第三单元 化学能与电能的转化
第1课时 化学能转化为电能
1．各种各样的电池就是________与________转化的最好体现。
2．原电池
(1)概念：将________转化成________的装置称为原电池，在原电池中发生的化学反应是________反应。
(2)原电池工作原理：以Zn、Cu、稀硫酸原电池为例
项目 Zn Cu
电极名称 ________ ________
电极反应 ________ ________
反应类型 ________ ________
外电路电子流向 由________片沿导线流向________片
内电路离子移向 溶液中________向正极移动，在________片上被还原为________
总反应 ________________
能量转化 ________________
(3)工作原理：
①电极名称及反应类型：
电子流出的一极作为________极，该极发生________________反应；
电子流入的一极作为________极，该极发生________________反应。
②电子流动的方向：________电流方向：________________________
③溶液中阴、阳离子移向：________________
(4)原电池的构成条件
①首先有一个自发进行的________________反应(前提条件)。
②两个电极，其活泼性________。一般地，较活泼金属作________极，________电子，发生________反应。较不活泼金属或能导电的非金属单质(如石墨等)作________极，________电子，发生________反应。
③电极插入__________________溶液；
④必须形成闭合回路：两个电极________________，并插入电解质溶液中。
3．(1)钢铁的吸氧腐蚀过程：
钢铁的电化学腐蚀原理示意图
主要发生了下列反应：
负极是：________；反应为：______________________________。
正极是：________；反应为：______________________________。
总反应为：________________
(2)电化学腐蚀：________与电解质溶液接触，发生________反应，比较活泼的金属失去电子被氧化的腐蚀。
判一判：(1)原电池是一种电能转化为化学能的装置。( )
(2)负极失去电子发生氧化反应。( )
(3)正极是电子流出极。( )
(4)用导线连接的铜片和锌片插入稀H2SO4中，铜片上有大量气泡产生。( )
(5)在铜－锌－稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌。( )
(6)原电池中阳离子向正极移动。( )
第2课时 化学电源 电解池
知识点1 化学电源的概念及分类
1．定义：是一种通过________反应，实现________能向________能转化的装置。
2．分类：(1)不能充电，不能反复使用的化学电源称________电池，又称________；
(2)可以充电，可多次重复使用的化学电源称________电池又称________；
(3)燃料电池
知识点2 常见的化学电源
常见化学电池有：________、________、____________、____________、____________、________。
知识点3 燃料电池
1．燃料电池是通过________与________分别在两个电极上发生________反应，将________能直接转化为________能的装置。
2．燃料电池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________部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。
3．以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：
负极：________(发生________反应)；
正极：________(发生________反应)；
总反应：________。
知识点4 电解池
1．(1)定义
将________转化为________的装置叫电解池。
(2)电解池构成条件
①外接________；②________个相同或不同的电极插入________；③形成________回路。
2．电解原理的应用
(1)电解熔融盐或金属氧化物制备活泼金属单质
①电解熔融Al2O3制Al单质：阴极反应式：________；阳极反应式：________；总反应式：________；
②电解熔融NaCl制Na单质：________________________；
③电解熔融MgCl2制Mg单质：________________________；
(2)电解饱和食盐水制备__________、________和________。
第三单元 化学能与电能的转化
第1课时 化学能转化为电能
1．化学能 电能
2．（1）化学能 电能 氧化还原
（2）负极 正极 Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－=== H2↑ 氧化反应 还原反应 锌 铜 氢离子 铜 氢气 Zn＋2H＋===Zn2＋＋ H2↑ 化学能转化为电能
（3）负极 氧化 正极 还原 负极经导线流向正极 正极流向负极 阴离子流向负极，阳离子流向正极
（4）氧化还原 不同 负 失 氧化 正 得 还原 电解质 用导线连接
3．铁 2Fe－4e－===2Fe2＋ 碳 2H2O ＋O2＋ 4e－===4OH－ 2Fe＋2H2O ＋ O2===2Fe（OH）2 不纯的金属 原电池
判一判：（1）× （2）√ （3）× （4）√ （5）× （6）√
第2课时 化学电源 电解池
知识点1
1．氧化还原 化学 电
2．一次 干电池 二次 蓄电池
知识点2
锌锰干电池 银锌纽扣电池 铅蓄电池 镍氢电池 氢氧燃料电池 甲醇空气燃料电池
知识点3
1．燃料 氧气 氧化反应和还原 化学 电
2．内
3．2H2＋4OH－－4e－===4H2O 氧化 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 还原 2H2＋O2===2H2O
知识点4
1．（1）电能 化学能 （2）直流电源 两 电解质溶液 闭合
2．（1）Al3＋ ＋ 3e－===Al 2O2－－ 4e－===O2↑ 2Al2O34Al＋3O2↑ 2NaCl2Na＋Cl2↑ MgCl2Mg＋Cl2↑ （2）烧碱 氯气 氢气
1第2课时 化学电源 电解池
必备知识基础练进阶训练第一层
知识点1一次电池
1.银锌纽扣电池，其电池的电池反应式为：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法不正确的是( )
A．锌作负极
B．正极发生还原反应
C．电池工作时，电流从Ag2O经导线流向Zn
D．负极的电极方程式为：Zn－2e－===Zn2＋
2．日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑ (NH3与Zn2＋能反应生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是( )
①锌为负极，石墨为正极；
②干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化；
③工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极；
④长时间连续使用时，内装糊状物可能流出而腐蚀用电器
A．①③ B．②③
C．③④ D．①④
3．(双选)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用，锌－锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法中错误的是( )
A．电池工作时，锌失去电子，锌是负极
B．电池工作时，溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动
C．电池负极的电极反应式为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
D．外电路中每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g
知识点2二次电池
4.下列关于充电电池的叙述，不正确的是( )
A．充电电池的化学反应原理是氧化还原反应
B．较长时间不使用电器时，最好从电器中取出电池，并妥善存放
C．充电电池可以无限制地反复放电、充电
D．充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行
5．下列电池属于二次电池的是( )
A．银锌纽扣电池 B．氢氧燃料电池
C．铅蓄电池 D．锌锰干电池
6．汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，下列叙述中正确的是( )
A．Pb是正极
B．PbO2得电子，被氧化
C．电池放电时，溶液的酸性增强
D．负极反应是Pb＋SO－2e－===PbSO4
7．镍—镉(Ni—Cd)可充电电池的总反应为Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，该电池的负极材料是( )
A．Cd B．NiO(OH)
C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2
8．(双选)锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是( )
A．Li是正极，电极反应式为Li－e－===Li＋
B．Li是负极，电极反应式为Li－e－===Li＋
C．MnO2是正极，电极反应式为MnO2＋e－===MnO
D．Li是负极，电极反应式为Li－2e－===Li2＋
知识点3燃料电池
9.下列关于燃料电池的说法正确的是( )
A．燃料电池是通过燃烧方式将化学能转换为电能
B．氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为正极
C．氢氧燃料电池是一种环境友好电池
D．燃料电池的能量转化率可达100%
10．
燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是( )
A．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
B．a极是负极，该电极上发生氧化反应
C．总反应方程式为2H2＋O2===2H2O
D．b极反应是O2＋2H2O－4e－===4OH－
11．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述正确的是( )
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C．氢氧燃料电池工作时氧气在正极被还原
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
12．(双选)某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气，所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，正极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO。下列说法正确的是( )
A．该电池可在常温或高温时工作
B．负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O
C．该电池工作时负极有CO2生成
D．理论上该电池供应1 mol H2O，同时导线中转移2 mol电子
知识点4电解池的概念
13.电解池是将________能转化为________能的装置( )
A．化学 化学 B．电 电
C．化学 电 D．电 化学
14．下列金属中，通常用电解法冶炼的是( )
A．Na B．Fe
C．Hg D．Ag
15．(双选)电解饱和食盐水得不到( )
A．钠 B．氯气
C．氧气 D．氢氧化钠
关键能力综合练进阶训练第二层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．我们生活中离不开各种各样的电池，下列关于电池的说法错误的是( )
A．用后不能再生的电池称为一次电池，如锌锰干电池(电解质溶液中含氯化铵等)
B．放电后通过充电可反复使用的电池称为二次电池，如镍镉电池、铅蓄电池等
C．手机、电脑、数码相机中的可充电电池使用寿命长，对环境无害，不用进行回收
D．目前我国生产的无汞干电池，对环境和人体健康没有明显危害，可以不进行特殊处理，和普通垃圾混放
2．下列电池工作时，负极上有H2参与反应的是( )
3．下列电池工作时能量转化形式与其他三个不同的是( )
A．氢氧燃料电池 B．硅太阳能电池
C．银锌纽扣电池 D．碱性锌锰干电池
4．下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法正确的是( )
A．电池Ⅰ工作时，电子由锌经过电解质溶液流向铜
B．电池Ⅱ是一次电池
C．电池Ⅲ工作时，氢气发生还原反应
D．电池Ⅳ工作一段时间后，锌筒变软
5．Mg AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：
2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。有关该电池的说法正确的是( )
A．Mg为电池的正极
B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
C．不能被KCl 溶液激活
D．可用于海上应急照明供电
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6．某鱼雷采用Al Ag2O动力电池，该电池以溶解有氢氧化钾的流动海水为电解液，电池总反应为2Al＋3Ag2O＋2KOH===6Ag＋2KAlO2＋H2O。下列说法不正确的是( )
A．Ag2O为电池的正极
B．Al在电池反应中被还原
C．电子由Ag2O极经外电路流向Al极
D．电解液中的OH－向Al极迁移
7．研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为： 5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是( )
A．AgCl是还原产物
B．Na＋不断向“水”电池的负极移动
C．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl
D．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
8．一种直接铁燃料电池(电池反应为：3Fe＋2O2===Fe3O4)的装置如图所示，下列说法正确的是( )
A．Fe极为电池负极
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5.6 g Fe参与反应，导线中流过1.204×1023个e－
9．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( )
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O
三、非选择题
10．1887年，英国人赫勒森发明了最早的干电池，如今干电池已经发展成为一个庞大的家族，种类达100多种。应用广泛的是Zn MnO2干电池，其电解质溶液是ZnCl2 NH4Cl混合溶液。电池工作一段时间后，电池内存在7种物质：NH3、Mn2O3、ZnCl2、MnO2、NH4Cl、Zn和H2O。请回答下列问题
(1)该电池的负极材料是________；电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”，下同)；放电时NH向________移动。
(2)该氧化还原反应的化学方程式为__________________________________________
________________________________________________________________________，
发生还原反应的物质是________，被氧化的元素是________。若有17.4 g氧化剂参与反应，则电子转移数目为________NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(3)普通锌锰电池的缺点是电量小、放电电流弱。为增大放电电流，可把负极锌片改为锌粉，其理由是________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若ZnCl2 NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是____________________________。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填序号)。
