2023-2024学年人教版高一化学专项复习：化学反应与能量变化（解析版）

专题05化学反应与能量变化

考点01化学反应过程中存在热量变化考点05原电池的应用和设计

考点02化学反应中能量变化的原因考点06一次电池和二次电池

考点03人类对能源的利用考点07燃料电池及其电极反应式的书写

考点04原电池及其原理考点08电极反应式的书写原则和类型

■考点清单oi化学反应过程中存在热量变化

1.吸热反应和放热反应

（1）①把释放热量的化学反应称为放热反应。

②把吸收热量的化学反应称为吸热反应。

（2）常见的放热反应和吸热反应

放热反应吸热反应

①所有燃烧反应

①大多数分解反应

②酸碱中和反应

②C+CO2（以C、H2为还原剂的氧化还原反应）

③大多数化合反应

@Ba（OH）2-8H2O+NH4C1（固态钱盐与碱的反应）

④活泼金属跟水或酸的反应

④NaHCCh与盐酸的反应

⑤物质的缓慢氧化

2.化学反应中总会伴随着能量变化

通常主要表现为热能的变化，有的放出热量,有的吸收热量。

【易错提醒】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）2-8H2。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。

①NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；

②升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。

I考点清单02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

（1）化学反应过程（物质变化）

（2）化学反应中能量变化的原因

化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。

吸收能量（3）

I

反应物黯鬻生成物

新化学键形成

[

释放能量（瓦）

E\>E-L,反应吸收能量（吸热反应）；

El〈E2,反应放出能量（放热反应）。

2.化学反应中能量的决定因素

化学反应中能量变化决定于反应物的总能量和生成物总能量的相对大小。

放热反应吸热反应

反应物的总能量高生成物的总能量高

化学反应口向环境

大>释放能量O从环境

化学反应LJ吸收能量

生成物的总能量低反应物的总能量低

化学能转化为热能热能转化为化学能被生成物“储存”

【归纳总结】放热反应与吸热反应比较

类型

比较\放热反应吸热反应

定义释放热量的化学反应吸收热量的化学反应

形成反应物具有的总能量大于生成物具有的总反应物具有的总能量小于生成物具有

原因能量的总能量

与化学键生成物分子成键时释放的总能量大于反应生成物分子成键时释放的总能量小于

的关系物分子断键时吸收的总能量反应物分子断键时吸收的总能量

（1）用£（反应物）表示反应物的总能量，E（生成物）表示生成物的总能量，△。表示能量变化，则：AQ=E（生

成物）一E（反应物）。

（2）用0（吸）表示反应物分子断裂时吸收的总能量，0（放）表示生成物分子成键时放出的总能量，公。=。（吸）

一。（放）。

■考点清单03人类对能源的利用

L能源使用历史：

早期以树枝杂草为主要能源，现代以煤、石油和天然气为主要能源。

2.化石燃料利用过程中存在的问题

U）储量有限，短期内不可再生。

（2）煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO?、NO»CO等是大气污染物的主要来源。

3.节能减排的措施

（1）燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率。

（2）能量利用阶段提高能源的利用率。

（3）开发使用新能源，目前人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。

【知识拓展】能源的多角度分类

分类依据种类举例

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

来源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

转换一次能源太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能

过程二次能源石油制品、煤气、电能

利用化石燃料煤、石油、天然气

历史新能源太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、生物质能等

可再生能源太阳能、风能、水能、生物质能

性质

不可再生能源煤、石油、天然气、核能

考点清单04原电池及其原理

L原电池的概念

原电池是把化学能转化为电能的装置;

原电池的反应本质是氧化还原反应。

2.原电池的工作原理

（1）铜锌原电池

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

锌流出Zn—2e=Zn2+氧化反应

+

铜正极MA2H+2e-=H2T还原反应

化学方程式：Zn+H2sO4=ZnSO4+H2T

总反应

离子方程式：ZH+2H+^=ZII2++H2T

（2）能量转化：化学能转变为电能。

3.原电池的构成条件

理论上，放热的氧化还原反应均可构成原电池。

装置条件：（1）具有活动性丕回的两个电极（金属与金属或金属与能导电的非金属）。

（2）溶液：两电极均插入电解质溶液中。

（3）导线：两电极用导线相连，形成闭合回路。

【方法技巧】原电池的判定方法

一看反应原理（能否自发地进行氧化还原反应）；二看构成条件（两极一液成回路：两个活泼性不同的电极,

插入电解质溶液中，装置形成闭合回路）。

4.原电池正、负极的判断

5.原电池中电子、离子的移动规律

在原电池中，电子在导线中定向移动（由负极流出，流入正极），离子在溶液中定向移动（阳离子移向正极，

阴离子移向负极），即“电子不下水，离子不上岸”或“电子走陆路，离子走水路”，它们共同组成了一个完整

的闭合回路。

6.原电池的工作原理

负极正极

电极材料活泼性较强的金属活泼性较弱的金属或能导电的非金属

电子流向电子流出极电子流入极

离子移

阴离子移向的极阳离子移向的极

动方向

反应类型氧化反应还原反应

反应现象溶解的极增重或有气泡放出的极

电极反应式还原剂一几。=氧化产物氧化剂十〃/一还原产物

|考点清单05原电池的应用和设计

1.加快化学反应速率

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。

实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时,

供伤下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。

一般原电池中，活泼金属作负极，发

保加）一生氧化反应，不活泼金属作正极，发

生还原反应。

有两种金属A和B,用导线连接后插

侯砌一入稀硫酸中，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（一般为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。

