第一节 化学反应与能量变化
【题型 1 吸热反应 放热反应】
【题型 2 化学反应中能量变化的微观解释】
【题型 3 能源的综合利用 新能源】
【题型 4 原电池及其工作原理】
【题型 5 铅蓄电池】
【题型 6 新型燃料电池】
【题型 1 吸热反应 放热反应】
【例 1】下列说法正确的是
A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B．放热的反应在常温下一定很容易发生
C．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
D．化学反应中伴随能量的变化，常以热能、电能或光能等形式表现出来
【变式 1】下列反应中，属于放热反应的是
A．Ba OH ×8H2O2 与 NH4Cl 混合搅拌 B．高温煅烧石灰石
C．铝与盐酸反应 D．炭与水蒸气高温下反应
【变式 2】下列反应属于吸热反应的是
A．生石灰溶于水 B．盐酸和氢氧化钠溶液反应
C．镁在空气中燃烧 D．氢氧化钡和氯化铵晶体混合
【变式 3】下列属于放热反应的是
A．钠和水反应 B．浓硫酸稀释
C．碳和水蒸气反应 D．氯化铵晶体和氢氧化钡晶体反应
【变式 4】下列变化既是氧化还原反应，又符合如图所示能量变化的是
A．盐酸与碳酸氢钠反应 B．Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 反应
C．铝热反应 D．灼热的炭与 CO2反应
【题型 2 化学反应中能量变化的微观解释】
【例 2】某反应由两步反应 A→B→C 完成，它的反应能量变化曲线如图所示。下列叙述正
确的是
A．两步反应均为放热反应 B．A 与 C 的能量差为 E4-E1
C．A→B 的反应一定需要加热 D．三种物质中 C 最稳定
【变式 1】化学反应中能量变化的根本原因是
A．反应温度的改变 B．化学键的断裂和形成
C．分子间距离的变化 D．物质组成发生变化
【变式 2】下列说法正确的是
A．化学反应中一定伴随着能量变化 B．有能量放出或吸收的变化一定是化学变化
C．放热反应在常温下一定很容易发生 D．加热才能发生的反应一定是吸热反应
【变式 3】如图为 N2（g）与 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．1molN2（g）与 1molO2（g）反应放出的能量为 180kJ
B．常温下，N2（g）和 O2（g）混合能直接生成 NO
C．NO 是一种酸性氧化物，能与 NaOH 溶液反应生成盐和水
D．1molN2（g）和 1molO2（g）具有的总能量小于 2molNO（g）具有的总能量
【变式 4】化学反应H2 g + Cl2 g = 2HCl g DH 的能量变化如图所示。下列说法正确的
是
A．升高反应温度，DH 减小
B．反应物的总能量小于生成物的
C．断裂 1 mol H - Cl键时需要吸收 y kJ 的能量
D． 2H g + 2Cl g = H2 g + Cl2 g ΔH = - x kJ mol -1
【题型 3 能源的综合利用 新能源】
【例 3】2023 年十四届全国人大一次政府工作报告会议中提出：“推动发展方式绿色转
型…，持续打好蓝天、碧水、净土保卫战”。下列措施不能实现绿色转型的是
A．取消自备燃煤锅炉，改用周边燃煤热电厂集中供热
B．大力开发核能、氢能等新能源
C．大力发展风力发电、水力发电、光伏发电、生物质能发电
D．加大对茶叶、林业、水电、特色生物等产业的扶持力度
【变式 1】“碳中和”是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体
排放总量，然后通过植物造树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的排放量，CO2实现
“零排放”。下列选项所述措施能促进实现“碳中和”的是
①减少化石燃料使用 ②发展 CO2捕集技术 ③燃煤中加入石灰石 ④开发新的能源
A．①②④ B．①②③ C．①③④ D．①②③
【变式 2】2022 年北京冬奥会和冬残奥会通过科技助力“碳中和”，体现绿色环保理念。下
列说法错误的是
A．火炬“飞扬”采用氢能为燃料，体现“绿色低碳”的发展理念
B．火炬“飞扬”外壳由有机高分子材料碳纤维制成
C．奥运场馆使用的碲化镉发电玻璃，实现了太阳能向电能的转化
D．冬奥会使用的餐具均由可降解聚乳酸生物新材料制成，能有效减少白色污染
【变式 3】下列有关新能源的说法不正确的是
A．绿色植物通过光合作用，将光能转化为化学能
B．风能、太阳能是清洁能源
C．氢能还未进入实用阶段的主要原因是其燃烧所放热量低于相同质量的矿物燃料
D．共享单车利用太阳能发电完成卫星定位，有利于节能环保
【变式 4】下列叙述不正确的是
A．开发氢能、太阳能、风能、生物质能等新能源是践行低碳生活的有效途径
B．火力发电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程
C．利用生物质能就是间接利用太阳能
D．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能
【题型 4 原电池及其工作原理】
【例 4】电子表所用的纽扣电池，两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为 KOH 溶液，
电池反应为 Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn（OH）2，示意图如图所示。下列判断正确的是
A．锌为负极，被还原
B．纽扣电池工作时，OH-移向Ag2O
C．纽扣电池工作时，电解质溶液的碱性增强
D．每 6.5g 锌发生反应时，转移电子 0.1NA
【变式 1】某原电池装置如图所示，下列说法正确的是
A．Fe 作负极 B．碳棒上有 O2生成
C．可将电能转化为化学能 D．电子从碳棒经导线流向 Fe
