2023-2024学年高一化学下学期期末考点大串讲 清单03化学反应与能量（考点清单）（讲练）（含解析）

清单03 化学反应与能量变化
01 吸热反应和放热反应的判断
1.吸热反应和放热反应的比较
放热反应 吸热反应
定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应
形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
与化学键强弱的关系　 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量
反应过程 图示
2.常见的吸热反应与放热反应
3.吸热反应和放热反应的判断方法
E1>E2反应吸收能量(吸热反应) E1(1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素。
若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应。
(2)根据化学键断裂或形成时的能量变化判断——用于计算。
若断裂反应物中的化学键所吸收的总能量小于形成生成物中化学键所放出的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应。
(3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。
由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应。
(4)根据反应条件判断。
凡是持续加热才能进行的反应一般是吸热反应。
【例1】
1．下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是

A．图①温度计的水银柱上升
B．图②中反应物总能量大于生成物总能量
C．图③中反应开始后，针筒活塞向右移动
D．图④中反应开始后，甲处液面低于乙处液面
【例2】
2．某化学兴趣小组选用如图所示装置进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，U形管中液面发生如图所示变化，试管里加入的物质可能是
A．生石灰和水 B．硫酸和氢氧化钠
C．镁条和盐酸 D．盐酸和碳酸氢钠
02 利用键能计算化学反应中的能量变化
1．化学键与能量变化的关系
化学键的形成蕴涵着能量变化，在进行反应时化学键要断裂，吸收能量，反应后形成新化学键要放出能量，反应前反应物能量与反应后生成物能量不相等。
2．计算公式
用Q(吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子化学键形成时放出的总能量。
公式：ΔQ=Q(吸)-Q(放)
利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化：
3．实例(以H2+Cl2=2HCl为例)：
(1)图示分析：
(2)计算分析：
化学键 反应中能量变化
1 mol A—B化学键 反应中能量变化
H—H 吸收436 kJ 共吸收679 kJ
Cl—Cl 吸收243 kJ
H—Cl 放出431 kJ 共放出862 kJ
结论 679 kJ-862 kJ-183 kJ，即反应放出183 kJ热量
【点拨】反应中能量变化与化学键键能的关系
(1)键能：
标准状况下，将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为
kJ·mol-1。
(2)反应中能量变化与化学键键能的关系：
反应中能量变化Q=反应物的键能之和-生成物的键能之和，Q<0，反应放热，Q>0，反应吸热。以反应H2+Cl2=2HCl为例：H—H键、Cl—Cl键和H—Cl键的键能分别为436 kJ·mol-1、243 kJ·mol-1、431 kJ·mol-1，则反应中能量变化Q=(436 kJ·mol-1+243 kJ·mol-1)-2×431 kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1<0，反应放热。
【例1】
3．中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如下图所示。
已知：若键能是断裂1 mol键所吸收的能量或形成1 mol键所放出的能量，
几种物质中化学键的键能如下表所示。
化学键 中键 中键 中键 中键 中键
键能kJ/mol 463 496 436 138 463
若反应过程中分解了2 mol水，则下列说法不正确的是
A．总反应为 B．过程Ⅰ吸收了926kJ能量
C．过程Ⅱ放出了574kJ能量 D．过程Ⅲ属于放热反应
【例2】
4．已知反应NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A．图中A→B为放热过程
B．该反应为吸热反应
C．断裂1molNO2和1molCO的化学键吸收的能量总和小于形成1molNO和1molCO2的化学键所释放的能量的总和
D．1molNO2(g)和lmolCO(g)的总能量低于1molNO(g)和1molCO2(g)的总能量
03 人类对能源的利用
凡是能够提供某种形式能量的物质或是物质的运动，统称为能源。它是人类取得能量的来源，包括已开采出来的可供使用的自然资源和经过加工或转移的能量的来源，尚未开采出的能量资源不列入能源的范畴，只能是能源资源。
能源的分类方法有多种：
1、一次能源与二次能源
从自然界直接取得的天然能源叫一次能源，如原煤、原油、流过水坝的水等；一次能源经过加工转换后获得的能源称为二次能源，如各种石油制品、蒸气、煤气、电力、氢能等。
2、常规能源与新能源
在一定历史时期和科学技术水平下，已被人们广泛使用的能源称为常规能源，如煤、石油、天然气、水能等；随着科技的不断发展，才开始被人类采用先进的方法加以利用的古老能源以及新发现的利用先进技术所获得的能源都是新能源，如核能、风能、太阳能、海洋能等。
3、可再生能源与非再生能源
（1）可连续再生、永久利用的一次能源称为可再生能源，如水力、风能等；
（2）经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，称为非再生能源，如石油、煤、天然气等。
4、人类利用能源的三个阶段
柴草时期、化石能源时期和多能源结构时期。
5、新能源