a．NaOH b．Zn
c．Fe d．NH3·H2O
学科素养升级练进阶训练第三层
1．(素养题—科学探究与创新意识)华中科技大学一项科学研究表明：一种被称为Li 空气微型石墨烯超级电容器的电池，它充电和放电的速率是标准电池的100～1 000倍。该电池由单原子层的碳构成，放电时将锂氧化产生锂离子和电子，空气中的氧分子得到电子，从而产生电能。则下列说法正确的是( )
A．Li电极是该电池的正极
B．O2在电极上发生氧化反应，其电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．放电时，电池中不存在OH－
D．放电时，电池中有OH－向负极移动
2．(双选)(素养题—证据推理与模型认知)乙醇(C2H5OH)燃料电池是一种新型电池，其中采用质子(H＋)溶剂，在200 ℃左右时供电，电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．通入乙醇的a电极是负极
B．氧气在b电极上发生氧化反应
C．电池工作时，质子向电池的负极迁移
D．电池工作时，电流由b极沿导线流向a极
3．
(素养题—科学精神与社会责任)碳排放是影响气候变化的重要因素之一。科学家研发出一种新系统，“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，生成氢气，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．a极通Ar气的目的是增强导电能力
B．a极的电极反应式为C＋2CO－4e－===3CO2↑
C．电流由b极沿导线经负载再流向a极
D．CO由b极区透过隔膜流向a极区
4．
化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一，图1为锌锰干电池的构造示意图，锌锰干电池的负极材料是________(填物质名称)，负极发生的电极反应为______________________。若反应消耗32.5 g负极材料，则电池中转移电子的数目为________。
(2)目前常用的镍－镉(Ni—Cd)可充电电池的总反应式可表示为Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法正确的是________(填序号)。
①该电池可以在酸性条件下进行充、放电。
②该电池放电时，负极的电极反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2
③该电池放电时，Cd极的质量减少
④该电池放电时，化学能转变为电能
(3)图2为氢氧燃料电池的构造示意图，电解质溶液是KOH溶液。则X极为电池的________(填“正”或“负”)极，X极的电极反应式为____________________________。
第2课时 化学电源 电解池
必备知识基础练
1．答案：D
解析：A.Zn失电子发生氧化反应而作负极，故A正确；B.正极上Ag2O得电子发生还原反应，故B正确；C.原电池中电流从正极沿导线流向负极，该原电池中Zn是负极、Ag2O是正极，所以放电时电流从Ag2O经导线流向Zn，故C正确；D.碱性条件下锌离子生成Zn(OH)2，所以负极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，故D错误；故答案为D。
2．答案：D
解析：①由负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，可判断出锌为负极，石墨为正极，①正确；②干电池是一次电池，只能实现化学能向电能的转化，②错误；③电池工作时，电子从负极Zn流向正极石墨，③错误；④NH4Cl和ZnCl2都是强酸弱碱盐，水解使电解质溶液显酸性，所以长时间连续使用该电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，且MnO2不断吸收H2而产生H2O，糊状物也越来越稀，可能流出而腐蚀用电器，④正确；综上所述可知，说法正确的是①④，故合理选项是D。
3．答案：BD
解析：该原电池中，Zn失电子作负极、二氧化锰作正极，负极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，正极反应式为2MnO2＋H2O＋2e－===Mn2O3＋2OH－，放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，据此分析解答；
A、原电池工作原理是，负极失电子，发生氧化反应，故A正确；B、电池工作时，电子由负极流向正极，根据异性电荷相吸，溶液中K＋、H＋向正极移动，OH－向负极移动，故B错误；C、负极失电子，发生氧化反应，所以负极的电极反应式为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，故C正确；D、由Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)可知，65 g Zn反应转移电子为2 mol，则6.5 g Zn反应转移0.2 mol电子，故D错误；故选BD。
4．答案：C
解析：A.充、放电的化学反应中有电子转移，所以反应属于氧化还原反应，A正确；B.用电器较长时期内不再使用，最好将电池取出并放于低温，干燥的地方，如果不这样，即使用电器被关掉，系统仍会使电池有一个低电流输出，这样就会缩短电池的使用寿命，B正确；C.充电电池的使用有一定年限，所以不能无限制的反复充电、放电，C错误；D.充电时，阴极、阳极反应式是放电时正极、负极反应式的逆反应，所以充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行，D正确；故合理选项是C。
5．答案：C
解析：A.银锌纽扣电池的原料一次加入，不能反复使用，属于一次电池，A不符合题意；B.氢氧燃料电池属于燃料电池，不能充电反复使用，B不符合题意；C.铅蓄电池属于可充电电池，可以反复使用，是二次电池，C符合题意；D.锌锰干电池是一次电池，不能反复使用，是一次电池，D不符合题意；故合理选项是C。
6．答案：D
解析：放电时，该装置是原电池，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，据此分析解答；A.根据电池反应式知，二氧化铅中Pb的化合价由＋4价变成＋2价，得电子发生还原反应，所以二氧化铅是正极，故A错误；B.二氧化铅得电子被还原，故B错误；C.电池放电时，硫酸参加了反应，同时生成了水，所以溶质的质量减少，溶剂的质量增加，所以溶液酸性减弱，故C错误；D.二氧化铅是正极，铅是负极，负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅，电极反应式为：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)，故D正确；故选D。
7．答案：A
解析：根据总反应式结合化合价的变化判断被氧化和被还原的物质，原电池中负极发生氧化反应。
镍—镉(Ni—Cd)可充电电池的总反应为Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由方程式可知放电时Cd元素化合价升高，被氧化，在原电池负极上发生氧化反应，则Cd为原电池的负极，答案选A。
8．答案：BC
解析：在原电池中，失电子的金属为负极，发生失电子的氧化反应，得电子的物质在正极发生还原反应，锂电池是一种体积小，储存能量较高的可反复充电的环保电池。A.根据锂电池的总反应式Li＋MnO2===LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应为：Li－e－===Li＋，故A错误；B.根据锂电池的总反应式Li＋MnO2===LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应为：Li－e－===Li＋，故B正确；C.MnO2是正极，电极反应为MnO2＋e－===MnO，故C正确；D.负极电极反应为：Li－e－===Li＋，故D错误；故答案为BC。
9．答案：C
解析：A、燃料电池是将化学能转换为电能的装置，没有燃烧过程，错误；B、氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，错误；C、氢氧燃料电池得到的产物是水，是一种环境友好电池，正确；D、燃料电池的能量转化率达不到100%，错误；本题选择C。
10．答案：D
解析：A.氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，A正确；B.a极通入的是H2为负极，a极的电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，发生的是氧化反应，B正确；C.结合通入正负极的物质分别为氧气和氢气，故电池的总反应方程式为2H2＋O2===2H2O，C正确；D.b极反应是正极，发生还原反应，b电极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D错误；答案选D。
11．答案：C
解析：A、在锌锰干电池中，正极是碳棒，该极上二氧化锰发生得电子的还原反应，该电极质量不会减少，A错误；B、氢氧燃料电池属于原电池的一种，是将化学能转化为电能的装置，不可将热能直接转变为电能，B错误；C、氢氧燃料电池中，燃料做负极，发生失电子的氧化反应，被氧化，氧气在正极被还原，C正确；D、太阳能电池的主要材料是半导体硅，不是二氧化硅，D错误。答案选C。
12．答案：CD
解析：A.电解质为熔融的碳酸钾，该电池必然在高温下工作，A错误；B.总反应－正极反应可得负极反应式为：2H2＋2CO－4e－===2CO2＋2H2O，B错误；C.由电极反应式可知，负极有二氧化碳生成，C正确；D.由2H2＋2CO－4e－===2CO2＋2H2O可知，每生成2 mol水，转移4 mol电子，供应1 mol H2O，转移2 mol电子，D正确。答案选CD。
13．答案：D
解析：电解池是非自发进行的氧化还原反应，要外加电源，是将电能转化为化学能的装置；D正确；综上所述，本题选D。
14．答案：A
解析：炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al，一般用电解熔融的氯化物(Al是电解熔融的Al2O3)制得；冶炼较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu，常用还原剂有(C、CO、H2等)；冶炼不活泼的金属Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得，据此分析解答：A.Na的性质很活泼，用电解熔融的氯化物的方法冶炼，故A符合题意；B.Fe用热还原法冶炼，故B不符合题意；C.Hg用热分解法冶炼，故C不符合题意；D.Ag用热分解法冶炼，故D不符合题意；答案选A。
15．答案：AC
解析：用惰性电极电解氯化钠溶液，阳极的电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极的电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑，所以电解过程中生成氯气、氢气、氢氧化钠，总反应方程式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；溶液中钠离子不会放电，不能得到金属钠和氧气，故选AC。
关键能力综合练
1．答案：C
解析：A.用后不能再生的电池称为一次电池，如锌锰干电池(电解质溶液中含氯化铵等)，正确；B.放电后通过充电可反复使用的电池称为二次电池，如镍镉电池、铅蓄电池等，正确；C.手机、电脑、数码相机中的可充电电池使用寿命长，但其报废后对环境有害，应进行回收，原说法不正确；D.目前我国生产的无汞干电池，对环境和人体健康没有明显危害，可以不进行特殊处理，和普通垃圾混放，正确。
2．答案：A
解析：A.氢燃料电池，负极上氢气失电子发生氧化反应，故A正确；B.锌锰碱性电池，负极上锌失电子发生氧化反应，故B错误；C.铅蓄电池，负极上铅失电子发生氧化反应，故C错误；D.银锌纽扣电池，负极上锌失电子发生氧化反应，故D错误。答案选A。
3．答案：B
解析：A.氢氧燃料电池将化学能转化为电能；B.硅太阳能电池将太阳能转化为电能；C.银锌纽扣电池将化学能转化为电能；D.碱性锌锰干电池将化学能转化为电能；可见电池工作时能量转化形式与其他三个不同的是硅太阳能电池；故合理选项是B。
4．答案：D
解析：A、根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，锌为负极，Cu为正极，即电子从锌电极经外电路流向Cu极，故A错误；B、电池Ⅱ为二次电池，故B错误；C、电池Ⅲ是燃料电池，负极上发生氧化反应，即氢气发生氧化反应，故C错误；D、电池Ⅳ：Zn为负极，Zn失去电子，转化成Zn2＋，锌筒变薄变软，故D正确。
5．答案：D
解析：A、根据电极总电极反应式，化合价升高的作负极，Mg作负极，故错误；B、AgCl作正极，故错误；C、KCl属于电解质，能被激活，故错误；D、利用海水作电解质溶液，故正确。故选D。
6．答案：BC
解析：2Al＋3Ag2O＋2KOH===6Ag＋2KAlO2＋H2O中Al失去电子发生氧化反应为负极，Ag2O得到电子发生还原反应为正极，据此解答：
A．Ag2O得到电子发生还原反应为正极，A正确；B.Al失去电子化合价升高被氧化， B错误；C.电子从负极流向正极，则由Al极经外电路流向Ag2O极，C错误；D.阴离子移向负极，则OH－移向Al极，D正确；答案选BC。
7．答案：D
解析：A、由电池总反应5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl可知银失去电子被氧化得氧化产物，即银做负极，产物AgCl是氧化产物，选项A错误；B、原电池中阳离子向正极移动，即Na＋不断向“水”电池的正极移动，选项B错误；C、正极二氧化锰得到电子，发生还原反应，电极反应式为：5MnO2＋2e－===Mn5O，选项C错误； D、根据方程式中5MnO2生成1 Na2Mn5O10，化合价共降低了2价，所以每生成1 mol转移2 mol电子，选项D正确。答案选D。
8．答案：AB
解析：A、铁燃料电池中铁失去电子为电池负极，选项A正确；B、KOH溶液为电池的电解质溶液，为碱性电池，选项B正确；C.电子由负极Fe极沿导线流向正极多孔碳极，选项C错误；D.根据电池反应：3Fe＋2O2===Fe3O4可知，3 mol铁参与反应时转移8 mol e－，故每5.6 g Fe参与反应，导线中流过1.605×1023个e－，选项D错误。答案选AB。
9．答案：A
解析：A、根据C元素的化合价的变化二氧化碳中C元素的化合价为最高价＋4价，所以生成二氧化碳的反应为氧化反应，所以在负极生成，A错误；B、在微生物的作用下，该装置为原电池装置，化学反应速率加快，所以微生物促进了反应的发生，B正确；C、原电池中阳离子向正极移动，C正确；D、电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应，D正确，故选A。
10．答案：(1)Zn(或锌) 正极 正极 (2)Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋H2O＋2NH3↑ MnO2 Zn 0.2 (3)使反应面积增大，提高放电效率 (4)锌与置换出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b
解析：(1)电池负极是活泼金属发生氧化反应，所以负极材料是锌；电子由负极流向正极；放电时阳离子向正极移动。(2)锌失去电子，发生氧化反应生成锌离子，而二氧化锰得电子，发生还原反应生成三氧化二锰，根据得失电子守恒配平得：2MnO2＋2NH4Cl＋Zn===NH3↑＋Mn2O3＋ZnCl2＋H2O，二氧化锰中的锰由＋4价变成＋3价，发生还原反应作氧化剂，17.4 g MnO2的物质的量＝＝0.2 mol，而锰由＋4价变成＋3价，1 mol MnO2转移1 mol电子，则0.2 mol MnO2转移0.2 mol电子。(3)锌片改为锌粉，固体表面积增大，反应速率增大。(4)电化学腐蚀比化学腐蚀更快，锌与置换出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂时既能除去杂质又不能引进新的杂质离子，题中a项和d项会与溶液中的Zn2＋反应，c项会引入新杂质Fe2＋，所以选b项。
学科素养升级练
1．答案：C