【变式 2】原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡
献。
（1）现有如下两个反应：A．NaOH＋HCl=NaCl＋H2O；B．Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。判
断上述两个反应中能设计成原电池的是 （填“A”或“B”）。
（2）将纯锌片和纯铜片按图中方式插入 100 mL 相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列
问题：
①下列说法正确的是 。
A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B．乙中铜片上没有明显变化
C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D．两烧杯中溶液的 pH 均增大
②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 乙（填“>”“<”或“=”）。
③请写出图中构成原电池的负极电极反应式： 。
④当乙中产生 1.12 L（标准状况）气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至 1
L，测得溶液中 c（H＋）=0.1 mol/L，试确定原稀硫酸的物质的量浓度为 。
【题型 5 铅蓄电池】
【例 5】下列有关化学电源的说法正确的是
A．汽车用铅酸蓄电池属于一次电池
B．锌锰干电池石墨棒作负极，锌筒作正极
C．电池放电时发生氧化还原反应
D．二次电池放电时是电能转化为化学能
【变式 1】常见锌锰干电池的构造如下图所示，该电池放电时的电池总反应方程式为：Zn
+ 2MnO + 2 NH+ = Zn2+ 2 4 + Mn2O3 + 2NH3 + H2O，下列说法错误的是
A．该电池属于一次电池
B +．电池正极反应式为：2MnO2＋2 NH4 ＋2e－=Mn2O3＋2NH3＋H2O
C．电池工作时，电子从锌筒经NH4Cl糊流向石墨棒
D．外电路中每通过 0.1 mol 电子，锌的质量理论上减小 3.25g
【变式 2】化学电源在生活中有广泛的应用，各种电池的示意图如图，下列有关说法正确
的是
A．甲：电流由锌片经导线流向铜片
B．乙：锌为电池的正极
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，使用一段时间锌筒会变薄
D．丁：该电池是一种一次电池
【变式 3】化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是
A．图甲：通入 O2的一极为正极
B．图乙：锌锰干电池属于一次电池
C．图乙：在使用锌锰干电池的过程中，MnO2被氧化
D．图丙：正极的电极反应式为PbO2 + 2e
- + SO2-4 + 4H
+ =PbSO4 + 2H2O
【题型 6 新型燃料电池】
【例 6】由 NO2、O2、熔融盐 NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反
应生成一种氧化物 Y，下列有关说法正确的是
A．石墨Ⅰ极为正极，石墨Ⅱ极为负极
B．Y 的化学式为 N2O5
C．石墨Ⅰ极的电极反应式为 2NO2-2e-+H2O=N2O5+2H+
D．石墨Ⅱ极上发生氧化反应
【变式 1】有科学家研究用姜黄素（姜黄中的物质）和金纳米粒子结合制造出新型纳米复
合材料作为电极 A 的材料，得到更安全、更高效的乙醇燃料电池。下列说法不正确的是
A．石墨电极为正极，发生还原反应
B．电极 A 的电极反应：CH3CH2OH + 3H2O -12e
- = 2CO2 +12H
+
C．加入HNO3可使电池持续大电流放电
D．放电时，阳离子向电极 A 移动
【变式 2】2020 年第七十五届联合国大会上，中国向世界郑重承诺在 2030 年前实现碳达
峰，在 2060 年前实现碳中和。大力发展绿色能源、清洁能源是实现碳中和的最有效方法。
（1）原电池反应能够提供电能而不产生 CO2气体，下图是某原电池装置图。
① Zn 棒是原电池的 极，发生 （填“氧化”或“还原”）反应。
② Cu 棒，上发生的电极反应是 。
③溶液中 H+向 （填“Zn”或“Cu”）电极定向移动。
（2）将上述装置中电解质稀 H2SO4换为足量 AgNO3溶液，灯泡也变亮，电流表指针偏
转，无色溶液颜色没有变化。
①原电池的负极是 （填“Zn”或“Cu”），正极的电极反应是 。
②若更换电解质时称量两个电极，质量恰好相等，放电一段时间后再称量两个电极，发现
质量相差 2.81g，则导线上通过的 n（e-）= mol。
（3）碱性锌锰电池是日常生活中常用电池，原电池反应是:
Zn+2MnO2+2H2O=Zn（OH）2+2MnOOH。
该原电池电解质是 KOH 溶液，写出正极的电极反应 。
【变式 3】科学家预言，燃料电池将是 21 世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃
料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原
理的示意图如图：
请回答下列问题：
（1）Pt（a）电极是电池的 极，电极反应式为 ；Pt（b）电极发生 （填“氧化”或
“还原”）反应，电极反应式为 。
（2）电池的总反应方程式为 。
（3）如果该电池工作时电路中通过 2mol 电子，则消耗的 CH3OH 有 mol。
（4）使用该燃料电池的另一个好处是 。
【变式 4】图一所示是一个燃料电池的示意图，a、b 表示通入的气体，当此燃料电池工作
时：
（1）如果 a 极通入 H2，b 极通入 O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则相同时间内，正极和负
极通入的气体的体积比为 。（设气体为同温、同压）
