，X、Y、Z的物质的量不再变化，说明反应达到化学平衡状态，正逆反应仍在进行，并未停止，B错误； C．Z的平均反应速率，C错误； D．Y的转化率，D正确； 故选D。 8．（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 【详解】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。 9．（24-25高一下·安徽·期中）向恒温恒容的密闭容器中加入足量的FeO和2 mol CO，发生反应：，t min时反应达到平衡状态。下列说法错误的是 A．0～t min内，混合气体的密度始终保持不变 B．0～t min内， C．t min后，混合气体中CO的质量分数不再发生改变 D．容器中压强始终保持不变 【答案】A 【详解】A．0～t min内反应正向进行，CO转化为CO2，气体总质量逐渐增大，容器恒容体积不变，根据，混合气体密度逐渐增大，并非始终不变，A错误； B．0～t min内反应未达平衡，正向进行，且反应中CO和CO2的化学计量数均为1，因此正反应消耗CO的速率大于逆反应消耗CO2的速率，即，B正确； C．t min时反应达到平衡状态，平衡后各组分的含量保持不变，因此混合气体中CO的质量分数不再发生改变，C正确； D．该反应前后气体总物质的量不变，恒温恒容条件下，气体压强与气体总物质的量成正比，因此容器中压强始终保持不变，D正确； 故选A。 10．（24-25高一下·甘肃·期中）已知：，某温度下，在2 L恒容密闭容器中充入1 mol A与1 mol B发生该反应，平衡时总压强增加了20%。下列说法正确的是 A．A的转化率为20% B．平衡时B的体积分数为25% C．平衡时c(C)=0.4 mol·L-1 D．平衡时C与D的化学反应速率相等 【答案】B 【分析】假设平衡时A(g)物质的量变化了x，根据题意可知： 恒容容器中，压强之比等于物质的量之比，故，得x=0.4 mol。 【详解】A．A(g)的转化率= ，A错误； B．平衡时n(B)=0.6 mol，总物质的量为2.4 mol，则平衡时B的体积分数为25%，B正确； C．平衡时n(C)=0.4 mol，则c(C)=0.2 mol·L-1，C错误； D．C(g)与D(g)的化学计量数不同，平衡时C(g)与D(g)的化学反应速率不相等，D错误。 故选B。 11．（24-25高一下·陕西·期中）在某恒温密闭容器中，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中，各物质的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示，下列叙述错误的是 A．该反应的化学方程式是： B．t1 s时，该反应达到平衡状态 C．0~t1 s时，A的消耗速率大于生成速率 D．(t1+10) s时，增大反应容器的容积，正、逆反应速率均加快 【答案】D 【分析】曲线A、B浓度随时间减小，为反应物；曲线C浓度随时间增大，为生成物。平衡时，，，浓度变化量之比，故反应方程式；时刻之后各物质浓度不再改变，反应达到化学平衡。 【详解】A．平衡时，化学反应计量数等于浓度变化量之比，反应方程式，A正确； B．之后，A、B、C的物质的量浓度均不再随时间发生变化，满足化学平衡的特征，说明时反应达到平衡状态，B正确； C．阶段，反应正向进行，A的浓度持续减小，正向消耗A、逆向生成A，因此A的消耗速率大于生成速率，C正确； D．反应处于平衡状态，恒温下增大容器容积，各气体物质的浓度同步减小，有效碰撞概率降低，正、逆反应速率均减小，D错误； 故选D。 12．（24-25高一下·河南南阳·期中）已知碱性锌锰干电池（图1）和纽扣式银锌电池（图2）的结构示意图如下，电池放电时分别发生反应：，。 下列说法错误的是 A．图1中正极发生还原反应 B．图2中正极反应式： C．图1中电流由锌粉流向外电路 D．图1和图2中都是锌作负极 【答案】C 【详解】A．根据碱性锌锰电池总反应，中Mn元素化合价降低，在正极得电子，发生还原反应，A正确； B．纽扣式银锌电池中，是正极，碱性环境下得电子生成Ag，电极反应式，B正确； C．图1中锌是负极，电流在外电路由正极（二氧化锰极）流向负极锌，不是从锌流向外电路，C错误； D．两个电池的反应中，Zn的化合价均从0价升高，失电子，因此Zn都作负极，D正确； 故选C。 13．（2026·内蒙古乌兰察布·三模）燃料电池法可以处理高浓度氨氮废水，工作原理如下图： 下列说法不正确的是 A．电极b为负极 B．工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度增大 C．通过质子交换膜向a极室迁移 D．