（1）概念：是指以新技术为基础，系统开发利用的能源，包括太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能等。
（2）太阳能的利用
植物的光合作用是大自然“利用”太阳能极为成功的范例。在人工利用太阳能方面，例如模拟生物体储存太阳能、利用太阳能电池把太阳能直接转化为电能、利用太阳能直接分解水，使太阳能转化为氢能等方面的研究，都取得了一些可喜的成绩。
（3）氢能的利用
氢能是人类最理想的能源，氢能主要用作高能燃料，广泛应用于飞机、汽车、燃料电池等其他需要热能或其他形式的能量的设备中。
（4）生物质能
新能源中一种无限的可再生性的能源是生物质能。它是自然界中各种绿色植物通过光合作用，将太阳能转换为化学能而固定下来的，储存在植物体内的一种自然资源能。
6、解决能源问题的措施
①提高能源的利用效率：a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。
②开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。
【例1】
5．2022年，全国两会提案议案中，绿色低碳话题热度不减。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．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值
D．2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量
04 原电池的工作原理
1.工作原理梳理
能量变化 化学能转化为电能
形成条件 两个电极 组合情况①②③④负 极较活泼金属金属金属石墨或Pt正 极较不活泼金属金属氧化物石墨或Pt石墨或Pt
电解质溶液或熔液、固体 电解质可能与电极的负极反应，也可能不与电极反应
电极上 有自发的氧化还原反应发生
微粒流向 外电路 电子从负极流向正极
内电路 溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极
2.工作原理图示
(1)装置示意图：
(2)工作原理(以铜、锌、稀硫酸原电池为例)示意图：
知识要点 实例
电极构成 负极：还原性相对较强的金属正极：还原性相对较弱的金属或导电非金属 锌板——负极铜板——正极
电极反应 负极：失去电子，氧化反应正极：得到电子，还原反应 负极：Zn－2e－=Zn2+正极：2H++2e－=H2
电子流向、电流方向 外电路：电子由负极流向正极，电流方向相反；内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由负极流向正极 外电路：电子由锌板经导线流向铜板内电路：SO移向锌板(负极)；Zn2+移向铜板(正极)
电极反应式与总反应式的关系　　 两个电极反应式相加，即得总反应式 负极：Zn－2e－=Zn2+正极：2H++2e－=H2 总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2
3.多角度判断原电池的正、负极
正极 较不活泼金属或非金属 电极材料 较活泼金属 负极
还原反应 电极反应类型 氧化反应
电子流入 电子流向 电子流出
电流流出 电流流向 电流流入
阳离子迁移的电极 离子流向 阴离子迁移的电极
质量增大或不变 电极质量 质量减少或不变
电极有气泡产生 电极现象 电极变细
【易错提醒】
(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。
(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。
(3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。
【例1】（23-24高一下·河北石家庄·期中）
6．石家庄二中实验学校某化学兴趣小组设计了一个如图所示的水果电池，下列有关该电池的说法正确的是
A．锌片作正极
B．电子流向：锌片→导线→LED灯→铜片→柠檬→锌片
C．铜片上发生还原反应，质量一定增加
D．水果种类会影响LED灯的亮度
【例2】
7．某小组为研究原电池原理，设计如图装置。下列叙述正确的是
A．a和b不连接时，铁片上会有产生
B．a和b用导线连接时，电子由a流向b
C．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为
D．a和b连接时，铁会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色；a和b不连接时，铁片不发生反应
05 原电池原理的应用
1．加快化学反应速率
一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池可以加快反应速率。
—
—
2．比较金属活泼性强弱
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
—
—
3．用于金属保护
将被保护的金属与比其活泼的金属连接。
4．设计原电池
(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。
(2)步骤：以Fe+CuSO4=FeSO4+Cu为例。
步骤 实例
将反应拆分为电极反应 负极反应 Fe－2e－=Fe2+
正极反应 Cu2++2e－=Cu
选择电极材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 Fe
正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C
选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液
画出装置图
【例1】
8．如图所示装置中观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，指针指向M，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的组合是
M N P
A 锌 铜 稀硫酸溶液
B 铜 铁 稀盐酸溶液
C 银 锌 硝酸银溶液
D 锌 铁 硝酸铁溶液
A．A B．B C．C D．D
【例2】
9．有甲、乙、丙、丁四种金属，将甲乙用导线相连放入稀硫酸中可以看到甲慢慢溶解，而乙表面上有气泡逸出，把丁放到甲的硫酸盐溶液中，丁的表面覆盖一层甲的单质，丙能和水反应放出氢气，甲能和稀盐酸反应放出氢气，已知四种金属中有一种是铜，则铜是