解析：A.在该电池中，Li失去电子，发生氧化反应，所以Li是负极，A错误；B.O2在反应中得到电子，发生还原反应，其电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B错误；C.由于电池中没有水的存在，所以O2得到电子变为O2－，不会存在OH－，C正确；D.由于其中无水，所以电池中不会存在OH－，也就没有OH－向负极移动，D错误；故合理选项是C。
2．答案：AD
解析：A.原电池工作时，阳离子向正极移动，则a为负极，A正确；B.在b电极上发生反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，氧气得到电子发生还原反应，B错误；C.电池工作时，阳离子(质子)向电池的正极移动，C错误；D.电池工作时，电流由正极沿导线流向负极，在该电池中由b极流向a极，D正确。
3．答案：A
解析：碳燃料电池总反应为C＋O2===CO2，碳在负极(a极)失电子，空气中O2在正极(b极)得电子。A.a极通Ar气，可使碳和熔融碳酸盐的混合物隔绝空气，防止碳被氧化使导电能力下降，而不是为增强导电能力，故A错误；B.a极为负极，碳失电子，电极反应式为C－4e－＋2CO===3CO2↑，故B正确；C.a极失去的电子沿导线经负载再流向b极，则电流由b极沿导线经负载再流向a极，故C正确；D.b极为正极，空气中的O2得电子，电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO，阴离子CO由b(正极)极区透过隔膜流向a(负极)极区，故D正确。答案选A。
4．答案：(1)锌 Zn－2e－===Zn2＋ 6.02×1023 (2)②④ (3)负 H2－2e－＋2OH－===2H2O
解析：锌锰干电池是应用最普遍的电池之一，锌为负极，发生氧化反应；镍－镉(Ni—Cd)可充电电池，放电为原电池，充电为电解池，氢氧燃料电池属于新型电池，氢气做负极，发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，在分析和书写电极反应时，要注意电解质溶液的性质。
(1)负极发生氧化反应，锌失去电子被氧化，所以负极材料为锌，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，32.5 g锌的物质的量为0.5 mol，1 mol锌参与反应失去2 mol电子，所以32.5 g锌参与反应时转移电子的物质的量为1 mol，数目为6.02×1023。
(2)①Ni(OH)2与Cd(OH)2可以与酸反应，则该电池不能在酸性条件下进行充、放电，①错误；②电池放电时，负极的电极反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，②正确；③电池放电时，Cd为负极，发生氧化反应生成Cd(OH)2，Cd极的质量增加，③错误；④该电池放电时为原电池，化学能转化为电能，④正确。
(3)电解质溶液为KOH溶液，X电极上失去电子，为负极，氢气在负极失电子被氧化，电极反应式为：H2＋2OH－－2e－===2H2O。
1第三单元 化学能与电能的转化
第1课时 化学能转化为电能
必备知识基础练进阶训练第一层
知识点1原电池的工作原理
1.根据原电池的有关知识，下列反应不能用于设计成原电池的是( )
A．2H2＋O2===2H2O
B．2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
D．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
2．下列关于原电池的叙述中不正确的是( )
A．原电池能将化学能转变为电能
B．原电池负极发生的电极反应是氧化反应
C．原电池在工作时其负极不断产生电子并经外电路流向正极
D．原电池的电极只能由两种不同的金属构成
3．以下铜锌原电池工作原理认知模型图中， 不正确的是( )
A．正负极标注 B．电极反应式
C．电子移动方向 D．H＋的移动方向
4．将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸溶液中，下列叙述正确的是( )
A．正极附近SO的浓度逐渐增大
B．负极附近SO的浓度逐渐增大
C．负极附近SO的浓度逐渐减小
D．正负极附近SO的浓度基本不变
5．(双选)下图各装置中，能形成原电池的是 ( )
A．①中液体为FeCl3溶液 B．②中液体为醋酸
C．③中液体为H2SO4溶液 D．④中液体为稀盐酸
知识点2原电池的正负极判断
6.有关原电池的工作原理中的下列说法中不正确的是( )
A．电池负极发生氧化反应
B．电池正极发生还原反应
C．电子流向是从负极流向正极(外电路)
D．电流方向是从负极流向正极(外电路)
7．各烧杯中盛有海水，能形成原电池且铁为正极的是( )
8．
如图所示的装置中，M为活动性顺序位于氢之前的金属，N为石墨棒，下列关于此装置的叙述中不正确的是( )
A．N上有气泡产生
B．M为负极，N为正极
C．电解质溶液中H＋的浓度减小
D．导线中有电流通过，电流方向是由M到N
9．
如图所示，电流表指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是( )
A．C中阳离子向A极移动
B．A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸
C．B极为原电池的正极
D．A极发生氧化反应
10．
某学生用锌片、铜片、发光二极管、滤纸、导线、玻璃片等制成如图所示的原电池，当滤纸用醋酸溶液润湿时，二极管发光。下列有关该电池的说法正确的是( )
A．铜片上的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋
B．锌片为电池的负极
C．外电路中电子由铜片经导线流向锌片
D．该电池工作时电能直接转化为化学能
11．(双选)下图是土豆电池的示意图。土豆电池工作时，下列有关说法正确的是( )
A．Fe作负极，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋
B．Cu作正极，Cu片质量减少
C．电子由Fe经导线流向Cu片
D．实现了电能向化学能的转化
知识点3原电池的应用
12.下列各种变化是因为构成原电池的是( )
A．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层
B．金属表面涂漆以阻止金属被氧化
C．红热的铁丝与水接触铁表面形成黑色物质
D．铁与稀硫酸反应时，加入少量硫酸铜溶液后可使反应速率加快
13．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是( )
A．2H＋＋2e－===H2
B．Fe－2e－=== Fe2＋
C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．Fe3＋＋e－===Fe2＋
14．某金属能与盐酸反应放出氢气，该金属与锌组成的原电池中，锌为原电池的负极，则金属可能是( )
A．铝 B．铜
C．铁 D．镁
15．某电池总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，下列与此电池总反应不符的原电池是( )
A．铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池
B．石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池
C．铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池
D．银片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池
16．有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与C构成原电池时，电极反应式为：C2－＋2e－―→C，B－2e－―→B2＋则A、B、C、D金属性由强到弱的顺序为( )
A．A＞B＞C＞D B．A＞B＞D＞C
C．D＞C＞A＞B D．D＞A＞B＞C
关键能力综合练进阶训练第二层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．下图所示各种装置中能构成原电池的是( )
A．①②③ B．④⑤⑥
C．①③⑤ D．②④⑥
2．在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是( )
①Fe2＋转化为Fe3＋ ②O2被还原 ③产生H2
④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·xH2O ⑤杂质碳被氧化
A．①②B．②③④
C．①②③④ D．①②③④⑤
3．
如图所示，烧杯中盛的是水，铁圈和银圈直接相连，在接头处用一根绝缘细丝吊住，并使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，反应一段时间后，观察到的现象是( )
A．两圈仍保持平衡
B．有气泡产生，两圈摇摆不定
C．铁圈向下倾斜
D．银圈向下倾斜
4．对于锌—铜—稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1 mol电子通过时，理论上的两极变化是( )
①锌片溶解了32.5 g ②锌片增重32.5 g ③铜上析出1 g H2 ④铜片上析出1 mol H2
A．①③ B．②③
C．③④ D．①④
5．将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，下图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系，其中正确的是( )
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6．把活泼金属片a和b放在盛有稀食盐水和酚酞混合液的表面皿中，构成如图所示原电池，一段时间后观察到区域I变红色，则下列叙述正确的是( )
A．a是原电池的负极 B．b的活泼性大于a
C．无电流产生 D．b 电极上有气泡产生
7．有a、b、c、d四种金属，用导线两两相连插入稀硫酸中可以组成原电池，a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，a极发生氧化反应；b、d相连时，b极有大量气泡生成。则四种金属的活动性按由强到弱顺序排列的是( )
A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b
C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a
8．
如图是某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法不正确的是( )
A．装置中存在“化学能→电能→光能”的转化
B．锌片上发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋
C．如果将稀硫酸换成柠檬汁，则导线中不会有电子流动
D．如果将锌片换成铁片，则电路中的电流方向会发生改变
9．Mg H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是( )
A．Mg电极是该电池的负极
B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C．石墨电极附近溶液的碱性增强
D．溶液中Cl－向正极移动
三、非选择题
10．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下。
号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向
① Al、Mg 稀盐酸 偏向Al
② Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu
③ Al、C(石墨) 稀盐酸 偏向石墨
④ Al、Mg 氢氧化钠溶液 偏向Mg
⑤ Al、Zn 浓硝酸 偏向Al
试根据表中的电流表指针偏转方向回答下列问题：
(1)实验①、②中Al所作的电极(正极或负极)是否相同？________(填“相同”或“不相同”)。
(2)由实验③完成下列填空：
①铝为________极，电极反应式为________________________________________；
②石墨为________极，电极反应式为______________________________________；
③电池总反应为________________________________________________________。
(3)实验④中铝作负极还是正极？________，理由是________________________。写出铝电极的电极反应式：________________________。
(4)解释实验⑤中电流表指针偏向铝的原因：________________________。
(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：__________________________。
学科素养升级练进阶训练第三层
1．
(素养题—证据推理与模型认知)右图是Zn和Cu组成的原电池示意图，某小组做完该实验后，在读书卡片上记录如图，卡片上描述合理的是( )
卡片No.10 Date：2020－6－11
实验记录：
①电流方向：锌→铜；②铜极上有氢气产生；
③锌片变薄。
实验结论：
④Zn为正极，Cu为负极； ⑤铜比锌活泼；
⑥H＋向铜片移动。
A．①②③ B．④⑤⑥
C．③④⑤ D．②③⑥
2．(素养题—科学探究)(双选)铜是人类认识并应用最早的金属之一，我国是最早使用铜器的国家之一。铁与人类生活密切相关，几乎无处不在，是地壳中含量仅次于铝的金属。某研究性学习小组为了证明铁的金属活动性比铜强，设计了如下实验方案，合理的是( )
A．将铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出
B．将铜片置于FeCl3溶液中铜片逐渐溶解
C．把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生
D．把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产生
3．
(素养题—证据推理与模型认知)在如图所示装置中，观察到电流表指针发生偏转，M棒变粗，N棒变细，P为电解质溶液。由此判断下列M、N、P所代表的物质可以成立的是( )
选项 M N P
A 锌 铜 稀硫酸
B 铜 铁 稀盐酸
C 银 锌 硝酸银溶液
D 铜 铁 硝酸铁溶液
4.(素养题—科学探究与创新意识)利用生活中或实验室中的常用物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计一个原电池。请填写下列空白：
(1)实验原理：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)实验用品：电极(________、________)、稀硫酸、________、________耳机(或电流计)。
(3)①按如图所示装置连接好实验仪器，这时可以听见耳机发出“嚓嚓……”的声音。其原因是在原电池中化学能转化为________，在耳机中________又转化为声波这种能量。
②在该原电池内，Fe在________极发生了________反应，H＋在________极发生了________反应。
第1课时 化学能转化为电能
必备知识基础练
1．答案：D
解析：A.该反应中，氢氧元素的化合价发生变化，属于自发的氧化还原反应，所以能构成原电池，故A错误；B.该反应中，氧元素的化合价明显变化，属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故B错误；C.该反应中，锌氢元素化合价发生变化，属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故C错误；D.该反应中，没有化合价变化，不属于氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故D正确；正确答案是D。
2．答案：D
解析：A.原电池是将化学能变成电能的装置，故A正确；B.原电池的负极失去电子发生氧化反应，故B正确；C.原电池的负极失去电子，电子沿外电路流向正极，故C正确；D.原电池的电极可以是金属也可以是能够导电的非金属，如石墨等，故D错误。故选D。
3．答案：A
