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第六章　化学反应中的能量变化
第19讲　化学反应的热效应
复习要点　1.了解反应热、焓变的概念，知道化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。2.知道常见的吸热反应和放热反应，能从多角度分析化学反应中能量变化的原因。3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。
考点　焓变、燃烧热、中和热、热化学方程式
A基础知识重点疑难
1.反应热和焓变
（1）反应热：在等温条件下，化学反应体系向　环境释放　或从　环境吸收　的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。
（2）焓变：在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变，其符号为　ΔH　，单位是kJ·mol－1。
2.吸热反应和放热反应
（1）从反应过程能量图理解
放热反应（ΔH＜0）
吸热反应（ΔH＞0）
①E1代表反应物断键吸收的能量，即反应物的键能之和。过渡态理论认为E1为正反应的活化能。
②E2代表形成化学键时释放的能量，即生成物的键能之和。过渡态理论认为E2为逆反应的活化能。
③ΔH为该反应过程的反应热
ΔH＝∑E（生成物）－∑E（反应物）
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能
ΔH＝E（正反应活化能）－E（逆反应活化能）　②
笔记：（2024山东）2NO2N2O4为基元反应，将盛有NO2的密闭容器浸入冷水，红棕色变浅，则正反应活化能大于逆反应活化能（×）
（2）从化学键角度理解
（3）常见的吸热反应和放热反应
吸热反应（ΔH＞0） 放热反应（ΔH＜0）
①Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl晶体的反应。 ②大多数的分解反应。 ③盐类水解。 ④C和H2O（g）、C和CO2的反应 ①中和反应。 ②燃烧反应。 ③金属与酸或氧气的反应。 ④铝热反应。 ⑤酸性氧化物或碱性氧化物与水的反应。 ⑥大多数的化合反应
3.热化学方程式
（1）意义
表明了化学反应中的　物质　变化和　能量　变化。例如：2H2（g）＋O2（g）2H2O（l）　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，表示25 ℃、101 kPa下，2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。
（2）书写
笔记：（2022河北）298 K时，1 g H2燃烧生成H2O（g）放热121 kJ，则H2燃烧生成H2O（g）的热化学方程式为　　。[提示：H2（g）＋O2（g）H2O（g）　ΔH＝－242 kJ·mol－1]
（3）热化学方程式的6个注意
注意 “＋” “－” 放热反应的ΔH一定为“－”，吸热反应的ΔH一定为“＋”
注意 单位 ΔH的单位为“kJ·mol－1”，易漏写或错写成“kJ”
注意物质的聚集状态 s表示固态，l表示液态，g表示气态，在溶液中用aq表示。对于同素异形体，还要注明名称　①
注意数值的对应性 反应热的数值必须与化学方程式中的化学计量数相对应，即化学计量数与ΔH成正比。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反
注意是否符合概念 注意燃烧热　②和中和热的概念以及与此相关的热化学方程式。表示燃烧热的热化学方程式中1 mol可燃物完全燃烧且生成指定产物
注意ΔH的意义 不管化学反应是不是可逆反应　③，ΔH都是指物质按化学方程式完全反应时的热效应，而不是平衡时的热效应
笔记：①如C（s，金刚石），若为同分异构体也要注明名称
②甲烷燃烧热：CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－890. 3 kJ·mol－1（×）
③拓展：根据加入量及放热（吸热）数值可以计算物质的转化率
4.燃烧热和中和热
（1）比较
燃烧热　① 中和热
相同点 能量 变化 放热
ΔH及 其单位 ΔH　＜　0，单位均为kJ·mol－1
不同点 反应物 的量 　1 mol　 不一定为1 mol
生成物 的量 不确定 生成物水为　1 mol　
反应热 含义 101 kPa时，　1 mol　纯物质　完全燃烧　生成指定产物时所放出的热量 在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成　1 mol　水时所放出的热量
表示 方法 燃烧热为ΔH＝－a kJ·mol－1（a＞0） 强酸与强碱　②在稀溶液中反应的中和热为57.3 kJ·mol－1或ΔH＝　－57.3 kJ·mol－1　
笔记：①（2022河北）已知H2（g）＋O2（g）H2O（g）
ΔH＝－242 kJ·mol－1和1 mol H2O（l）蒸发吸热44 kJ，则表示H2燃烧热的热化学方程式为　　。 [提示：H2（g）＋O2（g）H2O（l）　ΔH＝－286 kJ·mol－1]
②CH3COOH（aq）CH3COO－（aq）＋H＋（aq）　ΔH1＞0
H＋（aq）＋OH－（aq）H2O（l）　ΔH2＝－57.3 kJ·mol－1，则CH3COOH（aq）＋OH－（aq）CH3COO－（aq）＋H2O（l）　ΔH＝ΔH1＋ΔH2
（2）中和热、燃烧热的理解
①燃烧热概念中的“指定产物”是C→CO2（g）、H→H2O（l）、S→SO2（g）、N→N2（g）。
②中和反应的实质是H＋和OH－反应生成H2O　，若反应过程中有其他物质生成（如生成不溶性物质、难电离物质等），这部分反应热不在中和热之内，如H2SO4与Ba（OH）2反应生成1 mol H2O（l），同时还生成BaSO4沉淀，故放出的热量大于57.3 kJ。
③由于中和反应和燃烧都是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号，如甲烷的燃烧热为890 kJ·mol－1或ΔH＝－890 kJ·mol－1。
笔记：用离子方程式表示H＋（aq）＋OH－（aq）H2O（l）　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，利用盖斯定律分析不同酸碱与57.3的关系
5.中和热的测定
（1）实验装置
笔记：从绝热角度分析装置，如“玻璃搅拌器”“隔热层”等
（2）实验步骤
绝热装置组装→量取一定体积酸、碱稀溶液→测反应前酸碱液温度　①→混合酸碱液测反应时最高　②温度→重复2～3次实验→求平均温度差（t终－t始）→计算中和反应反应热ΔH。
笔记：①易错：同一个温度计、洗涤、干燥后测另一溶液
②表示酸碱恰好完全反应
（3）数据处理
ΔH＝
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1。
（4）注意事项
①为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍过量（0.5 mol·L－1 HCl、0.55 mol·L－1 NaOH溶液等体积混合）。
②实验时不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是铜丝导热性好，比用玻璃搅拌器误差大。
③稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O（l）放出57.3 kJ热量时的热化学方程式为　HCl（aq）＋NaOH（aq）NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1　。
6.能源　①
笔记：①（2024湖南）理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点（√）
②新情境、新材料，如（2023广东）学农活动：利用秸秆、厨余垃圾等生产沼气，沼气中含有的CH4可作燃料（√）
B题组集训提升能力
题组一　反应热、中和热、燃烧热
1.（2025·湛江模拟）已知25 ℃、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.0 kJ。
①H＋（aq）＋OH－（aq）H2O（l）　ΔH1＝－57.3 kJ·mol－1
②2CH3OH（l）＋3O2（g）4H2O（g）＋2CO2（g）　ΔH2＝－1 277.0 kJ·mol－1
下列有关说法错误的是（　　）
A.若反应②中CH3OH变为气态，则该反应的反应热ΔH＞ΔH2
B.CH3OH（l）的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol－1
C.CH3COOH（aq）＋NaOH（aq）CH3COONa（aq）＋H2O（l）　ΔH＞－57.3 kJ·mol－1
D.液态水变为水蒸气过程中需要克服分子间作用力
解析：若反应②中CH3OH变为气态，则反应物的总能量更高，放的热更多，ΔH反而要小，故A错误；CH3OH的燃烧热对应的CH3OH的物质的量应为1 mol，且应将气态的水转化为液态的水，根据盖斯定律，燃烧热ΔH＝ΔH2－2×（－44 kJ·mol－1）＝×（－1 277.0 kJ·mol－1）－（－88 kJ·mol－1）＝－726.5 kJ·mol－1，故B正确；CH3COOH是弱酸，弱酸的电离过程要吸热，所以中和热ΔH＞－57.3 kJ·mol－1，故C正确；水是由分子构成的化合物，同种分子构成的物质状态间的变化没有化学键断裂，只需要克服分子间作用力，故D正确。
答案：A
2.（2023·海南化学）各相关物质的燃烧热数据如表。下列热化学方程式正确的是（　　）
物质 C2H6（g） C2H4（g） H2（g）
ΔH/（kJ·mol－1） －1 559.8 －1 411 －285.8
A.C2H4（g）＋3O2（g）2CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－1 411 kJ·mol－1
B.C2H6（g）C2H4（g）＋H2（g）　ΔH＝－137 kJ·mol－1
C.H2O（l）O2（g）＋H2（g）　ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1
D.C2H6（g）＋O2（g）2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1 559.8 kJ·mol－1
解析：1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物放出的热量称为燃烧热，H2O应该为液态，A错误；由盖斯定律可得，C2H6（g）C2H4（g）＋H2（g）　ΔH＝＋137 kJ·mol－1，B错误；氢气的燃烧热为－285.8 kJ·mol－1，则H2O（l）O2（g）＋H2（g）　ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1，C错误；C2H6（g）＋O2（g）2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1 559.8 kJ·mol－1，D正确。
答案：D
解题感悟
理解物质燃烧热定义时的注意事项
题组二　热化学方程式
a.根据反应事实书写
3.（2025·保定模拟）已知：在标准压强（101 kPa）、298 K下，由最稳定的单质合成1 mol物质B的反应焓变，叫做物质B的标准摩尔生成焓，用Δf（kJ·mol－1）表示。部分物质的Δf有如图所示关系。
H2（g）、N2（g）、O2（g）的标准摩尔生成焓为0。下列有关判断错误的是（　　）
A.2 mol NO（g）的键能小于1 mol N2（g）与1 mol O2（g）的键能之和
B.合成氨反应的热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－91.8 kJ·mol－1
C.NH3催化氧化的热化学方程式为4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g）　ΔH＝＋902 kJ·mol－1
D.NO与NH3反应的热化学方程式为6NO（g）＋4NH3（g）5N2（g）＋6H2O（g）　ΔH＝－1 815 kJ·mol－1
解析：NO的标准摩尔生成焓为91.3 kJ·mol－1，则N2（g）＋O2（g）2NO（g）　ΔH＝＋182.6 kJ·mol－1＞0，由ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能，则2 mol NO（g）的键能小于1 mol N2（g）与1 mol O2（g）的键能之和，A项正确；已知NH3（g）的标准摩尔生成焓为－45.9 kJ·mol－1，则氮气和氢气反应生成2 mol NH3（g）时放出91.8 kJ能量，那么合成氨反应的热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－91.8 kJ·mo，B项正确；由①N2（g）＋O2（g）2NO（g）　ΔH＝＋182.6 kJ·mol－1，②N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－91.8 kJ·mol－1，③H2（g）＋O2（g）H2O（g）　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1，根据盖斯定律：2×①－2×②＋6×③可得出NH3催化氧化的热化学方程式为4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g）　ΔH＝－902 kJ·mol－1，C项错误；由C项根据盖斯定律：－3×①－2×②＋6×③可得出NO与NH3反应的热化学方程式为6NO（g）＋4NH3（g）5N2（g）＋6H2O（g）　ΔH＝－1 815 kJ·mol－1，D项正确。
