【教案学案】2026年高中化学合格考第13讲化学反应与能量的变化-讲义全国版学生版

123化学网,好用的中学化学资料库！第页第13讲化学反应与能量的变化内容概览学考要求速览明确考试范围与核心要求必备知识梳理系统整理学科框架与知识高频考点精讲破译重点内容及解题思路考点一化学反应与热效应考点二原电池原理考点三常见化学电源考点四能源的利用实战能力训练模拟实战，提升解题技能1.了解常见的吸热反应和放热反应，认识化学反应中能量变化的原因。2.了解常规能源使用中存在的问题，体会节能和开发高能清洁燃料的重要性。1.以原电池为例认识化学能可以转化为电能。2.了解简单原电池的构成要素和工作原理，知道原电池原理的基本应用。3.了解常见的化学电源及其在生活中的应用，了解简单电极反应式的书写。一、放热反应与吸热反应1．实验探究(1)向Mg与稀盐酸反应的溶液中插入温度计，温度计显示的温度，说明该反应为反应。(2)将20gBa(OH)2·8H2O晶体研细后与10gNH4Cl晶体混合放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸杯壁下部感觉冰凉，烧杯与木片间有结冰现象，说明该反应为反应。2．放热反应与吸热反应(1)放热反应：的化学反应，如活泼金属与酸的反应，燃烧反应，中和反应等。(2)吸热反应：的化学反应，如氢氧化钡与氯化铵的反应，盐酸与碳酸氢钠的反应，灼热的炭与二氧化碳的反应等。3．常见的放热反应和吸热反应【温馨提示】1．关于吸热反应和放热反应的易错点(1)“三个不一定”。①需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；②放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；③吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。(2)吸热反应和放热反应都是化学变化。NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。二、化学反应过程中能量变化的原因1．从化学键的断裂与形成分析2．从物质具有的能量分析物质具有的能量与物质的组成、结构、状态有关。(1)从物质具有的能量理解两反应①放热反应可以看成是反应物所具有的能转化为能释放出来。②吸热反应可以看成是能转化为能被生成物所“储存”。(2)图示理解结论：化学反应中的能量变化取决于的相对大小。【温馨提示】1．根据化学键变化确定能量变化(1)化学键与能量变化的关系(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。ΔQ＝Q(吸)－Q(放)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(ΔQ<0，为放热反应,ΔQ>0，为吸热反应))三、人类对能源的利用早期以为主要能源，现代以煤、石油和天然气为主要能源。1．化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题(1)一是其短期内，储量有限；(2)二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、等是大气污染物的主要来源。2．在燃料利用过程中，节能的主要环节(1)燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的；(2)能量利用阶段——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源。3．新能源(1)特点：资源丰富、、等。(2)人们比较关注的新能源：能、能、地热能、海洋能和能等。四、化学能转化为电能1．火力发电(1)火力发电原理：通过燃烧时发生的氧化还原反应，使能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电。间接实现了化学能转化为电能。(2)能量转换过程：能eq\o(→,\s\up10(燃料燃烧))能eq\o(→,\s\up10(蒸汽轮机))能eq\o(→,\s\up10(发电机))能。其中能量转换的关键环节是)。2．化学能直接转化为电能——原电池(1)定义：把能转变为的装置。(2)工作原理(以铜­锌­稀硫酸原电池为例)：原电池原理示意图电极材料电极名称电子流向电极反应式反应类型锌负极反应铜正极2H＋＋2e－=H2↑反应总反应现象：锌片溶解，铜片上有气泡产生，电流表指针发生偏转。【温馨提示】1．形成原电池的条件(1)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)；(2)两电极均插入电解质溶液中；(3)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。(4)有一个能自发进行的氧化还原反应。2．原电池的工作原理(1)两反应：正极——还原反应；负极——氧化反应。(2)三方向：①电流方向：正极→负极；②电子流动方向(导线中)：负极→正极；③阴、阳离子移动方向(电解质溶液中)；阳离子：负极→正极；阴离子：正极→负极。五、常见化学电源1．锌锰干电池(1)结构：锌锰干电池是以锌筒作极，石墨棒作极，氯化铵糊作。(2)原理：锌锰干电池属于电池，放电之后充电(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，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。2．充电电池(1)充电电池属于电池。有些充电电池在放电时所进行的反应，在充电时可以进行，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。