（2）如果 a 极通入 CH4，b 极通入 O2，NaOH 溶液作电解质溶液，则通 CH4的电极上的电
极反应为 。
（3）如果 a 极通入乙烯，b 极通入 O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则通乙烯的电极上的电
极反应为 。
（4）某原电池装置初始状态如图二所示，交换膜两侧的溶液体积均为 2L，该电池总反应
为 ，当电路中转移 1mol 电子时，共有 mol 离子通过交换膜，交换膜右侧溶液
中 c（HCl）= mol L-1（忽略溶液体积变化和 Cl2溶于水）。
【变式 5】如图所示，是原电池的装置图。请回答：
（1）若溶液 C 为稀 H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B 电极材料为 Fe 且作负极，则 A
电极上发生的电极反应式为 ； 在反应中溶液中的阴离子移向 （填“A”或
“B”），反应进行一段时间后溶液 C 的 pH （填“升高”“降低”或“基本不变”）
（2）若需将反应 Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成如图所示的原电池装置，则 A 极（负极）材
料为 ， B 极电极反应式为 。
（3）CO 与 H2反应还可制备 CH3OH，CH3OH 可作为燃料使用，用 CH3OH 和 O2组合形成
的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：
电池总反应为 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，则电极 c 是 （填“正极”或“负极”），若线
路中转移 2 mol 电子，则上述 CH3OH 燃料电池，消耗的 O2在标准状况下的体积为
L。第一节 化学反应与能量变化
【题型 1 吸热反应 放热反应】
【题型 2 化学反应中能量变化的微观解释】
【题型 3 能源的综合利用 新能源】
【题型 4 原电池及其工作原理】
【题型 5 铅蓄电池】
【题型 6 新型燃料电池】
【题型 1 吸热反应 放热反应】
【例 1】下列说法正确的是
A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B．放热的反应在常温下一定很容易发生
C．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
D．化学反应中伴随能量的变化，常以热能、电能或光能等形式表现出来
【答案】D
【详解】A．加热是反应条件，与反应是吸热还是放热无直接关系，故 A 错误；
B．放热反应在常温下不一定容易发生，如铝热反应在常温下不反应，故 B 错误；
C．反应的热效应和反应速率无明显关系，故 C 错误；
D．化学反应中伴随能量的变化，常以热能、电能或光能等形式表现出来，故 D 正确；
故答案选 D。
【变式 1】下列反应中，属于放热反应的是
A．Ba OH ×8H2O2 与 NH4Cl 混合搅拌 B．高温煅烧石灰石
C．铝与盐酸反应 D．炭与水蒸气高温下反应
【答案】C
【详解】A．Ba OH ×8H2O2 与 NH4Cl 混合搅拌属于吸热反应，故 A 错误；
B．高温煅烧石灰石属于属于吸热反应，故 B 错误；
C．铝与盐酸反应会放出大量热，故 C 正确；
D．炭与水蒸气高温下反应属于吸热反应，故 D 错误；
故选 C。
【变式 2】下列反应属于吸热反应的是
A．生石灰溶于水 B．盐酸和氢氧化钠溶液反应
C．镁在空气中燃烧 D．氢氧化钡和氯化铵晶体混合
【答案】D
【详解】A．生石灰溶于水转化成熟石灰，发生反应 CaO+H2O=Ca（OH）2，该反应为放
热反应，A 项不符合题意；
B．盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应生成 NaCl 和 H2O，该反应为放热反应，B 项不符合
题意；
C．Mg 在空气中燃烧生成 MgO，该反应属于放热反应，C 项不符合题意；
D．氢氧化钡和氯化铵晶体混合反应生成 BaCl2、NH3和 H2O，该反应为吸热反应，D 项符
合题意；
答案选 D。
【变式 3】下列属于放热反应的是
A．钠和水反应 B．浓硫酸稀释
C．碳和水蒸气反应 D．氯化铵晶体和氢氧化钡晶体反应
【答案】A
【详解】A．钠和水反应，生成氢氧化钠和氢气，同时放出热量，则该反应为放热反应，
A 符合题意；
B．浓硫酸稀释，放出热量，但没有发生化学反应，B 不符合题意；
C．碳和水蒸气反应，生成一氧化碳和氢气，需要持续提供高温环境，属于吸热反应，C 不
符合题意；
D．氯化铵晶体和氢氧化钡晶体在常温下就能发生反应，但需要从周围环境中吸收热量，
属于吸热反应，D 不符合题意；
故选 A。
【变式 4】下列变化既是氧化还原反应，又符合如图所示能量变化的是
A．盐酸与碳酸氢钠反应 B．Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 反应
C．铝热反应 D．灼热的炭与 CO2反应
【答案】D
【分析】由图可知，图示反应为反应物的总能量小于生成物的总能量的为吸热反应。
【详解】A．盐酸与碳酸氢钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水，反应中没有元素发生化合
价变化，属于非氧化还原反应，故 A 不符合题意；
B．八水合氢氧化钡与氯化铵反应生成氯化钡、一水合氨和水，反应中没有元素发生化合
价变化，属于非氧化还原反应，故 B 不符合题意；
C．铝热反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，故 C 不符合题意；
D．灼热的炭与二氧化碳生成一氧化碳的反应为反应物的总能量小于生成物的总能量的为
吸热反应，反应中有元素发生化合价变化，属于氧化还原反应，故 D 符合题意；
故选 D。