答案：C
4.计算反应热书写热化学方程式。
（1）已知2.0 g燃料肼（N2H4）气体完全燃烧生成N2和水蒸气时，放出33.4 kJ的热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为　　　　　　
　　　　　　　。
（2）CuCl（s）与O2反应生成CuCl2（s）和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl（s）放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是　　　　　　
　　　　　　　。
（3）断开1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，写出2 mol NH3分解的热化学方程式：　　　　　　
　　　　　　　。
答案：（1）N2H4（g）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－534.4 kJ·mol－1
（2）4CuCl（s）＋O2（g）2CuCl2（s）＋2CuO（s）　ΔH＝－177.6 kJ·mol－1
（3）2NH3（g）N2（g）＋3H2（g）　ΔH＝＋92 kJ·mol－1
b.根据能量图像书写
5.分析下列图像，按要求书写热化学方程式。
（1）图甲表示的是NO2（g）和CO（g）反应生成CO2（g）和NO（g）的过程中能量变化示意图，请写出NO2（g）和CO（g）反应的热化学方程式：　　　　
　　　　　　　。
（2）我国科学家研究化合物M（s）催化CO2氢化生成甲酸的机理，其中由化合物M（s）生成化合物N（s）的反应过程和相对能量曲线如图乙 所示，TS1、TS2均为过渡态（已知：1 eV＝96 kJ·mol－1）。写出该反应的热化学方程式：　　　　　
　　　　　　　。
（3）图丙表示一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－、Cl（x＝1、2、3、4）的能量相对大小，
①D是　　（填离子符号）。
②B→A＋C反应的热化学方程式为　　　　　　
　　　　　　　（用离子符号表示）。
答案：（1）NO2（g）＋CO（g）NO（g）＋CO2（g）　ΔH＝－234 kJ·mol－1
（2）M（s）＋CO2（g）N（s）　ΔH＝－48.96 kJ·mol－1
（3）①Cl　②3ClO－（aq）Cl（aq）＋2Cl－（aq）　ΔH＝－117 kJ·mol－1
题组三　中和热的测定
6.利用如图所示装置测定中和反应反应热的实验步骤如下：
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1 盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；
②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；
③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液的最高温度。回答下列问题：
（1）NaOH溶液稍过量的原因是　　　　　　
　　　　　　　。
（2）倒入NaOH溶液的正确操作是　　（填字母）。
A.沿玻璃棒缓慢倒入
B.分三次倒入
C.一次迅速倒入
（3）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是　　（填字母）。
A.用温度计小心搅拌
B.揭开杯盖用玻璃棒搅拌
C.轻轻地振荡烧杯
D.用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动
（4）现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为　　。
（5）假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和反应反应热，某学生实验记录数据如表：
实验 序号 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃
盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液
1 20.0 20.1 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.5 20.6 23.6
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和反应反应热ΔH＝　　（结果保留一位小数）。
解析：（4）稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们中和反应的反应热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些。
答案：（1）确保盐酸被完全中和　（2）C　（3）D　（4）ΔH1＝ΔH2＜ΔH3　（5）－51.8 kJ·mol－1
考点　盖斯定律和反应热的计算
A基础知识重点疑难
1.盖斯定律
（1）内容：一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。即：化学反应的反应热只与反应体系的　始态　和　终态　有关，而与反应的　途径　无关。
（2）本质：盖斯定律的本质是　能量　守恒定律。
（3）计算方法
①热化学方程式相加或相减，如
a.C（s）＋O2（g）CO2（g）　ΔH1
b.C（s）＋O2（g）CO（g）　ΔH2
由a－b可得
CO（g）＋O2（g）CO2（g）　ΔH＝　ΔH1－ΔH2　
②合理设计反应途径，如
甲→乙和甲→丙→乙反应热代数和相等，ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
笔记：虚拟“中间产物”
（4）盖斯定律的应用
转化关系 反应热间的关系
aAB；AB ΔH1＝　aΔH2　
AB ΔH1＝　－ΔH2　
ΔH＝　ΔH1＋ΔH2　
2.反应热的有关计算
（1）根据热化学方程式的反应热计算
（2）根据反应物和生成物的能量计算
计算公式：ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。
（3）根据反应物和生成物的键能　①计算
计算公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和　②。
利用键能计算反应热的关键，就是要算清物质中化学键的数目，清楚中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。
物质 （化学键） CO2 （CO） CH4 （C—H） P4 （P—P） SiO2 （Si—O）
每个微 粒所含 键数　 2 4 6 4
物质 （化学键） 石墨 （C—C） 金刚石 （C—C） S8 （S—S） Si （Si—Si）
每个微 粒所含 键数　 1.5 2 8 2
笔记：①（2023湖北）已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431.0 kJ·mol－1和298 kJ·mol－1，H—H键能为436.0 kJ·mol－1。估算C40H20（g）C40H18（g）＋H2（g）的ΔH＝　　kJ·mol－1。（提示：＋128.0）
②（2024河北）SO2（g）＋Cl2（g）SO2Cl2（g），ΔH＝－67.59 kJ·mol－1，若正反应的活化能为E正 kJ·mol－1，则逆反应的活化能E逆＝　　kJ·mol－1用含E正的代数式表示）。（提示：E正＋67.59）
B题组集训提升能力
题组一　盖斯定律的理解
1.“千畦细浪舞晴空”，氮肥保障了现代农业的丰收。为探究（NH4）2SO4的离子键强弱，设计如图所示的循环过程，可得ΔH4/（kJ·mol－1）为（　　）
A.＋533 B.＋686
C.＋838 D.＋1 143
答案：C
题组二　根据盖斯定律书写及计算ΔH
2.（1）（2024·安徽化学）2C2H6（g）＋O2（g）2C2H4（g）＋2H2O（g）　ΔH1＝－209.8 kJ·mol－1
C2H6（g）＋CO2（g）C2H4（g）＋H2O（g）＋CO（g）　ΔH2＝178.1 kJ·mol－1
计算：2CO（g）＋O2（g）2CO2（g）　ΔH3＝　　kJ·mol－1。
（2）（2024·山东化学）C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）（Ⅰ）　ΔH1＞0
CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）（Ⅱ）
ΔH2＜0
CaO（s）＋CO2（g）CaCO3（s）（Ⅲ）　ΔH3＜0
C（s）＋CaO（s）＋2H2O（g）CaCO3（s）＋2H2（g）的焓变ΔH＝　　（用代数式表示）。
（3）（2024·广东化学）反应a：N（aq）＋N（aq）N2（g）＋2H2O（l）
已知：
则反应a的ΔH＝　　。
（4）（2024·湖南化学）ⅰ：HOCH2CH2COOC2H5（g）CH2CHCOOC2H5（g）＋H2O（g）　ΔH1
ⅱ：CH2CHCOOC2H5（g）＋NH3（g）CH2CHCONH2（g）＋C2H5OH（g）　ΔH2
ⅲ：CH2CHCONH2（g）CH2CHCN（g）＋H2O（g）　ΔH3
总反应：HOCH2CH2COOC2H5（g）＋NH3（g）CH2CHCN（g）＋C2H5OH（g）＋2H2O（g）　ΔH＝　　（用含ΔH1、ΔH2和ΔH3的代数式表示）。
（5）（2024·黑、吉、辽化学）已知：2HCl（g）＋O2（g）Cl2（g）＋H2O（g）　ΔH1＝－57.2 kJ·mol－1　ΔS　K
综合下列信息，可知H2的燃烧热ΔH＝　　 kJ·mol－1。
H2O（l）H2O（g）　ΔH2＝＋44.0 kJ·mol－1
H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）　ΔH3＝－184.6 kJ·mol－1
（6）（2024·全国甲卷）CH4（g）＋Br2（g）CH3Br（g）＋HBr（g）　ΔH1＝－29 kJ·mol－1
3CH3Br（g）C3H6（g）＋3HBr（g）　ΔH2＝＋20 kJ·mol－1
计算反应3CH4（g）＋3Br2（g）C3H6（g）＋6HBr（g）的ΔH＝　　kJ·mol－1。
（7）（2024·浙江1月选考）Ⅰ：C（s）＋O2（g）CO2（g）　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
Ⅱ：C（s）＋H2（g）＋O2（g）HCOOH（g）
ΔH2＝－378.7 kJ·mol－1
Ⅲ：CO2（g）＋H2（g）HCOOH（g）　ΔH3
ΔH3＝　　kJ·mol－1。
解析：（1）将两个反应依次标号为反应①和反应②，根据盖斯定律，反应①－反应②×2可得目标反应，则ΔH3＝ΔH1－2ΔH2＝（－209.8－178.1×2） kJ·mol－1＝－566 kJ·mol－1。
（2）已知三个反应：
Ⅰ.C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）
Ⅱ.CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）
Ⅲ.CaO（s）＋CO2（g）CaCO3（s）
设目标反应C（s）＋CaO（s）＋2H2O（g）CaCO3（s）＋2H2（g）　ΔH为Ⅳ，根据盖斯定律，Ⅳ＝Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
（3）由已知可得：
Ⅰ.NaNO2（s）＋NH4Cl（s）N2（g）＋NaCl（s）＋2H2O（l）　ΔH1；
Ⅱ.NaNO2（s）Na＋（aq）＋N（aq）　ΔH2；
Ⅲ.NH4Cl（s）Cl－（aq）＋N（aq）　ΔH3；
Ⅳ.NaCl（s）Na＋（aq）＋Cl－（aq）　ΔH4；
由盖斯定律可知，目标方程式N（aq）＋N（aq）N2（g）＋2H2O（l）可由方程式Ⅰ－Ⅱ－Ⅲ＋Ⅳ得到，故反应a的ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3＋ΔH4。
（4）根据盖斯定律，总反应HOCH2CH2COOC2H5（g）＋NH3（g）CH2CHCN（g）＋C2H5OH（g）＋2H2O（g）可以由反应ⅰ＋反应ⅱ＋反应ⅲ得到，故ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