充电电池中能量的转化关系是。(2)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。3．燃料电池(了解)(1)燃料电池一种将(如氢气、甲烷、乙醇)和(如氧气)的能直接转化为能的电化学反应装置。(2)eq\x(特点)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(清洁、安全、高效等,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))【温馨提示】原电池原理的三个应用1．加快反应速率：如实验室制H2用粗锌与酸反应。2．比较金属的活泼性：原电池中一般负极金属比正极金属活泼。但注意：“Mg­NaOH溶液­Al”，原电池的负极为Al；“Cu­浓硝酸­Fe(Al)”，原电池的负极为Cu。3．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(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。(2)选择合适的材料①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料；正极材料一般活泼性比负极的弱，也可以是能导电的非金属。②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极材料反应。考点一化学反应与热效应【典型例题】【例1】（2025高一下·湖南·学业考试）下列反应属于吸热反应的是A．镁条与盐酸的反应 B．氢气在氯气中的燃烧C．氢氧化钠与盐酸的中和反应 D．氢氧化钡与氯化铵的反应【即时演练】1．（2025高一下·浙江绍兴·学业考试）已知断开1molH2(g)中的化学键需要吸收436.4kJ的能量。根据H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的能量转化示意图，下列说法不正确的是A．-184.4kJ/molB．断开1molHCl(g)中的化学键需要吸收92.2kJ的能量C．形成1molCl2(g)中的化学键需要放出242.7kJ的能量D．H2(g)和Cl2(g)反应生成2molHCl(l)释放的能量大于184.4kJ2．（2025高一下·浙江·学业考试）科学家研制出一种复合光催化剂，可利用太阳光实现高效分解水，其主要过程如下图所示。已知：几种物质中化学键的键能如下表所示：化学键中的H-O键中的O=O键中的H-H键中的O-O键中的O-H键键能kJ/mol463496436138463则下列说法不正确的是A．过程Ⅰ若有2mol水参加反应，则吸收926kJ热量B．过程Ⅱ属于放热过程C．过程Ⅱ和过程Ⅲ只有新化学键的形成D．上述过程中，反应物的总能量小于生成物的总能量3．（2025高一下·甘肃·学业考试）由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法错误的是A．和如图中完全反应放出139kJ能量B．反应物能量之和大于生成物能量之和C．反应生成时有4mole-转移D．断键吸收能量之和小于成键释放能量之和考点二原电池原理【典型例题】【例1】（2025高一下·湖南·学业考试）某原电池装置如图所示。下列说法正确的是A．锌作负极 B．电流由锌片沿导线流向铜片C．该装置能将电能转化为化学能 D．电池总反应：Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2＋【即时演练】1．（2024高一下·广东·学业考试）非水体系电池能够实现能量存储和氮的固定，转化过程如下图所示。该过程A．Al作为正极失去电子 B．电子由石墨烯流向AlC．可将电能转化为化学能 D．在石墨烯电极上得到电子2．（2025高一下·浙江绍兴·学业考试）某化学兴趣小组为探究水果种类和电极间距对水果电池电流的影响，以相同大小的铜片和锌片为电极设计了以下实验，实验结果记录如下：实验编号水果种类电极间距离/cm电流/μA1番茄198.72番茄272.53苹果227.2下列说法不正确的是A．3组实验装置中铜电极都作为正极B．实验1和2可以说明电极间距对水果电池电流有影响C．实验3负极的电极方程式为：Zn-2e-=Zn2+D．电子从锌电极经过水果移动到铜电极3．（2025高一下·浙江·学业考试）柔性电池因其可弯曲、折叠和拉伸等特点，成为可穿戴设备、软体机器人和植入式医疗设备等领域的重要技术。某柔性电池的结构如图所示，下列说法不正确的是A．含有Zn膜的碳纳米管纤维作电池的负极 B．在电池的正极失去电子，发生氧化反应C．电池工作时，离子通过电解质膜进行迁移 D．电池工作时，化学能主要转化为电能考点三常见化学电源【典型例题】【例1】（2025高一下·黑龙江·学业考试）第九届哈尔滨亚冬会上，环保与科技融合的理念为赛事注入了新的活力，令“绿色”成为该届比赛的鲜明特色。本届亚冬会采用了新型电动浇冰车，提升了场馆的环境友好性和能效。电动浇冰车的电池是锂离子电池，关于锂离子电池的说法正确的是A．锂离子电池放电时将电能转化为化学能 B．是一次电池C．电池的负极发生氧化反应 D．电池的正极发生氧化反应【即时演练】1．（2024高一下·浙江温州·学业考试）汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其结构如图所示。工作时电池总反应式：。下列说法中正确的是A．发生氧化反应B．电极反应式：C．电池工作时，溶液酸性增强D．电池工作时，经电解质溶液流向电极2．（2024高一下·湖南·学业考试）如图所示为氢氧燃料电池示意图，下列有关说法正确的是A．通入的为正极B．电极B上发生氧化反应C．电子流向：电极B→导线→电极AD．该电池的总反应式为3．（2023高一下·黑龙江·学业考试）根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，用来满足不同的用电需要。常见的锌锰干电池的构造如图所示。下列说法错误的是