3.设计思路

（1）定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。

（2）拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应。

还原剂一〃■^=氧化产物（负极电极反应）；

氧化剂还原产物（正极电极反应）。

（3）找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极稳

定的金属或能导电的非金属。

（4）画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。

I考点清单06一次电池和二次电池

1.一次电池

（1）特点：电池放电后丕能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），如锌镒干电池属于一次电池。

（2）锌镒干电池的构造如图所示：

①锌筒为负极,电极反应是Zn—2e「=Zn2+。

②石墨棒为正极，最终被还原的物质是二氧化原。

③NH4cl糊的作用电解质溶液。

2.二次电池（充电电池）

（1）特点：二次电池在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前的状

态。

放电

（2）能量转化：化学能充电电能

（3）常见的充电电池：铅酸电池、镇氢电池、锂离子电池。

I考点清单07燃料电池及其电极反应式的书写

1.燃料电池

（1）特点：①反应物储存在电池外部，②能量转换效率高、清洁、安全，③供电量易于调节。

（2）燃料电池常用的燃料有：氢气、里烷、乙醇等。

常用氧化剂：氧气。

2.燃料电池电极反应式的书写

（1）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

合后的反应。甲烷燃料电池（电解质溶液为NaOH溶液）的总反应为CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O»

（2）写出电池的正极反应式。

无论负极燃料是H2还是含碳燃料（CO、CH4、CH3OH、C4H10、C2H50H……）,正极一般都是02发生还原反

应，在碱性条件下，正极反应式为02+2压0+41=40JT,若在酸性条件下，则正极反应式为O2+4H+

+4e=2H2Oo

（3）写出负极反应式：负极反应式=总反应式一正极反应式。

■考点清单08电极反应式的书写原则和类型

1.书写电极反应式的原则

电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得

电池总化学（或离子）方程式。

2.书写电极反应式的基本类型

（1）类型一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遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。（注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如

铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2+,但Pb2+与硫酸溶液中的SOK不共存，因而负极电极反应式为Pb—21

+SOF=PbSO4）

④将两电极反应式相加（注意两极得失电子数相等）可得电池总反应式。

（2）类型二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。

练

1.（22-23高一下•重庆•期中）下列说法正确的是

A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

B.反应放出或吸收热量的多少与反应物和生成物所具有总能量的相对大小有关

C.已知C（s,金刚石尸C（s,石墨）为放热反应，说明金刚石比石墨更稳定

D.化学反应过程中，断键放热成键吸热是能量变化的主要原因

【答案】B

【解析】A.需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铝热反应需要加热才能进行但却是放热反应,

A错误;

B.从宏观来看反应放出或吸收热量的多少与反应物和生成物所具有总能量的相对大小有关，B正确;

C.从金刚石转化为石墨，反应放热，说明石墨能量低于金刚石，因此石墨更稳定，C错误;

D.化学反应过程中，断键吸热，成键放热，D错误;

故选B。

2.（22-23高一上•甘肃天水・月考）下列装置能构成原电池的是

cur~leu

Znj|Ag

AgNC>3溶液乙醇

乙T

B.只有乙C.只有丙D.除乙外均可以

【答案】C

【解析】A.两个半电池没有形成闭合回路，故不能构成原电池，A错误;

B.两个电极均为Cu,不能构成原电池，B错误；

C.Fe、C在稀硫酸中构成以Fe为负极、石墨为正极的原电池，C正确；

D.乙醇为非电解质，不能构成原电池，D错误。

故选C。

3.（22-23高一下•河北唐山•月考）如图为N2（g）和O2（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化。下列说法正确的

是

OO+••放出能量

震鬻量,吸收能量t\2x632kJ-mor'

946kJ-mol/498kJ-moL

•O«O

A.通常情况下，O2（g）比N2（g）稳定

B.N2（g）和02（g）反应生成NO（g）是吸热反应

C.N2（g）和02（g）反应生成ImolNO（g）放出632kJ能量

D.lmolN2（g）和ImoKXg）具有的总能量大于2moiNO（g）具有的总能量

【答案】B

【解析】A.2伍）断键吸收的能量比。2伍）多,因此N2（g）更稳定，A错误;