【题型 2 化学反应中能量变化的微观解释】
【例 2】某反应由两步反应 A→B→C 完成，它的反应能量变化曲线如图所示。下列叙述正
确的是
A．两步反应均为放热反应 B．A 与 C 的能量差为 E4-E1
C．A→B 的反应一定需要加热 D．三种物质中 C 最稳定
【答案】D
【详解】A．A 的能量小于 B 的能量，说明 A→B 的反应为吸热反应，B 的能量大于 C 的
能量，说明 B→C 的反应为放热反应，故 A 错误；
B．由图可知 A 与 C 的能量差为 E4-（E3-E2），故 B 错误；
C．A→B 为吸热反应，不一定需要加热，如氯化铵晶体和氢氧化钡晶体的反应为吸热反
应，不需要加热，故 C 错误；
D．物质的能量越低越稳定，C 的能量最低，C 最稳定，故 D 正确；
答案选 D。
【变式 1】化学反应中能量变化的根本原因是
A．反应温度的改变 B．化学键的断裂和形成
C．分子间距离的变化 D．物质组成发生变化
【答案】B
【详解】化学反应进行过程中原子之间进行重新组合，原来物质中的化学键要首先断裂，
然后原子之间重组时，形成新化学键，旧键断裂和新键形成过程中都有能量变化，故化学
反应中能量变化的根本原因是反应过程中化学键的断裂与形成。故选 B。
【变式 2】下列说法正确的是
A．化学反应中一定伴随着能量变化 B．有能量放出或吸收的变化一定是化学变化
C．放热反应在常温下一定很容易发生 D．加热才能发生的反应一定是吸热反应
【答案】A
【详解】A．化学反应的实质是旧键断、新键生，旧键断吸热、新键生放热，所以化学反
应中一定伴随着能量变化，故 A 正确；
B．有能量放出或吸收的变化不一定是化学变化，如液态水变为气态水要吸热，故 B 错
误；
C．放热反应在常温下不一定容易发生，如煤炭燃烧需要点燃才能发生，故 C 错误；
D．加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如煤炭燃烧需要点燃才能发生，煤炭燃烧放
热，故 C 错误；
选 A。
【变式 3】如图为 N2（g）与 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．1molN2（g）与 1molO2（g）反应放出的能量为 180kJ
B．常温下，N2（g）和 O2（g）混合能直接生成 NO
C．NO 是一种酸性氧化物，能与 NaOH 溶液反应生成盐和水
D．1molN2（g）和 1molO2（g）具有的总能量小于 2molNO（g）具有的总能量
【答案】D
【详解】A．断裂旧化学键吸收的总能量和形成新化学键所放出的总能量的差值=946
kJ·mol-1＋498 kJ·mol-1-2×632 kJ·mol-1=180 kJ·mol-1，故该反应是吸热反应，故 A 错误；
B．氮气和氧气反应需要放电或高温，故 B 错误；
C．NO 不是酸性氧化物，NO 和氢氧化钠溶液不反应，故 C 错误；
D．根据 A 可知反应为吸热反应，吸热反应的生成物能量高于反应物的能量，故 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，故 D 正确；
故答案为：D。
【变式 4】化学反应H2 g + Cl2 g = 2HCl g DH 的能量变化如图所示。下列说法正确的
是
A．升高反应温度，DH 减小
B．反应物的总能量小于生成物的
C．断裂 1 mol H - Cl键时需要吸收 y kJ 的能量
D． 2H g + 2Cl g = H2 g + Cl2 g ΔH = - x kJ mol -1
【答案】D
【详解】A．温度不影响反应的DH ，A 项错误；
B．由图可知反应物的总能量大于生成物的总能量，B 项错误；
y
C．由图可知，形成 2molH-Cl 键会放出 ykJ 的能量，则断裂 1 mol H - Cl键需要吸收 kJ
2
的能量，C 项错误；
D．由图可知，2molH（g）和 2molCl（g）反应生成 1molH2（g）和 1molCl2（g），放出
xkJ 的能量，所以 2H g + 2Cl g =H2 g + Cl2 g ΔH = - x kJ·mol -1，D 项正确；
故选 D。
【题型 3 能源的综合利用 新能源】
【例 3】2023 年十四届全国人大一次政府工作报告会议中提出：“推动发展方式绿色转
型…，持续打好蓝天、碧水、净土保卫战”。下列措施不能实现绿色转型的是
A．取消自备燃煤锅炉，改用周边燃煤热电厂集中供热
B．大力开发核能、氢能等新能源
C．大力发展风力发电、水力发电、光伏发电、生物质能发电
D．加大对茶叶、林业、水电、特色生物等产业的扶持力度
【答案】A
【详解】A．取消自备燃煤锅炉，全部改用周边燃煤热电厂集中供热，还是使用煤炭作为
燃料，不能减少二氧化碳的排放，故 A 错误；
B．核能、氢能以及储能减少煤炭的使用，可实现低碳发展，故 B 正确；
C．大力发展风力发电、水力发电、光伏发电、生物质能可减少碳排放，且污染少，能实
现绿色转型，绿色环保，故 C 正确；
D．加大发展茶叶、林业、水电、特色生物可减少燃煤工业，增加绿色经济，故 D 正确。
故选 A。
【变式 1】“碳中和”是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体
排放总量，然后通过植物造树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的排放量，CO2实现
“零排放”。下列选项所述措施能促进实现“碳中和”的是
①减少化石燃料使用 ②发展 CO2捕集技术 ③燃煤中加入石灰石 ④开发新的能源
A．①②④ B．①②③ C．①③④ D．①②③
【答案】A
【详解】①减少化石燃料使用可以减少 CO2等温室气体的排放，符合；②发展 CO2捕集技
术可以 “回收”已排放 CO2气体的排放，减少 CO2等温室气体的排放，符合；③燃煤中加入
石灰石可以减少 SO2的排放，但石灰石分解产生二氧化碳，不能减少 CO2等温室气体的排
