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(共81张PPT)
第3课时　化学电源
课
程 标
准 1.知道一次电池、二次电池、燃料电池等化学电源的特点，能正
确书写简单电池的电极反应式。
2.通过化学电源的学习，体会新型电池的重要性，体会提高燃料
燃烧效率，开发高能清洁燃料的重要性
目 录
1、基础知识·准落实
2、关键能力·细培养
3、教学效果·勤检测
4、学科素养·稳提升
基础知识·准落实
1
梳理归纳 高效学习
分点突破（一）　化学电源
1. 一次电池——锌锰干电池
工作 原理 负极 锌被氧化，逐渐消耗
正极 被还原
电解质 —
特点 放电后 充电 便于携带，价格低 锌筒
石墨棒
二氧化锰　
氯化铵糊
　不能　
2. 二次电池
3. 燃料电池
1. 氢氧燃料电池往往以KOH溶液或硫酸溶液作电解质溶液。
（1）若电解质溶液为稀硫酸，正极反应式为 　　，负极反应式
为 　　。
提示：O2＋4e－＋4H＋ 2H2O
H2－2e－ 2H＋
（2）若电解质溶液为KOH溶液，正极反应式为 　　，负极反应式
为 　　。
提示：O2＋4e－＋2H2O 4OH－
H2－2e－＋2OH－ 2H2O
（3）两种电解质溶液工作时溶液的pH如何变化？
提示：产物为水，故碱性环境中pH减小，酸性环境中pH
增大。
2. 铅酸蓄电池常用作汽车电源，其结构如图所示。放电时其电池反应
如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O 。
（1）负极材料是 　　，正极材料是 　　，电解质溶液是 　　。
提示：Pb　PbO2　H2SO4
（2）工作时，电解质溶液中的H＋移向 　　极。
提示：正
（3）工作时，电解质溶液中的硫酸浓度 　　（填“增大”“减
小”或“不变”）。
提示：减小
（4）当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol电子时，理论上负极板的质
量增加 　　 g。
提示：负极反应式为Pb－2e－＋S PbSO4，外电路中
转移2 mol电子，负极板增加1 mol S 的质量，即96 g。
1. 下列有关锌锰干电池的说法正确的是（　　）
A. 锌外壳是负极，碳棒是正极
B. 在外电路中电子从碳棒流向锌外壳
C. 在外电路中电流从锌外壳流向碳棒
D. 在电池内部阳离子从碳棒向锌外壳移动
解析：　A项，在锌锰干电池中，锌外壳是负极，碳棒是正极，
正确；B项，在外电路中电子从锌外壳流向碳棒，错误；C项，在
外电路中电流从碳棒流向锌外壳，错误；D项，电池内部，阳离子
向正极碳棒移动，错误。
2. 汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其放电时的原电池反应如下：
PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，下列叙
述正确的是（　　）
A. Pb是正极
B. PbO2得电子，被氧化
C. 负极反应是Pb＋S －2e－ PbSO4
D. 电池放电时，溶液的酸性增强
解析： 　从铅酸蓄电池的放电反应可以看出，放电过程中Pb
失去电子变为Pb2＋，发生氧化反应，因而Pb是负极；PbO2得到
电子发生还原反应，被还原；反应过程中消耗了H2SO4，使溶液
的酸性减弱。
3. 下列电池工作时，O2在正极得电子的是（　　）
A B C D
锌锰电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池 镍镉电池
解析： 　氢氧燃料电池的总反应式是2H2＋O2 2H2O，因而正
极是O2得电子发生还原反应。
分点突破（二）　电极反应式的书写
1. 我国首创的海洋电池以铝板、铂网作电极，海水为电解质溶液，电
池总反应为4Al＋3O2＋6H2O 4Al（OH）3。可用作灯塔所需的
电池。已知：海水呈弱碱性。
（1）铝板在该电池中作 　　极，电极反应式
为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
提示：负　4Al－12e－＋12OH－ 4Al（OH）3
（2）铂电极作 　　极，电极反应式为
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
提示：正　3O2＋6H2O＋12e－ 12OH－
2. 高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn（OH）2＋2Fe
（OH）3＋4KOH 。
负极反应式为 　　，正极反应式为 　　。
提示：3Zn＋6OH－－6e－ 3Zn（OH）2　2Fe ＋8H2O＋6e－
2Fe（OH）3＋10OH－
　电极反应式的书写
（1）负极反应式的书写
①较活泼金属作负极时，电极本身被氧化
若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属
阳离子，如Zn－2e－ Zn2＋，Cu－2e－ Cu2＋。
若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应
合并后的反应。如铅酸蓄电池负极反应为Pb＋S －2e－
PbSO4。
②负极材料本身不反应
氢氧（酸性）燃料电池，负极反应为H2－2e－ 2H＋；氢氧
（碱性）燃料电池，负极反应为H2＋2OH－－2e－ 2H2O。
（2）正极反应式的书写
首先根据元素化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒，其
次确定该微粒得电子后生成什么物质。
如氢氧（酸性）燃料电池，正极反应为O2＋4H＋＋4e－
2H2O；
氢氧（碱性）燃料电池，正极反应为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－。
1. （2024·九江联考）科学家研制出了一种薄如纸片，可剪裁、能折
叠的轻型“纸电池”。将特殊工艺加工后的电极材料涂在纸上，形
成效率比普通锂电池效率高10倍的“纸电池”。其电池总反应为Zn
＋2MnO2＋H2O ZnO＋2MnO（OH）。下列有关说法正确的是
（　　）
A. 电池的正极反应式为2MnO2＋2H＋＋2e－ 2MnO（OH）
B. 涂在纸上的电极材料是Zn和MnO2
C. 每生成1 mol MnO（OH），电池中转移2NA个电子
D. 电池中MnO（OH）既是氧化产物又是还原产物
解析： 　根据电池总反应Zn＋2MnO2＋H2O ZnO＋2MnO
（OH）知，反应中Zn被氧化，为电池的负极，电极反应式为Zn－
2e－＋2OH－ ZnO＋ H2O，MnO2被还原，为电池的正极，电极
反应式为MnO2＋e－＋H2O MnO（OH）＋OH－。由以上分析
知，正极反应式为MnO2＋e－＋H2O MnO（OH）＋OH－，A错
误； Zn为电池的负极，MnO2为正极，涂在纸上的电极材料是Zn和
MnO2，B正确；由MnO2＋e－＋H2O MnO（OH）＋OH－知，
每生成1 mol MnO（OH）转移1 mol电子，电池中转移NA个电子，
C错误；MnO2被还原，MnO（OH）是还原产物，D错误。
2. （1）科研人员设想用如图所示装置生产硫酸。
①上述生产硫酸的总反应式为 ，b电
极是 （填“正”或“负”）极，b电极反应式为
，a 电极发生 （填“氧化反应”或“还原反
应”）。
②生产过程中H＋ 向 （填“a”或“b”）
电极移动。
　2SO2＋O2＋2H2O 2H2SO4　
　正　
　O2＋4H＋＋4e
－ 2H2O　
　氧化反应　
　b　
解析： 题给原电池中，二氧化硫失电子，发生氧化反应生成硫酸，所以通入二氧化硫的电极是负极，通入氧气的电极是正极，负极反应式为SO2＋2H2O－2e－ S ＋4H＋，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，生产过程中H＋由a电极移向b电极。
（2）将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和
氧气，可构成甲烷燃料电池，已知通入甲烷的一极为负极，
其电极反应式为 ，该
燃料电池总反应式为
，电池在放电过程中溶液的pH 将 （填“增
大”“减小”或“不变”）。
　CH4＋10OH－－8e－ C ＋7H2O　
　CH4＋2O2＋2OH－ C ＋
3H2O　
　减小　
解析： 由CH4和O2构成的碱性燃料电池中，CH4发生失去电子的氧化反应，为负极，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－ C ＋7H2O，正极为通入氧气的一极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O 4OH－，燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2OH－ C ＋3H2O 。
关键能力·细培养
2
互动探究 深化认知
新型化学电源（探究与创新）
【典例1】　锂（Li）—空气电池的工作原理如图所示。已知该电池的
总反应为4Li＋O2＋2H2O 4LiOH。
回答下列问题：
（1）请判断该电池的正、负极。
提示：Li电极是原电池的负极；通入空气的一极是正极。
（2）写出该电池的正极反应式。
提示：O2＋2H2O＋4e－ 4OH－。
（3）电池工作时，Li＋向哪一极移动？
提示：Li＋向正极移动。
【典例2】　已知：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜
只允许阴离子通过。磷酸铁锂电池装置如图所示。其中正极材料橄榄
石形LiFePO4通过黏合剂附着在铝箔表面，负极石墨材料附着在铜箔
表面，电解质为溶解在有机溶剂中的锂盐。
（1）电池工作时的总反应为Li1－xFePO4＋LixC6 LiFePO4＋6C，
则放电时，Li＋迁移方向为 　　（填“由左向右”或“由右向
左”），图中聚合物隔膜应为 　　（填“阳”或“阴”）离子
交换膜。
提示： 由右向左　阳
（2）负极反应式为 　　。
提示： LixC6－xe－ xLi＋＋6C
【规律方法】
1. 书写陌生电池的电极反应式
第一步：分析物质得失电子情况，据此确定正极、负极上发生反应
的物质。
第二步：分析电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生
反应。
第三步：写出比较容易书写的电极反应式。
第四步：若有总反应式，可用总反应式减去第三步中的电极反应
式，即得另一极的电极反应式。
2. 陌生电池中离子的移动方向
阴离子移向负极（发生氧化反应的电极）、阳离子移向正极（发生
还原反应的电极）。
【迁移应用】
1. 可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaOH溶液为电解质
溶液，铝合金为负极。下列说法正确的是（　　）
A. 正极反应为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－
B. 负极反应为Al＋3OH－－3e－ Al（OH）3↓
C. 电池在工作过程中电解质溶液的碱性增强
D. 电池工作时，电子从正极通过外电路流向负极
解析： 　正极O2得电子，正极反应为O2＋2H2O＋4e－ 4OH