解析：铜锌原电池的原理：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，锌比铜活泼，锌失电子做负极，电极反应式为：Zn－2e－===Zn2＋，铜片做正极，电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑；A.Zn失电子做负极，Cu做正极，正负极标注有错，故A错误；B.锌片的电极反应式为：Zn－2e－===Zn2＋，铜片的电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑，故B正确；C.电子从负极经导线移动至正极，方向正确，故C正确；D.H＋移向正极得电子，故D正确；答案选A。
4．答案：B
解析：将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸溶液中，负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑，A.正极附近SO的浓度逐渐增大，阴离子向负极移动，正极硫酸根离子浓度减小，A错误；B.阴离子向负极移动，负极附近SO的浓度逐渐增大，B正确；C.阴离子向负极移动，负极附近SO的浓度逐渐增大，C错误；D.阴离子向负极移动，负极附近SO的浓度逐渐增大，D错误，答案选B。
5．答案：AB
解析：A、该装置符合原电池的构成条件，所以能形成原电池，故A正确；B、金属锌和醋酸能自发的进行氧化还原反应，符合原电池的构成条件，所以能构成原电池，故B正确；C、因为两电极的活泼性相同，所以该装置不能构成原电池，故C错误；D、该装置没有构成闭合回路，所以不能形成原电池，故D错误；故选AB。
6．答案：D
解析：A.原电池的负极失去电子，发生氧化反应，正确；B.原电池正极获得电子，发生还原反应，正确；C.在原电池中电子流向是从负极流向正极(外电路)，电流则是从正极通过外电路流向负极，正确；D.根据规定：正电荷的流动方向为电流方向，所以在原电池中电流方向是从正极流向负极(外电路)，错误。故选D。
7．答案：C
解析：A.构成原电池需要两个活动性不同的电极，此装置不是原电池，故A错误；B.构成原电池，铁比锡活泼，铁作负极，故B错误；C.构成原电池，锌比铁活泼，锌作负极，铁作正极，故C正确；D.构成原电池，铁比铜活泼，铁作负极，故D错误；答案选C。
8．答案：D
解析：A.由于活动性M>N，所以N为原电池的正极，在正极上溶液中的H＋获得电子变为H2，所以N上有气泡产生，A正确；B.根据题意可知两个电极的活动性M>N，结合原电池反应组成可知：较活泼金属电极M电极为负极，失去电子，发生氧化反应，活动性较弱的石墨电极N为正极，B正确；C.溶液中的H＋在正极得到电子被还原为H2，使溶液中H＋的浓度减小，C正确；D.根据原电池反应原理可知：电子由负极M经外电路流向正极N，而电流的方向为正电荷的移动方向，电流方向与电子流向相反，因此导线中电流方向是由正极(N)流向负极(M)，D错误；故合理选项是D。
9．答案：A
解析：电流表指针发生偏转，说明形成原电池反应，化学能转化为电能；同时A极质量减少，则A为原电池负极，B极上有气泡产生，B为原电池正极，C为电解质溶液；A.在原电池中阳离子移向正极，故阳离子应该移向B电极，A错误；B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，锌作负极，铜作正极，符合题干反应现象，B正确；C.B极上有气泡产生，则B为原电池正极，C正确；D.A电极是原电池的负极，失去电子，发生氧化反应，D正确；故合理选项是A。
10．答案：B
解析：A.原电池工作时，铜作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故A错误；B.原电池工作时，锌作负极，故B正确；C.外电路中电子从负极锌片沿导线流向正极铜片，故C错误；D.该装置是将化学能转化为电能的装置，故D错误；故答案选B。
11．答案：AC
解析：根据金属的活泼性知，Fe作负极，Cu作正极，负极上Fe失电子发生氧化反应，正极得电子发生的还原反应，电子从负极沿导线流向正极，据此解答。
A．Fe作负极，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋，故A正确；B.Cu作正极，Cu片质量不变，故B错误；C.外电路电子由Fe经导线流向Cu片，故C正确；D.实现了化学能向电能的转化，故D错误；答案：选AC。
12．答案：D
解析：A.铝直接被氧气氧化，没有构成原电池，故A不符合题意；B.金属表面涂漆防腐，没有构成原电池，故B不符合题意；C.红热的铁丝与水接触直接反应生成四氧化三铁，没有构成原电池，故C不符合题意；D.Fe与置换出的Cu构成原电池，加快了化学反应速率，故D符合题意；故答案选D。
13．答案：C
解析：钢铁发生吸氧腐蚀时，负极是铁反应，正极是氧气反应，其电极反应是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故C正确。综上所述，答案为C。
14．答案：C
解析：因金属活泼性为Mg＞Al＞Fe＞Cu，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属为Fe或Cu，但Cu与盐酸不反应，只有Fe符合，故选C。
15．答案：C
解析：根据反应“2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋”可知，反应中铁因失电子而被氧化，应为原电池负极；正极应为活泼性比铁弱的金属或导电的非金属材料，Fe3＋在正极得到电子而被还原，电解质溶液应为含Fe3＋的盐。
由总反应可知，负极应为铁，被氧化，电解质溶液应为含有Fe3＋的溶液，题中A、B、D铁都为负极，但C中铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池中锌片为负极，铁片为正极，原电池反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，故答案选C。
16．答案：D
解析：原电池中，电子由负极流向正极，活泼金属作负极，负极上失去电子发生氧化，以此分析：
当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B，则金属活泼性为A>B；当A、D组成原电池时，A为正极，则金属活泼性为D>A；B与C构成原电池时，电极反应式为：C2－＋2e－―→C，B－2e－―→B2＋，B失去电子，则金属活泼性为B>C；综上所述，这四种金属的活泼性为：D＞A＞B＞C。答案选D。
关键能力综合练
1．答案：C
解析：原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。装置①③⑤具备这四个条件，为原电池；②中酒精是非电解质，不能构成原电池，④中没有形成闭合回路，不能构成原电池；⑥中电极相同，不能构成原电池。答案选C。
2．答案：C
解析：钢铁生锈的过程是金属铁发生了吸氧腐蚀(或是析氢腐蚀)，铁为负极，发生失电子的氧化反应，Fe－2e－===Fe2＋，正极上是氧气得电子发生还原反应，2H2O＋O2＋4e－===4OH－，O2被还原，或是在酸性环境下，氢离子得电子的过程，会产生氢气，氢氧化亚铁易被氧气氧化为氢氧化铁，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe由＋2价转为＋3价，最后Fe(OH)3失水形成Fe2O3·xH2O，即为铁锈的成分，而杂质C未参与氧化还原反应，因此合理的是①②③④，故合理选项是C。
3．答案：D
解析：铁圈和银圈连接浸入硫酸铜溶液中，该装置构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，较不活泼的金属银作正极，负极上铁失电子生成亚铁离子进入溶液，导致铁质量减少，正极上铜离子得电子生成铜单质，导致银圈质量增加，所以一段时间后，铁圈质量小于银圈质量，银圈向下倾斜。
4．答案：A
解析：该原电池放电时，负极上锌失电子发生氧化反应，正极上氢离子得电子发生还原反应，所以电池反应式为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2 ↑。设当导线中有1 mol电子通过时，理论上负极锌片溶解x，铜片上析出氢气y。则
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2 ↑ 转移电子
65 g 2 g 2 mol
xy 1 mol
解得x＝32.5 g、y＝1 g，答案选A。
5．答案：A
解析：等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，发生的反应为：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，铜—铁—稀硫酸形成原电池，反应速率增大，反应用时少于b，但生成的氢气少，也少于b，图像应为A，故选A。
6．答案：A
解析：该装置为原电池中的吸氧腐蚀，一段时间后观察到区域I变红色，说明I作正极，氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，破坏了水的电离平衡，使得OH－浓度增大，所以Ⅰ处变红，Ⅱ是活泼金属a作负极，失去电子发生氧化反应。
A.Ⅱ是活泼金属a作负极，失去电子发生氧化反应，故A正确；B.a的活泼性大于b，故B错误；C.原电池工作时有电流产生，故C错误；D.b电极作正极，是氧气得电子发生还原反应，无气泡产生，故D错误；故选A。
7．答案：B
解析：在原电池中，作原电池负极的金属较活泼、作正极的金属较不活泼，电流从正极沿导线流向负极，正极上得电子发生还原反应，负极上失电子发生氧化反应， a、b相连时，a 为负极，则金属活动性a＞b；c、d相连时，电流方向为d→c，则金属活动性c＞d；a、c相连时，a极发生氧化反应，则金属活动性a＞c；b、d相连时，b极有大量气泡生成，则金属活动性d＞b；通过以上分析知，金属活动性强弱顺序是a＞c＞d＞b；故答案为：B。
8．答案：CD
解析：A.原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，不符合题意；B.该原电池中，锌片作负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，不符合题意；C.柠檬汁可以导电，能作电解质溶液，将稀硫酸换成柠檬汁仍然能构成原电池，所以导线中有电子流动，符合题意；D.将锌片换成铁片，铜片仍作正极，所以电路中的电流方向不变，符合题意；答案选CD。
9．答案：AC
解析：镁、过氧化氢和海水形成原电池，镁做负极发生氧化反应，过氧化氢在正极上发生还原反应，过氧化氢做氧化剂被还原为OH－，溶液pH增大，原电池中阴离子移向负极。
A．组成的原电池的负极被氧化，镁为负极，石墨是正极，故A正确；B.双氧水作为氧化剂，在石墨上被还原变为氢氧根离子，发生还原反应，故B错误；C.双氧水作为氧化剂，在石墨上被还原变为氢氧根离子，电极反应为，H2O2＋2e－===2OH－，故溶液pH值增大，故C正确；D.溶液中Cl－移动方向与同外电路电子移动方向一致，应向负极方向移动，故D错误；答案选AC。
10．答案：(1)不相同
(2)负 Al－3e－===Al3＋ 正 2H＋＋2e－===H2↑ 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
(3)负极 Al能与NaOH溶液反应，而Mg不与NaOH溶液反应 Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)Al在浓硝酸中发生钝化，Zn可与浓硝酸发生反应，Zn失去电子被氧化，即Zn是负极，Al是正极
(5)另一个电极材料的活动性、电解质溶液
解析：(1)金属与酸构成的原电池中，活泼金属作负极，Mg的活泼性大于Al，所以实验①中Al作正极，而Al的活泼性大于Cu，所以实验②中Al作负极，故答案为：不相同；(2)实验③中Al作负极，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋，石墨作正极，正极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，电池总反应为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；
(3)实验④中Mg不与NaOH溶液发生反应，Al与NaOH溶液发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，Al失去电子，则Al作负极，负极的电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O；
(4)实验⑤中Al遇浓硝酸发生钝化，Zn与浓硝酸发生氧化还原反应，Zn作负极，Al作正极，电子由负极流向正极；
(5)根据上述实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素是另一个电极材料的活动性、电解质溶液。
学科素养升级练
1．答案：D
解析：铜、锌、稀硫酸构成的原电池中，较活泼的金属Zn作负极，负极上Zn失电子发生氧化反应，较不活泼的金属Cu作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，外电路中，电子从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。①导线中电流方向：铜→锌，故①错误；②铜极上氢离子得电子生成氢气，所以有气泡生成，故②正确；③锌片失电子生成锌离子进入溶液，导致锌片变薄，故③正确；④反应中失电子的锌作负极，得电子的铜作正极，故④错误；⑤锌比铜活泼，故⑤错误；⑥原电池放电时，氢离子向铜片移动，硫酸根离子向锌片移动，故⑥正确；故选D。
2．答案：AC
解析：A.铁从CuSO4溶液中置换出铜，化学方程式CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu，说明Fe比Cu活泼，A符合题意；B.铜溶于FeCl3溶液，反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，说明Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，并不能比较Cu和Fe的金属活动性，B不符合题意；C.把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接，构成原电池；铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生，说明Fe失去电子，作负极，而Cu极上H＋得电子，Cu作正极，一般情况下，较活泼金属作负极，可证实Fe比Cu活泼，C符合题意；D.常温下，Fe遇浓硝酸发生钝化，生成致密的氧化膜，阻止内部金属与浓硝酸进一步反应，而Cu常温下可与浓硝酸反应；因此铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铜作负极，但并不能比较Fe和Cu的活动性，D不符合题意；答案选AC。
3．答案：C
解析：由图示可知该装置是原电池，其中M棒作正极有金属单质析出，N棒作负极，失电子溶解。A.锌、铜、稀硫酸构成原电池，则锌是负极，M棒变细，故A错误；B.铁、铜、稀盐酸构成原电池，M棒上无金属单质析出，故B错误；C.锌、银、硝酸银溶液构成原电池，则锌是负极，M棒上有银析出，故C正确；D.铜、铁、硝酸铁溶液构成原电池，铜作正极，在铜电极上铁离子得到电子转化为亚铁离子，M棒上不能析出金属，故D错误；故答案选C。
4．答案：(2)铁钉(或铁条等) 铜钉(或其他的惰性电极，如铅笔芯等) 烧杯 导线 (3)电能 电能 负 氧化 正 还原
解析：根据Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑知，铁失电子被氧化，则Fe作原电池负极，不如铁活泼的金属或导电的非金属作原电池正极，电解质溶液为弱氧化性酸溶液，结合原电池构成条件及能量转化方式分析解答：
(2)由形成原电池的条件可知，需要铁为负极，正极为铜钉(其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都可以)，硫酸为电解质溶液，还需要烧杯、导线等，故答案为：铁钉或铁条；铜钉(其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都可以)；烧杯、导线；(3)①在原电池中，由化学能转化为电能，在耳机中又由电能转化为声音这种能量，故答案为：电能；电能；②如果将装置中的耳机改为电流计，则电流表指针发生偏转，形成原电池反应，铁为负极，发生氧化反应，电极方程式为Fe－2e－===Fe2＋，正极发生还原反应，电极方程式为2H＋＋2e－===H2↑，铁钉应该连接电流计的负极，铜钉连接电流计的正极，故答案为：负；氧化；正；还原。
1第二单元 化学反应中的热
第1课时 放热反应与吸热反应
知识点1 放热反应和吸热反应
1．在化学反应中，反应物转化为生成物的同时，必然发生________的变化。
2．反应中的化学能可以转化成________、________、________等。
3．说出下列变化中能量转化方式：
实例 能量转化方式
