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第1课时 化学反应与热能
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练后感悟
人类利用能源的三个阶段
主要能源
柴草
树枝、杂草
时期
主要贡献推动了人类文明的进步,促进了人的
进化与物质文明的发展
主要能源
化石能
化石燃料:煤、石油、天然气
源时期
主要贡献推动了近代产业革命,加速了现代
业化的进程
主要能源可再生能源和清洁能源(绿色能源),
多能源
主要包括太阳能、氢能、生物质能等
结构时期主要贡献提高能源的利用率,最大限度地减少
对环境的污染化学反应与热能
[学业达标]
1．下列对化学反应的认识错误的是( )
A．会引起化学键的变化
B．会产生新的物质
C．必然引起物质状态的变化
D．必然伴随着能量的变化
2．下列变化中属于吸热反应的是( )
①液态水汽化 ②将胆矾加热变成白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④氯酸钾分解制氧气 ⑤生石灰跟水反应生成熟石灰
A．①④
B．②③
C．①④⑤
D．②④
3．下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是( )
A．灼热的碳与CO2的反应
B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
C．铝片与稀盐酸的反应
D．甲烷在氧气中的燃烧反应
4．下图是一个一次性加热杯的示意图。当水袋破裂时，水与固体碎块混合，杯内食物温度逐渐上升。制造此加热杯可选用的固体碎块是( )
A．硝酸铵
B．生石灰
C．氯化镁
D．食盐
5．参照反应Br＋H2―→HBr＋H的能量随反应过程变化的示意图(如下图所示)，下列叙述中正确的是( )
A．反应物具有的总能量大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．从图中可以看出，HBr的能量一定高于H2的能量
6．已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是( )
A．每生成2分子AB(g)吸收b
kJ热量
B．该反应热ΔH＝＋(a－b)
kJ/mol
C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D．断裂1
mol
A—A和1
mol
B—B键，放出a
kJ能量
7．已知断裂1
mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H：436
kJ，I—I：151
kJ，H—I：299
kJ，下列对H2(g)＋I2(g)2HI(g)的反应类型判断错误的是( )
A．放出能量的反应
B．吸收能量的反应
C．氧化还原反应
D．可逆反应
8．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。如图表示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．1
mol
N2(g)与1
mol
O2(g)反应放出的能量为180
kJ
B．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．通常情况下，N2(g)与O2(g)混合能直接生成NO(g)
D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水
9．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( )
反应装置或图像
实验现象或图像信息
A
反应开始后，针筒活塞向右移动
B
反应物总能量大于生成物总能量
C
反应开始后，甲处液面低于乙处液面
D
温度计的水银柱不断上升
[等级突破]
10．石墨和金刚石都是碳的单质，石墨在一定条件下可以转化为金刚石。已知12
g石墨完全转化为金刚石时，要吸收a
kJ的能量。下列说法中正确的是( )
①石墨不如金刚石稳定 ②金刚石不如石墨稳定 ③等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多 ④等质量的石墨和金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多
A．①②
B．②③
C．①④
D．③④
11．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的过程为放热过程
B．1
mol
NO2和1
mol
CO的键能总和大于1
mol
NO和1
mol
CO2的键能总和
C．该反应为氧化还原反应
D．1
mol
NO2(g)和1
mol
CO(g)的总能量低于1
mol
NO(g)和1
mol
CO2(g)的总能量
12．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．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具有的总能量
13．如图所示，把试管放入盛有25
℃饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再滴入5
mL稀盐酸。
回答下列问题：
(1)实验中观察到的现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)产生上述现象的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出有关反应的离子方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。
14．用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。
反应A：4HCl＋O22Cl2＋2H2O
已知：反应A中，4
mol