－，A项正确；铝合金作负极，失电子变成Al3＋，Al3＋与OH－反应
生成[Al（OH）4]－，负极反应为Al＋4OH－－3e－ [Al（OH）
4]－，B项错误；电池总反应为4Al＋3O2＋4OH－＋6H2O 4[Al
（OH）4]－，反应中消耗OH－，导致溶液碱性减弱，C项错误；电
池工作时，电子从负极通过外电路流向正极，D项错误。
2. 一种锂—空气电池如图所示。当电池工作时，O2与Li＋在多孔碳材
料电极处生成Li2O2－x（x＝0 或1）。下列说法正确的是（　　）
A. 多孔碳材料电极为负极
B. 锂电极发生氧化反应
C. 电池工作时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
D. 正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O 4OH－
解析： 　多孔碳材料电极是惰性电极，作正极，A错误；锂电极
是活性电极作电池的负极，发生氧化反应，B正确；电池工作时，
电子由负极流向正极，C错误；该电池为非水电解质体系，故正极
上O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x，D错误。
教学效果·勤检测
3
强化技能 查缺补漏
1. 对化学电源的叙述正确的是（　　）
A. 化学电源比火力发电对化学能的利用率高
B. 化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位
C. 化学电源均是安全、无污染的
D. 化学电源即为可充电电池
解析： 　由于化学电源是化学能与电能的直接转化，节省了许多
中间环节，所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多，但
火力发电仍居世界耗电量的首位，A正确，B错误；化学电源一般
较安全，但含重金属的电源如果随意丢弃，将会给环境带来严重的
污染，C错误；有些化学电源是可充电电池（如镍镉电池），有些
是不可充电的（如干电池），D错误。
2. 碱性电池具有容量大、放电时电流大等特点。碱性锌锰干电池以氢
氧化钾为电解质，电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O ZnO＋
2MnO（OH）。下列说法错误的是（　　）
A. 电池工作时，锌失去电子
B. 电池正极的电极反应式为MnO2＋H2O＋e－ MnO（OH）＋OH－
C. 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D. 外电路中每通过0.2 mol电子，理论上锌的质量减小6.5 g
解析： 　根据题意可知，锌作负极失电子，电极反应式为Zn＋
2OH－－2e－ ZnO＋H2O，A正确；正极电极反应式为MnO2＋
H2O＋e－ MnO（OH）＋OH－，B正确；原电池工作时，电子
由负极通过外电路流向正极，C错误；根据锌电极反应式Zn＋2OH
－－2e－ ZnO＋H2O 可知，外电路中每通过0.2 mol电子，有0.1
mol锌参加反应，其质量为6.5 g，D正确。
3. 燃料电池是燃料（如CO、H2、CH4等）与氧气（或空气）反应将
化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液。下面关于甲烷
燃料电池的说法正确的是（　　）
A. 负极反应：O2＋2H2O＋4e－ 4OH－
B. 负极反应：CH4＋8OH－－8e－ CO2＋6H2O
C. 随着放电的进行，溶液的c（OH－）不变
D. 放电时溶液中的阴离子向负极移动
解析： 　O2＋2H2O＋4e－ 4OH－应为正极反应，A项错误；
燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反
应转化成碳酸根离子，所以负极反应为CH4＋10OH－－8e－
C ＋7H2O，B项错误；由于部分碱液和二氧化碳反应，因此溶
液的c（OH－）将减小，C项错误。
4. 微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极
分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应如下：
Zn＋2OH－－2e－ ZnO＋H2O
Ag2O＋H2O＋2e－ 2Ag＋2OH－
总反应为Ag2O＋Zn ZnO＋2Ag
（1）Zn是 极，Ag2O 发生 反应。
解析： 根据电极反应可知Zn失电子被氧化而溶解，Zn
作负极，Ag2O得电子，被还原，发生还原反应。
　负　
　还原　
（2）电子由 （填“Zn”或“Ag2O”，下同）极流向
极，当外电路中通过1 mol电子时，负极消耗物质的质量是
g。
解析： 发生原电池反应时，电子由负极经外电路流向正
极，即电子从Zn极经外电路流向Ag2O极，当外电路中通过1
mol电子时，负极消耗Zn的质量是 32.5 g。
　Zn　
　Ag2O　
　
32.5　
（3）在银锌电池使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量
（填“增大”“减小”或“不变”）。
解析： 电池中KOH只起到增强导电性的作用，不参与
反应，故电池使用过程中KOH的物质的量不变。
　不
变　
学科素养·稳提升
4
内化知识 知能升华
1. （2024·黑龙江学业考试）电池放电后不能充电的电池属于一次电
池，能充电的电池属于二次电池。下列属于一次电池的是（　　）
A. 铅酸蓄电池 B. 锌锰干电池
C. 镍氢电池 D. 锂离子电池
解析： 　铅酸蓄电池属于二次电池，A错误；锌锰干电池放电后
不能再充电，属于一次电池，B正确；镍氢电池放电后可充电，属
于二次电池，C错误；锂离子电池放电后可充电，属于二次电池，
D错误。
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2. 工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得产物再溶于水的方法制得盐
酸，流程复杂且造成能量浪费。有人设想利用原电池原理直接制备
盐酸的同时，获取电能，假设这种想法可行，下列说法肯定错误的
是（　　）
A. 两极材料都用石墨，用稀盐酸做电解质溶液
B. 通入氢气的电极为电池的负极
C. 电解质溶液中的阴离子向通氯气的电极移动
D. 通氯气的电极反应为Cl2＋2e－ 2Cl－
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解析： 　将氢气、氯气的反应设计成燃料电池制备盐酸，必须用
稀盐酸作电解质溶液，以免带入新杂质。通入可燃性的H2的电极作
负极，负极反应为H2－2e－ 2H＋，通入助燃气Cl2的电极作正
极，正极反应为Cl2＋2e－ 2Cl－，总反应为H2＋Cl2 2HCl。
在电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。
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3. 碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O 2MnO（OH）＋
Zn（OH）2。下列说法正确的是（　　）
A. Zn为正极，MnO2为负极
B. 该电池为二次电池
C. 负极的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－ Zn（OH）2
D. 工作时电子由MnO2经外电路流向Zn
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解析： 　Zn的化合价升高，Zn为负极，电极反应式为Zn＋2OH－
－2e－ Zn（OH）2，Mn元素的化合价降低，MnO2为正极，A
错误，C正确；碱性锌锰电池为一次电池，B错误；工作时电子由
Zn经外电路流向MnO2，D错误。
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4. 汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其结构如图所示，其放电时的电
池反应为PbO2（s）＋Pb（s）＋2H2SO4（aq） 2PbSO4（s）＋
2H2O（l），根据此反应判断下列叙述中正确的是（　　）
A. PbO2是负极
B. Pb是负极
C. PbO2得电子，被氧化
D. 电池放电时，电解质溶液的酸性增强
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解析： 　根据电池反应知，放电过程中Pb失去电子，作负极，B
项正确；PbO2得电子被还原，作正极，A、C项错误；由于原电池
在放电过程中消耗硫酸，故电解质溶液的酸性减弱，D项错误。
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5. （2024·广州高一期末）我国科学家发明的一种可控锂水电池的工
作原理如图所示。下列有关说法正确的是（　　）
A. 锂为负极，发生还原反应
B. Li＋移向正极并在正极得电子
C. 电子由锂→有机电解质→固体电解质→水溶液→石墨
D. 电池工作时的总反应为2Li＋2H2O 2LiOH＋H2↑
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解析： 　Li是活泼金属，锂为负极，锂失电子发生氧化反应，A
错误；电池中阳离子移向正极，Li＋移向正极，水电离的H＋在正极
得电子生成H2，B错误；电子由锂→导线→石墨，C错误；锂在负
极失电子生成Li＋，水在正极得电子生成H2，电池工作时的总反应
为2Li＋2H2O 2LiOH＋H2↑，D正确。
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6. 如果将燃料燃烧设计成燃料电池就可避免NOx的生成，某种燃料电
池的工作原理示意图如图所示，a、b均为惰性电极。
（1）使用时，空气从 口通入（填“A”或“B”）；当外电路
通过0.4 mol的电子时，消耗O2的体积 L（标准状况下）。
　B　
　2.24　
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解析： 由电子转移方向可知a为负极，发生氧化反应，应通入燃料，b为正极，发生还原反应，空气从B口通入；b为正极，电极反应式为O2＋H2O＋4e－ 4OH－，当外电路通过0.4 mol的电子时，消耗0.1 mol O2，标况下氧气的体积为V＝0.1 mol×22.4 L·mol－1＝2.24 L。
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（2）假设使用的“燃料”是甲烷（CH4），a极的电极反应式为
。
解析： 假设使用的“燃料”是CH4，则a为负极，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－ C ＋7H2O。
　
CH4－8e－＋10OH－ C ＋7H2O　