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
06 化学电源分析
1.一次电池——锌锰干电池
构造示意图
工作原理 负极 锌筒 锌被氧化，逐渐消耗
电解质 氯化铵糊
正极 石墨棒 二氧化锰被还原
特点 放电后不能充电
便于携带，价格低
2.二次电池（充电电池）
（1）常见类型：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等；
（2）特点
放电：化学能转化为电能；
充电：电能转化为化学能。
放电时发生的氧化还原反应，在充电时逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
3.燃料电池
一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置
特点：清洁、安全、高效；能量转化率可以达到80%以上；反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，供电量易于调节。
燃料电池与一般的电池不同的是，反应物不是储存在 电池内部 ，而是由外部提供，电池装置起着类似于试管、烧杯等反应容器的作用。
工作原理：利用原电池的工作原理将燃料(如H2)和氧化剂(如O2)分别在两个电极上反应所放出的化学能直接转化为　电能　。(实验装置如下)
①氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性、碱性和中性三种。
酸性 碱性 中性
负极反应式 2H2－4e－=4H+ 2H2+4OH－－4e－=4H2O 2H2－4e－=4H+
正极反应式 O2+4H++4e－=2H2O O2+2H2O+4e－=4OH－ O2+2H2O+4e－=4OH－
电池总反应式 2H2+O2=2H2O
【归纳总结】燃料电池的特点
（1）燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，可以利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂(如O2)反应所放出的热能直接转变为电能。
（2）燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。
（3）燃料电池如果以氢气为燃料时，产物为水;以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳。
（4）燃料电池与干电池和蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断地提供燃料和氧化剂，使反应能连续进行。
【例1】
10．下列四个常用电化学装置的叙述错误的是
A水果电池图 B干电池 C铅蓄电池 D氢氧燃料电池
A．水果电池中电流从铜片流出
B．干电池中锌皮作负极
C．铅蓄电池放电过程中硫酸溶液浓度减小
D．燃料电池正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-
【例2】
11．“乙醇燃料电池”的工作原理为，装置如图所示。
①在该电池中的移动方向为由 （填“A到B”或“B到A”）。写出A电极的电极反应式： 。
②若标况下有11.2L 参与反应，理论上通过质子交换膜的数目为 。
07 原电池电极反应式的书写
1.原电池电极反应式的书写
负极反应式的书写 ①活泼金属作负极时，电极本身被氧化： a．若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如： Zn-2e-=Zn2+，Cu-2e-=Cu2+。 b．若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应式为两反应合并后的反应式。如Mg-Al(KOH)原电池，负极反应式为Al--3e-+4OH-=AlO+2H2O；铅蓄电池负极反应式：Pb-2e-+SO=PbSO4。
②负极本身不反应时，常见书写方法为： 氢氧(酸性)燃料电池，负极反应式为H2-2e-=2H+。 氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O。
正极反应式的书写 ①首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒
②其次确定该微粒得电子后变成哪种形式 如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O 氢氧(碱性)燃料电池，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- 铅蓄电池正极反应式：PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O
2．特定燃料电池电极反应式的书写
第一步：写出电池总反应式。
燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。
如甲烷燃料电池(电解质：NaOH溶液)的反应式为
CH4+2O2=CO2+2H2O　①
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O　②
①式+②式得燃料电池总反应式为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，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：
常见介质 注意事项
中性溶液 反应物若是H+得电子或OH-失电子，则H+或OH-均来自于水的电离
酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH-
碱性溶液 反应物或生成物中均没有H+
水溶液 不能出现O2-
(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2+4H++4e-=2H2O。
(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-。