A．锌筒质量逐渐减小 B．该电池放电之后不能充电C．此装置中，石墨棒作正极 D．电子从石墨棒通过导线流向锌筒考点四能源的利用【典型例题】【例1】（2025高一下·湖南郴州·学业考试）下列行为符合“绿色化学”理念的是A．大量使用一次性塑料制品 B．将废旧电池随意丢弃C．对工业废气进行净化处理后再排放 D．过度开采化石燃料【即时演练】1．（2025高一下·浙江绍兴·学业考试）沼气在我国部分农村地区有广泛的应用。如图为动植物废弃物发酵产生沼气的示意图，下列说法不正确的是A．沼气属于不可再生能源，主要成分有CH4B．动植物废弃物中含有纤维素、蛋白质和脂肪C．沼气的应用可用于解决农村的燃料问题D．厨余垃圾也可以作为沼气的生产原料2．（2025高一下·湖南·学业考试）“绿水青山就是金山银山”，下列做法不符合此理念的是A．乘坐电动公交车 B．限制燃放烟花鞭炮C．大量焚烧秸秆 D．鼓励购买新能源车3．（2025高一·上海·学业考试）新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，下列属于新能源的是A．天然气、煤油、汽油 B．太阳能、煤炭、核能C．太阳能、风能、氢能 D．水煤气、液化气、沼气1．（2024高一上·安徽·学业考试）下列做法不符合绿色低碳发展理念的是A．利用风能 B．加大火力发电 C．开展植树造林 D．使用新能源汽车2．（2025高一下·浙江·学业考试）与化学相关的职业和资源、材料、健康等领域息息相关，下列工作内容不正确的是选项领域职业名称工作内容A材料科技考古研究人员利用和的测定，分析古代人类的食物结构B环境环境保护工程师电池构成材料的研制、电池性能改进和应用的拓展C健康营养师结合服务对象的特殊需求进行膳食指导D资源化工工程师设计化工生产的工艺流程，并监控生产过程A．A B．B C．C D．D3．（2025高一下·浙江温州·学业考试）环氧乙烷是石油化学工业的重要产品，也是一种基本有机化工原料，应用广泛。旧的合成方法：CH2=CH2+Cl2+H2O→ClCH2CH2OH+HCl新的合成方法：下列有关说法不正确的是A．旧方法原料含有毒物质，不属于理想的绿色化学B．旧方法产物无毒，无需处理可直接排放C．相比旧方法，新方法对设备腐蚀性小D．新方法没有副产物，原子利用率为100%4．（2025高一下·新疆·学业考试）电解水的反应为2H2O2H2↑+O2↑其能量变化如图所示，下列说法正确的是A．该反应是吸热反应 B．断开H2O中的化学键要放出能量C．反应物的总能量大于生成物的总能量 D．镁条与稀盐酸反应的能量变化也可用上图表示5．（2025高一下·浙江·学业考试）已知断开中的键需要吸收的能量，断开中的共价键需要吸收的能量，生成中的键能放出的能量。下列有关说法正确的是A．断裂中的化学键能放出的能量B．该反应是放热反应，并且实现氮的固定C．该反应中的总能量大于的总能量D．该反应中断键吸收的总能量大于成键放出的总能量6．（2025高一下·湖南娄底·学业考试）化学反应的过程，除物质发生变化，还存在着能量变化。下列反应属于吸热反应的是A．Al和稀盐酸的反应 B．Na和H2O的反应C．H2和Cl2的反应 D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应7．（2025高一下·湖南邵阳·学业考试）在下列化学反应中，反应物的总能量低于生成物的总能量的是A． B．C． D．8．（2025高一下·浙江·学业考试）在一定条件下，断开化学键所需能量为、、。下列关于说法不正确的是A．断键形成原子的难度比大B．的能量比的能量高C．和的总能量比的总能量高D．和反应达到平衡状态，断键所需能量为9．（2025高一下·浙江杭州·学业考试）下列装置或设备的说法正确的是①②③④A．①中Mg片做电池的负极，溶液中的向石墨片移动B．②中氧气得到电子，负极的电极反应式与电解质溶液的酸碱性无关C．③使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降D．④中能将化学能转化为电能，负极的电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+10．（2025高一下·浙江·学业考试）如图所示，锌片和铜片紧贴着稀硫酸浸湿的滤纸。下列说法不正确的是A．该装置中锌片作负极B．该装置能将化学能转化为电能C．电流由锌片经外电路流向铜片D．电池总反应方程式：11．（2025高一下·广东·学业考试）心脏起搏器的一种微型电池工作时，反应为：。该反应中A．Li作正极 B．S元素化合价升高 C．有电子的转移 D．电能转化为化学能12．（2025高一下·山东·学业考试）下列有关化学反应与能量变化的说法错误的是A．与盐酸反应为放热反应 B．碳与生成的反应为吸热反应C．化学反应一定伴随着能量的变化 D．原电池可以将化学能直接转化为电能13．（2025高一下·浙江·学业考试）学生搭建的两套装置如图所示，下列说法正确的是A．图1、图2装置均可将化学能转化为电能B．图1装置中锌片和铜片处均产生气泡C．图2装置中锌作正极，电极反应式为D．图2装置中电子由锌片经外电路流向铜片14．（24-25高一下·浙江·期中）把金属X放入盐的溶液中，发生如下反应：，下列说法正确的是A．常温下金属X一定能与水反应，Y一定不能与水反应B．X与Y用导线连接后放入中，一定形成原电池C．X与Y用导线连接后放入同一个盛有溶液的烧杯中，