（5）表示氢气燃烧热的热化学方程式为④H2（g）＋O2（g）H2O（l）　ΔH，设①2HCl（g）＋O2（g）Cl2（g）＋H2O（g）　ΔH1＝－57.2 kJ·mol－1，②H2O（l）H2O（g）　ΔH2＝＋44.0 kJ·mol－1，③H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）　ΔH3＝－184.6 kJ·mol－1，则④＝①＋③－②，因此氢气的燃烧热ΔH＝－57.2 kJ·mol－1－184.6 kJ·mol－1－44.0 kJ·mol－1＝－285.8 kJ·mol－1。
（6）将第一个热化学方程式命名为①，将第二个热化学方程式命名为②。根据盖斯定律，①×3＋②，得热化学方程式3CH4（g）＋3Br2（g）C3H6（g）＋6HBr（g）　ΔH＝－29 kJ·mol－1×3＋20 kJ·mol－1＝－67 kJ·mol－1。
（7）ΔH3＝ ΔH2 －ΔH1＝－378.7 kJ·mol－1＋393.5 kJ·mol－1＝＋14.8 kJ·mol－1。
答案：（1）－566　（2）ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
（3）ΔH1－ΔH2－ΔH3＋ΔH4　（4）ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 　（5）－285.8　（6）－67　（7）＋14.8
3.（1）（2023·浙江6月选考）水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。
水煤气变换反应：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）　ΔH＝－41.2 kJ·mol－1
该反应分两步完成：
3Fe2O3（s）＋CO（g）2Fe3O4（s）＋CO2（g）　ΔH1＝－47.2 kJ·mol－1
2Fe3O4（s）＋H2O（g）3Fe2O3（s）＋H2（g）　ΔH2
ΔH2＝　　kJ·mol－1。
（2）（2023·湖南化学）已知下列反应的热化学方程式：
①C6H5C2H5（g）＋O2（g）8CO2（g）＋5H2O（g）　ΔH1＝－4 386.9 kJ·mol－1
②C6H5CHCH2（g）＋10O2（g）8CO2（g）＋4H2O（g）　ΔH2＝－4 263.1 kJ·mol－1
③H2（g）＋O2（g）H2O（g）　ΔH3＝－241.8 kJ·mol－1
计算反应④C6H5C2H5（g）C6H5CHCH2（g）＋H2（g）的ΔH4＝　　kJ·mol－1。
解析：（1）设方程式①CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）　ΔH＝－41.2 kJ·mol－1
②3Fe2O3（s）＋CO（g）2Fe3O4（s）＋CO2（g）　ΔH1＝－47.2 kJ·mol－1
③2Fe3O4（s）＋H2O（g）3Fe2O3（s）＋H2（g）　ΔH2
根据盖斯定律可知，③＝①－②，则ΔH2＝ΔH－ΔH1＝（－41.2 kJ·mol－1）－（－47.2 kJ·mol－1）＝＋6 kJ·mol－1。
（2）根据盖斯定律，①－②－③可得C6H5C2H5（g）C6H5CHCH2（g）＋H2（g）　ΔH4＝－4 386.9 kJ·mol－1－（－4 263.1 kJ·mol－1）－（－241.8 kJ·mol－1）＝＋118 kJ·mol－1。
答案：（1）＋6　（2）＋118
解题感悟
利用盖斯定律书写热化学方程式的一般步骤
（1）找：根据待求解热化学方程式中的反应物和生成物找出可用的热化学方程式。
（2）调：根据待求解热化学方程式调整可用热化学方程式的方向、扩大或缩小倍数，ΔH也随之调整“＋”“－”号、扩大或缩小倍数。
（3）加：将调整好的热化学方程式进行加和。
（4）求：ΔH随热化学方程式的调整而相应进行加、减、乘、除运算。
（5）查：检查得出的热化学方程式（如下）。
一看：方程式是否配平。
二看：各物质的聚集状态是否标出且正确。
三看：ΔH的“＋”“－”号是否正确。
四看：反应热的单位是否为kJ·mol－1。
五看：反应热的数值与化学计量数是否对应。
题组三　反应热的相关计算
a.利用键能计算
4.（2022·浙江6月选考）标准状态下，下列物质气态时的相对能量如表：
物质（g） O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/ （kJ·mol－1） 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根据HO（g）＋HO（g）H2O2（g）计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列说法不正确的是（　　）
A.H2的键能为436 kJ·mol－1
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量：HOO＜H2O2
D.H2O（g）＋O（g）H2O2（g）　ΔH＝－143 kJ·mol－1
解析：根据表格中的数据可知，H2的键能为 218 kJ·mol－1×2＝436 kJ·mol－1，A正确；由表格中的数据可知O2的键能为249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为 214 kJ·mol－1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；由表格中的数据可知HOO（g）HO（g）＋O（g），解离其中氧氧单键需要的能量为 249 kJ·mol－1＋39 kJ·mol－1－10 kJ·mol－1＝278 kJ·mol－1，H2O2中氧氧单键的键能为 214 kJ·mol－1，C错误；由表中的数据可知H2O（g）＋O（g）H2O2（g）的ΔH＝－136 kJ·mol－1－249 kJ·mol－1－（－242 kJ·mol－1）＝－143 kJ·mol－1，D正确。
答案：C
5.（1）（2025·广东湛江模拟）碳达峰、碳中和是现在需要继续完成的环保任务，CO2的综合利用成为热点研究对象，CO2作为碳源加氢是再生能源的有效方法，CO2加氢可以合成甲醇，通过CO2加氢生产甲醇是有希望的可再生路线之一，该过程主要发生如下反应：
反应Ⅰ：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）
ΔH1
反应Ⅱ：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH2＝－41.1 kJ·mol－1
相关键能如表，则ΔH1＝　　kJ·mol－1，该反应的活化能Ea（正）　　（填“大于”“小于”或“等于”）Ea（逆）。
化学键 H—H C≡O O—H CO
键能/ （kJ·mol－1） 436 1 071 463 745
（2）（2023·山东济南模拟）下列反应可用于在国际空间站中处理二氧化碳。
CO2（g）＋4H2（g）CH4（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－270 kJ·mol－1
几种化学键的键能如表所示：
化学键 C—H H—H H—O CO
键能/ （kJ·mol－1） 413 436 463 a
则a＝　　。
解析：（1）根据键能计算反应Ⅰ的焓变：ΔH1＝（2×745＋436） kJ·mol－1－（1 071＋2×463） kJ·mol－1＝－71 kJ·mol－1，该反应为放热反应，所以正反应的活化能小于逆反应的活化能。
（2）根据反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能，ΔH＝－270 kJ·mol－1＝2a kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1×4－413 kJ·mol－1×4－463 kJ·mol－1×4，则a＝745。
答案：（1）－71　小于　（2）745
解题感悟
依据键能计算ΔH的方法
计算公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和
（1）特殊：当计算较复杂的结构（如芳香族化合物）的键能时，若方程式两边都有该结构，则该结构的键能相互抵消，可不进行计算。
例：计算经反应转化成的反应热时，因反应前后苯环结构未变，键能可抵消，可不进行计算。
（2）关键：正确找出反应物和生成物所含共价键的数目。
例：1 mol H2O分子：2 mol O—H共价键；
1 mol NH3分子：3 mol N—H共价键。
b.根据盖斯定律和热化学方程式计算
6.（1）（2024·甘肃化学）由SiCl4制备SiHCl3：SiCl4（g）＋H2（g）SiHCl3（g）＋HCl（g）　ΔH1＝＋74.22 kJ·mol－1　（298 K）
已知SiHCl3（g）＋H2（g）Si（s）＋3HCl（g）　ΔH2＝＋219.29 kJ·mol－1　（298 K）
298 K时，由SiCl4（g）＋2H2（g）Si（s）＋4HCl（g）制备56 g硅　　（填“吸”或“放”）热　　kJ。
（2）（2024·河北化学）SO2（g）＋Cl2（g）SO2Cl2（g）　ΔH＝－67.59 kJ·mol－1。
若正反应的活化能为E正 kJ·mol－1，则逆反应的活化能E逆＝　　kJ·mol－1（用含E正的代数式表示）。
（3）（2024·贵州化学）在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，CH4芳构化时同时存在如下反应：
ⅰ.CH4（g）C（s）＋2H2（g）　ΔH1＝＋74.6 kJ·mol－1　ΔS＝＋80.84 J·mol－1·K－1
ⅱ.6CH4（g）C6H6（l）＋9H2（g）　ΔH2
已知25 ℃时有关物质的燃烧热数据如表，则反应ⅱ的ΔH2＝　　kJ·mol－1（用含a、b、c的代数式表示）。
物质 CH4（g） C6H6（l） H2（g）
ΔH/（kJ·mol－1） a b c
解析：（1）由题给热化学方程式：①SiCl4（g）＋H2（g）SiHCl3（g）＋HCl（g），ΔH1＝＋74.22 kJ·mol－1；②SiHCl3（g）＋H2（g）Si（s）＋3HCl（g），ΔH2＝＋219.29 kJ·mol－1；则根据盖斯定律可知，①＋②可得热化学方程式SiCl4（g）＋2H2（g）Si（s）＋4HCl（g），ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋74.22 kJ·mol－1＋（＋219.29 kJ·mol－1）＝＋293.51 kJ·mol－1，则制备56 g Si，即2 mol Si，需要吸收热量为293.51 kJ·mol－1×2＝587.02 kJ·mol－1。
（2）根据反应热ΔH与活化能的关系为ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能可知，该反应的E逆＝E正 kJ·mol－1－ΔH＝（E正＋67.59） kJ·mol－1。
（3）由题给数据可得出以下热化学方程式：
ⅲ.CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝a kJ·mol－1
ⅳ.C6H6（l）＋O2（g）6CO2（g）＋3H2O（l）　 ΔH＝b kJ·mol－1
ⅴ.H2（g）＋O2（g）H2O（l）　ΔH＝c kJ·mol－1
根据盖斯定律，反应ⅱ＝ⅲ×6－ⅳ－ⅴ×9，则反应ⅱ的ΔH2＝（6a－b－9c） kJ·mol－1。
答案：（1）吸　587.02　（2）E正＋67.59
（3）（6a－b－9c）
c.根据能量图像计算
7.（2025·名师汇编）根据能量图像和题给信息，计算下列反应热：
（1）已知：298 K时，相关物质的相对能量（如图）。
可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的ΔH（ΔH随温度变化可忽略）。例如：H2O（g）H2O（l）　ΔH＝－286 kJ·mol－1－（－242 kJ·mol－1）＝－44 kJ·mol－1。
根据相关物质的相对能量计算反应C2H6（g）＋2CO2（g）4CO（g）＋3H2（g）的ΔH＝　　kJ·mol－1。
（2）催化剂Cr2O3可由（NH4）2Cr2O7加热分解制备，反应同时生成无污染气体。
①完成化学方程式：（NH4）2Cr2O7Cr2O3＋　　＋　　。
②Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X（g）Y（g）过程的焓变为　　　　　　
　　　　　　
（列式表示）。
解析：（1）由图中的数据可知，C2H6（g）、CO2（g）、CO（g）、H2（g）的相对能量分别为－84 kJ·mol－1、－393 kJ·mol－1、－110 kJ·mol－1、0。由题中信息可知，ΔH＝生成物的相对能量－反应物的相对能量，因此，C2H6（g）＋2CO2（g）4CO（g）＋3H2（g）　ΔH＝（－110 kJ·mol－1）×4＋0－（－84 kJ·mol－1）－（－393 kJ·mol－1）×2＝＋430 kJ·mol－1。