煤炭燃烧 化学能转化为________
天然气的燃烧 化学能转化为________
生活中电池放电 化学能转化为________
闪电时产生氮氧化物 ________转化为化学能
高温煅烧石灰石 ________转化为化学能
植物的光合作用 ________转化为化学能
水的电解 ________转化为化学能
4.化学上把________称为放热反应，举例____________________________。
常见的放热反应类型有：________、________、________、________、________等。
5．化学上把________称为吸热反应，举例________。
常见的吸热反应类型(或反应)有：__________、__________、__________、__________等。
知识点2 热化学方程式
1．热化学方程式
(1)定义：将一个化学反应的________变化和________变化同时表示出来的化学方程式。
如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
(2)书写应注意事项
①在各物质的后面要标明物质的________，一般用英文字母________、________、________分别代表物质的气态、液体、固态。但不用“↑”“↓”(因已注明状态)。
②在ΔH后要注明________，因为在不同的________下进行同一个反应，其反应的________是不同的。若为298 K，1.01×105Pa，则可以省略不标出。
③标明ΔH的________：吸热表示为“________”，放热表示为“________”。
④ΔH的单位为________。
⑤热化学方程式中的化学计量系数指的是反应中各物质的________，并不表示物质的分子或原子个数，因此化学计量系数可以是________数，也可以是________数，若各物质的化学计量系数加倍，则ΔH的________也加倍。若反应逆向进行，则ΔH________改变，但________不变。
2．从宏观和微观两个角度分析化学反应中能量变化的原因：
(1)从反应前后物质总能量变化角度分析(宏观方面)
①化学反应遵循着________________定律。
②当反应物的总能量________生成物的总能量时，反应物需要吸收能量才能转化为生成物；
当反应物的总能量________生成物的总能量时，反应物转化为生成物时就会放出能量。
下列两幅能量变化示意图，请判断图1表示的是________反应，图2表示的是________反应。
(2)从化学键的角度分析(微观方面)
①化学反应的本质：________中化学键的断裂和________中新化学键的形成。
②化学键的断裂、形成能量变化：
断开化学键需要________能量，形成化学键需要________能量。
③断开化学键所吸收的能量________形成化学键所放出的能量，则该反应过程中吸收能量；
若反应过程中，断开化学键所吸收的能量________形成化学键所放出的能量，则该反应放热。
④反应热与键能的关系：
ΔH＝________能量－________能量
第2课时 燃料燃烧释放的能量 氢燃料的应用前景
知识点1 燃料燃烧释放的能量
1．________________为人类工业文明的产生和发展奠定了基础。
2．生活中常见的燃料有________、________、________等化石燃料。
3．质量相同的不同燃料，完全燃烧后放出的热不相等，这与燃料的________有关。
4．热值是指一定条件下单位________的可燃物________所放出的热，单位是________。
5．由于氢气在________、________、________、________等方面存在诸多的问题，煤炭、石油等化石燃料仍然是当今较为主要的能源。
6．煤炭等化石燃料的燃烧常常伴随着大量烟尘、CO、________、________等有毒有害物质的排放，后两者还能导致________，对环境的破坏非常严重。
7．为了解决燃料燃烧中存在的问题，化学工作者在许多方面进行了卓有成效的努力与探索。
一是________，尤其是减少作为燃料的煤和石油的开采，将更多的化石燃料留给后人；
二是________________________，利用化学方法将化石燃料转化为洁净燃料，提高燃烧效率；
三是________________________，氢能、水能、太阳能、风能等都是更清洁、更高效的能源。
知识点2 氢燃料的应用前景
1．氢气的________在普通燃料中是最高的，燃烧1 g氢气能释放出143 kJ的热，是汽油的3倍多。
2．________被普遍认为是未来理想的绿色燃料。
3．具备良好吸收和释放氢气性能的________(如________)，这将为解决氢气贮存问题开辟新的方向。
4．贮氢合金在一定条件下吸收氢气形成________，在________时又可释放出氢气。
5．发射人造卫星和载人飞船的运载火箭常用________作燃料。
6．2017 年10月，我国的________混合动力有轨电车在世界上首次成功投入商业运行。
7．化学科学发展将在极大程度上促进现有的________经济体系向________结构转型，实现绿色发展目标。
知识点3 太阳能及其利用
1．植物体内的叶绿素等物质将水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素，其本质是发生了________的转换。
2．人类直接利用太阳能，有两种常见的方式：
(1)________转换；(2)________转换。
3．光－电转换主要用于发电，有两种方式：
一种是________转换方式，另一种是________转换方式。
第二单元 化学反应中的热
第1课时 放热反应与吸热反应
知识点1
1．能量
2．光能 热能 电能
3．热能 热能 电能 电能 热能 太阳能 电能
4．放出热的反应 C＋O2CO2 燃烧反应 大多数化合反应 酸碱中和反应 金属与酸的反应 缓慢氧化反应
5．吸收热的反应 C＋H2OCO＋H2 大多数分解反应 C＋H2OCO＋H2 C＋CO22CO Ba（OH）2·8H2O与氯化铵反应
知识点2
1．（1）物质 能量 （2）①状态 g l s ②温度和压强 温度和压强 热量变化 ③正负号 ＋ － ④kJ·mol－1 ⑤物质的量 整数 分数 数值 符号 数值
2．（1）能量守恒 小于 大于 吸热 放热 （2）反应物 生成物 吸收 放出 大于 小于 断开化学键所吸收的 形成化学键所放出的
第2课时 燃料燃烧释放的能量
氢燃料的应用前景
知识点1
1．燃料的更替
2．煤 石油 天然气
3．热值
4．质量 完全燃烧 kJ/g
5．制备 存储 运输 开采成本
6．SO2 氮氧化物（NOx） 酸雨
7．节约现有的能源 提高燃料的使用效率，减少对环境的污染 积极开发优质的新能源
知识点2
1．热值
2．氢气
3．合金 镧镍合金等
4．金属氢化物 加热
5．液氢
6．氢燃料
7．石油 氢经济
知识点3
1．光－化学能
2．光－热 光－电
3．光－热－电 光－电
2第2课时 燃料燃烧释放的能量 氢燃料的应用前景
必备知识基础练进阶训练第一层
知识点1燃料燃烧释放的能量
1.下列哪种燃料直接燃烧对环境污染最严重( )
A．煤 B．柴油 C．天然气 D．酒精
2．下列能源中不属于化石燃料的是( )
A．石油 B．生物质能
C．天然气 D．煤
3．煤是我国的一种主要能源，在使用煤资源时，下列所采取的措施不合理的是( )
A．燃煤时应通入足量的空气，且越多越好
B．将煤制成水煤气
C．燃煤时应将煤块粉碎或磨成粉末
D．将煤经过处理制成甲醇等
4．下列说法不正确的是( )
①化石燃料在任何条件下都能充分燃烧 ②化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2 等有害气体 ③直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧效果好
④固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将更低
A．①④ B．②③④
C．②③ D．①③④
5．下列有关能量的说法不正确的是( )
A．化石能源物质内部贮存着大量的能量
B．植物的光合作用使太阳能转化为化学能
C．燃料燃烧时只能将化学能转化为热能
D．电能是常用的二次能源
6．下列措施可以提高燃料燃烧效率的是( )
①提高燃料的着火点 ②降低燃料的着火点 ③将固体燃料粉碎 ④将液体燃料雾化处理 ⑤将煤进行气化处理 ⑥通入适当过量的空气
A．①③④⑤ B．②③⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．①②③④
7．(双选)合理利用燃料减小污染符合“绿色奥运”理念，下列关于燃料的说法正确的是( )
A．“可燃冰”是将水变为油的新型燃料
B．氢气是具有热值高、无污染等优点的燃料
C．乙醇是比汽油更环保、可再生的燃料
D．石油和煤是工厂经常使用的可再生的化石燃料
8．为了高效解决化石燃料燃烧存在的问题，不需要研究的问题有( )
A．杜绝化石燃料的使用，从源头上解决问题
B．减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术，提高燃料利用率的措施
C．防止燃料燃烧造成环境污染的技术
D．通过化学方法把化石燃料转化成洁净燃料
知识点2氢燃料的应用前景
9.未来人类最理想的燃料是( )
A．无烟煤 B．石油
C．天然气 D．氢气
10．氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。氢能具有的优点包括( )
①原料来源广 ②易燃烧、热值高 ③储存方便 ④制备工艺廉价易行
A．①② B．①③
C．③④ D．②④
11．氢能是一种理想的“绿色能源”，以下有关氢能开发的方式中最理想的是( )
A．大量建设水电站，用电力分解水制取氢气
B．利用化石燃料燃烧放热，使水高温分解产生氢气
C．在催化剂作用下，利用太阳能分解水制取氢气
D．利用铁等金属与酸反应产生氢气
12．目前，我国正在大力培育新能源汽车产业，氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车是研究的重点方向之一。下列说法正确的是( )
A．氢燃料电池是基于电解原理设计的
B．理论上氢能源汽车使用时不会产生污染物
C．氢燃料电池可以将化学能完全转化为电能
D．水分解产生氢气同时放出热量供汽车使用
13．氢能是一种应用前景非常广阔的新能源，但目前仍处于研究、试验阶段，还未能进入实用阶段，其主要原因是( )
①氢气燃烧对环境影响的评价尚无定论 ②氢气的制取耗能巨大，廉价制氢技术尚未成熟 ③氢气贮存、运输等安全技术尚未完全解决 ④氢气燃烧的放热量低于相同质量的矿物燃料，经济效益欠佳
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
14．氢气的热值为142.9 kJ/g，下列热化学方程式正确的是( )
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－142.9 kJ·mol－1
B．H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
C．2H2＋O2===2H2O ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
15．氢能是理想的清洁能源，下列制氢的方法中最节能的是( )
A．电解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑
B．高温使水分解制氢：2H2O2H2↑＋O2↑
C．太阳能催化分解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑
D．天然气制氢：CH4＋H2OCO＋3H2
16．(双选)据报道，氢燃料电池公交汽车已经驶上北京街头，下列说法中，正确的是( )
A．电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法
B．发展氢燃料电池汽车需要安全高效的储氢技术
C．氢燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染
D．氢燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能
关键能力综合练进阶训练第二层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．下列关于能量转换的认识中不正确的是( )
A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能
B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能
C．煤燃烧时，化学能主要转化为热能
D．信号弹爆炸时，镁燃烧产生的能量全部转化为光能
2．据报道，某国一集团拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢气：2H2O2H2↑＋O2↑。下列说法不正确的是( )
A．水的分解反应为放热反应
B．氢气是理想的能源
C．使用氢气作燃料有助于控制温室效应
D．在这一反应中，光能转化为化学能
3．我国燃煤锅炉采用沸腾炉(注：通过空气流吹沸使煤粉在炉膛内呈“沸腾状”燃烧)的逐渐增多，采用沸腾炉的好处是( )
A．增大煤燃烧时的燃烧热并形成清洁能源
B．减少煤中杂质气体(如SO2)的形成
C．提高煤炭的热值，从而放出更多的热量
D．使燃料燃烧充分，提高燃料的利用率
4．氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车倍受青睐。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。下列有关说法正确的是( )
A．氢制备工艺廉价易行，且储存方便
B．燃料电池车中能量转化率为100%
C．燃料电池车是直接将化学能转化为电能
D．利用热电厂的电能电解蒸馏水制备氢气是一种环保之举
5．25 ℃、101 kPa下，煤炭、氢气、天然气和甲醇(CH3OH)等几种燃料的热值(指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量)依次是33 kJ·g－1、143 kJ·g－1、56 kJ·g－1、23 kJ·g－1，则下列热化学方程式正确的是( )
A．C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH＝－396 kJ·mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－896 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－286 kJ·mol－1
D．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝＋736 kJ·mol－1
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6．古语道：“人要实，火要虚”。此话的意思是做人必须脚踏实地，事业才能有成；燃烧固体燃料需要架空，燃烧才能更旺。从燃烧的条件看，“火要虚”的实质是( )
A．增大可燃物的热值
B．提高空气中氧气的含量
C．提高可燃物的着火点
D．增大可燃物与空气的接触面积
7．我国新型火箭长征5号采用液氢和液氧作为推进剂。有关说法不正确的是( )
A．将氢、氧液化可增加火箭携带燃料总量
B．火箭依靠氢气和氧气燃烧放出的热推进
C．拆开氢、氧分子中的化学键需要吸收能量
D．燃料的总能量小于燃烧产物水的总能量
8．小明从表中提供的信息中，得出以下几个结论，其中正确的是( )
几种燃料的热值(J/kg)
柴油4.3×107 焦炭3.0×107
酒精3.0×107 氨1.4×108
汽油4.6×107 煤气约3.9×107 J/m3
木炭3.4×107 沼气1.9×107 J/m3
A.热值大的燃料燃烧时放出的热量不一定多
B．1千克汽油燃烧时放出的热量是4.6×107焦耳
C．木炭燃烧不充分时其热值会变小
D．2 m3的沼气完全燃烧时放出的热量是3.8×107焦耳
9．
为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是( )
A．H2O 的分解反应是放热反应
B．氢能源已被普遍使用
C．2 mol H2O 具有的总能量低于 2 mol H2 和 1 mol O2 具有的总能量
D．氢气是可再生能源
三、非选择题
10．科学家认为，氢气是一种高效而无污染的理想能源，近20年来，对氢能源的研究获得了迅速发展。
(1)已知1 mol H2完全燃烧时放出285.8 kJ的热量，试写出H2燃烧的热化学方程式：____________________________________。
