专题03 化学反应与能量变化（考点清单）（讲+练）-2024-2025学年高一化学下学期期中考点试题（含答案）（人教版2019必修第二册）

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◆考点01 吸热反应和放热反应
1.吸热反应和放热反应的比较
2.常见的吸热反应与放热反应
常见的放热反应
所有的燃烧反应。
所有的酸碱中和反应。
大对数化合反应。
铝热反应（2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe）。
金属与酸、水的反应。
常见的吸热反应：
大多数分解反应。
部分以碳为还原剂的还原反应（还原氧化铜、氧化铁等）。
某些晶体之间的反应（Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+NH3↑+10H2O）
盐酸与碳酸氢钠的反应。
【易错提醒】
①物质的总能量越低，物质越稳定。
②需要加热的反应不一定是吸热反应，吸热反应也不一定需要加热。
◆考点02 利用键能计算化学反应中的能量变化
1．化学键与能量变化的关系
化学键的形成蕴涵着能量变化，在进行反应时化学键要断裂，吸收能量，反应后形成新化学键要放出能量，反应前反应物能量与反应后生成物能量不相等。
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。
公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)
利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化：
ΔQ＝Q(吸)－Q(放)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(ΔQ0，为吸热反应))
3．实例(以H2＋Cl2===2HCl为例)：
（1）图示分析：
（2）计算分析：
◆考点03 能量的转化与能源的利用
凡是能够提供某种形式能量的物质或是物质的运动，统称为能源。它是人类取得能量的来源，包括已开采出来的可供使用的自然资源和经过加工或转移的能量的来源，尚未开采出的能量资源不列入能源的范畴，只能是能源资源。
能源的分类方法有多种：
1、一次能源与二次能源
从自然界直接取得的天然能源叫一次能源，如原煤、原油、流过水坝的水等；一次能源经过加工转换后获得的能源称为二次能源，如各种石油制品、蒸气、煤气、电力、氢能等。
2、常规能源与新能源
在一定历史时期和科学技术水平下，已被人们广泛使用的能源称为常规能源，如煤、石油、天然气、水能等；随着科技的不断发展，才开始被人类采用先进的方法加以利用的古老能源以及新发现的利用先进技术所获得的能源都是新能源，如核能、风能、太阳能、海洋能等。
3、可再生能源与非再生能源
（1）可连续再生、永久利用的一次能源称为可再生能源，如水力、风能等；
（2）经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，称为非再生能源，如石油、煤、天然气等。
4、人类利用能源的三个阶段
柴草时期、化石能源时期和多能源结构时期。
5、新能源
（1）概念：是指以新技术为基础，系统开发利用的能源，包括太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能等。
（2）太阳能的利用
植物的光合作用是大自然“利用”太阳能极为成功的范例。在人工利用太阳能方面，例如模拟生物体储存太阳能、利用太阳能电池把太阳能直接转化为电能、利用太阳能直接分解水，使太阳能转化为氢能等方面的研究，都取得了一些可喜的成绩。
（3）氢能的利用
氢能是人类最理想的能源，氢能主要用作高能燃料，广泛应用于飞机、汽车、燃料电池等其他需要热能或其他形式的能量的设备中。
（4）生物质能
新能源中一种无限的可再生性的能源是生物质能。它是自然界中各种绿色植物通过光合作用，将太阳能转换为化学能而固定下来的，储存在植物体内的一种自然资源能。
6、解决能源问题的措施
①提高能源的利用效率：
a.改善开采、运输、加工等各个环节；
b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。
②开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。
◆考点04 原电池的工作原理
1.原电池的构成条件
理论上，自发进行的氧化还原反应均可构成原电池。具体条件是：
①有一个自发的氧化还原反应；
②有两个活动性不同的电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)，一般其中较活泼的金属作负极，发生氧化反应，较不活泼的金属(或能导电的非金属)作正极，发生还原反应；
③有电解质溶液(或熔融电解质)；
④两极用导线相连，形成闭合回路。
2.工作原理梳理
3.工作原理图示
（1）装置示意图：
（2）工作原理(以铜、锌、稀硫酸原电池为例)示意图：
4.多角度判断原电池的正、负极
【易错提醒】
（1）构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。
（2）两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。
（3）在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。
◆考点05 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。
◆考点06 化学电源
1.电源的分类
2.一次电池
（1）普通锌锰电池
（2）碱性锌锰电池
用湿的KOH代替NH4Cl作电解质时，电池的能量和储存时间都能得到显著的提高，此时为碱性锌锰电池。它的负极反应式为 Zn + 2OH- -2e-==Zn(OH)2，正极反应式2MnO2 + 2H2O + 2e-==2MnOOH + 2OH- ，总反应式Zn + 2MnO2 + 2H2O == 2MnOOH + Zn(OH)2。
3.二次电池（充电电池）
（1）充电电池又称二次电池。充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是化学能电能。
（2）常见类型：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。
①铅蓄电池
②镍镉电池
以Cd 为负极，NiO(OH)为正极，KOH为电解质，总反应式为
2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2 + Cd(OH)2
镍镉电池寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池若不回收会严重污染环境。
③锂离子电池
碱金属中的 Li 是最轻的金属，活动性很强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。
锂的活动性很强，易与水发生反应，故锂电极不能与含水的介质接触，一般采用有机介质。
④银锌电池
银锌电池正极填充 Ag2O和石墨，负极填充锌汞合金，电解质溶液为 KOH。总反应式为Zn + Ag2O + H2O 2Ag +Zn(OH)2
负极:Zn - 2e- + 2OH- == Zn(OH)2
正极:Ag2O + 2e- + H2O == 2Ag +20H-。
4.燃料电池
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。
【归纳总结】
（1）燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，可以利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂(如O2)反应所放出的热能直接转变为电能。
（2）燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。