放，不符合；④开发新的能源如太阳能、风能等也可以减少温室气体的排放，符合；
综上， ①②④正确，选 A；
【变式 2】2022 年北京冬奥会和冬残奥会通过科技助力“碳中和”，体现绿色环保理念。下
列说法错误的是
A．火炬“飞扬”采用氢能为燃料，体现“绿色低碳”的发展理念
B．火炬“飞扬”外壳由有机高分子材料碳纤维制成
C．奥运场馆使用的碲化镉发电玻璃，实现了太阳能向电能的转化
D．冬奥会使用的餐具均由可降解聚乳酸生物新材料制成，能有效减少白色污染
【答案】B
【详解】A．采用氢能为燃料，燃烧产物是水，不会产生二氧化碳且无污染，体现“绿色低
碳”的发展理念，故 A 正确；
B．有机高分子材料属于有机物，碳纤维属于无机非金属材料，故 B 错误；
C．碲化镉发电玻璃，将太阳能转化为电能，故 C 正确；
D．使用可降解聚乳酸生物新材料制成餐具，能有效减少白色污染，故 D 正确；
故答案为 B。
【变式 3】下列有关新能源的说法不正确的是
A．绿色植物通过光合作用，将光能转化为化学能
B．风能、太阳能是清洁能源
C．氢能还未进入实用阶段的主要原因是其燃烧所放热量低于相同质量的矿物燃料
D．共享单车利用太阳能发电完成卫星定位，有利于节能环保
【答案】C
【详解】A．生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质
为载体的能量，它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，所以生物质能来源于植物及
其加工产品所贮存的能量，绿色植物通过光合作用将光能转化为生物质能，故 A 正确；
B．风能、太阳能在短时间内能形成，属于可再生能源，无污染，是清洁能源，故 B 正
确；
C．氢能未进入实用阶段是因为它的储存和运输受限，不是氢气燃烧所放热量低于相同质
量的矿物燃料，故 C 错误；
D．利用太阳能发电，减少了化石燃料的利用，有利于节能环保，故 D 正确；
故选：C。
【变式 4】下列叙述不正确的是
A．开发氢能、太阳能、风能、生物质能等新能源是践行低碳生活的有效途径
B．火力发电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程
C．利用生物质能就是间接利用太阳能
D．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能
【答案】B
【详解】A．开发氢能、太阳能、风能、生物质能等新能源，减少化石燃料的使用，是践
行低碳生活的有效途径，A 正确；
B．火力发电是化学能转化为热能再转化为机械能最终转化为电能，B 错误；
C．利用生物质能就是间接利用太阳能，生物质能是指太阳能以化学能形式贮存再生物质
中的能量形式，即以生物质为载体的能量，C 正确；
D．绿色植物进行光合作用时，是将太阳能转化为化学能储存起来的过程，D 正确；
答案选 B。
【题型 4 原电池及其工作原理】
【例 4】电子表所用的纽扣电池，两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为 KOH 溶液，
电池反应为 Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn（OH）2，示意图如图所示。下列判断正确的是
A．锌为负极，被还原
B．纽扣电池工作时，OH-移向Ag2O
C．纽扣电池工作时，电解质溶液的碱性增强
D．每 6.5g 锌发生反应时，转移电子 0.1NA
【答案】C
【分析】根据原电池工作原理，负极上失去电子，化合价升高，发生氧化反应，正极上得
到电子，化合价降低，发生还原反应，推出 Zn 为负极，电极反应式为 Zn－2e－＋2OH－=Zn
（OH）2，Ag2O 为正极，电极反应式为 Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－，据此分析；
【详解】A．根据电极总反应式，Zn 的化合价升高，失去电子，即 Zn 为负极，被氧化，
故 A 错误；
B．原电池中，阴离子移向负极，故 OH-移向 Zn，故 B 错误；
C．电解质溶液为 KOH 溶液，电池反应为 Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn（OH）2，原电池工作
时消耗水，导致溶液碱性增强，故 C 正确；
D．根据总电极反应式，负极反应式为 Zn－2e－＋2OH－=Zn（OH）2，每 6.5g（即 0.1mol）
锌发生反应时，转移电子 0.2NA，故 D 错误；
答案为 C。
【变式 1】某原电池装置如图所示，下列说法正确的是
A．Fe 作负极 B．碳棒上有 O2生成
C．可将电能转化为化学能 D．电子从碳棒经导线流向 Fe
【答案】A
【分析】由题干原电池装置图可知，Fe 是活泼电极，能与稀硫酸发生氧化还原反应，该电
极反应为：Fe-2e-=Fe2+，发生氧化反应，则 Fe 为负极，碳棒为正极，电极反应为：2H++2e-
=H2↑，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，Fe 作负极，碳棒为正极，A 正确；
B．由分析可知，碳棒上有 H2生成，电极反应为：2H++2e-=H2↑，B 错误；
C．该装置为原电池装置，故可将化学能转化为电能，C 错误；
D．由分析可知，Fe 作负极，碳棒为正极，则电子从 Fe 经导线流向碳棒，D 错误；
故答案为：A。
【变式 2】原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡
献。
（1）现有如下两个反应：A．NaOH＋HCl=NaCl＋H2O；B．Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。判
断上述两个反应中能设计成原电池的是 （填“A”或“B”）。