(2)为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济且资源可持续利用的制氢气的方法是________(填序号)。
A．电解水 B．锌和稀硫酸反应
C．光解海水
(3)某学生查阅大量资料，提出下列用水制取氢气的研究方向：
①研究在水不发生化学反应的情况下制取氢气，同时释放能量。
②设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气。
③寻找高效催化剂，提高水在一定条件下分解产生氢气的转化率。
④寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，用以分解水制取氢气
请你从上述研究方向中，选择其中不合理的项，并简述理由：不合理的是__________，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学科素养升级练进阶训练第三层
1．(素养题—科学精神与社会责任)下述做法能改善空气质量的是( )
A．以煤等燃料作为主要生活燃料
B．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源
C．鼓励私人购买和使用汽车代替公交车
D．限制使用电动车
2．(素养题—证据推理)已知一些燃料的ΔH数据如下：
燃料 一氧化碳 甲烷 异辛烷 乙醇
ΔH kJ/mol －283.0 －891.0 －5461 －1366.8
使用上述燃料，最能体现“低碳经济”理念的是( )
A．一氧化碳 B．甲烷
C．异辛烷 D．乙醇
3．(素养题—科学探究与创新意识)“水氢发动机”的本质是车载制氢系统，利用物质与水反应制取H2。某机构宣称用一种特殊的催化剂可以将水转换成氢气，不加油不充电只加水可续航500公里以上。下列分析错误的是( )
A．该机构宣传与车载制氢系统制氢原理不相符
B．任何方法制取H2都需要从外界吸收能量
C．催化剂并不能使2H2O===2H2↑＋O2↑自发进行
D．H2热值高，燃烧产物只有水，是清洁能源
4．(素养题—社会责任)合理地开发和利用资源、能源，节能减排，保护环境，是人类社会可持续发展的基础。氢气是理想的能源之一，科学家最近研制出利用太阳能产生激光、并在二氧化钛(TiO2)表面使海水分解得到氢气的新技术。
(1)水分子分解时，断裂的化学键是H—O键，此时需要________(填“放出”或“吸收”)能量。水分解生成氢气和氧气的反应属于________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)氢气是理想的清洁燃料的原因主要有：一是其完全燃烧放出的热量是等质量汽油完成燃烧放出热量的3倍多，二是制取它的原料是水、资源不受限制，三是它________，不会污染环境。生物质含有葡萄糖、淀粉和纤维素等糖类，也称碳水化合物，绿色植物将二氧化碳和水变成碳水化合物的过程称为________。
(3)氢能开发的首要问题是研究如何以水为原料制取氢气。下列有关制取氢气的研究方向可行的是________(填字母)。
a．组成水的氢、氧都是可燃的，可以研究在水不分解的情况下，使氢气成为燃料
b．寻找高效的催化剂，使水分解产生氢气，同时释放出热量
c．寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气
d．寻找更多的化石燃料，利用其燃烧放热，使水分解产生氢气
(4)汽车或某些工业生产的尾气中含有的氮氧化物NOx(即NO和NO2的混合物)，对生态环境和人类健康带来较大的威胁。
①大量的氮氧化物排放到空气中会导致的主要环境问题有形成酸雨、________(填一项)。
②已知在催化剂和加热条件下，NO与NH3反应的化学方程式为：6NO＋4NH35N2＋6H2O
某研究小组按下列过程探究不同催化剂对NH3还原NO反应的催化性能：
―→―→―→
若控制其他实验条件均相同，在催化反应器中装载不同的催化剂，将经催化反应后的混合气体通入滴有酚酞试液的稀硫酸溶液(溶液的体积、浓度均相同)。为比较不同催化剂的催化性能，需要测量并记录的数据是________。
③工业上常用Na2CO3溶液吸收处理某些尾气中的NOx。己知：
NO不能直接与Na2CO3溶液反应；
NO＋NO2＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2；
2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2。
则当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时，x的取值范围是________。
第2课时 燃料燃烧释放的能量
氢燃料的应用前景
必备知识基础练
1．答案：A
解析：A.煤燃烧时能生成二氧化硫、一氧化碳、可吸入颗粒物等污染大气的物质；B.柴油的主要成分是含10到22个碳原子的链烷、环烷或芳烃生成的二氧化碳比石油液化气多；C.天然气燃烧的产物是二氧化碳和水；D.酒精燃烧的产物是二氧化碳和水。综上所述，选A。
2．答案：B
解析：化石能源指由古动物、植物遗体变化形成的能源，主要有煤、石油、天然气等，其特点是具有不可再生性，故A、C、D不选；B、生物质能可通过植物光合作用获得，不属于化石燃料，故选B。
3．答案：A
解析：空气过多，会带走热量，所以选项A是错误的，其余都是正确的，答案选A。
4．答案：A
解析：①化石燃料并不是在任何条件下都能充分燃烧，在不完全燃烧的情况下会生成一氧化碳，①错误；②化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2 等有害气体，②正确；③煤进行深加工后，可提高燃烧效率，故直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧效果好，③正确；④固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将更高，④错误。答案选A。
5．答案：C
解析：A.化石能源是指煤、石油、天然气，内部储存了大量能量，A正确；B.植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存起来，B正确；C.燃料燃烧时大部分化学能转化为热能，还有部分能量转化为光能，C错误；D.电能是以热能、机械能等转化形成的二次能源，是常用的二次能源，D正确；故合理选项是C。
6．答案：C
解析：燃烧的三要素：①物质具有可燃性，②具有充足的氧气，③温度达到着火点；若要提高燃烧效率，可通过提高反应接触面积或提高反应物浓度，由此可知，将固体燃料粉碎、将液体燃料雾化处理、将煤进行气化处理、通入适当过量的空气可提高燃烧效率，故答案为③④⑤⑥。选C。
7．答案：BC
解析：A、“可燃冰”外观像冰，其化学组成是CH4·nH2O，水的化学式为H2O，根据元素守恒知，水不能变为油，故A错误；B、氢能源具有来源广、热值高，且燃烧后生成水对环境无污染，故B正确；C、乙醇中含有碳、氢、氧三种元素，其燃烧产物是二氧化碳和水，但乙醇为可再生能源，故C正确；D、石油和煤都属于化石燃料，且属于不可再生能源，故D错误；故选BC。
8．答案：A
解析：A.化石燃料是重要的能源，也是重要的工业原料，不可能完全杜绝化石燃烧的使用，故A错误；B.减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术，提高燃料利用率可以节约能源，能减少燃烧产物的排放，减轻大气污染，是需要研究的问题，故B正确；C.化石燃料燃烧会产生大气污染，研究防止燃料燃烧造成环境污染的方法，能高效解决化石燃料燃烧存在的问题，故C正确；D.把化石燃料转化成洁净燃料，有利于燃料的充分燃烧，能提高燃料利用率，可以减少有害物质的排放，是需要研究的问题，故D正确；答案为A。
9．答案：D
解析：A、煤燃烧会生成二氧化硫等空气污染物，会造成环境污染，A错误；B、石油燃烧释放出二氧化碳，引起温室效应，B错误；C、天然气燃烧会释放出二氧化碳，会造成温室效应，C错误；D、氢气燃烧生成水，对环境没有污染，所以是最理想的燃料，D正确，答案选D。
10．答案：A
解析：①、地球表面71%被水所包围，从水中可以制取氢气，所以氢能来源广，故正确；②、氢气的燃烧热值高，故正确；③、氢气呈气态，所以不易储存，故错误；④、目前工业上一般从天然气或水煤气制氢气，工艺较复杂，成本较高，故错误。故选A。
11．答案：C
解析：A、消耗大量的电能，故错误；B、产生大量污染物，且造成能量的浪费，故错误；C、太阳能无污染，且取之不竭用之不尽 ，故正确；D、消耗大量的金属，故错误；答案选C。
12．答案：B
解析：A.氢燃料电池属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，是基于原电池原理设计的，选项A错误；B.氢氧燃料电池的生成产物是水，环保无污染，所以氢燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染，选项B正确；C.氢燃料电池可以将化学能转化为电能，但会有部分转化为热能等，选项C错误；D.根据能量守恒知，氢气燃烧要放出能量，所以使水变成氢气要吸收能量，选项D错误；答案选B。
13．答案：B
解析：①氢气燃烧生成水，对环境无污染，是一种洁净能源，①错误；②氢气是通过电解制备的，耗费大量电能，廉价制氢技术采用太阳能分解水，但技术不成熟，是制约氢气大量生产的因素，②正确；③由于氢气难压缩，且易燃烧，所以对氢气的运输和安全问题目前未解决，③正确；④氢气是一种燃烧值很高的燃料，燃烧时产生能量一般高于同质量的其他燃料，④错误；答案选B。
14．答案：B
解析：A、1 g氢气燃烧生成液态水，放出142.9 kJ热量，所以2 mol氢气燃烧生成液态水，放出的热量为142.9 kJ×4＝571.6 kJ，则ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，故A错误；B、1 g H2燃烧生成液态水时放出142.9 kJ的热量，ΔH＜0，所以1 mol氢气燃烧生成液态水，放出的热量为142.9 kJ×2＝285.8 kJ，则ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，热化学方程式为H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，故B正确；C、物质的状态影响反应热，未注明物质的聚集状态，故C错误；D、生成物水应该是液态，不是气态，故D错误；故答案选B。
15．答案：C
解析：A.电解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑，消耗电能，不节能，A错误；B.高温使水分解制氢：2H2O2H2↑＋O2↑，需要额外加热，消耗热能，B错误；C.太阳能催化分解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑，消耗太阳能，最节能，C正确；D.天然气制氢：CH4＋H2OCO＋3H2，需要高温加热，消耗能源，D错误。答案选C。
16．答案：BC
解析：A.电解水会消耗大量的电能，故不经济，A说法错误；B.氢气密度小，发展氢氧燃料电池汽车需要安全高效的储氢技术，B说法正确；C.氢气的燃烧产物是水，氢燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染，C说法正确；D.氢氧燃料电池是把化学能转化为电能，D说法错误。正确答案选BC。
关键能力综合练
1．答案：D
解析：A项、电解装置将水电解生成氢气和氧气时，电能转化为化学能，故A正确；B项、绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能在生物体内储存，故B正确；C项、物质燃烧时，化学能主要转化为热能释放出来，故C正确；D项、信号弹爆炸时，镁燃烧产生的能量不可能全部转化为光能，其中有一部分转化为热能等其他形式的能量，D错误。故选D。
2．答案：A
解析：H2O分解需要吸收能量，属于吸热反应，且该过程中光能转化为化学能；氢气的燃烧产物只有水，不会产生CO2。A.水的分解反应为吸热反应，A错误；B.氢气燃烧产生水，不污染环境，是理想的能源，B正确；C.使用氢气作燃料不产生二氧化碳，有助于控制温室效应，C正确；D.在这一反应中，光是反应条件，能量转化为生成物的化学能，D正确。答案为A。
3．答案：D
解析：A.能增大煤炭与氧气的接触面积，不会改变生成产物，燃烧热不变，不能使煤变成清洁能源，故A错误；B.反应物不变，燃烧过程不变，不能减少杂质气体(如SO2等)的形成，故B错误；C.燃烧产物不变，不能提高煤炭的热值，故C错误；D.通过空气流吹沸使煤粉在炉膛内呈“沸腾状”燃烧，这样能使煤燃烧充分，从而提高燃料的利用率，故D正确；故答案为D。
4．答案：C
解析：氢气的制备需要电解，电解需要消耗大量的能量，最终还要依赖热电厂的电能，而且氢气所占体积大，压缩存放由于压力的关系存在危险，因此选项A、D错；尽管燃料电池的能量转化率高，但不会达到100%，B错。答案选C。
5．答案：B
解析：A.煤炭的热值是33 kJ·g－1，则12 g煤炭放出的热量为396 kJ，所以热化学方程式为：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－396 kJ·mol－1，A错误；B.天然气的热值是56 kJ·g－1，则16 g CH4放出的热量为896 kJ，所以热化学方程式：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－896 kJ·mol－1，B正确；C.氢气的热值是143 kJ·g－1，则4 g H2放出的热量为572 kJ，所以热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－572 kJ·mol－1，C错误；D.甲醇(CH3OH)的热值是23 kJ·g－1，则32 g CH3OH放出的热量为736 kJ，所以热化学方程式：CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－736 kJ·mol－1，D错误；答案选B。
6．答案：D
解析：可燃物架空一些，可使空气容易进入而增大可燃物与空气的接触面积，氧气与可燃物接触更充分；“火要虚”能使可燃物与空气中氧气接触更充分，燃烧更完全才能燃烧更旺；此做法不能增大可燃物的热值、不能改变可燃物的着火点等物质固有属性及空气中氧气的含量，故选D。
7．答案：D
解析：A.液态分子间的间隔比气态分子间的间隔小，与气态相比，液氢和液氧的分子间隔更小，节约空间，故A正确，不符合题意；B.氢气燃烧放出大量的热，给予火箭强大的推动力，故B正确，不符合题意；C.化学键断裂需要吸收热量，故C正确，不符合题意；D.燃料燃烧是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，故D错误，符合题意；故选D。
8．答案：AD
解析：A.热值与燃料的种类有关，与质量无关，则不能由热值比较放出的热量，故A正确；B.汽油的热值为4.6×107，则1千克汽油完全燃烧时放出的热量是4.6×107焦耳，若不完全燃烧放出热量减少，故B错误；C.热值为完全燃烧放出的热量，不完全燃烧时放出的热量不是热值，故C错误；D.沼气的热值为1.9×107 J/m3，则2 m3的沼气完全燃烧时放出的热量是2m3×1.9×107J/m3＝3.8×107焦耳，故D正确；答案选AD。
9．答案：CD
解析：A.氢气燃烧生成水是放热反应，则水的分解反应是吸热反应，A错误；B.利用太阳能制取氢气技术不成熟，制约氢气大量生产，所以氢能源还没有被普遍使用，B错误；C.水分解是吸热反应，ΔH＝生成物总能量－反应物总能量＞0，故2 mol H2O 具有的总能量低于 2 mol H2 和 1 mol O2 具有的总能量，C正确；D.不可再生能源包括三大化石燃料，核能，氢气属于可再生新能源，D正确； 答案为CD。
10．答案：(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/mol (2)C (3)①③ ①：水分子中不含氢气分子，不可能在不发生化学反应的情况下得到氢气，且水分解是吸热反应；③：催化剂能提高水分解产生氢气的反应速率，但不能提高水的转化率
解析：(1)书写热化学方程式时反应热要与反应的物质相对应，且要注明物质的聚集状态，据此书写热化学方程式；
(2)从开发较经济且资源可持续利用的制取氢气的方法要从能源消耗分析；
(3)①根据物质的分类、含有的元素、能量转化、物理变化与化学变化概念特点分析；
②用水制取新能源氢气，需吸收能量，设法将太阳光聚焦，产生高温使水分解产生氢气；
③根据概念及在反应中催化剂的作用分析；
④寻找特殊的化学物质，改变水分解的化学反应速率，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气。
(1)1 mol H2完全燃烧产生1 mol液态H2O时放出285.8 kJ的热量，则其燃烧的热化学方程式为H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/mol；