(3)固体电解质(高温下能传导O2-)环境下电极反应式：O2+4e-=2O2-。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2+2CO2+4e-=2CO。
第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式。电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式。注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。
【注意】在燃料电池中，通入燃料的电极均为负极，通入空气或氧气的电极均为正极；对于燃料电池，要注意的是：即使燃料相同，如电解质溶液不同，电极反应式可能不同，如氢氧燃料电池，在酸性介质和碱性介质中的电极反应式就不同。
【例1】（23-24高一下·湖北·期中）
12．电池极大地方便了人们的生活，如图为两种电池的示意图。下列说法错误的是
A．锂—空气电池正极材料是多孔电极，氧气得到电子
B．锂—空气电池总反应方程式为4Li + O2 + 2H2O = 4LiOH
C．铝离子电池中电流从石墨电极经过用电器到铝电极
D．铝离子电池负极反应式为
【例2】
13．原电池是利用氧化还原反应设计的装置，该装置的特点是使氧化反应和还原反应在两个电极进行，“迫使”电子沿着特定的路线移动，从而产生电能。甲、乙两个原电池装置如图所示：

回答下列问题：
(1)若装置甲的溶液M为稀硫酸，两个电极采用镁棒和铝棒。
①电极X为 (填“正极”或“负极”)，该电极反应式为 。
②该电池的正极是 (填“镁棒”或“铝棒”)，该电极产物W是 (填化学式)。
③该原电池总反应的化学方程式是 。
(2)若装置甲中两电极质量变化与时间的关系如图所示，其中一个电极为Ag电极，则该电池的电解质溶液为 (填化学式)溶液，电极X为 (填字母)

a．Fe电极 b．Mg电极 c．Cu电极 d．Al电极
(3)将(1)中原电池生成的气体产物W通入装置乙中可制备燃料电池。
①正极为 (填“电极甲”或“电极乙”)，该电极发生 (填“氧化反应”或“还原反应”)。
②该电池工作时，外电路中电子由 (填“电极甲”或“电极乙”，下同)流出；电解质溶液中的移向 。
14．下列反应属于放热反应的是
A．一氧化碳在空气中的燃烧反应
B．与氯化铵固体的反应
C．干冰升华
D．盐酸与碳酸氢钠的反应
15．自然界中臭氧形成反应3O2(g)=2O3(g)的能量变化如图所示。下列说法中错误的是
A．2O3=3O2为放热反应 B．氧气比臭氧稳定
C．反应物的能量低于生成物 D．反应热为E3－E1
16．化学反应A+B→C(放出能量)分两步进行：①A+B→X(吸收能量)，②X→C(放出能量)。下列示意图中表示总反应过程中能量变化的是
A． B．
C． D．
17．硫酸(H2SO4)是一种重要的无机化工原料，工业生产硫酸的主要反应有：
①硫(或硫化物)煅烧得到SO2：S+O2SO2
②SO2经催化氧化再得到SO3：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-198kJ·mol-1
③最后用水吸收即得H2SO4：SO3+H2O=H2SO4
反应①为放热反应。下列说法正确的是
A．断开反应物中的化学键放出能量 B．形成生成物中的化学键吸收能量
C．反应物的总能量小于生成物的总能量 D．反应物的总能量大于生成物的总能量
18．研究表明，在一定条件下，气态HCN(a)与CNH(b)两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是

A．CNH比HCN更稳定
B．HCN(g)→CNH(g)为吸热反应且反应条件一定要加热
C．1molHCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收127.2kJ的热量
D．1molHCN(g)转化为1molCNH(g)需要吸收59.3kJ的热量
19．下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是
A．
B．
C．
D．
20．有如图所示的实验装置，下列判断正确的是
a电极 b电极 X溶液 实验判断
A Cu Zn H2SO4 H+向b极迁移
B Zn Fe H2SO4 电子从Zn→Fe→Zn
C Al Mg NaOH a为负极，b为正极
D Cu 石墨 FeCl3 a极质量减小，b极质量增加
A．A B．B C．C D．D
21．学过原电池后，某同学设计了如图所示的原电池。闭合电键K，下列有关说法正确的是

A．铜丝为原电池的负极
B．铁钉处的电极反应为
C．玻璃杯中由正极区域移向负极区域
D．正极收集0．01mol气体时，转移0．04mol电子
22．如图是铅酸蓄电池的构造示意图，下列说法错误的是
A．铅酸蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能
B．该电池工作时，电子由板通过外电路流向板
C．该电池工作时，负极的电极反应式为
D．该电池工作时，移向板
23．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．a极是负极，该电极上发生氧化反应
B．b极反应是O2＋2H2O-4e-=4OH-
C．总反应方程式为2H2＋O2=2H2O
D．若将H2改成CH4，则负极电极反应为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
24．某锂离子电池的工作原理如图所示(a极材料为金属锂和石墨的复合材料)，其电池反应为Li+FePO4=LiFePO4。下列关于该电池的说法正确的是

A．a极为正极 B．b极发生氧化反应
C．Li+从a极室向b极室移动 D．可以用稀硫酸作电解质溶液
25．为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下图所示的三套实验装置：
(1)上述3个装置中，不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是 (填装置序号)。
(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)，在甲试管中加入适量了Ba(OH)2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)至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应(4KO2＋2H2O=4KOH＋3O2↑)是放热反应还是吸热反应。