（3）燃料电池如果以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳。
（4）燃料电池与干电池和蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断地提供燃料和氧化剂，使反应能连续进行。
◆考点07 原电池电极反应式的书写
1.原电池电极反应式的书写
2．特定燃料电池电极反应式的书写
第一步：写出电池总反应式。
燃料电池的总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和后的反应。
如甲烷燃料电池(电解质：NaOH溶液)的反应式为
CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②
①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步：写出电池的正极反应式。
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：
（1）酸性电解质溶液环境下电极反应式：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
（2）碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
（3）固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－。
（4）熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2COeq \\al(2－,3)。
第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式。电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。
【注意】在燃料电池中，通入燃料的电极均为负极，通入空气或氧气的电极均为正极；对于燃料电池，要注意的是：即使燃料相同，如电解质溶液不同，电极反应式可能不同，如氢氧燃料电池，在酸性介质和碱性介质中的电极反应式就不同。
【易错提醒】
书写电极反应式的基本类型
（1）题目给定原电池的装置图，未给总反应式。
①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。
②结合电解质判断出还原产物和氧化产物
③写出电极反应式，将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得总反应式。
（2）题目中给出原电池的总反应式
①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。
②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。
③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。
1．下列变化过程中一定不存在化学能转化为热能的
2．环境、能源和资源是人类生存和发展的基本条件。下列说法不正确的是( )
A．二氧化硫的产生主要原因是煤的大量燃烧
B．海底埋藏着大量的可燃冰，它不可能成为未来的新能源
C．氢气极易燃烧，燃烧的产物是水，被认为是最清洁的燃料
D．化石燃料面临被耗尽的危险，人类正在利用和开发新的能源，如太阳能、风能、地热能等
3．下列关于化学反应中物质或能量变化的判断正确的是
A．加热条件下进行的化学反应一定是吸热反应
B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
C．一定条件下进行的化学反应，只能将化学能转化为热能
D．将NH4Cl固体与Ba(OH)2·8H2O固体混合并搅拌，反应放出热量
4.已知反应A+B=C+D的能量变化如图所示(E1、E2均为正值)，下列说法正确的是( )
A. 该反应吸收的能最为(E1−E2)
B. 破坏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
C. A和B的总能量一定高于C和D的总能量
D. 该反应只有在加热条件下才能进行
5．一氧化碳是一种可燃性气体，燃烧时发生反应：。下列关于该反应的说法不正确的是
A．属于放热反应
B．属于氧化还原反应
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．化学键的断裂与形成是该反应中能量变化的主要原因
6.科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：
下列说法正确的是( )
A. CO和O生成CO2是吸热反应
B. 在该过程中，CO断键形成C和O
C. CO和O形成了具有极性共价键的CO2
D. 状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
7．白磷与氧气可发生反应：P4＋5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P-P：a kJ·ml-1、P-O：b kJ·ml-1、P=O：ckJ·ml-1、O=O：d kJ·ml-1，根据图示的分子结构和有关数据估算1 ml白磷反应放出的热量，其中正确的是
A．(6a＋5d-4c-12b) kJB．(4c＋12b-6a-5d) kJ
C．(4c＋12b-4a-5d) kJD．(4a＋5d-4c-12b) kJ
8．下列装置中，能将化学能转化为电能的是
9．如图所示装置中，观察到M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是
10．实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学用如图所示装置研究原电池原理。下列说法错误的是
A．若图1中的下端接触，可观察到片上有无色气泡产生
B．图2中向片移动
C．图1中气泡产生速度比图2快
D．图3中正极的电极反应式为
11．下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列说法正确的是
A．放电过程中K+移向a电极
B．b为负极，通入的是氢气
C．该装置中只有一种能量转化形式
D．导线中每通过lmle-，需要消耗9g气体
12．（1）S8分子可形成单斜硫和斜方硫，转化过程如下：
S(s，单斜)S(s，斜方) ΔH＝－0.398 kJ·ml－1则S(单斜)、S(斜方)相比，较稳定的是____________(填“S(单斜)”或“S(斜方)”)。
（2）表中的数据表示破坏1 ml化学键需消耗的能量(即键能，单位为kJ·ml－1)
热化学方程式：H2(g) + Cl2(g)=2HCl(g) ΔH＝－183 kJ·ml－1，则Cl2的键能为______kJ·ml－1。
（3）由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。则反应过程中，每生成2 ml N2理论上放出的热量为___________。
13．“乙醇燃料电池”的工作原理为，装置如图所示。
①在该电池中的移动方向为由 （填“A到B”或“B到A”）。写出A电极的电极反应式： 。
②若标况下有11.2L 参与反应，理论上通过质子交换膜的数目为 。
14．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．； B．。
判断能否设计成原电池A ，B (填“能”或“不能”)。
（2）将纯锌片和纯铜片按图中方式插入100mL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．两烧杯中溶液的均增大
②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 乙(填“>”“E2 反应吸收能量(吸热反应) E1