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7. 一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解质溶液为KOH浓溶液。下列说法错误的是（　　）
A. 电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O 2Mg（OH）2
B. 负极反应式为Mg＋2OH－－2e－ Mg（OH）2
C. 活性炭可以加快O2 在负极上的反应速率
D. 电子的移动方向为由a经外电路到b
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解析： 　由题给信息和题图可知，电池总反应式为2Mg＋O2＋
2H2O 2Mg（OH）2，A正确；负极反应式为Mg＋2OH－－2e－
Mg（OH）2，B正确；氧气在正极反应，所以活性炭可以加快
O2在正极上的反应速率，C错误；根据原电池原理，电子从负极流
出，经外电路流向正极，即电子由a经外电路到b，D正确。
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8. 某新型燃料电池以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶
液，装置如图所示，下列有关说法不正确的是（　　）
A. 通入H2的一极为负极
B. 通入N2的一极电极反应式为N2＋6e－＋8H＋ 2N
C. 电池工作过程中左右两边区域溶液pH逐渐减小
D. 物质A是NH4Cl
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解析： 　放电过程中，负极失去电子，电极反应式为H2－2e－
2H＋，则通入H2的一极为负极，A正确；通入N2的一极为正
极，正极得电子发生还原反应，即氮气被还原生成N ，电极反
应式为N2＋6e－＋8H＋ 2N ，B正确；正极的电极反应式为
N2＋6e－＋8H＋ 2N ，反应中消耗氢离子，则电池工作过程
中左边区域溶液pH逐渐增大，负极反应中生成H＋，则右边区域溶
液pH逐渐减小，C错误；根据负极和正极的电极反应式可得到该电
池的总反应为N2＋3H2＋2H＋ 2N ，因此物质A为NH4Cl，D
正确。
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9. 铅酸蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O，
下列说法正确的是（　　）
A. 铅酸蓄电池属于二次电池
B. 当电路中转移0.2 mol电子时，消耗的H2SO4为0.1 mol
C. 铅酸蓄电池放电时负极质量减小，正极质量增加
D. 铅酸蓄电池放电时电子由负极经过溶液定向移动到正极
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解析： 　铅酸蓄电池可以反复充电、放电，属于二次电池，A正
确；根据总反应式Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O，当电路
中转移 0.2 mol 电子时，消耗的H2SO4为0.2 mol，B错误；由负极
反应式：Pb＋S －2e－ PbSO4可知，铅酸蓄电池放电时负极
质量增加，由正极反应式：PbO2＋4H＋＋S ＋2e－ PbSO4＋
2H2O可知，正极质量也增加，C错误；铅酸蓄电池放电时电子由负
极经过导线定向移动到正极，电子不能经过电解质溶液，D错误。
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10. （2023·咸阳月考）某电池的工作原理如图所示，阴离子交换膜只
允许阴离子通过，总反应为Zn＋H2O2＋2H＋ Zn2＋＋2H2O，
下列说法正确的是（　　）
A. 石墨为电池的负极
B. 电子由Zn电极经外电路流向石墨电极
C. Zn极发生还原反应
D. 电池工作时，H2O2被氧化
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解析： 　从图中可以看出，右侧Zn电极为负极，左侧石墨电极
为正极，A不正确；电池工作时，电子由负极沿导线流入正极，
则电子由Zn电极经外电路流向石墨电极，B正确；Zn极为负极，
负极发生氧化反应，C不正确；电池工作时，正极发生反应H2O2
＋2H＋＋2e－ 2H2O，H2O2得电子被还原，D不正确。
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11. （2024·芜湖开学考试）氢燃料电池汽车具备五大优势：零排放、
零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，从而备受关注。某
氢燃料电池汽车的结构如图所示，下列说法正确的是（　　）
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A. 燃料电池堆发电时还原剂是H2
B. 工业上利用过氧化钠与水反应制氧气
C. 因为氢气易液化，所以氢燃料电池续航能力强
D. 燃料电池堆产生标准状况下22.4 L H2O转移2 mol电子
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解析： 　该燃料电池为酸性氢燃料电池，根据电子或H＋移动方
向可知，左侧电极为负极，通入燃料氢气，右侧电极为正极，通
入氧化剂氧气或空气，负极反应式为H2－2e－ 2H＋，正极反
应式为O2＋4e－＋4H＋ 2H2O。燃料电池堆发电时，H2发生失
电子的氧化反应，作还原剂，A正确；工业上常用分离空气法制
备氧气，过氧化钠与水反应制氧气的成本太高，B错误；氢气不
易液化，C错误；标准状况下H2O不是气态，则标准状况下22.4 L
H2O的物质的量大于1 mol，转移电子大于2 mol，D错误。
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12. （1）将CH4与O2的反应设计成燃料电池，其利用率更高，装置如
图所示（A、B为多孔碳棒）。
①实验测得OH－向B电极移动，则 （填“A”或“B”）处电极
入口通甲烷。
②当消耗甲烷的体积为33.6 L（标准状况下）时，假设电池的能
量转化率为80％，则导线中转移电子的物质的量为 。
　B　
　9.6 mol　
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解析： ①实验测得OH－向B电极移动，则B电极是负极，因此B处通入的是甲烷。②甲烷的体积为33.6 L（标准状况下），其物质的量是1.5 mol，假设电池的能量转化率为80％，则导线中转移电子的物质的量为1.5 mol×80％×8＝9.6 mol。
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（2）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该
电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为
3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋
4KOH，原电池负极的电极反应为
；放电时每转移3 mol电子，有 mol K2FeO4被还
原，正极附近溶液的碱性 （填“增强”“不变”或
“减弱”）。
　Zn－2e－＋2OH－ Zn
（OH）2　
　1　
　增强　
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解析： 反应中锌失去电子，则原电池负极的电极反应为Zn－2e－＋2OH－ Zn（OH）2；铁元素化合价从＋6价降低到＋3价，因此放电时每转移3 mol电子，有1 mol K2FeO4被
还原。正极附近溶液的碱性增强。
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13. 氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
（1）氢氧燃料电池在导线中电流的方向为
（用a、b表示）。

　由b到a　
解析： 氢氧燃料电池中氢气失去电子被氧化，为负极；氧气获得电子被还原，为正极，电流由正极经导线流向负极，即由b到a。
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（2）负极反应为 。
　H2＋2OH－－2e－ 2H2O　
解析：负极上氢气失电子生成的H＋和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H2＋2OH－－2e－ 2H2O。
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Ⅰ.2Li＋H2 2LiH
Ⅱ.LiH＋H2O LiOH＋H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ，反应Ⅱ中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度为0.82 g·cm－3，用锂吸收224 L（标准状况）H2，
生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。
③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化
率为80％，则导线中通过电子的物质的量为 mol。
　Li　
　H2O　
　8.71×10－4　
　32　
（3）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提
供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的贮氢材料，吸氢和放氢原理如下：
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解析：①氢化锂中Li的化合价为＋1价，H的化合价为－1价，则反应2Li＋H2 2LiH中锂失电子发生氧化反应，锂是还原剂；反应LiH＋H2O LiOH＋H2↑中H2O得电子生成氢气，发生还原反应，H2O是氧化剂。
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②根据化学反应方程式Ⅰ可知2n（H2）＝n（LiH），224 L H2的物质
的量为10 mol，则生成的LiH为20 mol，其质量为20 mol×（7＋1）
g·mol－1＝160 g，V（LiH）＝ ＝ ≈195 cm3，生成的LiH
体积与被吸收的H2体积比为 ∶224 L≈8.71×10－4。
③根据化学方程式Ⅱ可知20 mol LiH可以生成20 mol H2，实际参加反
应的H2为20 mol×80％＝16 mol，1 mol H2转化为1 mol H2O，转移2
mol电子，所以16 mol H2参与反应可转移32 mol电子。
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第2课时　化学反应与电能