方法①：选择装置 (填装置序号)进行实验；
方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
26．由A、B、C、D四种金属按表中装置图进行实验。
装置
现象 二价金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中作正极的是 (填“A”或“B”)。
(2)装置乙溶液中C电极反应： ；外电路中电子由 (填“C极向B极移动”或“B极向C极移动”)。
(3)装置丙中金属A上电极反应属于 (填“氧化反应”或“还原反应”)。
(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是 。
27．化学电池在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)下列装置中能够组成原电池的是 (填序号)。
(2)现有如下两个反应：A、；B、。
①根据两反应本质，判断能否设计成原电池。如果不能，说明其原因 。
②如果可以，请在下面方框内画出原电池装置图，注明电极材料和电解质溶液等 。
(3)如图是某锌锰干电池的基本构造图。
①该碱性锌锰干电池的总反应式为，该电池工作时正极的电极反应式是 。
②关于该电池的使用和性能，下列说法正确的是 。(填字母，下同)
A.该电池属于蓄电池
B.电池工作时向负极移动
C.该电池的电解质溶液是溶液
D.该电池用完后可随意丢弃，不需要回收处理
(4)另一种常用的电池——锂电池由于比容量(单位质量电极材料所能转换的电量)特别大而广泛用于心脏起搏器，它的负极材料用金属锂制成，电解质溶液需用非水溶液配制，请用化学方程式表示不能用水溶液的原因： 。
28．依据化学能与热能的相关知识回答下列问题：
Ⅰ.共价键的键能是指形成1mol某种共价键的过程中所放出的能量或断裂1mol某种共价键的过程中所吸收的能量。显然共价键的键能越大，该共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如H—H键的键能是436kJ·mol-1，是指使1molH2分子变成2molH原子需要吸收436kJ能量。
(1)已知H—O键的键能为463kJ·mol-1，下列叙述正确的是 (填标号，下同)。
A.每形成1molH—O键吸收463kJ能量
B.每形成1molH—O键放出463kJ能量
C.每断裂1molH—O键吸收463kJ能量
D.每断裂1molH—O键放出463kJ能量
(2)已知键能：H—H键为436kJ·mol-1；H—F键为565kJ·mol-1；H—Cl键为431kJ·mol-1；H—Br键为366kJ·mol-1，则下列分子受热时最稳定的是 。
A.HF B.HCl C.HBr D.H2
Ⅱ.已知化学反应N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)的能量变化如图所示，回答下列问题：
(3)1molN2H4(g)和1molO2(g)生成2molN原子、4molH原子、2molO原子的过程中 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
(4)1molN2H4(g)和1molO2(g)生成1molN2(g)和2molH2O(g)的反应中 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
Ⅲ.已知A、B、C、D均为气体，其能量变化如图：
(5)若E1>E2，则该反应为 (填“放热反应”或“吸热反应”)。
(6)下列有关反应A+B=C+D的说法正确的是 (填标号)。
A.反应前后原子的种类和数目一定不变
B.该反应若有热量变化，则一定是氧化还原反应
C.若该反应为放热反应，则不需要加热该反应就一定能进行
D.反应物的总质量、总能量与生成物的总质量、总能量均相等
（2022-2023高一下·河北张家口·期末）
29．现代社会中，人类的一切活动都离不开能量，从煤、石油和天然气等提供的热能，到各种化学电池提供的电能，都是通过化学反应获得的。回答下列问题：
(1)绿色能源也称清洁能源，是指在生产和使用过程中不产生有害物质排放的能源。下列属于绿色能源的是 (填标号，下同)。
①太阳能 ②煤 ③石油 ④风能 ⑤氢能
(2)下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是_______。
A．甲烷燃烧 B．灼热的炭与反应
C．镁与稀硫酸反应 D．钠和水反应
(3)与反应生成过程中的能量变化如图所示，和完全反应生成会 (填“吸收”或“放出” )的能量。
(4)已知反应在不同条件下的化学反应速率如下：
①
②
③
④
请比较上述4种情况反应的快慢： (按由大到小的顺序填写序号)。
(5)用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图所示：
①电极是 (填“正极”或“负极”)，电极c的电极反应式是 。
②若电路中转移电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为 L。
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试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】A．温度计的水银柱不断上升，则中和反应放出热量，说明相应的化学反应是放热反应，选项A不符合；
B．由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，说明相应的化学反应是放热反应，选项B不符合；
C．Zn 与稀硫酸反应生成氢气，氢气可使针筒活塞向右移动，不能充分说明相应的化学反应是放热反应，选项C符合；
D．反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明装置内压强增大，温度升高，反应为放热反应，选项D不符合；
答案选C。
2．D
【详解】A．生石灰和水反应放热，锥形瓶内温度升高，气体膨胀，U形管中液面左低右高，故A错误；
B．硫酸和氢氧化钠反应放热，锥形瓶内温度升高，气体膨胀，U形管中液面左低右高，故B错误；
