广东省2024高考化学总复习第6章化学反应与能量专题12化学能与热能电能教案

PAGE15-专题十二化学能与热能、电能考纲展示考情汇总备考指导1.了解化学反应中能量转化的缘由。2．知道常见的能量转化形式。3．了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应等概念。4．了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2024年7月：6，152024年6月：21，292024年1月：182024年6月：9，182024年1月：21，432024年：4，38，452024年：21化学反应物质转化的同时存在能量的转化，可以转化为热能、电能。化学能转化为热能，若为氧化还原反应则可设计成原电池，此时可将氧化反应、还原反应拆分为两个不同的电极反应。吸热反应、放热反应能源[基础学问填充]1．化学反应过程中伴随着能量变更，任何化学反应除遵守质量守恒外，同样也遵守能量守恒，这是化学反应的两大特征之一。2．化学反应中的能量变更，通常主要表现为热量的变更，即吸热(吸热反应)或放热(放热反应)。反应类型放热反应吸热反应概念释放热量的化学反应汲取热量的化学反应形成缘由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出的总能量大于反应物分子断键时汲取的总能量生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断键时汲取的总能量图示能量关系反应物总能量＝生成物总能量＋热量＋其他形式的能量生成物总能量＝反应物总能量＋热量＋其他形式的能量举例全部的燃烧反应和酸碱中和反应、大多数的化合反应、金属与酸或水的置换反应、铝热反应等Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl反应、大多数的分解反应、以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应等3.化学变更中能量变更的本质缘由断键汲取能量，成键释放能量。4．化学反应汲取能量或放出能量的确定因素一个化学反应是汲取能量还是放出能量，确定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。5．人类利用能源的3个阶段eq\x(柴草时期)→eq\x(\a\al(化石能源,时期：煤、,石油、天,然气等))→eq\x(\a\al(多能源结构时期：可,再生能源、绿色化学,能源为主，如风能、,太阳能等))[学考真题对练]1．(2024·7月广东学考)2020年5月5日，长征五号B运载火箭胜利将新一代载人飞船试验船送入预定轨道，拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。该运载火箭采纳了新型液氧煤油发动机和液氧液氢发动机。下列有关说法不正确的是()A．液氢可做还原剂 B．液氧可做燃料C．液氢燃烧产物为水 D．煤油燃烧时放出大量热B2．(2024·6月广东学考)下列关于化学反应与能量变更的说法正确的是()A．燃烧属于放热反应B．中和反应是吸热反应C．断裂化学键放出能量D．反应物总能量与生成物总能量肯定相等A[B项，中和反应是放热反应；C项，断裂化学键需汲取能量；D项，任何反应均伴随着能量变更。]3．(2024·6月广东学考)某自热饭盒的热能来源于水和生石灰的反应。下列说法正确的是()A．该反应为氧化还原反应B．该过程中化学能转化为热能C．热能也可由NH4NO3溶于水来供应D．该反应生成物总能量高于反应物总能量B[生石灰与水反应生成熟石灰，并产生热量，该反应不是氧化还原反应，该过程是化学能转化为热能，A错，B对；NH4NO3溶于水吸热，C错；该反应是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，D错。]4．(2024·广东学业水平考试)在含少量Mg粉的试管中滴入稀盐酸，产生大量气泡，且试管壁发热。该反应为()A．放热反应 B．吸热反应C．化合反应 D．复分解反应A5．(2024·广东学业水平考试)如图为某化学反应的能量反应进程图，由此可推断该反应()A．为放热反应 B．为吸热反应C．属于燃烧反应 D．属于中和反应B[由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，故该反应为吸热反应。燃烧反应、中和反应都是放热反应。]1.突破化学反应中能量变更的三个易错点(1)有化学键断裂的变更不肯定是化学变更，如氯化钠、氯化氢溶于水分别有离子键、共价键的断裂，但没有新化学键的形成，属于物理变更。(2)并非全部的化合反应都是放热反应，如C＋CO2eq\o(=,\s\up12(高温))2CO属于吸热反应；并非全部的分解反应都是吸热反应，如2H2O2eq\o(=,\s\up12(△))2H2O＋O2↑属于放热反应。