课
程 标
准 1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电
池为例认识化学能可以转化为电能。
2.通过原电池的学习，能辨识简单原电池的构成要素，能分析简
单原电池的工作原理
目 录
1、基础知识·准落实
2、教学效果·勤检测
3、学科素养·稳提升
基础知识·准落实
1
梳理归纳 高效学习
分点突破（一）　化学反应与电能的转化
1. 火力发电
（1）火力发电是通过 燃烧时发生的 反
应，使 能转化为 能，加热水使之汽化为蒸汽
以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。
（2）火力发电过程中能量转化过程如下：
化学能 热能 机械能 电能
燃烧（氧化还原反应）是火力发电的关键
　化石燃料　
　氧化还原　
　化学　
　热　
（1）实验探究原电池的构成及原理
实验操作 实验现象 结论
①将锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象 锌片表面产生大量气泡，铜片表面无明显
现象 锌比Cu活泼，锌能与
稀硫酸反应，铜不能
与稀硫酸反应
②用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 锌片逐渐溶解，铜片
表面产生大量气泡 锌片逐渐反应而溶解，H＋在铜片表面被还原产生氢气
③用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转 锌片逐渐溶解，铜片表面产生气泡，电流表指针发生偏转 有电流通过电流表
2. 原电池
（2）理论分析
锌片和铜片通过导线连接，插入稀硫酸中形成原电池，装置
如图所示：
①锌片：发生 反应生成Zn2＋而进入溶液，电极反应
式为 。
②铜片：电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中H＋在铜片上
获得电子，发生 反应生成氢分子从铜片上溢出，电
极反应式为 。
③电池总反应：Zn＋2H＋ Zn2＋＋H2↑。
　氧化　
　Zn－2e－ Zn2＋　
　还原　
　2H＋＋2e－ H2↑　
（3）原电池
①定义：把 转化为 的装置叫做原电池。
在原电池中，电子流出的一极是 ，电子流入的一极
是 。
②原理分析：通过特定的装置使 反应与 反
应分别在两个不同的区域进行，可以使氧化还原反应中转移
的 通过导体发生定向移动，形成电流，从而实现
向 的转化。
　化学能　
　电能　
　负极　
　正极　
　氧化　
　还原　
　电子　
　
化学能　
　电能　
1. 下列装置哪些能构成原电池？其他不能构成原电池的原因是什么？
提示：C和D能构成原电池；A不能构成原电池，原因是酒精不是电
解质，酒精溶液不导电；B不能构成原电池，原因是装置不能形成
闭合回路。
2. 如图是一个原电池装置。电流表的指针发生偏转，同时A极的质量
减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液。结合电化学的有关知
识，回答下列问题：
（1）如何判断该电池的正、负极？
提示：原电池中，负极上金属失去电子，发生氧化反应，逐
渐溶解，质量减小，A极为负极，B极为正极。
（2）C中阳离子向哪一极移动？
提示：原电池中，电解质溶液中阳离子移向正极，即C中阳
离子向正极（B极）移动。
（3）若A、B、C分别为Fe、Cu和浓硝酸，能否构成原电池？若
能，正、负极分别是什么？
提示：能构成原电池。由于常温下Fe遇浓硝酸会钝化，因此
Fe作正极，Cu作负极。
3. 锌片与稀H2SO4反应时，加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加
快，试分析其原因。
提示：Zn与CuSO4反应生成的Cu覆盖在锌片表面，Zn、Cu、稀
H2SO4构成原电池，加快反应速率。
4. 已知反应Cu＋2Ag＋ 2Ag＋Cu2＋，请将该反应设计成原电池，
画出原电池装置图并标出正、负极。
提示：先确定两个电极，负极上物质失电子，元素化
合价升高，所以铜作负极，再找活泼性比铜弱的碳棒
或银棒作正极；从反应中可以看出电解质溶液中必须
含有银离子，所以可用硝酸银溶液作电解质溶液。装
置图如图。
1. 原电池的构成条件——“两极一液一线一反应”
2. 原电池正、负极的判断
3. 原电池工作原理
（1）反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
（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。
（4）电流方向：正极→导线→负极。
1. 锌—铜—西红柿电池装置示意图如图所示，下列说法不正确的是
（　　）
A. 铜片为正极，发生还原反应
B. 锌片上发生还原反应：Zn－2e－ Zn2＋
C. 该装置将化学能转变为电能
D. 电子由锌片沿导线流向铜片
解析： 　原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反
应。电子由负极经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移
动，正极得到电子，发生还原反应。锌的金属性强于铜，锌是负
极，铜是正极，A正确；锌片是负极，发生氧化反应：Zn－2e－
Zn2＋，B错误；该装置是原电池，将化学能转变为电能，C正
确；电子由负极锌片沿导线流向正极铜片，D正确。
2. 如图是某同学学习原电池后整理的学习笔记，错误的是（　　）
A. ①电子流动方向
B. ②电流方向
C. ③电极反应
D. ④溶液中离子移动方向
解析： 　Zn为负极，Cu为正极，电子由Zn流向Cu，A正确；电流
方向与电子流动方向相反，则电流由Cu经导线流向Zn，B错误；Zn
失电子生成锌离子，H＋得电子，被还原，生成的H2逸出，C正确；
原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，D正确。
分点突破（二）　原电池原理的应用
1. 加快反应速率
（1）原理
在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液
中的粒子运动时相互间的干扰减小，反应速率增大。
（2）应用
实验室常用粗锌和稀H2SO4（或稀盐酸）反应制取H2，产生
H2的速率比纯锌快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4
（或稀盐酸）形成原电池，加快了反应速率，使产生H2的速
率增大。
2. 比较金属的活动性强弱
（1）原理
原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性较弱的金属
为正极。
（2）应用
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. 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
步骤 实例 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
1.2NaOH＋H2SO4 Na2SO4＋2H2O，能利用这一反应设计成原电池
吗？为什么？
提示：不能；因为该反应不是氧化还原反应。
2. 锌与稀硫酸反应制取H2时，向溶液中滴入几滴 CuSO4 溶液的目的
是什么？试分析其原因。
提示：加快反应速率；原因是Zn置换出铜，附着在锌片上形成原电
池而加快反应速率。
3. 利用原电池原理，设计实验比较铁、铜金属性的强弱。
提示：将铜片、铁片用导线相连浸入稀硫酸中，铁片逐渐溶解，作
原电池的负极，铜片表面有气泡冒出，作原电池的正极，因此，铁
比铜活泼。
1. 过量铁与少量稀硫酸反应，为了加快反应速率，但是又不影响生成
氢气的总量，可以采取的措施是（　　）
A. 加入适量NaCl溶液
B. 加入适量的水
C. 加入几滴硫酸铜溶液
D. 再加入少量稀硫酸
2. 有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象
如下：
实验 装置
部分实
验现象 a极质量减
小； b极质量增加 b极有气体产
生； c极无变化 d极溶解； c极有气体产
生 电流计指示在
导线中电流从
a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是（　　）
A. d＞a＞c＞b B. b＞c＞d＞a
C. d＞a＞b＞c D. a＞b＞d＞c
解析： 　原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反
应；电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正
极得到电子，发生还原反应。a极质量减小，b极质量增加，这说明
a极是负极，b极是正极，则金属活动性：a＞b；b极有气体产生，c
极无变化，说明金属活动性：b＞c；d极溶解，c极有气体产生，说
明d极是负极，c极是正极，则金属活动性：d＞c；电流计指示在导
线中电流从a极流向d极，这说明d极是负极，a极是正极，则金属活
动性：d＞a；综上所述，四种金属的活动性顺序是 d＞a＞b＞c。
3. 某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋ Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反
应的原电池是（　　）
A B C D
电极材料 Cu、C Cu、Ag Cu、Zn Fe、Zn
电解质溶液 Fe（NO3）3 FeSO4 FeCl3 CuSO4
解析： 　根据原电池的总反应可知，Cu的化合价升高，Cu作负
极，电解质溶液应含有Fe3＋，另一个电极应是活动性比Cu弱的导
电物质；B项，电解质溶液中不含Fe3＋；C项，Zn比Cu活泼，Zn作
负极；D项，发生的电池总反应是Zn＋Cu2＋ Zn2＋＋Cu。
教学效果·勤检测
2
强化技能 查缺补漏
1. 电能是现代社会中应用最广泛的一种能源。下列与电有关的叙述
中，正确的是（　　）
A. 电能属于一次能源
B. 锂离子电池属于一次电池
C. 火力发电将电能间接转化为热能
D. 电池工作时发生了氧化还原反应
解析： 　电能是由煤、风等一次能源转化来的能源，属于二次
能源，A错误；锂离子电池是可充电电池，属于二次电池，B错
误；火力发电的能量转化过程为化学能→热能→机械能→电
能，C错误；电池放电时将化学能转化成电能，发生了氧化还原
反应，D正确。
2. 下列关于如图所示装置的说法，正确的是（　　）
A. 铁是正极
B. 电子从石墨经导线流向铁片
C. 石墨上发生的电极反应为2H＋＋2e－ H2↑
D. 该装置可实现电能向化学能的转化
解析： 　Fe为活泼金属，为原电池的负极，发生氧化反应，电极
反应式为Fe－2e－ Fe2＋，A项错误；电子从负极经导线流向正
极，B项错误；石墨为原电池的正极，H＋在正极上得电子发生还原
反应，电极反应式为2H＋＋2e－ H2↑，C项正确；Fe、石墨、稀
硫酸形成原电池，可以实现化学能向电能的转化，D项错误。
3. 某同学根据化学反应Fe＋2H＋ Fe2＋＋H2↑，并利用实验室材料