C．镁条和盐酸反应放热，锥形瓶内温度升高，气体膨胀，U形管中液面左低右高，故C错误；
D．盐酸和碳酸氢钠反应吸热，锥形瓶内温度降低，气体体积缩小，U形管中液面左高右低，故D正确；
选D。
3．D
【详解】A．反应过程中分解了2 mol水，由图可知，生成了2molH2和1molO2，总反应为：，故A正确；
B．过程Ⅰ中断裂了2mol中键，吸收能量，故B正确；
C．过程Ⅱ中生成1mol中键和1mol中键，放出能量，故C正确；
D．过程Ⅲ断裂2mol中键，吸收463×2=926 kJ能量，生成1mol中键，释放436kJ能量，即总体上吸收了490kJ能量，为吸热反应，故D错误；
故选D。
4．C
【详解】A．图中A→B的过程，能量升高，为吸热过程，A项错误；
B．生成物总能量小于反应物总能量，该反应为放热反应，B项错误；
C．该反应为放热反应，则断裂1molNO2和1molCO的化学键吸收的能量总和小于形成1molNO和1molCO2的化学键所释放的能量的总和，C项正确；
D．该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，则1molNO2(g)和lmolCO(g)的总能量高于1molNO(g)和1molCO2(g)的总能量，D项错误；
答案选C。
5．D
【详解】A．水的分解是吸热反应，A错误；
B．氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，B错误；
C．氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用价值，C错误；
D．2 mol H2可以在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol H2O，并放出大量的热，D正确；
故选D。
6．D
【详解】A．锌的活泼性大于铜，所以锌做负极，A错误；
B．电子只能经过外电路导线进行移动，不能经过内电路电解质进行移动，B错误；
C．铜片做正极发生还原反应，但正极无金属析出，故铜片质量不变，C错误；
D．水果种类不同，水果中所含电解质浓度不同，导电能力不同，会影响LED灯的亮度，D正确；
答案选D。
7．C
【详解】A．a和b不连接时，铁片与铜离子发生置换反应，铁片表面有铜生成，A错误；
B．a和b用导线连接时构成原电池装置，铁为负极，铜为正极，电子由铁流出，通过b流向a，B错误；
C．a和b用导线连接时构成原电池装置，铁为负极，铜为正极，正极的反应为：铜离子得电子生成铜单质，C正确；
D．a和b连接时构成原电池装置，铁为负极，铁会溶解，铜为正极，正极的反应为：铜离子得电子生成铜单质，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色；a和b不连接时，铁片与铜离子发生置换反应，铁片表面有铜生成，D错误；
故选C。
8．C
【分析】电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，说明M、N与池中液体构成了原电池。N棒变细，作负极，M棒变粗，说明溶液中的金属阳离子在M极上得到电子，生成金属单质，M变粗，M做原电池的正极。
【详解】A．如果是锌、铜、稀硫酸构成原电池，则电池总反应式为Zn+2H＋=Zn2++H2↑，Zn作负极，M极变细，A项错误；
B．如果是铁、铜、稀盐酸构成原电池，电池总反应式为Fe+2H＋= Fe2++H2↑，则铁是负极，铜棒M是不会变粗的，B项错误；
C．如果是银、锌、硝酸银溶液构成原电池，电池总反应式为Zn+2Ag+=Zn2++2Ag，则锌是负极，N棒变细，析出的银附在银上，M棒变粗，C项正确；
D．如果是锌、铁、硝酸铁溶液构成原电池，电池总反应式为Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+，Zn作负极，M极变细，D项错误；
故选C。
9．B
【详解】甲、乙用导线相连放入稀H2SO4中，甲慢慢溶解，乙表面上有气泡逸出，则甲为原电池负极，活泼性：甲>乙；
把丁放到甲的硫酸盐溶液中，丁的表面覆盖一层甲的单质，说明活泼性：丁>甲；
甲放入稀盐酸中会产生H2，则甲排在氢的前面，丙能和水反应放出氢气，则活泼性：丙>甲>H；
可得活泼顺序为：丁>丙>甲>乙，由甲>H，说明只有乙才可能排在H后，故金属铜是乙，故选：B。
10．D
【详解】A．锌的活动性比铜强，锌作负极，铜作正极，水果电池中电流从铜片流出经导线到锌片，A正确；
B．锌为金属，石墨为非金属，干电池中锌皮作负极，B正确；
C．铅蓄电池中Pb作负极，PbO2作正极，总反应为：PbO2+2H2SO4+Pb=2PbSO4+2H2O，消耗了硫酸，放电过程中硫酸溶液浓度减小，C正确；
D．氢氧燃料电池中氢气为负极，氧气为正极，正极氧气得电子结合氢离子生成水，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，D错误；
答案选D。
11． A到B 2NA
【详解】①在该电池中乙醇为燃料失电子为负极(A)，氧气为正极(B)，条件为酸性介质，阳离子向正极(B)移动，的移动方向为由A到B；A为负极，乙醇发生氧化反应，电极的电极反应式：。
②正极反应式为：3O2+12H++12e-=6H2O，若标况下有11.2L (0.5mol)参与反应，理论上通过质子交换膜的的物质的量为2mol，数目为2NA。
12．B
【详解】A．电池内部阳离子向正极移动，如图锂－空气电池中，锂离子向多孔电极移动，所以多孔电极为正极，正极氧气得电子，A正确；
B．锂－空气电池中为非水电解质，不可能有水参加反应，总反应方程式为4Li+O2＝2Li2O，B错误；
C．铝离子电池中两个电极分别为铝和石墨，铝为活泼电极，是负极，石墨为正极。外电路中电流由正极流向负极，即由石墨流向铝，C正确；
D．由图可知，铝离子电池负极是铝失去电子，反应式为，D正确；
故选B。
13．(1) 负极 铝棒 H2
(2) AgNO3 d
(3) 电极甲 还原反应 电极乙 电极乙
【详解】（1）①镁与硫酸反应，铝与硫酸反应，镁的活泼性比铝强，因此镁为负极，铝为正极，再根据X电极是电子流出的极，则电极X为负极，该电极反应式为；故答案为：负极；。
②根据前面分析该电池的正极是铝棒，该电极是氢离子得到电子变为氢气，因此正极产物W是H2；故答案为：铝棒；H2。
③该原电池总反应是镁和硫酸反应生成硫酸镁和氢气，其化学方程式是；故答案为：。