(2)A.电解水需要大量的电能，不符合廉价的要求，A不符合题意；B.锌与稀硫酸反应，需要消耗大量的锌和硫酸，不符合廉价的要求，B不符合题意；C.光解海水，可充分利用光能，廉价而又低碳，符合要求，C符合题意；故合理选项是C。
(3)①水是纯净物，不是混合物，水是化合物，其中含有H、O两种元素，而H2是单质，因此由水制取氢气的变化是由化合物转化为单质，发生的是化学变化，且水分解反应是吸热反应，故①不可行；②用水制取新能源氢气，水在高温下也可以发生分解反应，设法将太阳光聚焦，产生高温使水分解产生氢气，②可行；③催化剂，能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变，故寻找高效催化剂，使水分解产生氢气的速率加快，但催化剂不能使化学平衡发生移动，因此不能改变水分解的转化率，③不可行；④寻找特殊的化学物质，改变水分解的化学反应速率，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气，④可行；综上所述可知：不可行的措施是①③。
学科素养升级练
1．答案：B
解析：A.以煤等燃料作为主要生活燃料，将会产生大量的二氧化硫，排放到大气中，产生酸雨，A不合题意；B.太阳能、风能和氢能都是清洁能源，不会造成大气的污染，B符合题意；C.大量使用汽车，必然产生大量的尾气，造成大气的污染，C不合题意；D.使用电动车，可以减少大气污染，D不合题意。故选B。
2．答案：B
解析：燃烧放出的热量相同时，生成CO2最少的(或生成1 mol CO2时放出的热量最多的)符合题意，B项正确。
3．答案：B
解析：A项、车载制氢系统制氢原理是利用物质与水反应制取H2，不是利用催化剂将水转换成氢气，该机构宣传与车载制氢系统制氢原理不相符，故A正确；B项、钠与水反应生成氢氧化钠和氢气放出热量，属于放热反应，故B错误；C项、催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，但不能使2H2O===2H2↑＋O2↑自发进行，故C正确；D项、H2热值高，燃烧产物只有水，是很有发展前途的清洁能源，故D正确；故选B。
4．答案：(1)吸收 吸热
(2)燃烧的产物是水 光合作用
(3)c
(4)①光化学烟雾或破坏臭氧层 ②溶液显色所需要的时间
③1.5≤x<2(或x≥1.5)
解析：(1)化学反应的实质：旧键的断裂和新键的生成；旧键断裂吸收的能量，形成新键释放能量，某一反应是吸热还是放热，主要决定于吸热、放热的相对大小，常见的吸热反应有：绝大数分解反应，水分解反应是吸热反应，故答案为：吸收；吸热；(2)氢气无毒，热值高，燃烧能生成水、不污染环境，是一种最理想的燃料，绿色植物的光合作用是在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能转变成化学能储存在合成的有机物中的过程，故答案为：燃烧的产物是水；光合作用；(3)a.氢气、氧气是两种单质，氢气具有可燃性，可成为新能源，氧气不可以燃烧，只有助燃性。水是由氢元素和氧元素组成。元素不等同于单质，所以，构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，说法错误。水在不分解的情况下，不会产生新物质，不产生新物质，就没有氧气和氢气，水就不会成为新能源。因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为新能源．说法错误，故a错误； b．水在高温下可以分解，水分解后生成的H2可以燃烧放出热量，寻找高效催化剂，使水分解产生氢气的速率加快，但水分解同时吸收热量，故b错误； c．水可以分解生成的H2，氢气具有可燃性，燃烧放热。但分解水需高温条件，需消耗能量，寻找特殊的化学物质，可无需在高温条件下分解水，降低成本，用于开发廉价能源，故c正确； d．水不容易分解，而且利用化石燃料燃烧放热使水分解会消耗大量能源，故d错误；故选c；(4)①大气中的碳氢化合物、氮氧化合物等为一次污染物，在太阳光中紫外线照射下能发生化学反应，衍生种种二次污染物，由一次污染物和二次污染物的混合物(气体和颗粒物)所形成的烟雾污染，称为光化学烟雾，制冷剂“氟里昂”以及氮氧化物等会使臭氧层形成空洞，故答案为：光化学烟雾或破坏臭氧层；②溶液显色的时间不同，说明催化剂的催化效果不同，故答案为：溶液显色所需要的时间；③根据2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2，2＞x，当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时，则n(NO2)≥n(NO)，NO含量越大，x值越小，而n(NO2)＝n(NO)，x值最小，x＝＝1.5，所以当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时，x的取值范围是：1.5≤x<2(或x≥1.5)。
4第二单元 化学反应中的热
第1课时 放热反应与吸热反应
必备知识基础练进阶训练第一层
知识点1化学反应中的能量变化
1.下列叙述中正确的是( )
A．化学反应一定有物质变化，不一定有能量变化
B．化合反应一定是放热反应
C．放热反应不需要加热就一定能发生
D．吸热反应不加热也可能发生
2．(双选)下列图中，表示正反应为吸热反应的是( )
3．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是( )
A．镁条在空气中燃烧
B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
C．铝片与稀盐酸的反应
D．灼热的炭与CO2的反应
4．下列反应的能量变化与其它三个不相同的是( )
A．铝粉与氧化铁的反应 B．氯化铵与消石灰的反应
C．锌片与稀硫酸反应 D．钠与冷水反应
5．
(双选)参照反应Br＋H2―→HBr＋H的能量随反应历程变化的示意图，下列叙述中正确的是( )
A．反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
B．正反应为吸热反应
C．该反应的逆反应是吸热过程
D．图中可以看出，HBr的能量一定高于H2的能量
知识点2热化学方程式
6.对热化学方程式H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH＝＋52 kJ·mol－1的叙述中，正确的是( )
A．1 mol氢气和1 mol碘蒸气完全反应需要吸收26 kJ热量
B．1个氢分子和1个碘分子完全反应需要吸收52 kJ热量
C．1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应生成2 mol HI气体需吸收52 kJ热量
D．1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应放出26 kJ热量
7．下列热化学方程式书写正确的是( )
A．2SO2＋O2 2SO3 ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
B．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝＋393.5 kJ·mol－1
C．H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g) ΔH＝－92.5 kJ·mol－1
D．H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝＋57.3 kJ
8．沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出445 kJ的热量，则下列热化学方程式中正确的是( )
A．2CH4(g)＋4O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝＋890 kJ·mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝＋890 kJ·mol－1
C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890 kJ·mol－1
D．CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋H2O(l)
ΔH＝－890 kJ·mol－1
9．
(双选)分析下面的能量变化示意图，下列热化学方程式正确的是( )
A．2A(g)＋B(g)===2C(g)
ΔH＝a(a＞0)
B．2A(g)＋B(g)===2C(g)
ΔH＝a(a＜0)
C．2A＋B===2C ΔH＝a(a＜0)
D．2C(g)===2A(g)＋B(g) ΔH＝a(a>0)
10．下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是( )
A．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1；
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2
B．S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1；
S(s)＋O2(g)===SO2(s) ΔH2
C．2H2(s)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1；
H2(s)＋O2(g)===H2O(g) ΔH2；
D．CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH1；
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH2
知识点3化学键与化学反应中能量变化的关系
11.已知一定条件下断裂或生成某些化学键的能量关系如下表：
断裂或生成的化学键 能量数据
断裂1 mol H2分子中的化学键 吸收能量436 kJ
断裂1 mol I2分子中的化学键 吸收能量151 kJ
形成1 mol HI分子中的化学键 释放能量299 kJ
对于反应：H2＋I2===2HI，下列说法正确的是( )
A.该反应为放热反应
B.该反应中反应物总能量低于生成物总能量
C.HI分子中的化学键比H2分子中的化学键更牢固
D.无法判断
12．H2和O2发生反应的过程可用模型图表示如下(“—”表示化学键)，下列说法错误的是( )
A.过程Ⅰ是吸热过程
B.过程Ⅲ是放热过程
C.该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行
D.该反应过程所有旧化学键都断裂，且形成了新化学键
13．(双选)化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法中正确的是( )
A.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)完全反应放出的能量为180 kJ
B.通常情况下，N2(g)和O2(g)混合不能直接生成NO
C.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量
D.NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水
14．白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P a kJ/mol、P—O b kJ/mol、P===O c kJ/mol、O===O d kJ/mol，根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是( )
A.(6a＋5d－4c－6b) kJ/mol
B.(4c＋6b－6a－5d) kJ/mol
C.(6a＋5d－4c－12b) kJ/mol
D.(4c＋12b－6a－5d) kJ/mol
关键能力综合练进阶训练第二层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．下列属于吸热反应的是( )
①液态水汽化 ②苛性钠溶于水 ③将胆矾加热变为白色粉末 ④生石灰跟水反应生成熟石灰 ⑤氯酸钾分解制氧气 ⑥干冰升华
A．①④ B．②④
C．③⑤ D．④⑥
2．反应A＋B―→C(放热)分两步进行：①A＋B―→X(吸热)，②X―→C(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( )
3．Na2CO3溶液与盐酸反应过程中的能量变化如图所示，下列选项错误的是( )
A．CO2(g)＋H2O(l)===H2CO3(aq)是放热反应
B．CO(aq)＋2H＋(aq)===CO2(g)＋H2O(l)是放热反应
C．HCO(aq)＋H＋(aq)===CO2(g)＋H2O(l)是放热反应
D．HCO(aq)＋H＋(aq)===CO2(g)＋H2O(l)是吸热反应
4．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则反应S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为( )
A．－1 780 kJ·mol－1 B．－1 220 kJ·mol－1
C．－450 kJ·mol－1 D．＋430 kJ·mol－1
5．已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是( )
A．该反应的进行一定需要加热
B．该反应的ΔH＝－(E1－E2)kJ/mol
C．该反应为吸热反应
D．断裂1 mol A—A键和2 mol B—B键放出E1 kJ能量
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6．某反应由两步反应A B C构成，它的反应能量曲线如图，下列叙述正确的是( )
A．两步反应均为吸热反应
B．三种化合物中C最稳定
C．A与C的能量差为E4
D．A B的反应，反应条件一定要加热
7．胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望运用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是( )
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
8．在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol－1
由等物质的量的CO和CH4的混合气体共4 mol，在上述条件下完全燃烧时释放的热量为( )
A．1 173 kJ B．1 456 kJ C．2 346 kJ D．1 780 kJ
9．CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．该反应为放热反应
B．CO(g)和H2O(g)所具有的总能量大于CO2(g)和H2(g)具有总能量
C．热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝＋41 kJ·mol－1
D．1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和H2O(g)要放出41 kJ热量
三、非选择题
10．为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置：
(1)上述3个装置中，不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是________。
(2)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)，在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸，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)为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验(反应在甲中进行)。
①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是_______________________；
②若观察到烧杯里产生气泡，则说明M溶于水________(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)，理由是______________________________。
学科素养升级练进阶训练第三层
1．(素养题—科学精神与社会责任)“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。该化学物质是( )