HCl被氧化，放出115.6
kJ的热量。
(1)H2O的电子式是________。
(2)断开1
mol
H—O键与断开1
mol
H—Cl键所需能量相差约为________kJ；H2O中H—O键比HCl中H—Cl键________(填“强”或“弱”)。
课时作业7 化学反应与热能
1．解析：化学反应的本质是化学键的断裂和形成，表现为有新物质生成，并伴随着能量的变化，而化学变化中的反应物和生成物的状态在反应前后可能相同，也可能不相同，C错误。
答案：C
2．解析：放热反应和吸热反应都是化学反应。放热反应为⑤，吸热反应为②④，液态水汽化是吸热过程，浓H2SO4稀释是放热过程，二者均为物理变化。
答案：D
3．解析：灼热的碳与CO2反应生成CO，属于氧化还原反应，也是吸热反应，A正确；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应生成BaCl2、NH3和H2O，属于非氧化还原反应，B错误；铝片与稀盐酸的反应为放热反应，C错误；甲烷在氧气中的燃烧为放热反应，D错误。
答案：A
4．解析：生石灰与水反应放出大量的热。
答案：B
5．解析：从示意图中可以看出，反应物Br＋H2先吸收117
kJ·mol－1能量，然后放出42
kJ·mol－1能量。由于总能量是守恒的，因此反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量，则正反应是吸热反应，逆反应是放热反应，故A、C两项错误，B项正确。根据图中信息，不能看出HBr与H2的能量谁高谁低，D项错误。
答案：B
6．解析：形成化学键放出热量，每生成2
mol
AB放出b
kJ热量，A项错误；该反应焓变＝断裂化学键吸收热量－形成化学键所放出热量，所以焓变为ΔH＝＋(a－b)
kJ/mol；B项正确；C.反应是吸热反应，依据能量守恒可知，反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，故C项错误；断裂1
mol
A—A键和1
mol
B—B键，吸收a
kJ能量，D项错误。
答案：B
7．解析：依题意，断裂1
mol
H—H键和1
mol
I—I键吸收的能量为436
kJ＋151
kJ＝587
kJ，生成2
mol
H—I键放出的能量为299
kJ×2＝598
kJ，因为598
kJ>587
kJ，所以，该反应的正反应是放出能量的反应；根据反应式可知该反应是可逆反应，也是氧化还原反应。
答案：B
8．解析：A.1
mol
N2(g)与1
mol
O2(g)反应吸收的能量为946
kJ＋498
kJ－2×632
kJ＝180
kJ，A错误；B.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，B正确；C.在放电条件下，N2(g)与O2(g)混合能直接生成NO(g)，C错误；D.NO不是酸性氧化物，与NaOH溶液不反应，D错误。
答案：B
9．解析：稀硫酸和锌反应生成氢气，反应开始后，能使针筒活塞向右移动，不能说明反应放热，A项符合题意；从能量守恒的角度分析，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，B项不符合题意；反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明装置内温度升高，压强增大，反应为放热反应，C项不符合题意；稀盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，可观察到温度计的水银柱不断上升，说明为放热反应，D项不符合题意。
答案：A
10．解析：由石墨完全转化为金刚石时吸热，说明石墨的能量比金刚石低，石墨比金刚石更稳定；同质量的石墨和金刚石完全燃烧时，消耗氧气的量相同，生成同样多的二氧化碳，由于金刚石的能量高，所以金刚石燃烧后放出的能量要多。
答案：B
11．解析：图中A→B的过程为吸热过程，A项错误；反应物总能量高于生成物总能量，则1
mol
NO2和1
mol
CO的键能总和小于1
mol
NO和1
mol
CO2的键能总和，B项错误；反应中C和N元素的化合价发生变化，则该反应为氧化还原反应，C项正确；该反应为放热反应，则1
mol
NO2(g)和1
mol
CO(g)的总能量高于1
mol
NO(g)和1
mol
CO2(g)的总能量，D项错误。
答案：C
12．解析：水的分解是吸热反应，A错误；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，B、C错误；2
mol
H2在1
mol
O2中完全燃烧生成2
mol
H2O，并放出大量的热，D正确。
答案：D
13．解析：(1)(2)镁与盐酸剧烈反应，可观察到产生大量气体，反应放出热量使饱和石灰水溶液温度升高，析出固体溶质，观察到溶液变浑浊。(3)镁与盐酸发生置换反应，生成氯化镁和氢气，反应的离子方程式为：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，析出固体的离子方程式为：Ca2＋＋2OH－===Ca(OH)2↓。(4)当反应物的总能量高于生成物的总能量时，反应是放热反应，则MgCl2溶液和H2的总能量小于镁片和盐酸的总能量。
答案：(1)镁片上有大量气泡产生，镁片逐渐溶解，烧杯中溶液变浑浊
(2)镁与盐酸反应生成氢气，且该反应放热，Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小，故有固体析出
(3)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑、Ca2＋＋2OH－===Ca(OH)2↓
(4)小于
14．解析：由题给条件可知，4
mol
HCl被氧化，放出的热量为115.6
kJ，则4E(H—Cl)＋E(O===O)－2E(Cl—Cl)－4E(H—O)＝－115.6
kJ，即E(H—Cl)－E(H—O)＝＝－31.9
kJ。键能越大的化学键越强，所以H—O键比H—Cl键强。
答案：(1)H??H (2)31.9 强