电极b的电极反应： 【答案】B 【分析】在b极转化为，N元素化合价从-3升高为0，发生失电子的氧化反应，因此b为负极；a极通入空气，发生得电子的还原反应，a为正极。 【详解】A．b极发生氧化反应，为负极，A正确； B．a极（正极）的电极反应为，b极室中的H+透过质子交换膜向a极区移动，但a极室中硫酸的物质的量不变，但是反应生成H2O，所以工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度减小，B错误； C．原电池中阳离子向正极迁移，a是正极，因此通过质子交换膜向a极室迁移，C正确； D．b极失电子生成，电极反应，D正确； 故选B。 14．（24-25高一下·陕西·期中）一定条件下，转化为的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．转化为是放热反应 B．比更稳定 C．常温常压下，和的密度之比为2：3 D．转化为时，反应物化学键断裂时吸收的能量大于生成物化学键形成时释放的能量 【答案】B 【详解】A．转化为是吸热反应，A错误； B．能量越低越稳定，由于总能量低于，说明分子本身比更稳定，B正确； C．同温同压下，气体密度之比等于摩尔质量之比。摩尔质量为，摩尔质量为，因此与的密度比为，不是，C错误； D．转化为是放热反应，反应物化学键断裂时吸收的能量小于生成物化学键形成时释放的能量，D错误； 故选B。 15．（24-25高一下·湖南·期中）将生铁投入稀硫酸中，生铁与稀硫酸会发生反应从而形成无数个微小的电池，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．生铁表面的C为原电池的负极 B．铁发生的电极反应为 C．电子由Fe流出，经过稀硫酸流向C D．纯铁在稀硫酸中的反应速率比生铁在稀硫酸中的反应速率快 【答案】B 【详解】A．生铁中形成原电池时Fe作负极，C为正极，A错误； B．Fe作负极，失去电子生成，电极反应为，B正确； C．电子只能在导体中移动，由Fe流出后经外电路流向C，不能在电解质溶液稀硫酸中移动，C错误； D．生铁构成原电池会加快反应速率，纯铁中缺乏碳，在稀硫酸中的反应速率比生铁慢，D错误； 故选B。 二、填空题 16．（25-26高一下·广西百色·期中）I．根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化： (1)生成时___________(填“放出”或“吸收”)热量___________kJ。 (2)甲、丙中物质所具有的总能量大小关系为甲___________丙(填“大于”或“等于”或“小于”)。 II．化学反应原理在指导实验和生产实际具有重要作用，请结合所学知识完成下列问题： (3)工业制甲醇的核心原理是利用合成气(主要成分为和)在特定条件下催化合成甲醇，反应为：。已知在2L恒温恒容密闭容器中，通入物质的量之比为的和，测得的物质的量随时间变化如下表： 0 1 2 3 4 5 0.020 0.012 0.008 0.005 0.004 0.004 ①在第3s时，的转化率为___________。 ②平衡时容器中混合气体的压强与反应开始时的压强之比为___________。 ③能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填字母)。 A．单位时间内每消耗，同时生成 B．的体积分数在混合气体中保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．混合气体的平均相对分子质量不变 (4)甲醇是优质的清洁燃料，可制作碱性甲醇燃料电池，工作原理如图所示，电极B为___________(填“正极”或“负极”)，则A电极反应式为___________。 【答案】(1) 放出 241 (2)大于 (3) （或） BD (4) 正极 【详解】（1）反应热等于断键吸收总能量与成键释放总能量的差值，断键吸收总能量为，成键释放，焓变，故生成1mol水放出241kJ热量； （2）该反应为放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，甲为反应物，丙为生成物，故甲总能量大于丙； （3）①初始，，3s时反应的，对应反应的，转化率为； ② 平衡时，，则，，，恒温恒容，压强之比等于气体物质的量之比，则； ③A．消耗、生成均为正向，只体现正反应，不能判平衡，A不符合题意； B．体积分数不变，各组分浓度恒定，达平衡，B符合题意； C．全气体、容器恒容、总质量不变，密度始终不变，不能判平衡，C不符合题意； D．