（2）若装置甲中两电极质量变化与时间的关系如图所示，其中一个电极为Ag电极，则一个电极质量增加10.8g，另一个电极质量减少0.9g，题中金属活泼性都比银弱，说明银为正极，银电极质量增加，则该电池的电解质溶液为硝酸银(AgNO3)溶液，有0.1mol银生成，有0.1mol电子转移，则负极会消耗0.05mol铁或0.05mol镁或0.05mol铜或铝，质量分别为2.8g、1.2g、3.2g、0.9g，则电极X为Al电极；故答案为：AgNO3；d。
（3）①燃烧电池中燃料为负极，氧化剂为正极，则正极为电极甲，氧气得到电子，则说明该电极发生还原反应；故答案为：电极甲；还原反应。
②该电池工作时，外电路中电子由负极即电极乙流出；根据原电池“同性相吸”，则电解质溶液中的移向负极即电极乙；故答案为：电极乙；电极乙。
14．A
【详解】A．一氧化碳在空气中的燃烧反应属于放热反应，故A正确；
B．Ba(OH)2 8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应，故B错误；
C．干冰升华为物理变化，不是化学变化，故C错误；
D．盐酸与碳酸氢钠的反应为吸热反应，故D错误；
故选：A。
15．D
【详解】A．根据图示，生成物总能量大于反应物总能量，3O2=2O3为吸热反应，2O3=3O2为放热反应，A正确；
B．氧气的能量比臭氧低，所以氧气比臭氧稳定，B正确；
C．根据图示，反应物的能量低于生成物，C正确；
D．由图像可知反应热为E2－E1，D错误。
故选D。
16．A
【分析】反应物能量比生成物能量高，则放出能量；反应物能量比生成物能量低，则吸收能量。
【详解】A．①A+B→X(吸收能量)，②X→C(放出能量)，A+B→C(放出能量)，A正确；
B．①A+B→X(放出能量)，②X→C(放出能量)，A+B→C(放出能量)，B错误；
C．①A+B→X(放出能量)，②X→C(吸收能量)，A+B→C(吸收能量)，C错误；
D．①A+B→X(吸收能量)，②X→C(吸收能量)，A+B→C(吸收能量)，D错误；
故选A。
17．D
【详解】A．断开反应物中的化学键吸收能量，形成化学键放出能量，A错误；
B．断开反应物中的化学键吸收能量，形成生成物中的化学键放出能量，B错误；
C．反应属于放热反应，则反应物的总能量大于生成物的总能量，C错误；
D．反应属于放热反应，则反应物的总能量大于生成物的总能量，D正确；
答案选D。
18．D
【详解】A．CNH的体系能量比HCN高，则HCN比CNH更稳定，A错误；
B．由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，该反应为吸热反应，吸热反应都需要吸收能量，但是吸收能量的方法不一定是加热，也可能是其它形式.，B错误；
C．1molHCN(g)转化成过渡态吸收了186.5kJ的能量，但过渡态还有化学键的存在，所以1molHCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收的热量肯定会大于186.5kJ，C错误；
D．1molHCN(g)转化为1molCNH(g)需要吸收的热量为：186.5kJ-127.2kJ=59.3kJ，D正确；
故选D。
19．C
【详解】可设计成原电池的反应为自发的氧化还原反应，B和D不是氧化还原反应，A不是自发的氧化还原反应，C可设计成燃料电池，是原电池，故选C。
20．C
【详解】A. Cu、Zn、稀硫酸组成的原电池，锌较活泼，作原电池的负极，铜作原电池的正极，电解质溶液中的阳离子H＋向正极铜电极移动，即向a极迁移，A错误；
B. Zn、Fe、稀硫酸组成的原电池，锌较活泼，作原电池的负极，铁作原电池的正极，电子从Zn流向Fe，但是无法再流向Zn，B错误；
C. 铝、镁、氢氧化钠溶液组成的原电池，电池反应为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，铝发生氧化反应，作原电池的负极，镁电极作原电池的正极，即a为负极，b为正极，C正确；
D. 铜、石墨、氯化铁溶液组成的原电池，电池反应为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，铜电极发生氧化反应，作原电池的负极，电极反应为：Cu-2e- =Cu2+，电极质量减小，石墨作原电池的正极，电极反应式为：2Fe3++2e- =2Fe2+，电极质量不变，D错误；
故答案选C。
21．C
【详解】A．铁活泼性比铜强，铁与醋酸反应，铜与醋酸不反应，则铜丝为原电池的正极，故A错误；
B．铁钉处的电极反应为，故B错误；
C．根据原电池“同性相吸”，则玻璃杯中由正极区域移向负极区域，故C正确；
D．根据，正极收集0.01mol气体时，转移0.02mol电子，故D错误。
综上所述，答案为C。
22．D
【详解】A. 铅酸蓄电池是可充电电池，是二次电池，充电时电能转化为化学能，A项正确；
B. 在该电池中板为负极，则电池工作时，电子由板通过外电路流向板，B项正确；
C. 该电池工作时，负极的电极反应式为，C项正确；
D. 在原电池工作时，阳离子向正极移动，则该电池工作时移向板，D项错误；
故选D。
23．BD
【分析】氢氧燃料电池工作时，通入氢气的一极（a极）为电池的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极（b极）为电池的正极，发生还原反应，电子由负极经外电路流向正极，负极反应为：H2-2e-+2OH-=2H2O，正极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，总反应方程式为2H2+O2=2H2O，据此解答。
【详解】A． 氢氧燃料电池工作时，通入氢气的一极（a极）为电池的负极，发生氧化反应，故A正确；
B． 通入氧气的一极（b极）为电池的正极，发生还原反应，正极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误；
C． 氢氧燃料电池的电池总反应方程式与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致，都是2H2+O2=2H2O，故C正确；
D．若将H2改成CH4，碱性环境下甲烷在负极转化为碳酸根离子，则负极电极反应为：CH4-8e-+10 OH-=+7H2O，故D错误。
答案选BD。
24．C
【详解】A．极为负极，A项错误；
B．b极为正极，得电子，发生还原反应，B项错误；
C．透过隔膜，从a极室进入b极室，C项正确；