(3)并非氧气(或空气)越多燃料的燃烧效率就越高，过多的氧气(或空气)会带走大量的热量，如用扇子扇灭蜡烛火焰。2．突破反应的热效应与反应条件关系的理解误区须要加热才能发生的反应不肯定是吸热反应，如煤的燃烧为放热反应，须要加热才能发生；不须要加热就能发生的反应不肯定是放热反应，如Ba(OH)2晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应，常温下就能发生。[最新模拟快练]1．(2024·惠州市上学期期末)能源可分为一次能源和二次能源，自然界中以现成形式供应的能源称为一次能源，需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源。据此推断，下列叙述正确的是()A．自然气是二次能源 B．石油是二次能源C．电能是一次能源 D．水流是一次能源D[由题意知道能源可分为一次能源和二次能源，自然界以现成形式供应的能源称为一次能源，需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源。自然气、水力、石油都是一次能源；电能是二次能源。]2．(2024·广州市南沙区第一中学期中)自然气燃烧时，能量转化方式是()A．热能转化为化学能B．化学能转化为热能C．机械能转化为化学能D．化学能转化为机械能B[自然气燃烧时放热，能量转化方式是化学能转化为热能，答案选B。]3．(2024·广东省梅州市华侨中学模拟一)H2在O2中燃烧生成气态H2O的反应是一个放热反应，在反应过程中()A．核能转化为热能B．化学能转化为热能C．生成物的总能量等于反应物的总能量D．生成物的总能量大于反应物的总能量B4．(2024·广州市南沙区第一中学期中)下列反应属于吸热反应的是()A．石灰石在高温下分解B．生石灰和水C．盐酸与铝D．木炭燃烧A[石灰石在高温下分解属于吸热反应，A正确；生石灰和水反应属于放热反应，B错误；盐酸与铝反应属于放热反应，C错误；木炭燃烧属于放热反应，D错误。]5．(2024·广东省汕头市达濠华侨中学、东厦中学期末联考)化石燃料仍是目前能源的主体，但已经面临危机，开发新能源是解决能源问题的关键。下列能量转换过程，不涉及化学变更的是()A．利用氢氧燃料电池供应电能B．利用太阳能分解水制备氢气C．利用水流驱动涡轮机发电D．利用植物秸秆为原料生产乙醇燃料C[利用氢氧燃料电池供应电能，其过程中涉及H2和O2燃烧生成H2O，有新物质生成，涉及化学变更，A不符合题意；利用太阳能分解水，其过程中有H2和O2产生，有新物质生成，涉及化学变更，B不符合题意；利用水流驱动涡轮机发电，其过程中没有新物质生成，不涉及化学变更，C符合题意；利用植物秸秆生产乙醇，其过程中有新物质乙醇生成，涉及化学变更，D不符合题意。]原电池[基础学问填充]1．原电池的工作原理(1)概念利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。(2)构成①相对活泼的金属作负极；②相对不活泼的金属或非金属导体作正极；③插入电解质溶液中；④用导线连接构成闭合回路。(3)工作原理发生氧化还原反应。负极发生氧化反应，电子由负极通过导线流向正极；正极发生还原反应，使化学能转化为电能。(4)原电池正、负极的推断①由电极反应判定负极：发生氧化反应；正极：发生还原反应。②由电子或电流的流向判定负极：电子流出，电流流入；正极：电子流入，电流流出。③由两极的相对活泼性判定一般来说，相对活泼性较强的金属为负极，相对活泼性较弱的金属为正极。2．金属的电化学腐蚀与防护(1)金属的电化学腐蚀不纯的金属(或合金)在电解质溶液中，形成了原电池，加速了金属的腐蚀。(2)金属的防护①变更金属内部组织结构，可以增加金属耐腐蚀的实力。如不锈钢。②在金属表面覆盖一层爱护层，以隔绝金属与外界物质的接触，达到防腐蚀的效果如油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜。③电化学爱护法：牺牲阳极的阴极爱护法等。3．发展中的电源(1)干电池是一种一次电池，最早运用的化学电池是锌锰电池，负极材料是锌筒，负极反应：Zn－2e－=Zn2＋，正极材料是碳棒，电解质溶液是氯化铵溶液。(2)充电电池又称二次电池，最早运用的充电电池是铅蓄电池，充电和放电时的总反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4eq\o(,\s\up12(放电),\s\do9(充电))2PbSO4＋2H2O，负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。充电电池还有镍镉电池、锂离子电池等。(3)燃料电池：氢氧燃料电池是一种高效、不污染环境的发电装置。总反应：2H2＋O2=2H2O，通入H2的一极为负极，通入O2的一极为正极。