（2）将纯锌片和纯铜片按图中方式插入 100 mL 相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列
问题：
①下列说法正确的是 。
A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B．乙中铜片上没有明显变化
C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D．两烧杯中溶液的 pH 均增大
②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 乙（填“>”“<”或“=”）。
③请写出图中构成原电池的负极电极反应式： 。
④当乙中产生 1.12 L（标准状况）气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至 1
L，测得溶液中 c（H＋）=0.1 mol/L，试确定原稀硫酸的物质的量浓度为 。
【答案】（1）B（2） BD > Zn-2e-=Zn2＋ 1 mol/L
【详解】（1）自发的氧化还原反应可以设计为原电池，故选 B；
（2）①由图可知，甲装置是原电池，是将化学能转化为电能的装置，锌为负极，反应为
Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，反应为 2H＋＋2e-=H2↑，铜片质量不变，反应中消耗稀硫酸，溶液
的 c（H＋）减小，溶液 pH 增大；乙装置没有形成闭合回路，不是原电池装置，乙池中反
应为 Zn+2H+=Zn2++H2↑，锌片溶解，表面产生气泡，铜片表面无明显变化，消耗稀硫酸，
溶液的 c（H＋）减小，故答案选 BD；
②甲装置为原电池装置，加快反应速率，则甲烧杯中产生气泡的速度快；
③甲装置中锌为负极，电极反应式为 Zn-2e-=Zn2＋；
1.12L
④乙池中产生标准状况下 1.12L 氢气，则消耗硫酸为 = 0.05mol，烧杯中的溶液
22.4L/mol
稀释至 1L，测得溶液中 c（H+）=0.1mol/L，则剩余硫酸的物质的量为
0.1mol/L 1L 1 0.05mol 0.05mol+0.05mol = ，故原稀硫酸的物质的量浓度为 -3 =1mol/L 。2 100mL 10
【题型 5 铅蓄电池】
【例 5】下列有关化学电源的说法正确的是
A．汽车用铅酸蓄电池属于一次电池
B．锌锰干电池石墨棒作负极，锌筒作正极
C．电池放电时发生氧化还原反应
D．二次电池放电时是电能转化为化学能
【答案】C
【详解】A．铅蓄电池能多次充放电，属于二次电池而不是一次电池，故 A 错误；
B．锌锰干电池工作时，锌筒作负极，发生氧化反应，故 B 错误；
C．化学电池是将化学能转变为电能的装置，一定存在电子的转移，一定为氧化还原反
应，故 C 正确；
D．充电电池充电过程是电解原理，是电能转化为化学能，放电时将化学能转化为电能，
故 D 错误；
故选：C。
【变式 1】常见锌锰干电池的构造如下图所示，该电池放电时的电池总反应方程式为：Zn
+ 2MnO2 + 2 NH
+
4 = Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O，下列说法错误的是
A．该电池属于一次电池
B +．电池正极反应式为：2MnO2＋2 NH4 ＋2e－=Mn2O3＋2NH3＋H2O
C．电池工作时，电子从锌筒经NH4Cl糊流向石墨棒
D．外电路中每通过 0.1 mol 电子，锌的质量理论上减小 3.25g
【答案】C
【分析】由图可知，锌锰干电池为不能充电的一次电池，电池工作时，锌筒为负极，石墨
棒为正极。
【详解】A．锌锰干电池不能充电，属于一次电池，故 A 正确；
B．锌锰干电池工作时，MnO2在正极得到电子，反应式为：2MnO2＋2 NH
+
4 ＋2e－=Mn2O3
＋2NH3＋H2O，故 B 正确；
C．由分析可知，电池工作时，锌筒为负极，石墨棒为正极，电子由锌筒流出经过外电路
流向石墨棒，故 C 错误；
D．由分析可知，电池工作时，锌筒为负极，电极反应式为Zn - 2e- = Zn2+ ，每通过 0.1
0.1mol
mol 电子，锌的质量理论上减小 65g/mol= 3.25g，故 D 正确；
2
故选 C。
【变式 2】化学电源在生活中有广泛的应用，各种电池的示意图如图，下列有关说法正确
的是
A．甲：电流由锌片经导线流向铜片
B．乙：锌为电池的正极
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，使用一段时间锌筒会变薄
D．丁：该电池是一种一次电池
【答案】C
【详解】A．该电池中活泼金属作负极，所以 Zn 为负极，Cu 为正极，电流由铜片经导线
流向锌片，A 错误；
B．锌为活泼金属，作为电池的负极，B 错误；
C．在锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，锌失电子生成Zn2+ ，使用一段时间锌
筒会变薄，C 正确；
D．铅蓄电池是二次电池，D 错误；
故选 C。
【变式 3】化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是
A．图甲：通入 O2的一极为正极
B．图乙：锌锰干电池属于一次电池
C．图乙：在使用锌锰干电池的过程中，MnO2被氧化
D -．图丙：正极的电极反应式为PbO2 + 2e + SO
2- + 4H+4 =PbSO4 + 2H2O
【答案】C
【详解】A．氧化剂在正极得电子，因此图甲中通入O2的一极为正极，故 A 正确；
B．图乙中锌锰干电池使用放电完后，不能进行充电再使用，因此锌锰干电池属于一次电
池，故 B 正确；
C．图乙：在使用锌锰干电池的过程中，MnO2中锰化合价降低，被还原，故 C 错误；
D．图丙是铅蓄电池，二氧化铅为正极，其正极的电极反应式为
PbO2 + 2e
- + SO2- +4 + 4H =PbSO4 + 2H2O ，故 D 正确；
答案为 C。
【题型 6 新型燃料电池】