A．氯化钠 B．固体硝酸铵
C．固体氢氧化钠 D．生石灰
2．
(素养题—科学探究)某学生用如图所示装置进行化学反应X＋Y===Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到U形管中液面甲处降、乙处升。关于该反应的下列叙述：①该反应为放热反应 ②生成物的总能量比反应物更高 ③该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来，其中正确的是( )
A．①②③ B．①③ C．①② D．②③
3．(素养题—宏观辨识与微观探析 证据推理与模型认识)最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：
下列说法中正确的是( )
A．CO和O生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO断键形成C和O
C．CO和O生成了CO2
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
4．某化学反应中，设反应物的总能量为E1，生成物的总能量为E2。
(1)若E1>E2，则该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图________(填“A”或“B”)表示。
(2)若E1(3)太阳能的开发和利用是21世纪的一个重要课题。
①利用储能介质储存太阳能的原理是白天在太阳照射下，某种盐熔化，吸收热量；晚间熔盐释放出相应能量，从而使室温得以调节。已知下列数据：
盐 熔点/℃ 熔化吸热/kJ·mol－1 参考价格/元·kg－1
CaCl2·6H2O 29.0 37.3 780～850
Na2SO4·10H2O 32.4 77.0 800～900
Na2HPO4·12H2O 36.1 100.1 1 600～2 000
Na2S2O3·5H2O 48.5 49.7 1 400～1 800
其中最适宜作储能介质的是________(填字母代号)。
A．CaCl2·6H2O B．Na2SO4·10H2O
C．Na2HPO4·12H2O D．Na2S2O3·5H2O
②下图是一种太阳能热水器的示意图，图中A是集热器，B是储水容器，C是供阴天时加热的辅助电热器。根据对水的密度的认识，你估计在阳光照射下水将沿________(填“顺”或“逆”)时针方向流动。
第1课时 放热反应与吸热反应
必备知识基础练
1．答案：D
解析：A.化学变化的本质是旧键断裂、新键生成，化学变化不仅有新物质生成，同时一定伴随能量变化，故A错误；B、化合反应不一定放热，例如碳和二氧化碳生成一氧化碳就为吸热反应，故B错；C、放热反应有的需要加热才能发生，例如很多物质的燃烧是放热反应，但需要点燃或加热，故C错；D、有些吸热反应不加热也可进行，例如氢氧化钡与氯化铵反应是吸热反应，不用加热就可以进行，故D正确。
2．答案：AC
解析：若反应物的总能量＞生成物的总能量，则反应为放热反应；若反应物的总能量＜生成物的总能量，则反应为吸热反应。A. 反应物的总能量＜生成物的总能量，反应为吸热反应，A符合题意；B. 反应物的总能量＞生成物的总能量，反应为放热反应，B不符合题意；C. 反应物的总能量＜生成物的总能量，反应为吸热反应，C符合题意；D. 反应物的总能量＞生成物的总能量，反应为放热反应，D不符合题意；答案选AC。
3．答案：D
解析：A、镁条在空气中燃烧的反应是氧化还原反应，又是放热反应，选项A错误；B、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应但不是氧化还原反应，选项B错误；C、铝片与稀盐酸反应属于放热反应，也是氧化还原反应，选项C错误；D、灼热的炭与CO2的反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应，选项D正确。答案选D。
4．答案：B
解析：A.铝粉与氧化铁的反应属于放热反应；B.氯化铵与消石灰的反应属于吸热反应；C.锌片与稀硫酸反应属于放热反应；D.钠与冷水反应属于放热反应。显然B中反应的能量变化与其他三项不相同。故选B。
5．答案：AB
解析：A.从图上可知，反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量，A项正确；B.根据图像可知，反应物的总能量小于生成物的总能量，可知反应吸热，B项正确；C.根据图像可知，反应物的总能量小于生成物的总能量，可知反应吸热，正反应为吸热反应则逆反应为放热反应，C项错误；D.从图中可以看出，HBr与H的能量和高于Br和H2的能量和，HBr的能量不一定高于H2的能量，D项错误；答案选AB。
6．答案：C
解析：A.1 mol氢气和1 mol碘蒸气完全反应需要吸收52 kJ热量，A错误；B.热化学方程式的系数表示相应物质的物质的量的多少，不能表示物质分子数目，B错误；C.热化学方程式H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH＝＋52 kJ/mol表示的意义：1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应生成2mol的HI气体需吸收52 kJ的热量，C正确；D.热化学方程式H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH＝＋52 kJ/mol中，焓变值是正值，表明反应为吸热反应，不会放出热量，D错误；故合理选项是C。
7．答案：C
解析：A.没有标明物质的聚集状态，A错误；B.碳的燃烧反应为放热反应，ΔH应小于0，B错误；C.符合热化学方程式书写的要求，C正确；D.酸碱中和反应为放热反应，ΔH应小于0，且ΔH的单位应为kJ/mol，D错误；答案选C。
8．答案：C
解析：根据热化学方程式的书写方法可知，化学计量数与反应热成正比，并注意标明物质的聚集状态来解答。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态水时，放出445 kJ热量， 则1 mol CH4在氧气中燃烧生成CO2和液态水，放出890 kJ热量， 则热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ/mol; 故选C。
9．答案：BD
解析：由图像知，2A＋B的能量大于2C的能量，根据化学反应前后能量守恒，如果A、B为反应物，C为生成物，2A(g)＋B(g)===2C(g)时该反应放出能量，ΔH＝a＜0；如果C为反应物，A、B为生成物，2C(g)===2A(g)＋B(g)时该反应吸收能量，ΔH＝a＞0。反应的能量变化和物质的聚集状态有关，图像中物质是气体，所以要标注物质聚集状态，才能标注反应热；综上所述分析得到。答案选BD。
10．答案：B
解析：碳完全燃烧放出的热量多，但放热越多，ΔH越小，因此A中ΔH前者小于后者，A错误；固态S的能量低于气态S的能量，所以气态S燃烧放出的热量多，所以B中ΔH前者大于后者，故B正确；C中前者是2 mol氢气，后者是1 mol氢气，所以后者放热多，则ΔH后者大于前者，故C错误；CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)是放热反应，CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)是吸热反应，所以ΔH前者小于后者，故D错误。
11．答案：A
解析：A.反应H2＋I2===2HI，根据题给数据，该反应的反应热为ΔH＝436 kJ＋151 kJ－2×299 kJ＝－11 kJ/mol＜0，该反应为放热反应，A项正确；B.根据上述分析，该反应为放热反应，所以该反应中反应物总能量高于生成物总能量，B项错误；C.根据题给数据， HI的键能为299 kJ/mol，氢气的键能为436 kJ/mol，所以H2分子中的化学键比HI分子中的化学键更牢固，C项错误；答案选A。
12．答案：C
解析：A选项，过程Ⅰ是断裂化学键，吸收热量，故A正确；B选项，过程Ⅲ是形成化学键，放热过程，故B正确；C选项，该反应可通过原电池，实现化学能转化为电能，故C错误；D选项，该反应过程Ⅰ所有旧化学键都断裂，过程Ⅲ都形成了新化学键，故D正确；综上所述，答案为C。
13．答案：BC
解析：A.焓变就是断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键所放出的总能量的差值，根据题意可知：1 mol N2(g)和1 mol O2(g)发生反应的反应热ΔH＝946 kJ/mol＋498 kJ/mol－2×632 kJ/mol＝＋180 kJ/mol，所以该反应是吸热反应，A错误；B.N2(g)和O2(g)在电火花条件下能直接生成NO，B正确；C.根据选项A分析可知：该反应为吸热反应，1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量，C正确；D.NO是一种不成盐氧化物，不能与NaOH溶液反应，D错误。故答案为BC。
14．答案：C
解析：各化学键键能为P—P a kJ/mol－1、P—O b kJ/ mol－1、P===O c kJ/mol－1、O===O d kJ/mol－1，反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，所以反应P4＋5O2===P4O10的反应热ΔH＝6a kJ/mol－1＋5d kJ/mol－1－(4c kJ/mol－1＋12b kJ/mol－1)＝(6a＋5d－4c－12b)kJ/mol－1；故选C。
关键能力综合练
1．答案：C
解析：①虽是吸热过程，但不是化学反应，故错误；②氢氧化钠溶于水，属于物理变化，不是化学变化，故错误；③大多数的分解反应，属于吸热反应，胆矾变为无水硫酸铜，属于吸热反应，故正确；④属于放热反应，故错误；⑤属于吸热反应，故正确；⑥属于物理变化，故错误。
2．答案：D
解析：由反应A＋B―→C(放热)分两步进行：①A＋B―→X(吸热)，②X―→C(放热)，可知由A＋B―→C(放热)是放热反应，A和B的能量之和大于C；由①A＋B―→X(吸热)可知这步反应是吸热反应，X的能量大于A＋B的总能量；由②X―→C(放热)，可知这步反应是吸热反应，X的能量大于C；所以图像D符合，答案选D。
3．答案：C
解析：A.由图可知，反应物CO2(g)和H2O(l)的总能量大于生成物H2CO3(aq)的能量，则反应CO2(g)＋H2O(l)===H2CO3(aq)是放热反应，A正确；B.由图可知，反应物CO(aq)和H＋(aq)的总能量大于生成物CO2(g)和H2O(l)的总能量，则反应CO(aq)＋2H＋(aq)===CO2(g)＋H2O(l)是放热反应，B正确；C.由图可知，反应物HCO(aq)和H＋(aq)的总能量小于生成物CO2(g)和H2O(l)的总能量，则反应HCO(aq)＋H＋(aq)===CO2(g)＋H2O(l)是吸热反应，C错误；D.由C选项的分析可知，HCO(aq)＋H＋(aq)===CO2(g)＋H2O(l)是吸热反应，D正确；故选C。
4．答案：B
解析：ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能＝280 kJ·mol－1＋3×160 kJ·mol－1－6×330 kJ·mol－1＝－1 220 kJ·mol－1，答案选B。
5．答案：C
解析：A.吸热反应的发生不一定需要加热，故该反应的进行不一定需要加热，A选项错误；B.ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量，故该反应的ΔH＝＋(E1－E2)kJ·mol－1，B选项错误；C.根据图中信息可知，反应物总能量小于生成物总能量，反应为吸热反应，C选项正确；D.由图中信息可知，断裂1 mol A—A键和2 mol B—B键，需要吸收E1 kJ能量，D选项错误；答案选C。
6．答案：B
解析：A.A到B能量升高，为吸热反应，B到C能量降低，为放热反应，A错误；B.能量越低越稳定，A、B、C三者C能量最低，最稳定，B正确；C.从图上可知，A与C 的能量差为(E4－E2－E1)，C错误；D.一个反应是放热还是吸热与是否加热无关，D错误。故选B。
7．答案：BD
解析：1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量，则表示H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，所以，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝(－285.8×2) kJ·mol－1＝－571.6 kJ·mol－1，故B正确；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量，则表示CH4燃烧热的热化学方程式为：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，故D正确。
8．答案：C
解析：等物质的量的CO和CH4的混合气体共4 mol，则CO和CH4的物质的量各为2 mol，其中1 mol CO完全燃烧时释放的热量为＝283 kJ，1 mol CH4完全燃烧时释放的热量为890 kJ，所以2 mol CO和2 mol CH4燃烧后放出的热量为283 kJ×2＋890 kJ×2＝2 346 kJ，答案选C。
9．答案：AB
解析：从题图数据可以看出，该反应的ΔH<0，为放热反应，CO(g)和H2O(g)的总能量大于CO2(g)和H2(g)的总能量，反应的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ/mol。该反应的逆反应要吸收热量。
10．答案：(1)Ⅲ (2)左端液柱降低，右端液柱升高 放热 (3)产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱 可能是放热反应 有热量放出不一定为化学变化，所以不一定属于放热反应
解析：(1)装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热；装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是放热反应还是吸热反应；(2)氢氧化钡与硫酸反应属于中和反应，中和反应都是放热反应，所以锥形瓶中气体受热膨胀，导致U型管左端液柱降低，右端液柱升高；(3)①若M为钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为放热反应，放出的热量使大试管中温度升高，气体压强增大，所以右边烧杯中有气泡产生，而反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱；②若观察到烧杯里产生气泡，说明M溶于水放出热量，由于放热反应一定属于化学变化，而有热量放出的过程不一定为化学变化，所以不一定属于放热反应，某些物质(如氢氧化钠)溶于水放热，但不是化学反应。
学科素养升级练
1．答案：B
解析：A.氯化钠溶于水，能量变化不明显，故A错误；B.固体硝酸铵溶于水吸热，能使温度降低达到制冷的作用，故B正确；C.固体氢氧化钠溶于水放热，不能起到制冷的作用，故C错误；D.生石灰与水反应放热，故D错误；答案选B。
2．答案：B
解析：当往试管中滴加试剂Y时，看到U形管中液面甲处降、乙处升，则表明广口瓶内气体体积膨胀，从而说明反应放热。①由以上分析知，该反应为放热反应，①正确；②对于放热反应，生成物的总能量比反应物的总能量低，②不正确；③该反应过程是断键和成键的过程，可看成是“贮存”于X、Y内部的能量以热量形式的释放，③正确；综合以上分析，①③正确，故选B。
3．答案：C
解析：A.由图可知反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，选项A错误；B.由图可知不存在CO的断键过程，选项B错误；C.CO与O在催化剂表面形成CO2，选项C正确；D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程，而不是与氧气反应，选项D错误。故选C。
4．答案：(1)放热 A (2)吸热 B (3)B 顺
解析：(1)若反应物的总能量为E1大于生成物的总能量为E2，则为放热反应，答案选A；(2)若反应物的总能量为E1小于生成物的总能量为E2，则为吸热反应，答案选B；(3)①选择的物质应该具有的特点是：白天在太阳照射下，某种盐熔化，熔化时单位质量的物质吸收热量应该最多，同时价格不能太高，Na2SO4·10H2O的性价比最高，答案选B；②因集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，受到浮力作用沿管向右上方运动形成顺时针方向流动的水流。
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