[学考真题对练]1．(2024·7月广东学考)小梅将铁钉和铜片插入苹果中，用导线连接电流计，制成“水果电池”，装置如图所示。下列关于该水果电池的说法正确的是()A.可将化学能转换为电能B.负极反应为Fe－3e－=Fe3＋C.一段时间后，铜片质量增加D.工作时，电子由正极经导线流向负极A2．(2024·6月广东学考)某学习爱好小组组装了以下装置，其中能构成原电池的是()A[B、C、D项两电极活泼性相同。]3．(2024·1月广东学考)下列过程属于金属腐蚀的是()A.岩石风化 B．钢铁生锈C.食盐潮解 D．塑料老化B4．(2024·广东学业水平考试)港珠澳大桥的建立运用了大量钢材。对钢铁实行的防腐措施合理的是()A.表面镶铜B.表面喷涂油漆C.用水清洗D.增加钢铁中的碳含量B[表面喷涂油漆可减缓钢铁的腐蚀。]5．(2024·6月广东学考)氢氧燃料电池可作为汽车动力能源。一种制H2的方法如图所示，该过程中()A.太阳能转化为电能B.化学能转化为太阳能C.存在键的断裂与生成D.光催化剂分解得到H2和O2C原电池的工作原理(以Cu­Zn­稀硫酸原电池为例)[最新模拟快练]1.(2024·广东省惠东中学5月学业水平模拟)如图为某学习爱好小组设计的一个原电池。当X为下列哪种物质时，装置中电流表的指针将发生偏转()A.水B.酒精C.稀硫酸D.植物油C2．(2024·广东省梅州市华侨中学模拟一)如图装置所示，铜片上发生的反应为()A.Zn2＋＋2e－=ZnB.2H＋＋2e－=H2↑C.Zn－2e－=Zn2＋D.Cu2＋＋2e－=CuB3．(2024·广东省学业水平预料一)某原电池结构如图所示，下列有关该原电池的说法正确的是()A.能将电能转换成化学能B.碳棒发生氧化反应C.该装置中发生的反应为Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋D.电子从碳棒经外电路流向铜棒C[A项，原电池将化学能转换成电能；B项，碳棒发生还原反应：Fe3＋＋e－=Fe2＋；D项，电子从铜棒经外电路流向碳棒。]4．(2024·广东省试验中学模拟)下列为原电池装置的是()ABCDA一、单项选择题1．有人预言H2是21世纪最志向的能源，其依据不正确的是()A.生产H2的原料来源广泛B.在等质量的可燃气体中，H2燃烧时放出的热量多C.H2易液化，携带便利D.燃烧时无污染C[目前运用氢能源存在难题之一是H2难液化、不便贮存和运输。]2．“瓦斯”爆炸会严峻威逼煤矿平安，下列说法不正确的是()A.“瓦斯”的主要成分为甲烷B.爆炸过程放出大量热量C.爆炸过程有氧气参加反应D.爆炸过程汲取大量热量D[爆炸过程是甲烷与氧气在空气内发生的急剧燃烧反应，是放热反应，放出大量的热量。]3．下列化学电池不易造成环境污染的是()A.氢氧燃料电池 B．锌锰电池C.镉镍电池 D．铅蓄电池A[锌锰电池、镉镍电池、铅蓄电池均易造成环境污染。]4．下列对化学反应的相识错误的是()A.会引起化学键的变更B.会产生新的物质C.必定引起物质状态的变更D.必定伴随着能量的变更C[化学反应不肯定引起物质状态的变更。]5.(2024·广东省试验中学模拟)如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是()A.铜片表面有气泡生成B.装置中存在“化学能→电能→光能”的转换C.假如将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流淌D.假如将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变C6．关于化学反应中的说法错误的是()A.化学反应中有物质变更也有能量变更B.化学键断裂汲取能量，化学键形成放出能量C.须要加热的化学反应不肯定是吸热反应D.如图所示的反应为放热反应D[由于化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键的形成，而旧化学键的断裂须要汲取能量，新化学键的形成须要释放能量，所以化学反应中有物质变更的同时，必定伴随能量变更，故A、B项均正确；有些放热反应也须要加热，如物质的燃烧，Fe与S的反应等，故C项正确；图示中反应物的能量低于生成物的能量，故应为吸热反应，所以D项错误。]7．下列图示变更表示吸热反应的是()A8.如图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列有关说法中不正确的是()A.电池内部含有电解质B.锌是负极，碳棒是正极C.电池用完后可埋入土壤D.锌锰干电池属一次电池C[电池用完后埋入土壤，污染土壤。]9.(2024·佛山一中期末)如图为某原电池示意图，下列说法正确的是()A.铜电极是负极B.锌电极是正极C.锌电极上发生还原反应D.铜电极上有大量气泡产生D10．煤燃烧过程中的能量转化方式为()A.化学能转化为热能B.