【例 6】由 NO2、O2、熔融盐 NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反
应生成一种氧化物 Y，下列有关说法正确的是
A．石墨Ⅰ极为正极，石墨Ⅱ极为负极
B．Y 的化学式为 N2O5
C．石墨Ⅰ极的电极反应式为 2NO2-2e-+H2O=N2O5+2H+
D．石墨Ⅱ极上发生氧化反应
【答案】B
【详解】A、燃料电池中通氧气的为正极，通燃料的为负极，则石墨 I 极为负极，石墨Ⅱ极
为正极，故 A 错误；
B、NO2中氮元素的化合价为+4 价，反应后 N 元素化合价升高，且 Y 为氧化物，所以 Y 的
化学式为 N2O5，故 B 正确；
C -、负极上 NO2失电子生成 N2O5，则石墨 I 极的电极反应式为 NO2+ NO3 -e-═N2O5，故 C
错误；
D、石墨Ⅱ极为氧气得电子发生还原反应，故 D 错误；
故选 B。
【变式 1】有科学家研究用姜黄素（姜黄中的物质）和金纳米粒子结合制造出新型纳米复
合材料作为电极 A 的材料，得到更安全、更高效的乙醇燃料电池。下列说法不正确的是
A．石墨电极为正极，发生还原反应
B - +．电极 A 的电极反应：CH3CH2OH + 3H2O -12e = 2CO2 +12H
C．加入HNO3可使电池持续大电流放电
D．放电时，阳离子向电极 A 移动
【答案】D
【分析】根据图示，右侧石墨电极上的HNO3转化为 NO，N 的化合价降低，发生还原反
应，石墨电极为正极，则左侧电极 A 为负极。
【详解】A．石墨电极上的HNO3转化为 NO，N 的化合价降低，发生还原反应，A 不符合
题意；
B．由图知，电极 A 上乙醇失去电子被氧化为二氧化碳，再根据电荷守恒和原子守恒可确
- +
定对应的电极反应为：CH3CH2OH + 3H2O -12e = 2CO2 +12H ，B 不符合题意；
C．NO 可看作催化剂，则HNO3的加入有利于石墨电极的电子流动，可使电池持续大电流
放电，C 不符合题意；
D．放电时，电极 A 产生的阳离子H+透过质子交换膜向右侧的石墨电极移动，D 符合题
意；
故选 D。
【变式 2】2020 年第七十五届联合国大会上，中国向世界郑重承诺在 2030 年前实现碳达
峰，在 2060 年前实现碳中和。大力发展绿色能源、清洁能源是实现碳中和的最有效方法。
（1）原电池反应能够提供电能而不产生 CO2气体，下图是某原电池装置图。
① Zn 棒是原电池的 极，发生 （填“氧化”或“还原”）反应。
② Cu 棒，上发生的电极反应是 。
③溶液中 H+向 （填“Zn”或“Cu”）电极定向移动。
（2）将上述装置中电解质稀 H2SO4换为足量 AgNO3溶液，灯泡也变亮，电流表指针偏
转，无色溶液颜色没有变化。
①原电池的负极是 （填“Zn”或“Cu”），正极的电极反应是 。
②若更换电解质时称量两个电极，质量恰好相等，放电一段时间后再称量两个电极，发现
质量相差 2.81g，则导线上通过的 n（e-）= mol。
（3）碱性锌锰电池是日常生活中常用电池，原电池反应是:
Zn+2MnO2+2H2O=Zn（OH）2+2MnOOH。
该原电池电解质是 KOH 溶液，写出正极的电极反应 。
1 2H+ +2e-【答案】（ ） 负 氧化 =H2 Cu（2） Zn Ag+ +e- =Ag 0.02
（3）MnO +H O+e-2 2 =MnOOH +OH-
【详解】（1）①锌比铜活泼，铜为原电池的正极、Zn 棒是原电池的负极，锌失去电子发生
氧化反应。
②Cu + -棒上氢离子得到电子被还原，发生的电极反应是 2H +2e =H2 。
③阳离子向正极移动，则溶液中 H+向 Cu 电极定向移动。
（2）①锌比铜活泼，铜为原电池的正极、原电池的负极是 Zn，正极上银离子得到电子被
还原，电极反应是Ag+ +e- =Ag。
②反应时负极Zn-2e- =Zn2+
65x
，正极Ag+ +e- =Ag，若转移电子 xmol，负极溶解锌 g，正极
2
析出银 108xg，若更换电解质时称量两个电极，质量恰好相等，放电一段时间后再称量两
65x
个电极，发现质量相差 2.81g，则 g+108xg=2.81g，得 x=0.02mol，则导线上通过的 n
2
（e-）=0.02mol。
（3）碱性锌锰电池总反应是：Zn+2MnO2+2H2O=Zn（OH）2+2MnOOH，则正极 MnO2得
电子转变为 MnOOH，电极反应： MnO2+H -2O+e =MnOOH +OH-。
【变式 3】科学家预言，燃料电池将是 21 世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃
料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原
理的示意图如图：
请回答下列问题：
（1）Pt（a）电极是电池的 极，电极反应式为 ；Pt（b）电极发生 （填“氧化”或
“还原”）反应，电极反应式为 。
（2）电池的总反应方程式为 。
（3）如果该电池工作时电路中通过 2mol 电子，则消耗的 CH3OH 有 mol。
（4）使用该燃料电池的另一个好处是 。
【答案】（1） 负 CH3OH+H2O－6e－=CO +2↑+6H 还原 O2+4H++4e－=2H2O
1
（2）2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O（3） （4）对环境无污染3
【详解】（1）燃料电池中燃料为负极，氧化剂为正极，则 Pt（a）电极是电池的负极，发生
氧化反应，其电极反应式为 CH3OH+H O－6e－2 =CO2↑+6H+；Pt（b）电极为正极，发生还原
反应，电极反应式为 O2+4H++4e－=2H2O；故答案为：负；CH3OH+H2O－6e－=CO2↑+6H+；
还原；O +4H+2 +4e－=2H2O。
（2）将原电池正负极电极反应式，根据得失电子守恒得到电池的总反应方程式为