制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是（　　）
选项 A B C D
正极 锌棒 铁棒 石墨棒 铁棒
负极 铁棒 石墨棒 铁棒 铜棒
电解质溶液　 H2SO4溶液 H2SO4溶液 H2SO4溶液 H2SO4溶液
解析： 　若将反应Fe＋2H＋ Fe2＋＋H2↑设计为原电池，则Fe
为负极，活动性比Fe弱的电极为正极，可以用石墨棒、铜棒等作正
极，电解质溶液为硫酸，故选C。
4. A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验。
装
置
现
象 二价金属A不断溶
解 C的质量增加 A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题：
（1）装置甲中负极反应是 。
（2）装置乙中正极反应是 ，
溶液中Cu2＋向 极移动（填“B”或“C”）。
（3）装置丙中溶液的c（H＋）变化是 （填“变大”“变
小”或“不变”）。
　A－2e－ A2＋　
　Cu2＋＋2e－ Cu　
　C　
　变小　
（4）四种金属活动性由强到弱的顺序是 。
解析：据图（Ⅰ）知，金属活动性：A＞B，A作负极，电极反
应为A－2e－ A2＋；据图（Ⅱ）知，金属活动性：B＞C，
正极反应为Cu2＋＋2e－ Cu，由阳离子向正极移动可知，
Cu2＋向C极移动；据图（Ⅲ）知，金属活动性：D＞A，正极
反应为2H＋＋2e－ H2↑，故c（H＋）减小。据图（Ⅰ）、
（Ⅱ）、（Ⅲ）知，金属活动性：D＞A＞B＞C。
　D＞A＞B＞C　
学科素养·稳提升
3
内化知识 知能升华
1. （2024·十堰高一期末）下列设备的使用过程中涉及化学能与电能
的相互转化的是（　　）
设备
选项 A B C D
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解析： 　风力发电机在工作时，消耗机械能（动能），产生电
能，把动能转化为电能，A不符合题意；手机电池充电时电能转变
为化学能，使用时化学能转变为电能，实现了化学能与电能的相互
转化，B符合题意；厨房排气扇在工作时，消耗电能，产生机械
能，把电能转化为机械能，C不符合题意；台灯（非充电式）使用
时将电能转化为光能，D不符合题意。
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2. 某同学将铁片和铜片插入苹果中，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
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解析： 　水果电池是原电池，原电池可将化学能转换为电能，A
正确；水果电池中Fe为负极，电极反应式为Fe－2e－ Fe2＋，B
错误；苹果中有酸性物质，可电离出H＋，Cu为正极，正极反应式
为2H＋＋2e－ H2↑，因此没有固体析出，质量不增加，C错误；
原电池工作时，电子由负极经导线流向正极，D错误。
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3. 某原电池的总反应离子方程式为Zn＋Cu2＋ Zn2＋＋Cu，则该原
电池的正确组成可以是下列的（　　）
解析： 　该原电池的负极必为锌，正极是比锌活动性弱的金属或导电的非金属，电解质溶液中含有Cu2＋，故选C。
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4. 如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电
路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是（　　）
A. 外电路的电流方向为X→外电路→Y
B. 若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C. X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D. 若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为 X＞Y
解析： 　外电路的电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相
反，A错误；X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极
上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X
为Fe，B、C错误，D正确。
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5. 以硫酸铜为电解质的原电池装置如图所示，下列叙述不正确的是
（　　）
A. 红色的铜在锌片表面生成
B. 电池的总反应为Zn＋CuSO4 ZnSO4＋Cu
C. 锌片为负极，发生氧化反应
D. 铜片质量逐渐增大，锌片质量逐渐减小
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解析： 　锌比铜活泼，锌为负极，电极反应为Zn－2e－ Zn2
＋，锌电极逐渐溶解；铜为正极，电极反应为Cu2＋＋2e－ Cu，
在铜电极表面生成红色的铜单质；红色的铜在铜片表面生成，A错
误；锌为负极，电极反应为Zn－2e－ Zn2＋，铜为正极，电极反
应为Cu2＋＋2e－ Cu，则电池的总反应为Zn＋CuSO4 ZnSO4
＋Cu，B正确；锌片为负极，失去电子，发生氧化反应，C正确；
铜电极表面生成红色的铜单质，铜片质量逐渐增大，锌电极逐渐溶
解，锌片质量逐渐减小，D正确。
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6. 如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列的M、N、P三种物质，其中可以成立的是（　　）
选项 M N P
A 锌 铜 稀硫酸
B 铜 铁 稀盐酸
C 银 锌 硝酸银溶液
D 锌 铁 硝酸铁溶液
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解析： 　该原电池中M棒变粗，N棒变细，说明原电池反应时N棒
溶解作负极，溶液中有金属析出在M棒上。A、B两项中，电解质
溶液分别为稀硫酸和稀盐酸，原电池工作时，不会有金属析出且A
中M棒变细；C项，正极反应为Ag＋＋e－ Ag，符合题意；D
项，正极反应为Fe3＋＋e－ Fe2＋，不会有金属析出，且M棒溶
解变细。
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7. （2023·惠州高一期中）中国向世界郑重承诺在2030年前实现碳达
峰，在2060年前实现碳中和。大力发展绿色能源、清洁能源是实现
碳中和的最有效方法。
（1）原电池反应能够提供电能而不产生CO2气体，如图是某原电池装置图。
①Zn棒是原电池的 极，发生 （填
“氧化”或“还原”）反应。
②Cu棒上发生的电极反应是 。
③溶液中H＋向 （填“Zn”或“Cu”）电极定向移动。
　负　
　氧化　
　2H＋＋2e－ H2↑　
　Cu　
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解析： ①Zn比Cu活泼，Zn作负极，发生氧化反应；②
Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－ H2↑；③溶液中H＋
向Cu极（正极）定向移动。
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（2）Mg、Al设计成如图所示原电池装置：
①若X为氢氧化钠溶液，负极的电极反应式为
。
②电解质溶液中的阴离子移向 极（填“Mg”或
“Al”）。
③当电路中通过1 mol e－时，溶液质量 （填“增加”或
“减少”）。
　Al－3e－＋4OH
－ [Al（OH）4]－　
　Al　
　增加　
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解析： ①若X为NaOH溶液，Al作负极，电极反应式
为Al－3e－＋4OH－ [Al（OH）4]－；②电解质溶液
中的阴离子移向Al极（负极）；③电池总反应为2Al＋
2NaOH＋6H2O 2Na[Al（OH）4]＋3H2↑，2 mol Al
溶解溶液质量增加54 g，生成3 mol氢气，溶液质量减少6
g，故溶液质量增加。
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8. 某化学兴趣小组利用反应：Zn＋2FeCl3 ZnCl2＋2FeCl2，设计
了如图所示的原电池装置，下列说法不正确的是（　　）
A. Zn为负极，发生氧化反应
B. a电极反应式为2Fe3＋＋2e－ 2Fe2＋
C. 电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极
D. 电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜电极
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解析： 　根据Cl－的移动方向可知，b电极为负极，a电极为正
极，根据电池反应式可知，Zn发生失电子的氧化反应，A正确；正
极发生还原反应，a电极反应式为2Fe3＋＋2e－ 2Fe2＋，B正确；
电子流动方向是b电极→导线→a电极，C错误；正极材料的活泼性
应比负极材料弱，D正确。
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9. 将过量的等质量的两份锌粉a、b，分别加入相同质量、相同浓度的
稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，图中产生H2的体积V（L）
与时间t（min）的关系，其中正确的是（　　）
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解析： 　a中加入硫酸铜溶液，会置换出金属铜，形成锌、铜、稀
硫酸原电池，加速金属铁和硫酸反应的速率，所以反应速率：a＞
b，速率越大，锌完全反应时所用的时间越短，所以a所用的时间小
于b所用的时间；产生氢气的量取决于稀硫酸的物质的量，而a、b
中金属锌均过量，分别和相同量的硫酸反应生成氢气的量相等，所
以氢气的体积：a＝b。
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10. 用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是（　　）
A. 若将图1中的Zn、Cu下端接触，Zn片逐渐溶解，Cu片上能看到气
泡产生
B. 图2中H＋向Zn片移动
C. 若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快
D. 图2与图3中，Zn片减轻的质量相等时，正极产物的质量比为1∶32