化学能转化为电能C.热能转化为化学能D.化学能转化为机械能A11．(2024·广东省学业水平预料一)对于化学反应中的能量变更，表述正确的是()A.中和反应是吸热反应B.燃烧属于放热反应C.断开化学键的过程会放出能量D.加热才能发生的反应肯定是吸热反应B[中和反应属于常见的放热反应，A项错误；燃烧反应放出热量，属于放热反应，B项正确；断开化学键的过程会汲取能量，C项错误；须要加热才能进行的反应，不肯定是吸热反应，如2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up12(高温))Al2O3＋2Fe是放热反应，但需在加热条件下以保证足够的热量引发氧化铁和铝粉反应，D项错误。]12．由铜、锌片和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH()A.不变 B．先变小后变大C.渐渐变大 D．渐渐变小C[由铜、锌片和稀硫酸组成的原电池工作时H＋得电子产生氢气，电解质溶液的pH渐渐变大。]13．原电池产生电流的本质缘由是()A.原电池中溶液能电离出自由移动的离子B.电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子C.有两根导线将两个活泼性不同的电极连接D.电极上进行的氧化还原反应中发生了电子的转移D[原电池产生电流的本质缘由是电极上进行的氧化还原反应中发生了电子的转移。]14．(2024·广东省江门市其次中学下学期其次次月考)已知空气－锌电池的电极反应为锌片：Zn＋2OH2e－=ZnO＋H2O；碳棒：eq\f(1,2)O2＋H2O＋2e－=2OH－，据此推断，锌片是()A.负极，被氧化 B．正极，被氧化C.负极，被还原 D．正极，被还原A15．将铜纳米颗粒和银纳米颗粒相隔肯定距离固定在石墨片上，然后浸在AgNO3溶液中，可构成一种纳米型原电池。该电池负极发生的反应为()A.Ag＋＋e－=Ag B．Cu－2e－=Cu2＋C.Cu2＋＋2e－=Cu D．2H＋＋2e－=H2↑B16．(2024·广东省惠东中学5月学业水平模拟)下列过程中放出热量的是()A.Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体在烧杯中搅拌混合B.干冰升华C.冬天水结冰D.硝酸铵溶于水C17．(2024·广东省惠东中学5月学业水平模拟)下列过程中能量变更与图示一样的是()A.干冰升华B.工业合成氨C.H＋Cl→H－ClD.浓硫酸稀释A18．(2024·广东省试验中学模拟)已知石墨在肯定条件下可以转化为金刚石，且该转化反应为吸热反应。下列说法正确的是()A.金刚石不如石墨稳定B.石墨不如金刚石稳定C.等质量的石墨和金刚石分别燃烧，金刚石放出的能量少D.等量的石墨与金刚石比较，石墨具有的能量高A19.[2024·广东省江门市其次中学其次次月考(5月)]如图为番茄电池的示意图，下列说法正确的是()A.电子由铜通过导线流向锌B.正极反应为2H＋＋2e－=H2↑C.一段时间后，铜片质量会削减D.一段时间后，锌片质量会增加B20.(2024·佛山一中期末)如图所示Cu－Zn原电池中，正极发生的反应是()A.Zn－2e－=Zn2＋B.Cu－2e－=Cu2＋C.2H＋＋2e－=H2↑D.Cu2＋＋2e－=CuD21．下列四个化学反应，你认为理论上不行用于设计原电池的是()A.2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑B.2H2＋O2eq\o(=,\s\up12(点燃))2H2OC.Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2＋2NH3↑D.CH4＋2O2eq\o(→,\s\up12(点燃))CO2＋2H2OC[在理论上能够用于设计原电池的化学反应必需是反应前后有电子得失(即氧化还原反应)，而C项反应前后元素的化合价没变。]22．下列说法不正确的是()A.化石能源内部隐藏着大量的能量B.化石能源是不行再生的能源C.物质的化学能可以在不同条件下转化为热能、电能等为人类利用D.通入空气越多，燃料燃烧越充分，能量的利用率越高D[燃料燃烧充分，能量的利用率不肯定高。]23．随着人们生活质量的不断提高，废电池必需进行集中处理问题被提到议事日程，其主要缘由是()A.利用电池外壳的金属材料B.防止电池中汞、镉、铅等重金属离子对水和土壤的污染C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D.回收其中的石墨电极B[废旧电池集中处理，缘由许多，但主要是防止电池中汞、镉、铅等重金属离子对水和土壤的污染。]24．(2024·广东省学业水平预料一)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依次排列的是()A.a＞b＞c＞d