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-
7
-第一节 化学反应与能量变化
现代社会中，人类的一切活动都离不开能量，而许多能量的利用与化学反应中的________密切相关。从煤、石油和天然气等提供的________，到各种化学电池提供的________，都是通过化学反应获得的。
第1课时 化学反应与热能
核心微网络
素养新目标
1.认识并理解吸热反应和放热反应。
2．认识化学反应中能量变化的原因。
3．了解能量转化和利用与社会发展的关系。
学
业
基
础
[预习新知]
一、吸热反应和放热反应
1．定义
吸热反应：______热量的化学反应；
放热反应：______热量的化学反应。
2．实验
(1)镁和稀盐酸的反应
实验现象
有______产生；用温度计测量，水银柱______
离子反应
____________
实验结论
活泼金属与酸反应是______反应
(2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵反应
实验现象
闻到______气味，烧杯壁______；玻璃片和烧杯________，混合物呈______
化学反应
______________________
实验结论
该反应是______反应
二、化学键与化学反应中能量变化的关系
1．氢气与氯气反应的过程示意图
2．化学反应中能量变化的原因
E1>E2，反应______能量；E13．决定化学反应中能量变化的因素
反应物总能量大于生成物总能量，反应______；
反应物总能量小于生成物总能量，反应______。
化学反应中能量转化的形式
(1)化学反应的能量变化还可以看做是“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等释放出来的过程。
(2)化学反应的能量变化也可以看做是热能、电能或光能等物质外部的能量转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)化学键断裂需要吸收能量，化学键形成会放出能量。( )
(2)化学反应必然伴随能量变化。( )
(3)相同条件下由原子形成1
mol
H—Cl键所放出的能量与断开1
mol
H—Cl键吸收的能量相等。( )
(4)放出能量越多的反应通常生成物越不稳定。( )
(5)化学反应过程不一定都有能量变化。( )
(6)NaOH溶于水要释放能量。( )
(7)煤、石油和天然气都是化石能源。( )
(8)柴草燃烧时，化学能全部转化为热能。( )
2．下列过程一定释放能量的是( )
A．化合反应
B．分解反应
C．分子拆成原子
D．原子组成分子
3．化学反应的发生必然伴有能量的转化，其最根本原因是( )
A．化学反应中一定有新物质生成
B．化学反应中旧的化学键的断裂需要吸收能量，新的化学键的形成需要放出能量
C．化学反应通常需要加热等条件才能发生
D．能量变化是化学反应的基本特征之一
4．下列各图中，表示该化学反应是吸热反应的是( )
5．写出下列变化中的能量转化形式。
(1)天然气燃烧：________________________________________________________________________。
(2)高温煅烧石灰石制取生石灰：________________________________________________________________________。
(3)植物的光合作用：________________________________________________________________________。
(4)水力发电：________________________________________________________________________。
(5)铅蓄电池作汽车电源：________________________________________________________________________。
6．下列反应中，属于放热反应的是________，属于吸热反应的是________(填序号)。
①煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO) ②燃烧蜂窝煤取暖 ③炸药爆炸 ④硫酸与氢氧化钾溶液反应
⑤生石灰与水作用制熟石灰 ⑥食物腐败 ⑦碳与水蒸气反应制得水煤气
核
心
素
养
目标一 化学反应中能量变化的分析
[例1] 如图是某化学反应过程中能量变化的曲线图。下列叙述正确的是( )
A．该反应为吸热反应
B．该图可以表示Zn与HCl溶液反应的能量变化
C．该反应先发生物质变化后发生能量变化
D．断开反应物化学键吸收的能量大于形成生成物化学键放出的能量
从能量守恒的角度来看，反应物断键吸收的总能量＋反应物的总能量＝生成物成键释放的总能量＋生成物的总能量。
[提升1] 根据下面的信息，判断下列叙述正确的是( )
A．氢气与氧气反应生成水的同时释放能量
B．氢气与氧气反应生成水的同时吸收能量
C．1
mo1
H2与
mol
O2反应生成1
mol
H2O一定释放能量245
kJ
D．2
mol
H2(g)与1
mol
O2(g)反应生成2
mol
H2O(g)吸收能量490
kJ
[核心能力]
1．化学反应中能量变化的关系
化学反应完成后是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小，下表形象地表示了这种关系。
化学反应放出能量
化学反应吸收能量
2.化学反应中能量变化的计算
以H2＋Cl2===2HCl为例
断裂化学键吸收的能量
形成化学键放出的能量
1
mol化学键
H2
Cl2
HCl
436
kJ
243
kJ
431
kJ
H2＋Cl2===2HCl
共吸收436
kJ＋243
kJ＝679
kJ
共放出862
kJ
679
kJ－862
kJ＝－183
kJ，即反应放出183
kJ热量
计算公式为：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)