2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O；故答案为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。
（3）根据 CH3OH+H2O－6e－=CO +2↑+6H ，如果该电池工作时电路中通过 2mol 电子，则消
1 1
耗的 CH3OH 有 mol；故答案 为： 。3 3
（4）该燃料电池生成二氧化碳和水，则使用该燃料电池的另一个好处是对环境无污染；故
答案为：燃料电池。
【变式 4】图一所示是一个燃料电池的示意图，a、b 表示通入的气体，当此燃料电池工作
时：
（1）如果 a 极通入 H2，b 极通入 O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则相同时间内，正极和负
极通入的气体的体积比为 。（设气体为同温、同压）
（2）如果 a 极通入 CH4，b 极通入 O2，NaOH 溶液作电解质溶液，则通 CH4的电极上的电
极反应为 。
（3）如果 a 极通入乙烯，b 极通入 O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则通乙烯的电极上的电
极反应为 。
（4）某原电池装置初始状态如图二所示，交换膜两侧的溶液体积均为 2L，该电池总反应
为 ，当电路中转移 1mol 电子时，共有 mol 离子通过交换膜，交换膜右侧溶液
中 c（HCl）= mol L-1（忽略溶液体积变化和 Cl2溶于水）。
【答案】（1）1：2（2）CH4+10OH--8e-=CO
2-
3 +7H2O（3）C2H -12e-4 +4H2O=2CO2+12H+
（4） 2Ag+Cl2=2AgCl 1 1.5
【详解】（1）如果 a 极通入 H2，b 极通入 O2，H2SO4溶液作电解质溶液，构成燃料电池，
氢气失去电子发生氧化反应为负极、氧气得到电子发生还原反应为正极，总反应为氢气和
氧气反应生成水：2H2+O2=2H2O，故相同时间内，正极和负极通入的气体的体积比为 1:2；
（2）如果 a 极通入 CH4，b 极通入 O2，NaOH 溶液作电解质溶液，构成燃料电池，燃料甲
烷在负极发生失电子的氧化反应在碱性条件下生成碳酸根离子，则通 CH4的电极上的电极
反应为：CH4+10OH--8e-=CO
2-
3 +7H2O；
（3）如果 a 极通入乙烯，b 极通入 O2，H2SO4溶液作电解质溶液，构成燃料电池，燃料乙
烯在负极发生失电子的氧化反应在酸性条件下生成二氧化碳气体，则通乙烯的电极上的电
极反应为：C2H4-12e-+4H2O=2CO2+12H+；
（4）由图可知，左侧电极为负极，银失去电子反应发生氧化反应，Ag-e- +Cl- =AgCl；右
- -
侧为正极，氯气得到电子发生还原反应，Cl2 +2e =2Cl ；总反应为 2Ag+Cl2=2AgCl；隔膜
只允许氢离子通过，转移 1 mol 电子，必有 1 mol Cl-沉淀。为了维持电荷平衡，交换膜左
侧溶液中必有 1 mol H+向交换膜右侧迁移，右侧增加 1molHCl，故反应后交换膜右侧溶液
中 c（HCl）=（1+ 12 ）mol·L
-1=1.5 mol·L- （忽略溶液体积变化）。
【变式 5】如图所示，是原电池的装置图。请回答：
（1）若溶液 C 为稀 H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B 电极材料为 Fe 且作负极，则 A
电极上发生的电极反应式为 ； 在反应中溶液中的阴离子移向 （填“A”或
“B”），反应进行一段时间后溶液 C 的 pH （填“升高”“降低”或“基本不变”）
（2）若需将反应 Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成如图所示的原电池装置，则 A 极（负极）材
料为 ， B 极电极反应式为 。
（3）CO 与 H2反应还可制备 CH3OH，CH3OH 可作为燃料使用，用 CH3OH 和 O2组合形成
的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：
电池总反应为 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，则电极 c 是 （填“正极”或“负极”），若线
路中转移 2 mol 电子，则上述 CH3OH 燃料电池，消耗的 O2在标准状况下的体积为
L。
【答案】（1） 2H++2e-=H2↑ B 升高（2） Cu Fe3++e-=Fe2+（3） 负极 11.2
【详解】（1）若溶液 C 为稀 H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B 电极材料为 Fe 且作负
极，则 A 电极为正极，A 电极上发生的电极反应式为 2H++2e-=H2↑；原电池工作时阴离子
向负极移动，在反应中溶液中的阴离子移向 B（负极）；负极反应式为 Fe-2e-=Fe2+，电池总
反应为 Fe+2H+=Fe2++H2↑，反应中消耗 H+，反应进行一段时间后溶液 C 中 H+的浓度减
小，pH 升高；
（2）反应 Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+中，Fe3+发生得到电子的还原反应转化成 Fe2+，Cu 发生失
去电子的氧化反应转化成 Cu2+，根据原电池工作原理，A 极（负极）材料为 Cu，B 极为正
极，B 极上 Fe3+发生得到电子的还原反应，B 极电极反应式为 Fe3++e-=Fe2+；
（3）由示意图可知，电子由电极 c 经负载流向电极 d，则电极 c 为负极，电极 d 为正极，
电极 d 的电极反应式为 O2+4e-+4H+=2H2O，若线路中转移 2mol 电子，则消耗 0.5molO2，
在标准状况下的体积为 0.5mol×22.4L/mol=11.2L。