（2）①（NH4）2Cr2O7加热分解制备Cr2O3，同时生成的无污染气体为N2，结合原子守恒可知还生成H2O，反应的化学方程式为（NH4）2Cr2O7Cr2O3＋N2↑＋4H2O。②由图像可知，X（g）Y（g）过程分为3个阶段，第一阶段反应的焓变ΔH1＝E1－E2，第二阶段反应的焓变ΔH2＝ΔH，第三阶段反应的焓变ΔH3＝E3－E4，根据盖斯定律计算总反应的焓变为（E1－E2）＋ΔH＋（E3－E4）。
答案：（1）＋430　（2）①N2↑　4H2O
②（E1－E2）＋ΔH＋（E3－E4）
题组四　热效应大小比较
8.下列关于ΔH的判断正确的是（　　 ）
C（aq）＋H＋（aq）HC（aq）　ΔH1
C（aq）＋H2O（l）HC（aq）＋OH－（aq）　ΔH2
OH－（aq）＋H＋（aq）H2O（l）　ΔH3
OH－（aq）＋CH3COOH（aq）CH3COO－（aq）＋H2O（l）　ΔH4
A.ΔH1＜0　ΔH2＜0
B.ΔH1＜ΔH2
C.ΔH3＜0　ΔH4＞0
D.ΔH3＞ΔH4
解析：碳酸氢根的电离吸热，则C（aq）＋H＋（aq）HC（aq）为放热反应，所以ΔH1＜0；C（aq）＋H2O（l）HC（aq）＋OH－（aq）为碳酸根的水解反应方程式，C的水解吸热，所以ΔH2＞0；OH－（aq）＋H＋（aq）H2O（l）表示强酸和强碱的中和反应，为放热反应，所以ΔH3＜0；醋酸与强碱的中和反应为放热反应，所以ΔH4＜0；但由于醋酸是弱酸，电离过程中会吸收部分热量，所以醋酸与强碱反应放出的热量小于强酸和强碱反应放出的热量，则ΔH4＞ΔH3；综上所述，B正确。
答案：B
9.（2025·山东模拟）下列四组热化学方程式中ΔH1＞ΔH2的是（　　）
①C（s）＋O2（g）CO2（g）　ΔH1
C（s）＋O2（g）CO（g）　ΔH2
②H2（g）＋Cl2（g）HCl（g）　ΔH1
H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）　ΔH2
③CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）　ΔH1
CaO（s）＋H2O（l）Ca（OH）2（s）　ΔH2
④HCl（aq）＋NaOH（aq）NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH1
HCl（aq）＋NH3·H2O（aq）NH4Cl（aq）＋H2O（l）　ΔH2
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
解析：碳完全燃烧比不完全燃烧放热多，即ΔH1＜ΔH2，①错误；化学方程式的化学计量数加倍，焓变数值加倍，该反应是放热反应，即ΔH1＞ΔH2，②正确；碳酸钙分解吸热，氧化钙与水反应放热，即ΔH1＞ΔH2，③正确；弱电解质电离吸热，所以盐酸和强碱反应比盐酸和弱碱反应放热多，即ΔH1＜ΔH2，④错误。
答案：C
解题感悟
反应热大小的比较规律
（1）吸热反应的ΔH比放热反应的ΔH大（前者大于0，后者小于0）。
（2）等量的可燃物完全燃烧所放出的热量比不完全燃烧所放出的热量多。
例：C（s）＋O2（g）CO2（g）　ΔH1＜0，C（s）＋O2（g）CO（g）　ΔH2＜0，ΔH1为完全燃烧放出的热量，ΔH1和ΔH2均为负值，所以ΔH1＜ΔH2。
（3）产物相同时，A（g）燃烧放出的热量比等量的A（s）燃烧放出的热量多。
例：S（g）＋O2（g）SO2（g）　ΔH1＜0，S（s）＋O2（g）SO2（g）　ΔH2＜0，则ΔH1＜ΔH2。
（4）反应物相同时，生成C（l）所放出的热量比生成等量的C（g）放出的热量多。
例：A（g）＋B（g）C（l）　ΔH1＜0，A（g）＋B（g）
C（g）　ΔH2＜0，则ΔH1＜ΔH2。
（5）对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于理论值。
例：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－197 kJ·mol－1，向密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2反应达平衡后，放出的热量小于197 kJ。
（6）对于同一反应，化学计量数大的，对应放出（吸收）的热量多。
例：2H2（g）＋O2（g）2H2O（l）　ΔH1＜0，H2（g）＋O2（g）H2O（l），ΔH2＜0　则ΔH1＜ΔH2。
考点　形形色色的能量变化图像
A基础知识重点疑难
1.能量图像的全面剖析
笔记：①参与反应、改变反应历程，但不影响平衡移动。催化效果取决于活化能大小，（2024江苏）豆科植物固氮过程中，固氮酶能提高该反应的活化能（×）
②（2022天津）一定条件下，石墨转化为金刚石吸收能量，则金刚石比石墨稳定（×）
③决定反应速率的快慢
2.形形色色的能量图像
（1）反应历程—能量图像
反应历程与活化能
催化剂　③对反应历程与活化能的影响
笔记：①E1为活化能，活化能越小，反应速率越快
②逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2
③高考中的催化剂
a.参与反应，反应前后质量不变——区分催化剂、中间产物
b.降低活化能，加快反应速率
c.不改变反应ΔH、平衡移动、平衡转化率
d.催化效果有选择性、高效性
（2）过渡态—能量图像
笔记：若有不同的过渡态选择能垒较低的历程，反应速率快，催化效果高
（3）能垒—能量图像
笔记：能垒图与速率、平衡等结合
（1）能垒最大的为－0.16→1.86，反应速率最慢，为决速反应
（2）ΔH＝－0.72 eV＜0，改变浓度，平衡移动，但催化剂不影响ΔH、平衡转化率
B题组集训提升能力
题组一　催化剂—能量图像
1.（2025·兰州检测）乙烯在酸催化下水合制乙醇的反应机理、能量与反应进程的关系如图所示：
下列叙述正确的是（　　）
A.第①②③步反应都是放热反应
B.第①步反应只断裂了化学键
C.总反应速率由第①步反应决定
D.中间体CH3CH2H2比CH3H2更稳定
解析：由图可知，反应①是反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，故A错误；由图可知，反应①中存在化学键的断裂和化学键的生成，故B错误；活化能越大，反应速率越慢，决定总反应的反应速率，由图可知，第①步反应的活化能最大，总反应速率由第①步反应决定，故C正确；由图可知，中间体CH3CH2H2的能量低于CH3H2和水分子的总能量，无法确定CH3CH2H2和CH3H2的能量大小，所以无法比较CH3CH2H2和CH3H2的稳定性，故D错误。
答案：C
2.（2024·广东化学）对反应S（g）T（g）（I为中间产物），相同条件下：①加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短；②提高反应温度，c平（S）/c平（T）增大，c平（S）/c平（I）减小。基于以上事实，可能的反应历程示意图（——为无催化剂，为有催化剂）为（　　）
解析：提高反应温度，c平（S）/c平（T）增大，说明反应S（g）T（g）的平衡逆向移动，即该反应为放热反应，c平（S）/c平（I）减小，说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动，属于吸热反应，由此可排除C、D选项；加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，即反应的决速步骤的活化能下降，使得反应速率大幅加快，活化能大的步骤为决速步骤，符合条件的反应历程示意图为A，故A正确。
答案：A
3.（2024·安徽化学）某温度下，在密闭容器中充入一定量的X（g），发生下列反应：X（g）Y（g）（ΔH1＜0），Y（g）Z（g）（ΔH2＜0），测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是（　　）
A B
C D
解析：由图可知，反应初期随着时间的推移X的浓度逐渐减小、Y和Z的浓度逐渐增大，后来随着时间的推移X和Y的浓度逐渐减小、Z的浓度继续逐渐增大，说明反应前期X（g）Y（g）的反应速率大于Y（g）Z（g）的反应速率，则反应X（g）Y（g）的活化能小于反应Y（g）Z（g）的活化能，即过渡态1与X的能量差小于过滤态2与Y的能量差；X（g）Y（g）和Y（g）Z（g）的ΔH都小于0，则物质的能量：X＞Y＞Z。综上所述，B正确。
答案：B
题组二　能垒—能量图像
4.（2024·甘肃化学）甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是（　　）
A.E2＝1.41 eV
B.步骤2逆向反应的ΔH＝＋0.29 eV
C.步骤1的反应比步骤2快
D.该过程实现了甲烷的氧化
解析：由能量变化图可知，E2＝0.70 eV－（－0.71 eV）＝1.41 eV，A项正确；由能量变化图可知，步骤2逆向反应的ΔH＝－0.71 eV－（－1.00 eV）＝＋0.29 eV，B项正确；由能量变化图可知，步骤1的活化能E1＝0.70 eV，步骤2的活化能E3＝－0.49 eV－（－0.71 eV）＝0.22 eV，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应比步骤2慢，C项错误；该过程甲烷转化为甲醇，属于加氧氧化，该过程实现了甲烷的氧化，D项正确。
答案：C
5.（2025·重庆联考）二氟卡宾（∶CF2）作为一种活性中间体，一直受到有机氟化学研究工作者的高度关注。硫单质与二氟卡宾可以形成SCF2，反应历程如图所示：
下列叙述错误的是（　　）
A.S8和∶CF2生成SCF2反应的ΔH＝－207.13 kJ·mol－1
B.由生成的活化能为34.21 kJ·mol－1
C.上述反应历程中存在S—S键的断裂和生成
D.决定反应速率的基元反应的活化能为41.65 kJ·mol－1
解析：由图像可知，把反应物1 mol S8＋∶CF2所具有的能量看为0，生成物1 mol S7＋SCF2所具有的能量为－207.13 kJ，所以S8和∶CF2生成SCF2反应的ΔH＝－207.13 kJ·mol－1，故A正确；由题图可知，由生成的活化能为34.21 kJ·mol－1，故B错误；由生成既有S—S键的断裂，又有S—S键的生成，故C正确；TS2所具有的能量为37.29 kJ·mol－1，所具有的能量为－4.36 kJ·mol－1，则活化能为37.29 kJ·mol－1－（－4.36 kJ·mol－1）＝41.65 kJ·mol－1，所以决定反应速率的基元反应的活化能为41.65 kJ·mol－1，故D正确。
答案：B
限时跟踪检测（十九）　化学反应的热效应
1.（2025·江西模拟）下列说法中正确的是（　　）
A.若2NO2（g）N2O4（g）　ΔH＝－56.9 kJ·mol－1，则2 mol NO2（g）置于密闭容器中充分反应放出的热量为56.9 kJ
B.表示中和热的热化学方程式：H＋（l）＋OH－（l）H2O（l）　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C.在稀溶液中，强酸与强碱反应的中和热为ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，若将含有0.5 mol H2SO4的浓硫酸和含有1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJ
D.H2（g）的燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2H2O（g）2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1
解析：若2NO2（g）N2O4（g）　ΔH＝－56.9 kJ·mol－1，将2 mol NO2（g）置于密闭容器中，参加反应的NO2小于2 mol，则充分反应放出的热量小于56.9 kJ，A不正确；表示中和热的热化学方程式中，H＋和OH－的状态都应为aq，而不是l，即为H＋（aq）＋OH－（aq）H2O（l）　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，B不正确；浓硫酸溶于水时，会放出热量，若将含有0.5 mol H2SO4的浓硫酸和含有1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量为中和热与溶解热之和，应大于57.3 kJ，C正确；H2（g）的燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2H2O（l）2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1，2H2O（g）2H2（g）＋O2（g）　ΔH＜＋571.6 kJ·mol－1，D不正确。
答案：C
2.（2025·重庆模拟）依据图示关系，下列说法错误的是（　　）
A.ΔH4＜ΔH5
B.石墨比金刚石稳定
C.ΔH4＝＋112.4 kJ·mol－1
D.C（石墨，s）＋CO2（g）2CO（g）　ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1