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解析： 　图1中，Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电
池，Zn片逐渐溶解，Cu片上可看到有气泡产生，A项正确；图2
中，H＋带正电荷，应该向正极Cu片移动，B项错误；图2中，由
于Mg的失电子能力强于Zn，所以将Zn片改为Mg片后，电子转移
速率加快，生成H2的速率也加快，C项正确；图2中假设消耗负极
65 g Zn，则转移2 mol电子，正极产生2 g H2，而图3中消耗负极65
g Zn，也转移2 mol电子，则正极析出64 g Cu，正极产物的质量比
为1∶32，D项正确。
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11. 反应Zn＋H2SO4 ZnSO4＋H2↑的能量变化趋势如图（Ⅰ）所示。
将纯锌片和纯铜片按如图（Ⅱ）方式插入100 mL相同浓度的稀硫
酸中一段时间。
回答下列问题：
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（1）该反应为 （填“吸热”或“放热”）反应。
解析： 根据图示可知，反应物的能量比生成物的高，
因此该反应为放热反应。
（2）下列说法中正确的是 （填字母）。
A. 甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B. 甲装置溶液中S 向锌极移动
C. 甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小
D. 两烧杯中H＋的浓度均减小
　放热　
　BD　
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解析： 乙装置没有构成原电池，不能实现化学能转变
为电能的变化，A错误；甲装置构成原电池，S 会向负
极Zn电极区移动，B正确；甲中Cu为正极，溶液中的H＋在
Cu电极上得到电子变为H2逸出，Cu本身不参加反应，故Cu
电极质量不变，C错误；在两个烧杯中都是H＋得到电子变为
H2逸出，导致溶液中c（H＋）减小，D正确。
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（3）在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速率：甲 乙（填
“＞”“＜”或“＝”）。
解析： 甲装置由于构成了原电池，使反应速率比乙装
置快，故反应速率：甲＞乙。
　＞　
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（4）当甲中产生1.12 L（标准状况）气体时，理论上通过导线的
电子数目为 。
解析： H＋在正极得到电子被还原变为H2，Cu电极反应
式为2H＋＋2e－ H2↑，n（H2）＝ ＝0.05
mol，则转移电子的物质的量n（e－）＝2n（H2）＝0.1
mol，转移的电子数目N（e－）＝0.1NA（或6.02×1022）。
　0.1NA（或6.02×1022）　
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（5）甲装置构成的原电池中，铜为电池的 （填“正”或
“负”）极。铜电极上发生的电极反应为
。
解析： 由于金属活动性：Zn＞Cu，所以在甲装置中，
Cu为正极，溶液中的H＋在Cu电极上得到电子变为H2逸出，
Cu电极的电极反应为2H＋＋2e－ H2↑。
　正　
　2H＋＋2e－
H2↑　
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11(共74张PPT)
第1课时　化学反应与热能
课
程 标
准 1.认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应。
2.了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。
3.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，体会提
高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性
目 录
1、基础知识·准落实
2、教学效果·勤检测
3、学科素养·稳提升
基础知识·准落实
1
梳理归纳 高效学习
分点突破（一）　放热反应与吸热反应
　化石燃料燃烧会释放大量的热，除了燃烧，其他的化学反应也伴随
着放热或吸热现象。
1. 实验探究
实验 实验1 实验2
实
验
操
作 在一支试管中加入2 mL 2
mol·L－1盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条 将20 g Ba（OH）2·8H2O晶体研细后
与 10 g NH4Cl晶体一起放入烧杯
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
实验 实验1 实验2
实验
装置
实验
现象 镁条逐渐溶解，有气泡
产生，温度计的示数升
高 有刺激性气味气体产生，用手触摸
杯壁下部，烧杯壁变凉，试着用手
拿起烧杯，木片粘在烧杯上
（1）放热反应
热量的化学反应称为放热反应；如镁条、铝片与盐
酸反应，木炭、氢气、甲烷的燃烧等。
（2）吸热反应
热量的化学反应称为吸热反应；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CO2的
反应等。
　释放　
　吸收　
2. 放热反应和吸热反应
（3）常见的放热反应与吸热反应
放热反应 吸热反应
常
见
反
应
举
例 ①大多数化合反应； ②所有的燃烧反应及缓慢氧化反应； ③酸碱中和反应； ④活泼金属与酸（或
H2O）的反应 ①大多数分解反应，如NH4Cl NH3↑
＋HCl↑；
②铵盐与碱的反应
Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl
BaCl2＋2NH3↑＋10H2O；
③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应
C＋H2O（g） CO＋H2、
C＋CO2 2CO；
④盐酸与碳酸氢钠的反应
注意：以上总结的常见的放热反应和吸热反应，仅是一般规
律，不可推广。如H2与CuO的反应实际是放热反应。
（4）判断放热反应和吸热反应的易错点
①需要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放热反应在常温下不一定容易发生。
③吸热反应不一定需要加热才能发生。
④吸热反应和放热反应都是化学变化，如NaOH固体溶于水是
放热过程，但不是放热反应；升华、汽化等过程是吸热过
程，但不是吸热反应。
1. 实验1中温度计的示数为什么会升高？你知道还有哪些反应是放热
反应？
提示：Mg与盐酸反应放出大量的热，会造成温度计的示数升
高。还有铝片与盐酸的反应、燃烧反应、H2与Cl2的化合都是放
热反应。
2. 实验2中烧杯和木片为什么会粘在一起？你知道还有哪些反应是吸
热反应？
提示：氢氧化钡晶体和NH4Cl晶体反应吸收大量的热，使烧杯周围
的温度降低，木片与烧杯间的水凝结成冰，从而使烧杯和木片粘在
一起。除氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应外，焦炭与CO2高温下
的反应等是吸热反应。
3. 氢氧化钠固体溶于水放出大量的热，该过程是放热反应吗？
提示：不是；因为NaOH固体溶于水不是化学反应，过程中尽管放
出热量，但不属于放热反应。
1. 下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是（　　）
A. 锌粒与稀硫酸的反应
B. 灼热的木炭与CO2的反应
C. 甲烷在氧气中的燃烧反应
D. Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应
解析： 　锌粒与稀硫酸的反应、甲烷的燃烧反应均是放热反应，
A、C项错误；Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，但反
应前后所含元素的化合价无变化，是非氧化还原反应，D项错误。
2. 下列物质间能量的变化与如图所示相符的是（　　）
A. 盐酸与碳酸氢钠的反应
B. 氮气与氧气生成一氧化氮的反应
C. 冰融化成水
D. 铝片与盐酸的反应
解析： 　图示为稀释浓硫酸，为放热过程；盐酸与碳酸氢钠的反
应、氮气与氧气生成一氧化氮的反应均为吸热反应，冰融化成水是
吸热过程，铝片与盐酸的反应为放热反应。
分点突破（二）　化学反应中能量变化的原因
1. 化学反应中能量变化的原因——微观角度
（1）化学反应的实质：原子的重新组合，即反应物中旧化学键的
和生成物中新化学键的 的过程。
　
断裂　
　形成　
（2）化学反应中能量变化
①原因
E1＞E2，吸热反应，E1＜E2，放热反应。
②实例
H2（g）＋Cl2（g） 2HCl（g）
计算分析
化学键 反应中能量变化 1 mol化学键 反应中能量变化
H—H 吸收436 kJ 共吸收
Cl—Cl 吸收243 kJ H—Cl 放出431 kJ 共放出
结论 679 kJ－862 kJ＝－183 kJ，即反应放出 热量 　679 kJ　
　862 kJ　
　183 kJ　
③结论：化学反应中能量变化的主要原因是
。
　化学键的断裂
与形成　
2. 化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度
（1）物质的稳定性与能量的关系
（2）化学反应中能量变化的决定因素（用E表示物质能量）
3. 从两角度比较放热反应与吸热反应
项目 放热反应 吸热反应
与物质能量大 小的关系　　 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
项目 放热反应 吸热反应
与化学 键强弱 的关系 生成物分子成键时释放的
总能量大于反应物分子断
键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的
总能量小于反应物分子断
键时吸收的总能量
反应 过程 图示
4. 计算公式
（1）用Q（吸）表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q
（放）表示生成物分子形成化学键时放出的总能量。
公式：ΔQ＝Q（吸）－Q（放）
（2）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）
1. 已知反应A（g）＋B（g） C（g）＋D（g），反应过程中的能
量变化如图所示，回答下列问题。
（1）该反应是吸热还是放热反应？该条件下，1 mol 气体A和1 mol
气体B反应放出或吸收的热量与E1、E2什么关系？
提示：吸热反应。吸收的热量为E1－E2。
（2）化学反应的本质为化学键的断裂和形成，从此角度分析E1、
E2的含义是什么？
提示：E1为反应物中化学键断裂吸收的能量，E2为生成物中
化学键形成放出的能量。