D．是活泼金属，能与稀硫酸反应，故不能用稀硫酸作电解质溶液，D项错误。
答案为C。
25． Ⅲ 左端液面降低，右端液面升高 放热 Ⅰ(或Ⅱ) 放热
【分析】图Ⅰ中，若反应放热，锥形瓶内温度会升高，压强增大，会出现红墨水左低右高，若反应吸热，锥形瓶内温度会降低，压强减小，会出现红墨水左高右低；
图Ⅱ中，若反应放热，具支试管内温度会升高，压强增大，会出现导管口冒泡，恢复室温后水倒吸形成一端水柱，若反应吸热，具支试管内温度会降低，压强减小，会出现水倒吸，形成水柱，恢复室温后水柱消失的现象；
图Ⅲ不能不能验证反应是吸热反应还是放热反应。
【详解】(1)铜与浓硝酸反应产生气体，不能用图Ⅲ验证反应是吸热反应还是放热反应；
(2)Ba(OH)2溶液与稀硫酸反应属于中和反应，中和反应放热，结合分析可知U形管中可观察到的现象是左端液面降低，右端液面升高；即该现象说明该反应属于放热；
(3)方法①：结合分析可知装置Ⅰ(或Ⅱ)均能验证超氧化钾与水的反应(4KO2＋2H2O=4KOH＋3O2↑)是放热反应还是吸热反应；
方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应的进行使温度达到了脱脂棉的着火点，因此说明该反应是放热反应。
26． B Cu2＋＋2e－=Cu B极向C极移动 还原反应 D>A>B>C
【分析】根据构成原电池的条件和工作原理进行分析；
【详解】(1)图甲中金属A不断溶解，根据原电池工作原理，A应为负极，B应为正极；答案为B；
(2)装置乙中C的质量增加，C为正极，B为负极，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu；外电路中电子由负极B极向正极C极移动；
(3)装置A上有气体产生，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，A为正极，发生还原反应，则D为负极；
(4)根据构成原电池的条件，一般金属性强的作负极，综上所述，金属性强弱顺序是D>A>B>C。
【点睛】负极的判断，①根据电子流向，电子从负极流向正极；②电流的方向，电流从正极流向负极；③一般负极失去电子，质量减少；④离子移动方向，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；⑤化合价升高的一极为负极。
27．(1)③⑤
(2) 是非氧化还原反应，没有电子转移
(3) 2MnO2+2e-+=2MnO(OH) B
(4)2Li+2H2O=2LiOH+H2↑
【详解】（1）①缺少1个活泼性不同的电极，不能组成原电池；
②两个电极活泼性相同，不能组成原电池；
③中有活泼性不同的两个电极、电解质溶液、构成了闭合电路，能组成原电池；
④缺少电解质溶液，不能组成原电池；
⑤中有活泼性不同的两个电极、电解质溶液、构成了闭合电路，能组成原电池；
⑥没有形成闭合电路，不能组成原电池；
能构成原电池的是③⑤；
（2）①是非氧化还原反应，没有电子转移，不能设计成原电池；
②是氧化还原反应，有电子转移，能设计成原电池，铜发生氧化反应，铜作负极材料，Ag+发生还原反应，AgNO3做电解质，活泼性小于铜的金属做正极材料，装置图为；
（3）①碱性锌锰干电池的总反应式为，MnO2得电子发生还原反应生成MnO(OH)，电池工作时，正极得电子发生还原反应，正极的电极反应式是2MnO2+2e-+=2MnO(OH)。
②A．该电池不能充电，属于一次电池，故A错误；
B．原电池中阴离子移向负极，所以电池工作时向负极移动，故B正确；
C．碱性锌锰干电池，该电池的电解质溶液是KOH溶液，故C错误；
D．为防止重金属污染，该电池用完后需要回收集中处理，故D错误；
选B
（4）锂是活泼金属，锂和水反应生成氢氧化锂和氢气2Li+2H2O=2LiOH+H2↑，所以锂电池电解质溶液需用非水溶液。
28． BC A 吸收 2218 放出 534 放热反应 A
【详解】(1)已知H—O键的键能为463kJ·mol-1，结合键能的定义可知每形成1molH—O键放出463kJ能量、每断裂1molH—O键吸收463kJ能量，故选BC；
(2)共价键的键能越大，该共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定，根据题干所给数据可知H-F键的键能最大，所以HF最稳定，故选A；
(3)据图可知Q3=2752kJ/mol-534 kJ/mol =2218 kJ/mol，断键吸收能量，则1molN2H4(g)和1molO2(g)生成2molN原子、4molH原子、2molO原子的过程中吸收2218 kJ能量；
(4)据图可知反应物总能量比生成物总能量多534 kJ/mol，所以1molN2H4(g)和1molO2(g)生成1molN2(g)和2molH2O(g)的反应中放出534 kJ能量；
(5)E1>E2，即反应物总能量高于生成物总能量，该反应为放热反应；
(6)A．化学反应中遵循质量守恒定律，反应前后原子的种类和数目一定不变，A正确；
B．任何化学反应都有热量变化，所以有热量变化不一定是氧化还原反应，B错误；
C．反应的吸放热与反应条件无关，放热反应可能也需要加热引发，如铝热反应，C错误；
D．反应物的总质量与生成物的总质量相等，当总能量不相等，D错误；
综上所述答案为A。
29．(1)①④⑤
(2)B
(3) 吸收 180
(4)③①②④
(5) 正极 11.2
【详解】（1）①太阳能④风能⑤氢能生产和使用过程中不产生有害物质，属于绿色能源；
（2）反应中生成物总能量高于反应物总能量，可知该反应为吸热反应，燃烧、活泼金属与酸、钠与水反应均为放热反应，反应物的能量高于生成物能量，灼热的炭与反应吸收能量，生成物能量高于反应物能量，故ACD不符合题意；故答案为：D；
（3）1mol与1mol反应断裂化学键吸收能量：(946+498)=1444kJ；生成2molNO时放出热量2×632=1264kJ热量，由此可知和完全反应生成会吸收180的能量；
（4）将各条件下速率均转化为氮气的速率，①对应氮气速率为：；
②；
③
④
4种情况反应的快慢：③①②④；
（5）①由图可知电子由电极c流出，电极c为负极，电极d为正极，电极c的电极反应式是；
②电极d上发生反应：，电路中转移电子，则该燃料电池理论上消耗的的物质的量为0.5mol，标准状况下的体积为11.2。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页