解析：依据图示关系可知，反应①C（石墨，s）C（金刚石，s）　ΔH1＝＋1.9 kJ·mol－1；反应②CO（g）＋O2（g）CO2（g）　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1；反应③C（石墨，s）＋O2（g）CO2（g）　ΔH3＝－393.5 kJ·mol－1；反应④C（金刚石，s）＋O2（g）CO（g）　ΔH4；反应⑤C（石墨，s）＋O2（g）CO（g）　ΔH5。按盖斯定律，反应⑤＝反应①＋反应④，ΔH5＝ΔH1＋ΔH4，则ΔH4＜ΔH5，A正确；由反应①C（石墨，s）C（金刚石，s）　ΔH1＝＋1.9 kJ·mol－1知，等量的石墨能量比金刚石低，石墨比金刚石稳定，B正确；由盖斯定律知，反应③＝反应①＋反应④＋反应②，则ΔH4＝ΔH3－ΔH1－ΔH2＝－112.4 kJ·mol－1，C错误；结合选项A和选项C分析可知，ΔH5＝ΔH1＋ΔH4＝（＋1.9－112.4） kJ·mol－1＝－110.5 kJ·mol－1，由盖斯定律，2×反应⑤－反应③得目标反应：C（石墨，s）＋CO2（g）2CO（g）　ΔH，ΔH＝2ΔH5－ΔH3＝＋172.5 kJ·mol－1，D正确。
答案：C
3.（2025·江西模拟）某小组利用如图装置，以0.50 mol·L－1盐酸和0.55 mol·L－1 NaOH溶液为酸、碱溶液测定中和反应的反应热。已知：H＋（aq）＋OH－（aq）H2O（l）　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。下列叙述错误的是（　　）
A.搅拌时，上下移动搅拌器
B.NaOH溶液适当过量有利于减小误差
C.测定温度时温度计水银球不能接触杯底
D.使用铜质搅拌器导致测得ΔH偏低
解析：根据装置特点，玻璃搅拌器在混合溶液搅拌时，只能上下移动，使反应物充分混合而加快反应，A正确；氢氧化钠溶液稍过量能促进盐酸完全反应，最后计算水的物质的量时以不足量的盐酸为标准计算，从而可提高中和反应热测定的准确度，B正确；杯底温度与溶液温度不同，中和反应热实验测定溶液温度，因此测定温度时，温度计水银球不能接触杯底，C正确；铜是热的良导体，铜的导热率大于玻璃，采用铜质搅拌器导致温度散失较快，使得测定的反应放出热量减小，从而导致反应热测定结果偏高，D错误。
答案：D
4.（2025·重庆联盟第一次诊断）下列依据热化学方程式得出的结论正确的是（　　）
A.已知2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＜0，则SO2的能量一定高于SO3的能量
B.已知C（石墨，s）C（金刚石，s）　ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定
C.已知H＋（aq）＋OH－（aq）H2O（l）　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3 kJ
D.已知2C（s）＋2O2（g）2CO2（g）　ΔH1 ，2C（s）＋O2（g）2CO（g）　ΔH2，则ΔH1＜ΔH2
解析：反应放热，表示SO2与O2的总能量高于SO3的总能量，A错误；反应吸热，表示金刚石总能量高于石墨总能量，因此金刚石比石墨相对活泼，B错误；该热化学方程式只能表示一定温度下强酸的稀溶液与强碱的稀溶液中和反应生成可溶性盐和水的热效应，C错误；前者表示2 mol碳完全燃烧的焓变，后者表示2 mol碳不完全燃烧的焓变，由于放热反应的ΔH＜0，故ΔH1＜ΔH2，D正确。
答案：D
5.（2025·北京东城区一模）碱金属单质M和Cl2反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.CsCl晶体是共价晶体
B.ΔH6＝ΔH1－ΔH2－ΔH3－ΔH4－ΔH5
C.若M分别为Na和K，则ΔH3：Na＜K
D.ΔH4＜0，ΔH6＞0
解析：CsCl晶体是离子晶体，A错误；根据盖斯定律，ΔH6＝ΔH1－ΔH2－ΔH3－ΔH4－ΔH5，B正确；若M分别为Na和K，失电子过程中需吸收能量，ΔH3为正值，K原子半径更大，失去电子所需能量更小，则ΔH3：Na＞K，C错误；氯分子断键为氯原子需吸收能量，ΔH4＞0，离子结合形成离子键放热，ΔH6＜0，D错误。
答案：B
6.（2025·北京西城区一模）苯与液溴反应生成溴苯，其反应过程的能量变化如图所示。
下列关于苯与Br2反应的说法不正确的是（　　）
A.FeBr3可作该反应的催化剂
B.将反应后的气体依次通入CCl4和AgNO3溶液以检验产物HBr
C.过程②的活化能最大，决定总反应速率的大小
D.总反应的ΔH＜0，且ΔH＝E1－E2＋E3
解析：苯与液溴反应生成溴苯和溴化氢，FeBr3可作该反应的催化剂，故A正确；反应后的气体中含溴化氢和溴蒸气，通入CCl4除去溴蒸气，HBr和AgNO3溶液反应生成浅黄色AgBr沉淀，可知反应有HBr生成，故B正确；根据图示，过程②的活化能最大，反应速率最慢，慢反应决定总反应速率的大小，故C正确；根据图示，总反应放热，总反应的ΔH＜0，只知道正反应活化能，不能计算反应的焓变，故D错误。
答案：D
7.（2025·广东“百日冲刺”模拟）乙烯氢化的热化学方程式为C2H4（g）＋H2（g）C2H6（g）　ΔH＝a kJ·mol－1，使用不同含Au催化剂的反应历程如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.1 mol C2H6（g）的能量小于1 mol C2H4（g）与1 mol H2（g）具有的能量之和
B.该反应的焓变：ΔH＝－129.6 kJ·mol－1
C.过渡态物质的稳定性：过渡态1＞过渡态2
D.相应的活化能：催化剂AuF＞催化剂AuP
解析：该反应为放热反应，故1 mol C2H6（g）的能量小于1 mol C2H4（g）与1 mol H2（g）具有的能量之和，A正确；反应C2H4（g）＋H2（g）C2H6（g）的ΔH＝－129.6 kJ·mol－1，B正确；过渡态1的能量大于过渡态2的能量，能量越低越稳定，则稳定性：过渡态1＜过渡态2，C错误；由图可知，催化剂AuF的活化能＞催化剂AuP，D正确。
答案：C
8.（2025·保定模拟）水煤气变换反应为CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）　ΔH。科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用·标注。下列说法错误的是（　　）
A.水煤气变换反应的ΔH＜0
B.步骤③的化学方程式为CO·＋OH·＋H2O（g）COOH·＋H2O·
C.步骤⑤只有极性键的形成
D.该反应中的决速步骤为步骤④
解析：根据题图所示，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，ΔH＜0，A正确；如题图所示，步骤③的化学方程式为CO·＋OH·＋H2O（g）COOH·＋H2O·，B正确；步骤⑤中生成H2和CO2，所以步骤⑤既有极性键的形成，又有非极性键的形成，C错误；速率最慢的步骤决定整个反应的速率，活化能越高，反应速率越慢，由题图可知，步骤④活化能最高，反应速率最慢，决定整个反应速率，D正确。
答案：C
9.（2025·吉林模拟）2－甲基丙烯与HCl的加成反应有两种产物，这两种加成反应过程与其相应的能量变化曲线关系如图所示。在恒容绝热密闭容器中通入一定量的2－甲基丙烯与HCl的混合物进行有关反应。下列说法正确的是（　　）
A.产物稳定性强弱：产物1＞产物2
B.反应的活化能大小：反应Ⅰ＜反应Ⅱ
C.ΔH大小：反应Ⅰ＜反应Ⅱ
D.由2－甲基－2－氯丙烷转化为2－甲基－1－氯丙烷为吸热反应
解析：能量越低越稳定，根据图示，产物1的能量大于产物2，所以产物稳定性强弱：产物1＜产物2，故A错误；根据图示，反应的活化能大小：反应Ⅰ＞反应Ⅱ，故B错误；反应物能量相等，产物1的能量大于产物2，ΔH大小：反应Ⅰ＞反应Ⅱ，故C错误；根据图示，2－甲基－2－氯丙烷的能量小于2－甲基－1－氯丙烷，所以由2－甲基－2－氯丙烷转化为2－甲基－1－氯丙烷为吸热反应，故D正确。
答案：D
10.（2025·济宁质检）某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，一定条件下该反应经历三个基元反应阶段，反应历程如图所示（TS表示过渡态）。下列说法正确的是（　　）
A.提高反应温度，逆反应速率增加最大的是反应①
B.使用催化剂可以降低反应的活化能，提高活化分子百分数，提高反应物的转化率
C.该化学反应的速率主要由反应③决定
D.该过程的总反应为2CO（g）＋2NO（g）N2（g）＋2CO2（g）　ΔH＝－620.9 kJ·mol－1
解析：改变温度，对活化能大的反应影响大，反应②的逆反应活化能最大，所以逆反应速率增加最大，A错误；催化剂可以降低反应的活化能，提高活化分子百分数，但不能提高反应物的转化率，B错误；正反应活化能最大的是反应①，活化能越大反应速率越慢，整个反应由最慢的一步决定，则该化学反应的速率主要由反应①决定，C错误；由题图可知，该过程的总反应为2CO（g）＋2NO（g）N2（g）＋2CO2（g）　ΔH＝[（199.2－0）＋（－513.5－0）＋（－306.6－0）] kJ·mol－1＝－620.9 kJ·mol－1，D正确。
答案：D
11.氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究重点。
Ⅰ.已知：4HCl（g）＋O2（g）2Cl2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1，H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）　ΔH＝－184 kJ·mol－1。
（1）H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是　　　　　　　。
（2）断开1 mol H—O键所需能量为　　kJ。
Ⅱ.已知：CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）　ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1　①
CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）　ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1　②
又知CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1。
（3）利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式：　　　　　　
　　　　　　　。
（4）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法，CH4（g）与H2O（g）反应生成CO2（g）和H2（g）的热化学方程式为　　　　　　
　　　　　　　。
（5）高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是　　，等质量的A、H2中化学能较低的物质是　　。
温度/℃
解析：Ⅰ.（1）根据盖斯定律，由第一个热化学方程式＋第二个热化学方程式×2可得2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1－184 kJ·mol－1×2＝－483.6 kJ·mol－1。（2）反应2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）发生过程中断裂2 mol H—H键和1 mol OO键，形成4 mol H—O键，则2E（H—H）＋E（OO）－4E（H—O）＝－483.6 kJ·mol－1，则E（H—O）＝ kJ·mol－1＝462.9 kJ·mol－1，即断开1 mol H—O键所需能量为462.9 kJ。
Ⅱ.（3）由CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1可得甲烷完全燃烧的热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。（4）根据盖斯定律，由①×2－②即可得到CH4（g）＋2H2O（g）CO2（g）＋4H2（g）　ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1。（5）观察图像信息知，高温时水先分解生成H2、O2，然后两种单质分子可继续分解成氢原子、氧原子，由于氢原子比氧原子多，故A是氢原子，B是氧原子。氢分子分解成氢原子时需要吸收能量，故化学能较低的物质是氢分子。
答案：（1）2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1　（2）462.9　（3）CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1　（4）CH4（g）＋2H2O（g）CO2（g）＋4H2（g）　ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1　（5）H、O（或氢原子、氧原子）　H2
第20讲　原电池　化学电源
复习要点　1.理解原电池的构成、工作原理及应用，正确判断原电池的两极，能书写电极反应式和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理，了解燃料电池的应用，体会研制新型电池的重要性。3.能够认识和书写新型化学电源的电极反应式。
考点　原电池的工作原理及应用
A基础知识重点疑难
1.原电池的概念
将化学能转化为电能　的装置，其本质是发生了　氧化还原　反应。
笔记：（2024湖南）太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置（×），（2024海南）2H2（g）＋O2（g）2H2O（l）　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，2 mol H2和1 mol O2在燃料电池中完全反应，电功＋放热量＝571.6 kJ（√）
2.工作原理
（1）两种原电池的比较
装置图
电极名称 负极 正极
电极材料 　锌　片 　铜　片
电极　②反应 　Zn－2e－Zn2＋　 　Cu2＋＋2e－Cu　
反应类型 　氧化　反应 　还原　反应
电子流向 由　锌　片沿导线流向　铜　片
离子迁移方向 阴离子向　负　极迁移，阳离子向　正　极迁移
电池反应 方程式 Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu
盐桥　③ ①组成：盐桥中装有含饱和KCl溶液的琼脂。 ②盐桥中的离子流向：盐桥中的阳离子（K＋）向正极区移动，阴离子（Cl－）向负极区移动。 ③作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流[若没有盐桥，当反应进行到一定时间后，负极的正电荷增多而导致电子（负电荷）难以流出，正极负电荷增多也会导致电子流入困难，从而电池电流减弱]
两类装置的不同点 还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗 Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长
笔记：①（2024贵州）将Zn和ZnSO4溶液与Cu和CuSO4溶液组成双液原电池，连通后铜片上有固体沉积，可推出原电池中Zn作正极，Cu作负极（×）
②（2023湖北）铜锌原电池工作时，正极和负极同时发生反应，体现“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点（√）
③盐桥中离子不能与正、负极溶液中离子反应
（2）原电池正、负极的判断
①原电池正、负极的判断方法
②利用装置图判断正、负极
说明：原电池的正极、负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。
笔记：①由电极名称、材料即可判断，如Al—O2—海水电池，Al为负极，银锌电池中锌为负极
②三个方向（电子、电流、离子）——高考必考内容（记忆），规律：电子不入水（溶液），离子不上岸（导线、电极）
③“”利用三个方向判断正、负极
④电解质环境，利用H＋、OH－、O2－、等配平电荷守恒
3.原电池在研究中的应用
（1）用于金属的防护
被保护的金属制品作原电池的　正极　（阴极）而得到保护，也就是教材上说的牺牲阳极法，如在轮船外壳表面镶嵌锌块。
（2）增大反应速率
形成原电池能够增大反应速率，如用稀硫酸和锌粒反应制H2时，加　几滴　CuSO4　溶液，产生气泡的速率更大，因为Zn和CuSO4反应可生成Cu，从而形成无数细小的原电池，增大了生成H2的速率。
笔记：不能加入太多，否则生成的Cu包在Zn外层，阻止反应发生
（3）用于比较金属活动性强弱
如探究铁比铬活泼时，可以将二者组成原电池（装置如图所示），在Fe电极上发生的反应为　Fe－2e－Fe2＋　，溶液变为　浅绿　色；电子经过导线转移至Cr电极上，溶液中的H＋在Cr电极上获得电子，发生的还原反应为　2H＋＋2e－H2↑　，在Cr电极上有许多　气泡　产生。故能证明铁比铬活泼的实验现象是溶液由无色变为浅绿色，同时在Cr电极上有许多气泡产生。
笔记：（2023新课标卷）将银和AgNO3溶液与铜和Na2SO4溶液组成原电池，连通后银表面有银白色金属沉积，铜电极附近溶液逐渐变蓝，则Cu的金属性比Ag强（√
B题组集训提升能力
题组一　原电池的正负极判断
1.分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（　　）
A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B.②中Mg作正极，电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑
C.③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋
D.④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－H2↑
解析：②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错误。②中电池总反应式为2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[Al（OH）4]＋3H2↑，负极反应式为Al＋4OH——3e－[Al（OH）4]－，二者相减得到正极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，B正确。④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，D错误。
答案：B
2.（2024·北京化学）酸性锌锰干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是（　　）
A.石墨作电池的负极材料
B.电池工作时，N向负极方向移动
C.MnO2发生氧化反应
D.锌筒发生的电极反应为Zn－2e－Zn2＋
解析：酸性锌锰干电池中，锌筒为负极，石墨棒为正极，故A错误；原电池工作时，阳离子向正极（石墨棒）方向移动，故B错误；MnO2发生得电子的还原反应，故C错误；锌筒为负极，负极发生失电子的氧化反应，电极反应式为Zn－2e－Zn2＋，故D正确。
答案：D
题组二　原电池的工作原理
3.（2023·广东化学）负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是（　　）
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－4OH－
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
解析：O2在Pt极上得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag在Ag极上失去电子发生氧化反应，Ag为负极。由分析可知，Ag在Ag极上失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，而2 mol Ag失去2 mol电子，Ag＋＋Cl－AgCl↓，故最多去除2 mol Cl－，D错误。
答案：B
4.（2023·辽宁化学）某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应：Pb＋S＋2Fe3＋PbSO4＋2Fe2＋
解析：该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋Pb＋S＋2Fe3＋，D错误。
答案：B
解题感悟
原电池工作原理的模型
题组三　原电池原理的应用
5.选择合适的图像填空：
（1）将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V（L）与时间t（min）的关系是　　（填字母，下同）。
（2）将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积 V（L）与时间t（min）的关系是　　。
（3）将（1）中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是　　。
解析：加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率。（1）a中Zn减少，H2体积减小，所以A图正确。（2）由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多，a的反应速率快于b，所以B图正确。（3）当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COO－＋H＋CH3COOH，a中c（H＋）减小，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C图正确。
答案：（1）A　（2）B　（3）C
6.某校化学兴趣小组进行探究性活动，将氧化还原反应：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，设计成盐桥原电池。提供的试剂：FeCl3溶液、KI溶液，其他用品任选。请回答下列问题：
（1）请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料、电极名称及电解质溶液。
（2）发生氧化反应的电极反应式为　　。
（3）反应达到平衡时，外电路导线中　　（填“有”或“无”）电流通过。
（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为　　（填“正”或“负”）极。
解析：（1）先分析氧化还原反应，找出正负极反应，即可确定正负极及电解质溶液。（2）发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。（3）反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时FeCl2溶液失电子，正极变成负极。
答案：（1）如图：
（2）2I——2e－I2　（3）无　（4）负
考点　化学电源
A基础知识重点疑难
1.一次电池
（1）碱性锌锰电池
总反应式：Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO（OH）＋Zn（OH）2。
负极反应式：　Zn＋2OH——2e－Zn（OH）2　；
正极反应式：MnO2＋H2O＋e－MnO（OH）＋OH－　。
笔记：高考中电极反应结合离子方程式正误判断考查，如（2023湖南）碱性锌锰电池的正极反应：MnO2＋H2O＋e－MnO（OH）＋OH－（√）
（2）锌银电池
负极反应式：Zn＋2OH——2e－Zn（OH）2；
正极反应式：Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－；
总反应式：　Zn＋Ag2O＋H2OZn（OH）2＋2Ag　。
（3）原电池电极反应式的书写
①“四步法”书写信息类电极反应式　①
第一步：根据题中信息确定　②氧化剂、还原剂　　　
及氧化产物、还原产物
　 　
第二步：确定得失电子数目（用到的原理：负极氧化、正极还原）
负极：还原剂－xe－氧化产物
正极：氧化剂＋xe－还原产物
　
第三步：根据介质配平电荷守恒，介质环境一般为H＋（酸性）、OH－（碱性）、O2－（熔融Na2O）、（熔融Na2O2）等，用H＋、OH－、O2－、配平电荷守恒
　
第四步：根据原子守恒补H2O等配平电极反应式
②“加减法”书写电极反应式
第一步 根据题中信息，按照“氧化剂＋还原剂＋介质1还原产物＋氧化产物＋介质2”写出电池总反应
第二步 判断哪个电极反应式简单　③，写出该电极反应式，并使该电极反应式与电池总反应式转移的电子数目相等
第三步 用电池总反应式减去简单的电极反应式即得复杂的电极反应式
例如，锂锰电池（全称为锂－二氧化锰电池），正极活性物质是MnO2，电解质是溶于混合有机溶剂中的高氯酸锂（LiClO4）：
电池总反应　Li＋MnO2LiMnO2
负极反应　Li－e－Li＋　④
正极反应　Li＋＋MnO2＋e－LiMnO2
笔记：①
Zn电极反应：　　；
MnO2电极反应：　　；
电池总反应：　　。
（提示：Zn－2e－＋4OH－[Zn（OH）4]2－ 　MnO2＋2e－＋4H＋Mn2＋＋2H2O　Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋[Zn（OH）4]2－＋Mn2＋＋2H2O）
②“”确定反应物、生成物中化合价变化，确定正、负极
③燃料电池正极，金属作负极较简单
④（1）消去“Li”；（2）得失电子相等时再减；（3）将总反应拆分成离子反应
2.二次电池
（1）铅酸蓄电池总反应
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
①放电时　①的反应
负极反应：　Pb＋S－2e－PbSO4　；
正极反应：　PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O　。
②充电时的反应
阴极反应：　PbSO4＋2e－Pb＋S　；
阳极反应　②：　PbSO4＋2H2O－2e－PbO2＋　4H＋＋S　。
笔记：①（2024山东）铅蓄电池使用过程中两电极的质量均增加，可得出电池发生了放电反应的结论（√）
②（2023湖南）铅酸蓄电池充电时的阳极反应：Pb2＋＋2H2O－2e－PbO2＋4H＋（×）
（2）二次电池的解题技巧
①二次电池　的解题模板
②二次电池题目的解答方法
a.二次电池有放电和充电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
b.放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负（正）极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴（阳）极反应式。充电时电极的连接可简记为“负接负后作阴极，正接正后作阳极”。
笔记：（1）会分析化合价升高、降低变化
（2）会拆分成离子反应，如（2023福建）电池总反应：2Al＋3xSAl2（Sx）3，电解质为NaCl、KCl、AlCl3共熔物，则放电时负极反应：　　，正极反应：　　，充电时阳极反应：　　，阴极反应：　　。
（提示：Al－3e－Al3＋　xS＋2e－　－2e－xS　Al3＋＋3e－Al）
3.燃料电池
笔记：（2024湖南）氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点（√）
（1）燃料电池常用的燃料
H2、CO、烃（如CH4、C2H6）、醇（如CH3OH）、肼（N2H4）等。
笔记：拓展：金属单质等作燃料，如（2023海南）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，则　　作电池负极，电池工作时Na＋向　　极移动，铝电极区域海水呈　　性，正极反应式为　　。（提示：铝　正　酸　O2＋2H2O＋4e－4OH－）
（2）燃料电池常用的电解质
①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物；④熔融碳酸盐，如K2CO3等。
（3）利用“加减法”书写燃料电池　①电极反应式
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：乙醇燃料电池　②（电解质为KOH溶液）的反应式为C2H5OH＋3O2＋4OH－2C＋5H2O
写出电池的正极反应式 酸性介质：O2＋4H＋＋4e－2H2O；碱性介质　③：O2＋2H2O＋4e－4OH－；固体熔融碳酸盐：O2＋2CO2＋4e－2C；固体熔融金属氧化物：O2＋4e－2O2－
根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式 电池的负极反应式＝电池总反应式－电池的正极反应式（反应式相减时，要彻底消去O2）
笔记：①（2022河北）氢氧燃料电池中氢气在　　极发生反应；在允许O2－自由迁移的固体电解质燃料电池中，CnH2n＋2放电的电极反应式为　　。[提示：负　CnH2n＋2－（6n＋2）e－＋（3n＋1）O2－nCO2↑＋（n＋1）H2O]
②含C的燃料，酸性介质生成CO2，碱性介质生成C
③（2023河北）氨燃料电池和氢燃料电池产生相同电量时，理论上消耗NH3和H2的质量比为17∶3，则在碱性介质中氨燃料电池负极的反应式为 　　。（提示：2NH3＋6OH——6e－N2＋6H2O）
4.学会解题
（2024·河北化学）我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg－CO2电池　①，以Mg（TFSI）2为电解质，电解液中加入1，3－丙二胺（PDA）以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2＋的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
②
下列说法错误的是（　　）
A.放电时，电池总反应为2CO2＋MgMgC2O4
B.充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C.充电　③时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2＋向阴极迁移
D.放电时，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2
笔记：①[原理]金属性强的作负极，负极反应Mg－2e－Mg2＋
②正极反应：Mg2＋＋2CO2＋2e－MgC2O4
③二次电池的规律：负极与阴极反应互为相反，正极与阳极反应互为相反
解析：放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由＋4价降低为＋3价，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正极、Mg电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、Mg电极为阴极。放电时正极反应式为Mg2＋＋2CO2＋2e－MgC2O4，负极反应式为Mg－2e－Mg2＋，将放电时正、负电极反应式相加，可得放电时电池总反应为Mg＋2CO2MgC2O4，故A正确；充电时，多孔碳纳米管电极上发生失电子的氧化反应，则多孔碳纳米管在充电时是阳极，与电源正极连接，故B正确；充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg电极，同时Mg2＋向阴极迁移，故C错误；根据放电时的正极反应式Mg2＋＋2CO2＋2e－MgC2O4可知，每转移2 mol电子，有2 mol CO2参与反应，因此每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2，故D正确。
答案：C
B题组集训提升能力
题组一　一次电池及电池反应式书写
1.（2024·江苏化学）碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（　　）
A.电池工作时，MnO2发生氧化反应
B.电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动
C.环境温度过低，不利于电池放电
D.反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023
解析：Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－ZnO＋H2O，MnO2为正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2OMnOOH＋OH－。电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，故A错误；电池工作时，OH－通过隔膜向负极移动，故B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确；由电极反应式为MnO2＋e－＋H2OMnOOH＋OH－可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为6.02×1023，故D错误。
答案：C
2.（2024·新课标卷）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。（血糖浓度以葡萄糖浓度计）
电池工作时，下列叙述错误的是（　　）
A.电池总反应为2C6H12O6＋O22C6H12O7
B.b电极上CuO通过Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）相互转变起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D.两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
解析：根据题图，a电极上O2转化为OH－，发生还原反应，为正极，则b电极为负极，b电极上CuO通过Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）相互转变起催化作用，实现了葡萄糖向葡萄糖酸的转化，电池总反应式为2C6H12O6＋O22C6H12O7，A、B项正确；根据电池总反应式可知，2C6H12O6～O2～4e－，消耗18 mg（即0.1 mmol）葡萄糖，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C项错误；原电池中，阳离子从负极向正极迁移，则Na＋的迁移方向为b→a，D项正确。
答案：C
3.（2025·八省联考云南卷）低空经济为新能源电池拓宽了应用场景。一种新型光伏电池工作原理如图所示，其中KI－KI3为电解质溶液。太阳光照下，敏化后的TiO2产生电子（e－）和空穴（h＋），驱动电流产生和离子移动。下列说法错误的是（　　）
A.电池工作时，涉及光能转化为电能
B.敏化TiO2电极是负极
C.Pt电极反应为：3I——2e－
D.光敏化剂结构中，中心离子Ru2＋的配位数是6
解析：太阳光照射TiO2电极上，敏化后的TiO2失去电子为原电池的负极，Pt电极为正极；该装置是光伏电池，太阳光照下敏化后的TiO2产生电子（e－）和空穴（h＋），驱动电流产生和离子移动，所以电池工作时，涉及光能转化为电能，A正确；太阳光照下，敏化后的TiO2产生电子（e－）和空穴（h＋），即敏化TiO2电极失电子为负极，B正确；Pt电极为正极，得电子发生还原反应，Pt电极电极反应为＋2e－3I－，C错误；由题图可知，光敏化剂结构中，中心离子Ru2＋与6个N原子成键，配位数是6，D正确。
答案：C
解题感悟
陌生化学电源的电极反应式的书写
若已知电池总反应：
例：已知总反应式：FePO4＋LiLiFePO4
写出其中较易写出的电极反应式：Li－e－Li＋
利用总反应式与上述的电极反应式相减，即得另一个较复杂的电极反应式。
即： FePO4＋LiLiFePO4
题组二　新型二次电池
4.（2025·八省联考河南卷）我国科学家设计了一种水系S－MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是（　　）
A.充电时，电极b为阳极
B.充电时，阳极附近溶液的pH增大
C.放电时，负极的电极反应：Cu2S－4e－S＋2Cu2＋
D.放电时，溶液中Cu2＋向电极b方向迁移
解析：由题图可知，放电时，电极a上MnO2转化为Mn2＋，发生还原反应，电极b上Cu2S转化为S，发生氧化反应，则电极a为正极，电极b为负极；充电时，电极a上Mn2＋转化为MnO2，发生氧化反应，电极b上S转化为Cu2S，发生还原反应，此时电极a为阳极，电极b为阴极。充电时，S转化为Cu2S，发生还原反应，则电极b为阴极，A错误；充电时，电极b为阴极，则电极a为阳极，电极a的电极反应为Mn2＋＋2H2O－2e－MnO2＋4H＋，阳极附近溶液的pH减小，B错误；放电时，电极b为负极，负极的电极反应为Cu2S－4e－S＋2Cu2＋，C正确；放电时，溶液中Cu2＋向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误。
答案：C
5.（2024·安徽化学）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如图。该电池分别以Zn－TCPP（局部结构如标注框内所示）形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是（　　）
A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B.电池总反应为＋ZnZn2＋＋3I－
C.充电时，阴极被还原的Zn2＋主要来自Zn－TCPP
D.放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子
解析：由题图可知，标注框内结构中含有C—N、C—H、C—C共价键和Zn—N配位键，A项正确；根据电池示意图可知，放电时，Zn电极处Zn失电子生成Zn2＋，Zn－TCPP超分子材料电极处得电子生成I－，故电池总反应为＋ZnZn2＋＋3I－，B项正确；充电时，阴极被还原的Zn2＋主要来自电解质溶液，C项错误；放电时，负极（Zn电极）的电极反应式为Zn－2e－Zn2＋，则每消耗0.65 g Zn（0.01 mol），理论上转移0.02 mol电子，D项正确。
答案：C
题组三　燃料电池
6.燃料电池是燃料（如CO、H2、CH4、C2H6等）与氧气（或空气）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，下列关于乙烷（C2H6）燃料电池的说法正确的是（　　）
A.通入5.6 L O2完全反应后，有1 mol电子发生转移
B.负极反应式：C2H6＋18OH－＋14e－2C＋12H2O
C.该电池工作时，正极附近溶液的碱性增强
D.燃料电池的优点之一是燃料反应时化学能全部转化为电能
答案：C
7.如图所示是一种以液态肼（N2H4）为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是（　　）
A.电池内的O2－由电极乙移向电极甲
B.电池总反应为N2H4＋2O22NO＋2H2O
C.当电极甲上有1 mol N2H4消耗时，电极乙上有22.4 L O2参与反应
D.电池外电路的电子由电极乙移向电极甲
解析：该装置中电极甲为负极，电极乙为正极，所以O2－由电极乙移向电极甲，A项正确；电池的总反应为N2H4＋O2N2＋2H2O，B项错误；当电极甲上消耗1 mol N2H4时，电极乙上就有1 mol O2参与反应，但题目没有指明是否处于标准状况，C项错误；在外电路中，电子由负极（电极甲）移向正极（电极乙），D项错误。
答案：A
8.（2024·浙江6月选考）氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示，正极上的电极反应式是　　。该电池以3.2 A恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为0.49 L，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为　　。[已知：该条件下H2的摩尔体积为24.5 L·mol－1；电荷量q（C）＝电流I（A）×时间（s）；NA＝6.0×1023 mol－1；e＝1.60×10－19 C。]
解析：根据题干信息，该燃料电池中H2为负极反应物，O2为正极反应物，熔融碳酸盐为电解质溶液，故正极的电极反应式为O2＋4e－＋2CO22C，该条件下，0.49 L H2的物质的量为n（H2）＝＝0.02 mol，工作时，H2失去电子：H2－2e－2H＋，所带电荷量为2×0.02 mol×6.0×1023 mol－1×1.60×10－19 C＝ 3 840 C，工作电荷量为（3.2×14×60） C＝2 688 C，则该电池将化学能转化为电能的转化率为×100％＝70％。
答案：O2＋4e－＋2CO22C　70％
考点　常考的新型电池
A基础知识重点疑难
1.三种特殊的原电池
一般情况下，能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池，但也存在一些特殊情况。
（1）沉淀反应、中和反应等非氧化还原反应也可以设计为原电池。如
类型 原理图及信息 电极反应式
①利用沉淀反应设计的原电池　 工作一段时间后 两极均增重 负极：Ag－e－＋Cl－AgCl； 正极：Ag＋＋e－Ag； 总反应：Ag＋＋Cl－AgCl
②利用中和反应设计的原电池　 负极：H2－2e－＋2OH－2H2O； 正极：2H＋＋2e－H2↑； 总反应：H＋＋OH－H2O
（2）利用离子浓度差也可以设计成原电池，即“浓差电池”，其总反应是一个体系的物理状态的变化。如
类型 原理图及信息 电极反应式
浓差 电池 闭合开关K后，电子由溶液浓度小的一极流出 负极：Ag－e－Ag＋； 正极：Ag＋＋e－Ag
笔记：浓度小的为负极，也可以开始时浓度相同，向负极区加入足量氨水，发生Ag＋2NH3·H2O－e－[Ag（NH3）2]＋＋2H2O
（3）可逆的氧化还原反应也可设计成原电池，改变物质的浓度，电极反应式会发生变化。如
类型 原理图及信息 电极反应式
利用可逆氧化还原反应设计的原电池 总反应：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2 ①反应开始时，负极为乙中的石墨，电极反应式为2I——2e－I2。 ②当达到化学平衡状态时，向甲中加入FeCl2固体，此时负极为甲中的石墨，电极反应式为Fe2＋－e－Fe3＋
2.协同转化装置（原电池和电解池）
（1）特点：电极反应产物又发生了其他反应。
（2）解题关键：分清楚哪个是电极反应，哪个是电极区反应，要注意电极及电极区均可能存在多个反应。如：
CO2＋H2S协同转化装置实现了对天然气中CO2和H2S的高效去除。电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应：
①阳极反应：EDTA－Fe2＋－e－EDTA－Fe3＋　①；
②阳极区协同反应：2EDTA－Fe3＋＋H2S2H＋＋S＋2EDTA－Fe2＋　②。
阴极的电极反应为CO2＋2H＋＋2e－CO＋H2O；协同转化总反应为CO2＋H2SCO＋H2O＋S。
笔记：①电极反应化合价只升高或只降低
②协同反应化合价有升有降，并且EDTA－Fe2＋、EDTA－Fe3＋总量不变
3.有机物电池
某电极有机物中碳原子的化合价变化不易判断，电极是发生氧化反应，为阳极（或负极），还是发生还原反应，为阴极（或正极），可通过以下四种方法判断：
（1）比较反应前后有机物分子式（或结构简式），得氢去氧为还原反应，得氧去氢为氧化反应。
（2）将有机物分子去掉“H2O”，剩余的部分再分析元素化合价，如C3H8O3去掉3个“H2O”后剩余“C3H2”，C3H6O3去掉3个“H2O”后剩余“C3”，则C3H8O3转化为C3H6O3可看作“C3H2”转化为“C3”，C的化合价升高，发生氧化反应。
（3）燃料电池中通入O2的电极发生还原反应，该电极为正极。
（4）有机反应中，分子结构整体变化不大时，分析局部价键变化。适用于分析结构复杂体系，根据常用电负性顺序：F＞O＞N＞C＞H＞Si，可以判断有机物中元素化合价的变化。
B题组集训提升能力
题组一　特殊的电池
1.酸碱中和反应能设计成原电池。某团队设计的装置如图所示。下列关于该原电池的说法正确的是（　　）
A.Hg/HgO电极的电极反应式为4OH——4e－O2↑＋2H2O
B.b膜是阴离子交换膜
C.生成1 mol H2O时，放出的电能与KOH和稀硫酸反应的中和热相等
D.改变H2SO4溶液或KOH溶液的浓度，电压不会发生变化
解析：由题给信息知，该原电池的总反应为H＋＋OH－H2O，O2是氧化剂，所以通入O2的Hg/Hg2SO4电极为正极，得电子，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O，则负极（Hg/HgO电极）的电极反应式为4OH——4e－O2↑＋2H2O，A正确；为保证溶液呈电中性，正极需要补充阳离子，负极需要补充阴离子，中间室的K＋向正极（右）移动，S向负极（左）移动，因此b膜是阳离子交换膜，a膜是阴离子交换膜，B错误；原电池的能量转化效率无法达到100％，所以生成1 mol H2O时，酸碱中和反应放出的热量与该电池放出的电能不相等，C错误；H2SO4溶液或KOH溶液的浓度发生变化，会分别导致O2在正极得电子的能力和OH－在负极失电子的能力发生变化，进而导致电压发生变化，D错误。
答案：A
2.（2022·浙江1月选考）pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极（在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag AgCl电极）和另一Ag AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH＝（E－常数）/0.059。下列说法正确的是（　　）
A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为AgCl（s）＋e－Ag（s）＋Cl－（0.1 mol·L－1）
B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D.pH计工作时，电能转化为化学能
解析：如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极，负极发生氧化反应而不是还原反应，A错误；已知pH与电池的电动势E存在关系：pH＝（E－常数）/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；pH与电池的电动势E存在关系：pH＝（E－常数）/0.059，则分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，C正确；pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误。
答案：C
3.（2025·白山模拟）我国科学团队研发了一种绿色环保“全氧电池”，有望减少废旧电池产生的污染。其工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.K＋向电极a移动
B.电极b的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－
C.理论上，当电极a释放22.4 L O2（标准状况下）时，KOH溶液质量减少32 g
D.“全氧电池”工作时总反应为H＋＋OH－H2O
解析：根据两电极物质元素化合价变化可判断电极a为负极，电极反应式为4OH——4e－O2↑＋2H2O，电极b为正极，正极反应式为O2＋4e－＋2H＋2H2O。阳离子流向正极，即K＋向电极b移动，A错误；电极b上为O2得电子，溶液是酸性环境，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O，B错误；电极a的电极反应式为4OH——4e－O2↑＋2H2O，理论上，当电极a释放出22.4 L O2（标准状况下）即1 mol O2时，同时有4 mol K＋移向右侧的K2SO4溶液中，所以KOH溶液减少的质量为1 mol×32 g·mol－1＋4 mol×39 g·mol－1＝188 g，C错误；根据正、负极的电极反应式，“全氧电池”工作时总反应为H＋＋OH－H2O，D正确。
答案：D
题组二　协同转化电池和有机电池
4.（2025·成都模拟）如图所示为利用菌株分解有机物的电化学原理图。下列说法正确的是（　　）
A.电子流向：B电极→用电器→A电极，该过程将化学能转化为电能
B.A电极上发生氧化反应，电极反应式为X－4e－Y＋4H＋
C.若有机物为麦芽糖，处理0.25 mol有机物，12 mol H＋透过质子交换膜移动到右室
D.若B电极上消耗标准状况下氧气56 mL，则A电极上生成1.64 g Y
解析：由题图可知，B电极上氧气发生得电子的还原反应生成H2O，则B电极为正极，A电极为负极，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O，有机物X在负极上发生失电子的氧化反应，负极反应式为X－2e－Y＋2H＋，正极区消耗H＋，负极区生成H＋，H＋由负极区透过质子交换膜进入正极区，电子由负极经过导线流向正极，据此分析作答。原电池工作时，电子由负极经过导线流向正极，即电子流向：A电极→用电器→B电极，故A错误；A极为负极，失电子发生氧化反应，X生成Y少了两个氢原子，失去2个电子，电极反应式可表示为X－2e－Y＋2H＋，故B错误；若有机物为麦芽糖（C12H22O11），碳元素平均为0价，生成CO2，化合价变为＋4价，每处理1 mol麦芽糖失电子48 mol，所以处理0.25 mol有机物，电路中转移电子为48×0.25 mol＝12 mol，即有12 mol H＋透过质子交换膜移动到右室，故C正确；正极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O，B电极上消耗标准状况下氧气56 mL，电路中转移电子为4n（O2）＝4×＝0.01 mol，负极反应式为X－2e－Y＋2H＋，生成Y的物质的量n（Y）＝0.005 mol，m（Y）＝nM＝0.005 mol×224 g·mol－1＝1.12 g，故D错误。
答案：C
5.（2025·新余第一次调研）某技术研究部提出了一种基于Br－辅助MnO2放电的混合型液流电池，装置如图所示，下列说法错误的是（　　）
A.充电时，H＋向电极A迁移
B.在放电过程中，可利用Br－及时清除电极B上的“死锰”（MnO2），提高充放电过程的可逆性
C.放电时，电极B上还可能发生：2Br——2e－Br2
D.放电时，在该环境下的氧化性：Cr2＋＜Mn3＋
解析：充电时，电极A为阴极，氢离子通过质子交换膜移向电极A，故A正确；溶液中的溴离子能与二氧化锰反应生成Mn2＋，及时清除电极B上二氧化锰，增强电极的导电性，提高充放电过程的可逆性，故B正确；放电时电极B为正极，Mn3＋在正极得到电子发生还原反应生成Mn2＋，故C错误；放电的总反应为Mn3＋＋CrMn2＋＋Cr2＋，由氧化剂的氧化性强于氧化产物可知，Mn3＋的氧化性强于Cr2＋，故D正确。
答案：C
6.（2025·济南模拟）我国科学家发现，利用如图装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知双极膜（膜a、膜b）中间层中的H2O可解离为H＋和OH－。下列说法错误的是（　　）
A.电极电势：M＜N
B.M极电极反应式为B2H6＋14OH——12e－2B＋10H2O
C.工作一段时间后，装置中需要定期补充H2SO4和NaOH
D.制取0.2 mol邻苯二酚类物质时，理论上有0.8 mol OH－透过膜a
解析：该装置为原电池装置，M电极作负极，B2H6在

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