从化学键的角度理解化学反应过程中的能量变化
(1)若反应物中的化学键断开时吸收的能量高于生成物成键释放的能量，则该反应吸收能量，吸收的能量＝反应物分解吸收的总能量－生成物形成释放的总能量。
(2)若反应物中的化学键断开时吸收的能量低于生成物成键释放的能量，则该反应放出能量，放出的能量＝生成物形成释放的总能量－反应物分解吸收的总能量。
目标二 吸热反应和放热反应的判断
[例2] 下列反应一定属于放热反应的是( )
①硫酸与Ba(OH)2溶液混合 ②Mg与CH3COOH溶液的反应 ③燃烧 ④中和反应 ⑤复分解反应
A．①②③④
B．②③④⑤
C．①③④⑤
D．全部
常见的吸热反应有：大多数的分解反应，C和CO2、C和H2O的反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应等。常见的放热反应有：大多数的化合反应，酸碱中和反应，金属与酸或水的反应，燃烧反应，爆炸反应等。
[提升2] 下列说法正确的是( )
①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 ②放热反应在常温下一定很容易发生 ③反应是放出能量还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小 ④有的放热反应加热到一定温度引发后，停止加热反应也能继续进行
A．只有③④
B．只有①②
C．①②③④
D．②③④
[核心能力]
吸热反应和放热反应的判断方法
(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能量小于形成生成物中化学键所放出的能量，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就是吸热反应。
(1)吸热反应和放热反应均是化学反应。注意某些吸热过程和放热过程不属于化学反应。如：NaOH固体溶于水，浓硫酸稀释属于放热过程；NH4NO3固体溶于水属于吸热过程，三者都不是化学反应，也就不属于吸热反应或放热反应。
(2)吸热反应与放热反应与反应是否需要加热没有关系。
学考评价
1．生活中每时每刻都发生着各种化学反应，下列反应不一定属于放热反应的是( )
A．H2SO4与Ba(OH)2溶液的反应
B．燃烧反应
C．复分解反应
D．中和反应
2．下列说法正确的是( )
A．伴有能量变化的都是化学变化
B．物质发生化学反应一般都伴随着能量的变化
C．在一个确定的化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量可能相同
D．在一个确定的化学反应中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量
3．已知反应A＋B===C＋D为放热反应，对于该反应，下列说法中正确的是( )
A．A和B的总能量一定高于C和D的总能量
B．B的能量一定高于D
C．因为该反应为放热反应，故不加热反应就一定能发生
D．A的能量一定高于C
4．化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是( )
A．该反应是吸热反应
B．断裂1
mol
A—A键和1
mol
B—B键放出x
kJ的能量
C．断裂2
mol
A—B键需要吸收y
kJ的能量
D．2
mol
AB的总能量高于1
mol
A2和1
mol
B2的总能量
5．人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能的转换形态)，人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是( )
A．研究菠菜蛋白质“发电”不属于“太阳能文明”
B．发展太阳能经济有助于减缓温室效应
C．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
D．石油和天然气都属于碳素燃料
6．某化学反应，设反应物总能量为E1，生成物总能量为E2。如果把化学反应中能量的变化看成是物质内部的能量与热能之间进行转变，则：
(1)若E1>E2，则该反应为________热反应，该反应的过程可看成是“贮存”在物质内部的能量转化为________能而被释放出来的过程。
(2)若E1第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
能量变化 热能 电能
第1课时 化学反应与热能
学
业
基
础
[预习新知]
吸收 放出 气泡
上升 Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
放热 刺激性 发凉 黏结在一起 糊状 Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 吸热 吸收
释放 吸收 释放 放热 吸热
[即学即练]
1．答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√
(7)√ (8)×
2．答案：D
3．答案：B
4．解析：吸热反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，A项正确。
答案：A
5．答案：(1)化学能转化为热能
(2)热能转化为化学能
(3)太阳能转化为化学能
(4)机械能转化为电能
(5)化学能转化为电能
6．②③④⑤⑥ ①⑦
核
心
素
养
[例1] 解析：A错，由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应是放热反应。B对，Zn和HCl溶液反应生成ZnCl2和H2，并放出热量，符合图示能量变化。C错，化学反应过程中，物质变化和能量变化同时发生。D错，该反应是放热反应，断开反应物中化学键吸收的能量小于形成生成物中化学键放出的能量。
答案：B
[提升1] 解析：由题中信息可知，1
mol
H2(g)的共价键断裂吸收能量436
kJ，
mol
O2(g)的共价键断裂吸收能量249
kJ，两项共吸收能量685
kJ；形成2
mol
H—O键时共释放能量930
kJ。在1
mol
H2(g)与
mol
O2(g)反应生成1
mol
H2O(g)的过程中，放出的能量比吸收的能量多245
kJ，C项中缺少物质的状态，所以释放的能量不一定是245
kJ。
答案：A
[例2] 解析：硫酸与Ba(OH)2溶液混合，酸、碱发生中和反应，是放热反应。镁与CH3COOH溶液的反应也是放热反应。燃烧一般是指物质与氧发生的剧烈的发光、发热的反应，因而是放热反应。复分解反应有的是放热反应，如中和反应；有的是吸热反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应。
答案：A
[提升2] 解析：加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铜在氯气中燃烧；放热反应在常温下不一定容易发生，如N2与H2合成NH3；反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小；需要加热才能发生的放热反应，如果反应放出的热量达到反应所需要的热量，停止加热反应也能继续进行，如Fe＋SFeS。
答案：A
学考评价
1．解析：H2SO4与Ba(OH)2溶液混合，酸与碱发生中和反应，是放热反应；燃烧是指剧烈的发光、发热的反应，因而都是放热反应；复分解反应，有的是放热反应，如酸碱中和反应，有的是吸热反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应。
答案：C
2．答案：B
3．解析：该反应为放热反应，所以反应物的总能量大于生成物的总能量，即A和B的总能量一定高于C和D的总能量，A项正确；化学反应的放热、吸热只与反应物的总能量和生成物的总能量有关，故B的能量与D的能量关系无法确定，A的能量与C的能量关系也无法确定，B项、D项错误；化学反应的放热、吸热与反应条件(如加热)无关，C项错误。
答案：A
4．解析：从题图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，A、D项错误；断键时需要吸收能量，B项错误，C项正确。
答案：C
5．解析：菠菜蛋白质“发电”属于“太阳能文明”，A错误；发展太阳能经济有助于减缓温室效应，B正确；太阳能电池可将太阳能直接转化为电能，C正确；石油和天然气都属于碳素燃料，D正确。
答案：A
6．解析：(1)反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应进行的结果必然是部分能量被释放出来。(2)反应物的总能量小于生成物的总能量，则反应进行时，必然有外部能量参与到反应中来。
答案：(1)放 热
(2)吸 吸收能量 热能转化为物质内部的能量而被“贮存”起来
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12
-(共40张PPT)
第2课时 化学反应与电能
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高考资源
边的高考专家!】
Cu
稀硫酸
实验后的记录:
①Zn为正极,Cu为负极
②H向负极移动
Zn
③电子流动方向,从Zn经外电
路流向Cu。
④Cu极上有H2产生。
⑤若有1mol电子流过导线,则
产生H2为0.5mol
稀H2SO4
⑥正极的电极反应式为:Zn化学反应与电能
[学业达标]
1．对化学电源的叙述正确的是( )
A．化学电源比火力发电对化学能的利用率高
B．化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位
C．化学电源均是安全、无污染的
D．化学电源即为可充电电池
2．下列说法中正确的是( )
①燃料电池的反应物可不储存在电池的内部 ②锌锰干电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池 ③锂电池是新一代可充电电池 ④燃料电池作为汽车驱动能源已研制成功
A．②③④
B．①②③④
C．①②③
D．①③④
3．有关原电池的下列说法中正确的是( )
A．在外电路中电子由正极流向负极
B．在原电池中负极发生还原反应
C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动
D．原电池中正极一定是不活泼金属
4．如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是( )
A．电子由铜通过导线流向锌
B．该装置是将电能转化为化学能的装置
C．锌电极发生氧化反应
D．电流由锌通过导线流向铜
5．下列装置中，能构成原电池的是( )
A．只有甲
B．只有乙
C．只有丙
D．除乙均可以
6．如右图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的( )
A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸
B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸
C．A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液
D．A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液
7.
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．B极为原电池的正极
B．A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸
C．C中阳离子向A极移动
D．A极发生氧化反应
[等级突破]
8．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是( )
A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O
C．随着放电的进行，溶液的氢氧根浓度不变
D．放电时溶液中的阴离子向负极移动
9.
某科学探究小组为探究电化学原理，设计了如图所示的装置进行探究实验。下列对实验中观察到的现象或相关结论的叙述错误的是( )
A．a和b不连接时，该装置不能形成原电池，铁片上有红色的铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片为负极，发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2＋生成
D．a和b用导线连接时，溶液中的Cu2＋向铜电极移动
10．可以将反应Zn＋Br2===ZnBr2设计成原电池，下列4个电极反应中，分别表示正极反应和负极反应的是( )
①Br2＋2e－===2Br－
②2Br－－2e－===Br2
③Zn－2e－===Zn2＋
④Zn2＋＋2e－===Zn
A．②和③
B．②和①
C．①和③
D．④和①
11．已知空气—锌电池的电极反应为
锌片：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；
碳棒：O2＋H2O＋2e－===2OH－，
据此判断，锌片是( )
A．正极并被还原
B．正极并被氧化
C．负极并被还原
D．负极并被氧化
12．将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是( )
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速度甲比乙慢
13．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验装置
部分实验现象
a极质量减小，b极质量增大
b极有气体产生，c极无变化
d极溶解，c极有气体产生
电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a>b>c>d
B．b>c>d>a
C．d>a>b>c
D．a>b>d>c
14．汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如下图所示，放电时的电池反应如下：
PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
根据此反应判断下列叙述中正确的是( )
A．PbO2是电池的负极
B．Pb是电池的负极
C．PbO2得电子，被氧化
D．电池放电时，溶液酸性增强
15．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：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
16．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
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)装置甲中负极的电极反应式是________________________________________________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是________________________________________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是________________________________________________________________________。
17．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。
总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
(1)该电池的负极是________，负极反应是________。
(2)正极现象是________________________________________________________________________。
(3)放电时OH－向____________移动(填“正极”或“负极”)。
课时作业8 化学反应与电能
1．解析：由于是化学能与电能的直接转化，节省了许多中间环节，所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多，但火力发电所提供的电能仍居世界耗电量的首位；化学电源一般较安全，但含重金属的电源如果随意丢弃，将会给环境带来严重的污染；有些化学电源是可充电电池(如镍镉电池)，有些是不可充电的(如干电池)。
答案：A
2．解析：燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别就在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。
答案：B
3．答案：C
4．解析：A项，铜作正极，锌作负极，因此电子由锌通过导线流向铜，故错误；B项，该装置是将化学能转化为电能的装置，故错误；C项，锌作负极，发生氧化反应，故正确；D项，电子与电流的方向相反，因此电流由铜通过导线流向锌，故错误。
答案：C
5．解析：甲装置不能构成闭合回路，乙装置两极材料相同，丁装置酒精是非电解质，只有丙装置具备原电池的构成条件。
答案：C
6．解析：A极逐渐变粗，说明A极为原电池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出；B极逐渐变细，说明B极为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。A和B中的反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，则A中A极变细，B中A极不变。C和D两项中的反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C中A极变细，D中A极变粗。
答案：D
7．解析：原电池中负极金属失去电子，溶解，质量减小，故A极是负极，B极是正极，根据构成情况可判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，A、B正确；离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D正确。
答案：C
8．解析：O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式。燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根。所以负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的c(OH－)将减小。
答案：D
9．解析：a和b不连接时，没有形成闭合回路，没有构成原电池，发生化学反应，铁把铜置换出来，A项正确；导线连接后，构成原电池，铁比铜活泼，铁作负极，发生的反应为Fe－
2e－===Fe2＋，B项错误；根据选项A、B分析可知，无论a和b是否连接，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2＋生成，C项正确；构成原电池时，阳离子向正极移动，铜作正极，D项正确。
答案：B
10．解析：正极发生还原反应，Br2被还原；负极发生氧化反应，Zn被氧化。
答案：C
11．解析：Zn失电子作负极，被氧化。
答案：D
12．解析：由题目中所给图示可知，甲中形成闭合回路，符合形成原电池的条件。铜的活泼性比锌弱，故铜作正极，发生电极反应为2H＋＋2e－===H2↑；乙不能构成闭合回路，不能形成原电池，只在锌片上发生反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，由于两者都消耗H＋，故溶液的pH都增大。由于原电池的形成，故甲的反应速率比乙的快。
答案：C
13．解析：装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属易失去电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c，故选C。
答案：C
14．解析：根据电池反应知放电过程中铅失去电子，因此它是原电池的负极，其电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4，B正确；PbO2在放电过程中得到电子被还原，所以它是原电池的正极，A、C错误；由于原电池放电的过程中消耗硫酸，所以溶液的酸性减弱，D错误。
答案：B
15．解析：由电池反应方程式看出，Mg是还原剂、AgCl是氧化剂，Mg作负极，A错误；Mg作负极，其电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，B错误；因为该电池能被海水激活，故KCl溶液也可以激活电池，C错误；电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池工作时将化学能转化为电能，电能的产生可用于海上应急照明供电，D正确。
答案：D
16．答案：(1)A－2e－===A2＋
(2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大
(4)D>A>B>C
17．解析：金属锂比铁活泼，作原电池的负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，LiOH溶液中的阳离子有Li＋和H＋，由于氧化性H＋>Li＋，所以正极反应是2H＋＋2e－===H2↑，正极产生无色气体；在原电池的放电过程中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以OH－向负极移动。
答案：(1)锂 Li－e－===Li＋
(2)有无色气体产生
(3)负极
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-第2课时 化学反应与电能
核心微网络
素养新目标
1.认识化学能与电能的转化关系。
2．分析原电池装置及工作原理。
3．学会书写简单的电极反应式。
学
业
基
础
[预习新知]
一、化学能转化为电能
1．燃煤发电的能量转化
(1)过程：化学能______能______能电能
(2)______(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。
2．原电池
(1)实验
实验
装置
实验现象
铜片：________锌片：________电流表：________
结论
有________产生，装置中________转化为________
(2)原电池概念：将________能转变为______能的装置。
(3)铜锌原电池工作原理：
电极材料
电子转移
电极反应式
反应类型
Zn
________
__________
________
Cu
________
__________________
________
电池总反应：____________________。
(4)反应本质：原电池反应的本质是__________________。
构成原电池的基本条件
二、常见的化学电源
1．干电池
干电池是一种一次性电池，放电后______再充电。
2．充电电池
充电电池又称为二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以______进行，使电池恢复到放电前的状态。
常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。
3．燃料电池
(1)原理：利用原电池工作原理将______和______反应所放出的________直接转化为________。
(2)与其他电池的区别：反应物由外设装备提供________和________。
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)火力发电是化学能间接转化为电能的过程。( )
(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转。( )
(3)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。( )
(4)原电池中阳离子向正极移动。( )
(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。( )
(6)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细。( )
(7)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能。( )
(8)氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化。( )
(9)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池。( )
2．对于原电池的电极名称，叙述有错误的是( )
A．发生氧化反应的一极为负极
B．正极为电子流入的一极
C．有气泡产生的电极为负极
D．电流流出的一极为正极
3.
对于锌、铜和稀硫酸组成的原电池(如右图)，下列有关说法不正确的是( )
A．Zn是负极
B．Cu是正极
C．负极上发生氧化反应
D．正极上发生氧化反应
4．由锌、铜、稀硫酸构成的原电池，所发生反应的离子方程式为( )
A．Zn－2e－===Zn2＋
B．Cu2＋＋2e－===Cu
C．2H＋＋2e－===H2↑
D．Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
5．下列关于充电电池的叙述，不正确的是( )
A．充电电池又叫二次电池
B．充电电池可以无限制地反复充电、放电
C．废弃的镍镉电池不可以随意丢弃，会污染环境
D．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
核
心
素
养
目标一 原电池原理分析判断
[例1] 如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，在卡片上描述合理的是( )
A．①②③
B．③④⑤
C．④⑤⑥
D．②③④
电池内、外电路中电流的形成
外电路中电流的形成靠的是电子的定向移动；内电路中电流的形成靠的是离子的定向移动。
[提升1] 写出下列原电池的电极反应和总反应(属于离子反应的，用离子方程式表示)。
负极
正极
电解质溶液
(1)
铁
铜
稀硫酸
(2)
铜
银
AgNO3溶液
(3)
H2
O2
KOH溶液
(1)负极：________________________________________________________________________；
正极：________________________________________________________________________；
总反应式：________________________________________________________________________。
(2)负极：________________________________________________________________________；
正极：________________________________________________________________________；
总反应式：________________________________________________________________________。
(3)负极：________________________________________________________________________；
正极：________________________________________________________________________；
总反应式：________________________________________________________________________。
电极反应的书写方法
1．原电池正极反应的书写方法
书写时总的原则是首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒；其次确定该微粒得电子后生成什么物质。
如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；
氢氧(碱性)燃料电池，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
2．原电池负极反应的书写方法
(1)较活泼金属作负极时，电极本身被氧化。
①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＋。
②若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应合并后的反应。如Mg－Al(KOH)原电池，负极反应为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O；铅蓄电池负极反应为Pb＋SO－2e－===PbSO4。
(2)负极本身不反应
氢氧(酸性)燃料电池，负极反应为H2－2e－===2H＋；氢氧(碱性)燃料电池，负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O。
[核心能力]
1．原电池的工作原理
(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
(2)电子的移动方向：负极流出，经导线流向正极。
(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
2．原电池正负极的判断
原电池的判断方法
目标二 常见化学电源分析
[例2] 下列有关电池的叙述不正确的是( )
A．水果电池是方便实用的家用电池
B．铅蓄电池是一种常用的二次电池
C．氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置
D．锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄
1.燃料电池中，助燃性气体作正极，可燃性气体作负极。
2．燃料电池工作不是燃料燃烧，由于该类电池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合后的反应)，故称为燃料电池。
[提升2] 下列说法正确的是( )
A．镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池
B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C．化学电池的反应基础是氧化还原反应
D．铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb，负极材料是PbO2
[核心能力]
几种电池的特点
名称
干电池(一次电池)
充电电池(二次电池)
燃料电池
特点
①活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度后，不能再使用②电解质溶液为胶状，不流动
①放电后可再充电使活性物质获得再生②可以多次充电，重复使用
①电极本身不包含活性物质，只是一个催化转换元件②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出
举例
普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等
铅蓄电池、锂电池、镍镉电池等
氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等
干电池是一次性电池，放电之后不能充电，即内部的氧化还原反应是不可逆的；充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态；燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等，这时电池起着类似于试管、烧杯等反应器的作用。
学考评价
1．下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是( )
A．碱性锌锰电池
B．手机用锂电池
C．汽车用铅蓄电池
D．玩具用镍氢电池
2．下列有关电池的说法不正确的是( )
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
3．下列装置可以构成原电池的是( )
4．实验室用锌片、铂片和AgNO3溶液组成原电池，正极反应为( )
A．2H＋＋2e－===H2↑
B．Zn－2e－===Zn2＋
C．Ag＋＋e－===Ag
D．Ag===Ag＋＋e－
5．下列叙述正确的是( )
①原电池是把化学能转化为电能的一种装置 ②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应 ③不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现 ④碳棒不能用来作原电池的正极 ⑤反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原电池的形式来实现
A．①⑤
B．①④⑤
C．②③④
D．②⑤
6．下列装置中能够组成原电池的是________。
练后感悟
原电池原理的应用
(1)比较金属活动性
作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱。
(2)改变化学反应速率
如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正、负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。
(3)设计原电池
如：把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，可用Fe作负极，铜(或石墨)作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。
第2课时 化学反应与电能
学
业
基
础
[预习新知]
热 机械 燃烧 有气泡产生 逐渐溶解 指针偏转 电流 化学能 电能 化学 电 失电子
Zn－2e－===Zn2＋ 氧化反应 得电子 2H＋＋2e－===H2↑ 还原反应 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ 氧化还原反应 不能 锌筒 石墨棒 NH4Cl NH4Cl KOH
逆向 燃料 氧化剂 化学能 电能 燃料 氧化剂
[即学即练]
1．答案：(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)×
(8)√ (9)×
2．解析：有气泡(H2)产生的一极发生还原反应，是正极。
答案：C
3．答案：D
4．答案：D
5．解析：充电电池可循环使用，但充、放电次数仍有限制，有一定的使用寿命，B项错误；镍镉电池含有重金属离子、酸、碱等，随意丢弃对生态环境和公众健康危害很大，故应对废电池进行集中处理，不能随意丢弃，C项正确。
答案：B
核
心
素
养
[例1] 解析：在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu作正极，电子由Zn流出经导线流向Cu片，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故转移1
mol电子时，产生H2
0.5
mol，在溶液中H＋向正极移动，SO向负极移动，故①②⑥错误，③④⑤正确，选B项。
答案：B
[提升1] 解析：(1)铁作负极失2e－，被氧化生成Fe2＋，溶液中H＋得到电子被还原为H2。(2)Cu作负极失2e－，被氧化生成Cu2＋，溶液中的Ag＋得到电子被还原为Ag。(3)氢气从负极通入，失电子被氧化；氧气从正极通入，得电子被还原。因为电解质溶液为KOH溶液，故负极反应式不能写成H2－2e－===2H＋，而应为H2＋2OH－－2e－===2H2O。
答案：(1)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)Cu－2e－===Cu2＋ 2Ag＋＋2e－===2Ag
Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag
(3)2H2＋4OH－－4e－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2H2＋O2===2H2O
[例2] 解析：水果电池产生的电流非常微弱且不能连续长时间放电，不能作为家用电池；铅蓄电池是一种常用的二次电池，氢氧燃料电池产物为水，无污染；锌锰干电池工作时，Zn放电被消耗，故工作一段时间后锌外壳会逐渐变薄，B、C、D正确，A错误。
答案：A
[提升2] 解析：碱性锌锰干电池是一次电池；燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池；铅蓄电池放电的时候正极材料是PbO2，负极材料是Pb。
答案：C
学考评价
1．答案：A
2．答案：B
3．答案：C
4．答案：C
5．解析：①原电池是把化学能转化为电能的一种装置，①正确；②在发生反应时，原电池的正极要得到电子而发生还原反应，负极要失去电子而发生氧化反应，②错误；③铜与稀硫酸不能发生反应，若用铜作负极，碳棒作正极，稀硫酸作电解质溶液，组成原电池，此反应仍然不能发生，③错误；④因为碳棒可以用来作原电池的正极，④错误；⑤可以用铜作负极，碳棒作正极，AgNO3溶液作电解质溶液，组成原电池，此时即可发生反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，⑤正确。A正确。
答案：A
6．解析：构成原电池的条件缺一不可，①②缺少一个电极；③中电极相同；⑤中酒精为非电解质；⑧中不能形成闭合回路。
答案：④⑥⑦⑨
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