2. 已知2 mol氢气完全燃烧生成气态水时放出热量484 kJ。其他相关数
据如表。
化学键 O O H—H H—O
1 mol化学键断裂时 需要吸收的能量/kJ 496 x 463
则x＝ 　　。
提示：由题意知2H2（g）＋O2（g） 2H2O（g），2 mol H2完
全燃烧生成气态水放出484 kJ热量，则2x kJ·mol－1＋496 kJ·mol－1－
4×463 kJ·mol－1＝－484 kJ·mol－1，解得x＝436。
1. 已知2H H2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A. 2H H2过程中形成的化学键是共价键
B. 相同质量的氢气分子的能量比氢原子的能量低
C. 2H H2过程中形成1 mol新化学键放出437.6
kJ的能量
D. 1 mol H2离解成2 mol H要放出437.6 kJ能量
解析： 　H2分子中含有共价键，故2H H2过程中形成共价
键，A正确；由图可知，H原子变成H2放出能量，则等质量的氢气
分子的能量比氢原子的能量低，B正确；由图可知，2H H2过
程中，形成1 mol H—H要放出437.6 kJ能量，C正确；1 mol H2离解
成2 mol H原子，要断裂H—H，故要吸收437.6 kJ能量，D错误。
2.25 ℃和101 kPa下，H2（g）＋Cl2（g） 2HCl（g）的能量变化
如图所示。下列说法正确的是（　　）
A. 该反应为吸热反应
B. 生成1 mol HCl（g）时反应放热91.5 kJ
C. 氯气分子中的化学键比氢气分子中的化学键更稳定
D. 相同条件下，氢气分子具有的能量高于氯气分子具有的能量
解析： 　反应热＝反应物总键能－生成物总键能，即ΔQ＝[E
（H—H）＋E（Cl—Cl）]－2×E（H—Cl）＝（436 kJ·mol－1＋
243 kJ·mol－1）－（2×431 kJ·mol－1）＝－183 kJ·mol－1，则生成1
mol HCl（g）时反应放热183 kJ× ＝91.5 kJ，A项错误， B项正
确；由图可知，H—H键能大于Cl—Cl键能， 故氢气分子中的化学
键比氯气分子中的化学键更稳定，C项错误；氢气分子比氯气分子
更稳定，则相同条件下，氢气分子具有的能量更低，D项错误。
分点突破（三）　人类对能源的利用
1. 人类利用能源的三个阶段
2. 化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题
（1）一是其短期内不可再生，储量有限。
（2）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。
3. 在燃料利用过程中，节能的主要环节
（1） 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燃烧效率。
（2） 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，有效提高能量利用率。
　燃料燃烧　
　能量利用　
4. 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。
　可以再生　
　对环境无污染　
　太阳　
　风　
　氢　
5. 能源的多角度分类
分类依据 种类 举例
来源 来自太阳辐射的能量 太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能等
来自地球内部的能量 地热能、核能
来自天体的引力能量 潮汐能
转换 过程 一次能源 太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能
二次能源 石油制品、煤气、电能
分类 依据 种类 举例
利用 历史 化石燃料 煤、石油、天然气
新能源 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、
生物质能等
性质 可再生能源 太阳能、风能、水能、生物质能
不可再生能源 煤、石油、天然气、核能
1. 人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳
能文明时代”（包括风能、生物质能等太阳能的转换形态），人们
将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是
（　　）
A. 研究菠菜蛋白质“发电”属于“太阳能文明”
B. 发展太阳能经济不会减缓温室效应
C. 植物进行光合作用是将太阳能转化为化学能
D. 石油和天然气都属于碳素燃料
解析： 　菠菜蛋白质“发电”属于“太阳能文明”，A正确；发
展太阳能经济，能减少CO2的排放，减缓温室效应，B错误。
2. 风能是一种清洁无公害的可再生能源。下列有关风力发电的叙述不
正确的是（　　）
A. 可节约大量煤、天然气、石油等燃料
B. 有效减少二氧化碳排放，控制温室效应
C. 风能是一种清洁的环保型能源
D. 风力发电是化学能转变为电能
解析： 　风力发电可以减少热力发电的需要，从而节约大量煤、
天然气、石油等燃料，A正确；风力发电过程中没有化石燃料的燃
烧，有效减少二氧化碳排放，控制温室效应，B正确；风力发电不
会对环境造成污染，为清洁能源，C正确；风力发电是把风能转化
为电能，D错误。
教学效果·勤检测
2
强化技能 查缺补漏
1. 下列关于化学反应与能量变化的说法不正确的是（　　）
A. 化学反应一定伴随着能量变化
B. Na与H2O的反应属于放热反应
C. Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应属于放热反应
D. 化学变化中的能量变化主要是由化学键的断裂和形成引起的
解析： 　化学反应的本质是旧化学键的断裂与新化学键的形成，
由于断键吸热、成键放热，因此化学反应必然伴随着能量变化，
A、D正确；Na与H2O反应生成NaOH和H2，属于放热反应， B正
确；Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应，C错误。
2. “能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影
部分的能源是（　　）
A. 煤炭、石油、潮汐能
B. 水能、生物质能、天然气
C. 太阳能、风能、生物质能
D. 地热能、海洋能、核能
解析： 　A项，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B
项，天然气不是新能源，也不是可再生能源；D项，地热能是来自
地球内部的能源，核能不是可再生能源，也不是来自太阳的能源。
3. 先进的甲醇蒸气重整—变压吸附技术可得到高浓度CO2、H2混合
气，化学反应原理是CH3OH＋H2O CO2＋3H2，其能量变化如
图所示。下列说法正确的是（　　）
A. CH3OH转变成CO2和H2的过程是一个吸收能量
的过程
B. 反应物的总能量小于生成物的总能量
C. 形成H—H放出能量
D. 断开H—C放出能量
解析： 　由图示能量变化趋势可知，反应物的总能量大于生成物
的总能量，所以CH3OH转变成CO2和H2的过程是一个放出能量的过
程，A错误，B错误；化学键的形成需要释放能量，所以形成H—H
放出能量，C正确；化学键的断裂需要吸收能量，D错误。
4. 化学反应N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）的能量变化如图所示，
请回答下列问题：
（1）图中A、C分别表示
、 ，反应 （填“吸收”或
“释放”）能量。
　1 mol N2（g）和3 mol H2（g）的总能
量　
　2 mol NH3（g）的总能量　
　释放　
解析： A、C分别表示1 mol N2（g）和3 mol H2（g）的
总能量、2 mol NH3（g）的总能量，由于反应物总能量高于
生成物总能量，因此反应释放能量。
（2）反应过程中断裂的化学键为 ，
（填“吸收”或“释放”）的能量为 ；形成的化学
键为 ， （填“吸收”或“释放”）的能量
为 。
　1 mol N　 N和3 mol H—H　
　
吸收　
　E1　
　6 mol N—H　
　释放　
　E3　
解析：反应过程中断裂的化学键为1 mol N N和3 mol H—
H，吸收的能量为E1，形成的化学键为6 mol N—H，释放的
能量为E3。
（3）E2＝ （用E1、E3表示）。
　E3－E1　
学科素养·稳提升
3
内化知识 知能升华
1. 为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关
专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是
（　　）
A. H2O的分解反应是放热反应
B. 氢能源已被普遍使用
C. 氢气不易贮存和运输，无开发利用价值
D. 2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和 1 mol O2具有的总能量
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解析： 　水的分解是吸热反应，A项错误；氢能源由于受贮存和
运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用价值，
B、C两项错误；2 mol H2在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol H2O，并
放出大量的热，故2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2
具有的总能量，D项正确。
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2. 下列反应或过程中能量的变化符合图像的是（　　）
A. H＋H H—H
B. 2NH4Cl＋Ba（OH）2·8H2O BaCl2＋2NH3↑＋
10H2O
C. Mg＋2HCl MgCl2＋H2↑
D. H2SO4＋2KOH K2SO4＋2H2O
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解析： 　根据图像，生成物的总能量大于反应物的总能量，说明
反应是吸热反应。A项，形成化学键的过程中会放出能量，与图像
不符；B项，属于铵盐和碱的反应，是吸热反应，与图像相符；C
项，属于金属与酸的反应，是放热反应，与图像不符；D项，属于
酸碱中和反应，是放热反应，与图像不符。
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3. 将铁粉和硫粉充分混合后加热，待反应一发生即停止加热，反应仍
可持续进行，直至反应完全生成新物质硫化亚铁。此现象说明
（　　）
A. 该反应是吸热反应
B. 该反应是放热反应
C. 铁粉和硫粉在常温下容易发生反应
D. 生成物硫化亚铁的总能量高于反应物铁粉和硫粉的总能量
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解析： 　铁粉和硫粉充分混合后加热，反应一开始即停止加热，
反应仍可持续进行，说明该反应是放热反应，即生成物的总能量低
于反应物的总能量。