，不变、随反应变化，不变则不变，达平衡，D符合题意； （4）碱性甲醇燃料电池中，在电极得电子发生还原反应，故B为正极；（负极）在碱性环境生成，电极反应为。 17．（24-25高一下·安徽宿州·期中）现代社会高度依赖能源供应，而化学反应中的能量变化是能源利用的核心。化石燃料发电、氢燃料电池汽车、手机锂电池等均涉及化学能与热能、电能的转化。请结合以下与能量相关的实际情景回答下列问题： (1)下图为和充分反应生成的能量变化图。若断裂1 mol NO分子中的化学键，需要吸收___________kJ能量。 (2)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： ①某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管中加入了适量Ba(OH)2溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是___________。 ②上述3个实验反应装置中能探究“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的反应装置是___________(填装置序号)。 (3)将Fe、Al与电解质溶液M设计成原电池。 ①若M溶液为盐酸，Fe为___________极； ②若M溶液为氢氧化钠溶液，负极的电极反应为___________。 (4)如图为氢氧燃料电池的工作原理示意图，a、b均为惰性电极。 ①使用时，空气从___________口通入(填“A”或“B”)。 ②在碱性条件下，负极反应式为___________。 【答案】(1)632 (2) U形管中左端液面下降，右端液面上升 Ⅰ、Ⅱ (3) 正 (4) B 【详解】（1）化学键断裂需吸收能量，生成化学键时释放能量，由图可知生成2 mol NO时释放2×632 kJ能量，故断裂1 mol NO中化学键吸收632 kJ能量； （2）①与稀硫酸的中和反应为放热反应，放出的热量使锥形瓶内空气受热膨胀、压强增大，现象为红墨水左侧液面下降、右侧液面上升； ②装置Ⅰ中铜与浓硝酸在甲试管中反应生成气体，锥形瓶内压强增大，导管口冒出气泡，可判断反应为放热反应，装置Ⅱ中铜与浓硝酸在丙试管中反应生成气体，丁试管内压强增大，导管口冒出气泡，可判断反应为放热反应，装置Ⅲ中长颈漏斗与外界连通，存在热交换，无法用于判断反应是吸热反应还是放热反应，故答案为：Ⅰ、Ⅱ； （3）①盐酸为电解质时，金属活动性，Al更易失电子作负极，Fe作正极； ②NaOH溶液为电解质时，Al能与NaOH反应而Fe不能，Al失电子作负极，在碱性环境中结合生成偏铝酸根和水，电极反应式为； （4）①外电路中电流从正极流向负极，由电流方向可知a为负极，b为正极，氢氧燃料电池正极通入含氧气的空气，故空气从B口通入； ②碱性条件下，负极通入的失电子发生氧化反应，与电解质中的结合生成，电极反应式为。 18．（24-25高一下·广东广州·期中）化学反应是获取能量的重要途径，通过化学反应实现化学能向热能、电能的直接转化。 (1)从断键和成键角度分析反应中能量的变化，部分化学键的键能如下表： 化学键 H-H O=O H-O 键能(kJ/mol) 436 496 463 则常温常压下，1 mol 在空气中充分燃烧，生成l mol (g)放出热量_______kJ (2)传统汽车中使用的电池主要是铅蓄电池，其构造如图所示。 ①电池工作时，电子由_______流出(填“Pb”或“”)。 ②该电池的工作总反应化学方程式为_______，其工作时电解质溶液的pH将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)和可以形成碱性燃料电池，结构如图所示。B为电池的_______极，电极A反应式为_______，若反应生成28 g ，则该燃料电池理论上消耗的的体积(在标准状况下)为_______L。 【答案】(1)242 (2) Pb 增大 (3) 正 33.6 【详解】（1）1mol 燃烧生成1mol 的反应为：，1 mol 在空气中充分燃烧，生成l mol (g)放出热量为：生成物总键能-反应物总键能 = 。 （2）① 铅蓄电池中，为负极，失电子，为正极得电子，原电池中电子由负极（）流出。 ② 铅蓄电池总反应为：；工作过程不断消耗，同时生成水，电解质中浓度降低，酸性减弱，因此增大。。 （3）燃料电池中，通入燃料的电极为负极（A极，失电子），通入的B电极为正极。 A极在碱性条件下失电子生成，电极反应配平得：。 物质的量为，生成1mol 转移电子，根据电子守恒，1mol 转移电子，因此消耗物质的量为，标况下体积为。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $