专题04化学反应与能量变化（知识串讲专题检测）（原卷版）

专题04化学反应与能量变化一、化学反应与热能的转化1．实验探究实验操作实验现象结论①看到有气泡产生②用手触摸反应后的试管，手感到热③用温度计测得反应后温度升高该反应放出热量闻到刺激性气味，烧杯壁发凉，木片和烧杯黏在一起，混合物呈糊状该反应吸收热量2．放热反应与吸热反应（1）放热反应：释放热量的化学反应。（2）吸热反应：吸收热量的化学反应。二、化学反应中能量变化的主要原因1．宏观角度：从反应物、生成物总能量角度解释化学反应中的能量变化放热反应吸热反应总结：化学反应能量变化(E)＝生成物总能量－反应物总能量。E>0，为吸热反应；E<0，为放热反应。2．微观角度：从化学键角度解释化学反应中的能量变化用Q(吸)表示反应物化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物化学键形成时放出的总能量。公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)＝反应物总键能－生成物总键能。ΔQ>0，为吸热反应；ΔQ<0，为放热反应。3．化学反应遵循的两条基本规律(1)质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量保持不变。(2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的总能量不变。注意：任何化学反应在发生物质变化的同时必然伴随着能量的变化，但化学反应中能量的转化不一定都表现为化学能与热能的转化，化学能也可以与光能、电能等发生转化。三、人类对能源的利用1.利用的三个阶段eq\x(柴草时期)——树枝杂草↓eq\x(化石能源时期)——煤、石油、天然气↓eq\x(多能源结构时期)——eq\a\vs4\al(太阳能、氢能、核能、海洋能、,风能、地热能等)（2）化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题=1\*GB3①一是其短期内不可再生，储量有限；=2\*GB3②二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。5．新能源（1）特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染等。（2）人们比较关注的新能源有：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。四、化学反应与电能1．原电池的概念：把化学能转化为电能的装置。2．原电池工作原理（以ZnCu稀硫酸原电池为例）（1）原电池的工作原理思维模型（2）电子的移动方向：从负极流出，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。【注意】①电子只能在导线中定向移动，离子只能在电解质溶液或熔融电解质中定向移动。(简记为：电子不下水，离子不上岸)②负极区失电子带正电，所以带负电的阴离子移向负极，电子流向正极后正极带负电，所以溶液中带正电的阳离子移向正极。(简记为：负负、正正)3．原电池的构成条件——“两极一液一线一反应”（1）两极——两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属如碳棒)。（2）一液——电解质溶液(或熔融的电解质)。（3）一线——形成闭合回路。（4）一反应——能自发进行的氧化还原反应。4．原电池正、负极判断方法（1）据电极材料——活泼的易失电子的为负极，不活泼的为正极。（2）据电子的流向——电子流出的为负极，电子流入的为正极。（3）据化学反应——失电子发生氧化反应的为负极，得电子发生还原反应的为正极。（4）据电极现象——溶解的为负极，产生气体或固体析出的为正极。5．电极反应式的书写思路[特别提醒]若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，在保证电子转移数目相同的情况下，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。五、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。eq\x(原理)—eq\a\vs4\al(原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时,相互的干扰减小，使反应速率增大。)|eq\x(实例)—eq\a\vs4\al(实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成,原电池，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。eq\x(原理)—eq\a\vs4\al(一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，,发生还原反应。)|eq\x(实例)—eq\a\vs4\al(有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，,B极上有气泡产生。由原电池原理可知，金属活动性A>B。)3．用于金属保护将被保护的金属与比其活泼的金属连接。eq\x(原理)eq\a\vs4\al(作原电池的正极的金属材料不参与反应)eq\x(实例)eq\a\vs4\al(要保护一个铁制的输水管道，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。)4．设计原电池(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溶液画出装置图六、常见的化学电源1.锌锰干电池（1）结构：锌锰干电池是以锌筒作负极，石墨棒作正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。（2）原理：锌锰干电池属于一次性电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为Zn－2e－=Zn2＋，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH4+＋2e－=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。2.充电电池（1）充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。（2）常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。3．燃料电池(1)燃料电池是通过燃料与氧化剂在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。如氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等。(2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。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内部，而是从外部提供。(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－=4H2O2H2－4e－=4H＋正极反应式O2＋4H＋＋4e－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－O2＋2H2O＋4e－=4OH－电池总反应式2H2＋O2=2H2O1．下列化学反应过程中的能量变化符合下图的是A．CaO＋H2O=Ca(OH)2 B．Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑C．CaCO3CaO＋CO2↑ D．CH3COOH＋NaOH=CH3COONa+H2O2．下列装置中能组成原电池的是A． B．C． D．3．已知反应X+Y=M+N为放热反应，关于该反应的说法正确的是A．X的能量一定高于MB．Y的能量一定高于NC．X和Y的总能量一定高于M和N的总能量D．因该反应为放热反应，故不必加热就可发生反应4．为将反应2Al+6H+=2Al3++3H2↑的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)A． B． C． D．5．电池因能提供持久稳定的电力支持，满足不同领域的需求，故应用广泛。如图为铁—碳原电池的装置示意图，下列说法正确的是A．铁片是原电池的正极 B．该装置能将电能转化为化学能C．电子由铁片流出经过电流计流向碳棒 D．碳棒上的电极反应式为6．如图在盛有水的烧杯中，铁圈和铜圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入硫酸铜溶液。片刻后可观察到的现象是（指悬吊的金属圈）A．铁圈和铜圈左右摇摆不定 B．保持平衡状态不变C．铁圈向下倾斜 D．铜圈向下倾斜7．a、b在金属活动性顺序中均位于氢的前面，a还可以从b的硝酸盐溶液中置换出b。将a、b用导线相连放入溶液中，下列叙述不正确的是A．导线中有电流。电流方向由b流向a B．a质量减小，b质量增加C．b上有氢气产生 D．a发生氧化反应，b上发生还原反应8．已知热化学方程式：C(s，石墨)C(s，金刚石)3.9kJ。下列有关说法正确的是A．石墨和金刚石完全燃烧，后者放热多B．金刚石比石墨稳定C．等量的金刚石储存的能量比石墨高D．石墨很容易转化为金刚石9．下列关于四种电池的叙述正确的是A．电池Ⅰ中电子的流向：Zn→Cu→稀硫酸→ZnB．电池Ⅱ中石墨棒上发生氧化反应，锌筒会变薄C．电池Ⅲ工作时，两极质量均增加D．电池Ⅳ中正极的电极反应式：O2+4e+2H2O=4OH10．比较X、Y、Z、W四种金属的活动性，方案及相关现象如下：①将四种金属各自浸入稀硫酸中，只有W表面无气泡产生；②将X、Y用导线连接浸入稀硫酸中，X上产生气泡；③将Y、Z用导线连接浸入稀硫酸中，Z极质量减轻。则四种金属的活动性由强到弱的顺序为A．Z>Y>X>W B．Z>X>Y>W C．Z>Y>W>X D．Y>Z>X>W11．X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成如图所示装置，实验中电流表指针发生偏转，同时X极变细，Y极变粗，则X、Y、Z溶液可能是下列中的编号XYZ溶液ACuZn稀硫酸BZnCu硝酸银溶液CAgZn硫酸铜溶液DAgCu稀硫酸A．A B．B C．C D．D12．如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。下列说法正确的是

A．通常情况下，O2(g)比N2(g)稳定B．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是吸热反应C．N2(g)和O2(g)反应生成1molNO(g)放出632kJ能量D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量13．下图是铅蓄电池的模拟装置图，铅蓄电池是典型的二次电池，其总反应式为：，下列说法正确的是

A．放电时，闭合断开，正极反应是：B．充电时，闭合断开，铅蓄电池正极接外电源负极，电极反应式为：C．闭合断开，放电过程中，向电极移动，溶液的不断增大D．放电时，闭合断开，当外电路上有电子通过时，溶液中消耗的物质的量为14．某电池以和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是A．Zn为电池的负极，发生还原反应B．正极反应式为C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D．电池工作时向负极迁移15．锌银纽扣电池具有质量小、体积小、储存时间长的优点。电池的总反应为，下图为其构造示意图，下列说法错误的是A．Ag2O电极为正极，发生还原反应B．电子由负极经过电解质溶液移向正极C．负极的电极反应：D．该锌银纽扣电池为一次电池16．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：编号电极材料电解质溶液电流表指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Mg、AlNaOH溶液偏向Mg下列说法错误的是A．实验1正极的电极反应为2H++2e=H2↑B．实验2溶液中H+向Al电极移动C．实验3电子从铝片流向镁片D．铝作原电池的正极或负极与电极材料、电解质溶液有关二、填空题17．能源是现代社会物质文明的原动力，与我们每个人息息相关。I.人们常利用化学反应中的能量变化为人类服务。(1)化石燃料是人类利用最多的常规能源，为促进社会的可持续发展，人类不断地寻找更多新能源，例如：、（任意书写两种新能源）。(2)下列反应属于吸热反应的是（填序号）①CH4燃烧

②C与CO2反应

③煅烧石灰石（主要成分是CaCO3）制生石灰④氯化铵晶体和混合搅拌Ⅱ.已知31g白磷变为31g红磷释放能量。(3)上述变化属于（填“物理”或“化学”）变化。(4)常温常压下，白磷与红磷更稳定的是。Ⅲ.如图是反应过程中的能量变化图。(5)由图可知，该反应是（填“放热反应”或“吸热反应”）。(6)已知1molH2与1mol完全反应生成2molHI会放出11kJ的能量，则1gH2与足量完全反应，放出kJ能量。断开1molH—H键、1molH—I键分别需要吸收的能量为436KJ、299kJ，则断开1molI—I键需要吸收的能量为kJ。18．任何化学反应都伴随着能量的变化，通过化学反应化学能可转化为热能、电能等不同形式的能量。(1)可用于工业合成氨气，已知常温常压下拆开1mol键、1mol键分别需要吸收的能量为436kJ、946kJ，形成1mol键会放出391kJ能量。根据上述数据判断工业合成氨的反应是（填“吸热”或“放热”）反应；若消耗1mol和3mol，理论上放出或吸收热量为，则为kJ；(2)用图甲、乙所示装置进行实验，以下叙述中，正确的是___。a．甲中铜片是正极，乙中锌片是负极b．两烧杯中溶液的均增大c．两烧杯中铜片表面均有气泡产生d．若反应过程中有0.2mol电子转移，生成的氢气在标况下的体积均为2.24L(3)某同学依据氧化还原反应：设计的原电池如下图所示：负极的材料是，发生的电极反应为。当反应进行一段时间后取出电极材料，测得某一电极增重了5.4g，则该原电池反应共转移的电子数目是。19．化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问颕：(1)根据构成原电池的本质判断，下列化学(或离子)方程式正确且能设计成原电池的是___________(填字母，下同)。A．B．C．D．(2)电子表和电子计算器中所用的是钮扣式的微型银锌电池，其电极分别为和Zn，电解液为KOH溶液。工作时电池总反应为：。①工作时电流从极流向极(两空均选填“”或“Zn”)；②负极的电极反应式为：；③工作时电池正极区的pH(选填“增大”“减小”或