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4. （2024·湘潭高一检测）将盛有NH4HCO3粉末的试管放入盛有少量
醋酸的大烧杯中。然后向试管中加入盐酸（如图），反应剧烈，醋
酸逐渐凝固。由此可知（　　）
A. NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B. 该反应中，热能转化为产物内部的能量
C. 反应物的总能量高于生成物的总能量
D. 反应物中化学键断裂吸收的能量少
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解析： 　醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度
降低，因此该反应为吸热反应，反应物中化学键断裂吸收的能量多
于生成物中化学键形成放出的能量，A、D错误；吸热反应中反应
物吸收能量，得到的生成物内能增加，B正确；反应物的总能量低
于生成物的总能量，C错误。
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5. 根据下面的信息判断，下列叙述正确的是（　　）
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A. 2 mol H2（g）与1 mol O2（g）反应生成2 mol H2O（g）放出的能
量为490 kJ
B. 化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关
C. 1 mol H2（g）与0.5 mol O2（g）反应生成1 mol H2O（l）放出的能
量为245 kJ
D. 2 mol H2O（g）的能量比2 mol H2（g）与1 mol O2（g）的能量之
和高
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解析： 　2 mol H2（g）与1 mol O2（g）反应生成 2 mol H2O（g）
放出的能量为490 kJ，A正确；化学反应中能量变化的大小与参加
反应的反应物的质量成正比，B不正确；1 mol H2（g）与0.5 mol
O2（g）反应生成1 mol H2O（g）放出的能量为245 kJ，C不正确；
2 mol H2（g）与1 mol O2（g）反应生成2 mol H2O（g）的反应是放
热反应，故2 mol H2O（g）的能量比2 mol H2（g）与1 mol O2（g）
的能量之和低，D不正确。
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6. （1）如图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意
图，说明这个反应是 （填“吸热”或“放热”）反应，NO2
和CO的总能量 （填“大于”“小于”或“等于”）CO2和
NO的总能量。
　放热　
　大于　
解析： 根据题中图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热。
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（2）已知在高温、高压、催化剂作用下，1 mol石墨转化为金刚
石，吸收1.9 kJ的热量。
①该反应 （填“是”或“不是”）吸热反应。
②石墨和金刚石相比， 能量高， 更稳定。
③推测石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧， 放
出的热量多。
　是　
　金刚石　
　石墨　
　金刚石　
解析： 1 mol石墨转化为金刚石，该反应吸收1.9 kJ的热量，属
于吸热反应，金刚石的能量高，石墨的能量低，故石墨更稳定，
石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧时金刚石放出的热量多。
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7. 如图表示化学反应过程中的能量变化，据图判断下列说法中合理的是（　　）
A. CaO、浓硫酸分别加入水中时的能量
变化符合图1
B. 500 mL 2.0 mol·L－1 H2SO4溶液和500 mL 2.0 mol·L－1 Ba（OH）2
溶液的反应符合图1
C. 发生图1能量变化的任何反应，一定不需要加热即可发生
D. 500 mL 2.0 mol·L－1盐酸和500 mL 2.0 mol·L－1 NaOH溶液的反应
符合图2
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解析： 　浓硫酸稀释时没有发生化学反应，只是放热过程，A错
误；H2SO4和Ba（OH）2的反应为放热反应，反应物的总能量大于
生成物的总能量，B正确；图1表示放热反应，有些放热反应需要
加热，如铝热反应属于放热反应，但需要高温条件才能发生，C错
误；酸碱中和反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能
量，符合图1的能量变化曲线，D错误。
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8. （2024·长沙雅礼中学入学考）N2和H2在催化剂表面合成氨的微观
历程及能量变化的示意图如下，用 、 、 分别表示N2、H2、
NH3，已知：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g），该反应属于放热
反应。
下列说法不正确的是（　　）
A. ②→③过程，是吸热过程
B. ③→④过程，N原子和H原子形成了含有极性键的NH3
C. 合成氨反应中，反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放
的能量
D. 合成氨反应中，反应物总能量大于生成物总能量
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解析： 　 由反应历程知，①→②为催化剂吸附N2、H2的过程，②
→③为N≡N、H—H的断裂过程，③→④为化学键的形成过程。②
→③为N≡N、H—H的断裂过程，断裂化学键吸热、形成化学键放
热，则②→③过程是吸热过程，A正确；由图可知，③→④的过程
是N原子和H原子形成NH3的过程，NH3分子中含有极性键N—H，B
正确；合成氨的反应为放热反应，则反应物断键吸收的能量小于生
成物形成新键释放的能量，C错误；合成氨的反应为放热反应，则
反应物总能量大于生成物总能量，D正确。
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9. 某反应由两步反应A→B→C构成，其反应能量变化曲线如图所示，
下列叙述正确的是（　　）
A. 两步反应均为吸热反应
B. 三种物质中C最不稳定
C. A与C的能量差为ΔE
D. A→B的反应一定需要加热
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解析： 　根据图示可知，能量大小为B＞A＞C，故A→B为吸热反
应，B→C为放热反应，其中A、C的能量差为ΔE，C的能量最低，
C最稳定，A、B项错误，C项正确；吸热反应不一定需要加热，D
项错误。
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10. 现代社会的一切活动都离不开能量，化学反应在发生物质变化的
同时伴随能量的变化。回答下列问题：
（1）下列反应中，属于放热反应的是 （填字母）。
A. 盐酸与NaHCO3
B. Ba（OH）2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应
C. Zn和稀硫酸反应
D. KOH溶液和稀硝酸反应
解析： A项，盐酸与NaHCO3的反应是吸热反应；B项，Ba（OH）2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应是吸热反应；C项，Zn和稀硫酸反应是放热反应；D项，KOH溶液和稀硝酸反应是放热反应。
　CD　
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（2）由如图的能量转化关系可知生成16 g CH3OH（l）需要
（填“吸收”或“放出”） kJ能量。
　放出　
　45.5　
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解析： 由图知，该反应是放热反应，生成1 mol
CH3OH（l）需要放出（510－419）kJ＝91 kJ能量，则生成
16 g 即0.5 mol CH3OH（l）需要放出45.5 kJ能量。
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（3）如图为1 mol N2（g）和1 mol O2（g）充分反应生成2 mol
NO（g）的能量变化图。若断裂1 mol NO分子中的化学键，
需要吸收 能量。该反应中反应物所具有的总能量
（填“高于”“低于”或“等于”）生成物所具有的总
能量。
　632 kJ　
　低
于　
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解析： 由图知，若断裂1 mol NO分子中的化学键，需
要吸收632 kJ能量。破坏1 mol N2（g）和1 mol O2（g）需要
吸收的总能量为946 kJ＋498 kJ＝1 444 kJ，生成2 mol NO放
出能量为2×632 kJ＝1 264 kJ，吸收的能量大于放出的能
量，因此N2（g）和O2（g）生成NO（g）的反应是吸热反
应，则该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的
总能量。
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（4）某实验小组为了探究化学能与热能的转化，设计了如图所示
的三套实验装置：
①某同学选用装置Ⅰ进行实验（实验前U形管里液面左右相
平），在甲试管中加入了适量Ba（OH）2溶液与稀硫酸，U
形管中可观察到的现象是 。
　左端液面降低，右端液面升高　
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②上述3个装置中，能探究“铜与浓硝酸的反应是吸热反应
还是放热反应”的装置是 （填装置序号）。
解析： ①装置Ⅰ中，甲试管反应放热，则乙中气体受热
膨胀，U形管中可观察到的现象是：左端液面降低，右端液
面升高。②装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将产生的气体
用水吸收的装置，不能证明该反应是放热还是吸热反应，则
能探究“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的装
置是Ⅰ、Ⅱ。
　Ⅰ、Ⅱ　
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