8.1111012伍）和11110102值）的反应吸收的总能量为946+498=1444口，生成2moiNO（g）放出的总能量为

2x632=1264kJ,吸收的能量大于放出的能量，反应是吸热反应，B正确；

C.lmolN2（g）^DlmolOj（g）的反应吸收的总能量为946+498=1444kJ,生成2moiNO（g）放出的总能量为

2x632=1264kJ,吸收的能量比放出的能量多180kJ,生成ImolNO（g）放出90kJ能量，C错误；

D.因为反应为吸热反应，所以lmolN2（g）和ImoKXg）具有的总能量小于2molNO（g）具有的总能量，D错

误；故选D。

4.（22-23高一下•山东淄博•月考）已知：4Al（s）+3O2（g）=2AbO3（s）,该反应放出的热量为QkJ。下列能量图

与该反应所体现的能量关系匹配的是

f2A12O3（S）"4Al(s)+3O2(g)

能-----------Bb---------------------

量量

A.吸收QkJB.放出QkJ

⑸

4Al(s)+3O2(g)2Al2O3

【解析】A.该反应是放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高，发生反应放出热量，而图像A体

现的是生成物的能量比反应物的总能量高，属于吸热反应，A错误；

B.该反应是放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高，发生反应放出热量，而图像B与反应事实相

吻合，B正确；

C.该反应是放热反应，则反应物的总能量比生成物的总能量高，发生反应时会放出热量，化学反应放出的

热量是反应物总能量与生成物总能量之差，C错误；

D.该反应是放热反应，则反应物的总能量比生成物的总能量高，图示D显示的生成物的总能量比反应物

总能量高，属于吸热反应，与反应事实相违背，D错误；

故选Bo

5.（23-24高一上•福建三明•月考）下列有关装置的说法正确的是

A.装置I中Mg为原电池的负极

B.装置IV工作时，电子由锌通过导线流向碳棒

c.装置ni可构成原电池

D.装置H为一次电池

【答案】B

【解析】A.A1能够与NaOH溶液反应，而Mg不能反应，所以装置I中Mg为原电池的正极，A1为原电池

的负极，A错误；

B.由于电极活动性Zn比C强，所以Zn为负极，碳棒为正极，故装置IV工作时，电子由负极锌通过导线

流向正极碳棒，B正确；

C.装置III中2个电极都是Zn,没有活动性不同的电极，因此不可构成原电池，C错误；

D.装置n可充电，为电解池；也可放电，为原电池，故装置II电池为二次电池，D错误；

故选B。

6.（23-24高一上•河北衡水•月考）下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是（）

锌筒

多

抬^

石

墨

电

极

干电池示意图铅蓄电池示意图氢氧燃料电池示意图

A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池

B.干电池在长时间使用后，锌筒被破坏

C.铅蓄电池工作过程中，每通过2moi电子，负极质量减轻207g

D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

【答案】C

【解析】A.干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，A

选项正确；

B.在干电池中，Zn作负极，被氧化，因此长时间使用后，锌筒被破坏，B选项正确；

C.铅蓄电池工作过程中，硫酸铅在负极上析出，该极质量应该增加而非减小，C选项错误；

D.氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是

一种具有应用前景的绿色电源，D选项正确；

故选C。

7.（22-23高一下•重庆沙坪坝•期中）乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200%：左右时供电，电池总

反应为：C2H5OH+3C）2=2CO2+3H2C）,电池不意如图，下列说法中，正确的是

A.电池工作时，质子向电池的负极迁移

B.电池工作时，电子由b极沿导线流向a极

+

C.b极上发生的电极反应是：4H+O2+4e-=2H2O

D.a极上发生的电极反应是：C2H5OH+3H2O+12e=2CO2+12H+

【答案】C

【解析】A.该燃料电池放电时，带正电荷的微粒向正极移动，所以质子向正极移动，选项A错误；

B.燃料电池中，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，所以该燃料电池放电时，电子从负极

a沿导线流向正极b,选项B错误；

C.燃料电池中，投放氧化剂的电极是正极，则b极上氧气得电子和氢离子反应生成水，所以电极反应式为

+

4H+O2+4e=2H2O,选项C正确；

D.燃料电池中，投放燃料的电极是负极，负极上燃料失去电子发生氧化反应，所以a电极反应式为

C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+,选项D错误：

故选C。

8.（2023高一•湖南株洲•期中）关于如图所示装置，下列说法正确的是

A.该装置是将电能转化为化学能

B.Zn作负极，发生还原反应

C.Cu上发生的反应为2H++2e-=H?T

D.电子流向：CUT导线一＞Zn

【答案】c

【分析】锌活动性大于铜，锌发生氧化反应为负极、氢离子在铜极发生还原反应，铜极为正极;

【解析】A.该装置是原电池装置，将化学能转化为电能，A错误;

B.Zn作负极，发生氧化反应，B错误;

C.氢离子在铜极发生还原反应生成氢气，Cu上发生的反应为2H++2-=乩1,C正确;

D.电子由负极流向正极：Zn—•导线—>Cu,D错误;

故选Co

9.(22-23高一下•河北邯郸•月考)如图为银锌纽扣电池，其电池的电池反应式为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2

+2Ag,下列说法不正确的是

浸有KOH(aq)

,隔板

Ag2O

A.锌作负极

B.正极发生还原反应

C.负极的电极方程式为：Zn-2e-=Zn2+

D.电池工作时，电流从Ag2。经导线流向Zn

【答案】C

【分析】由电池反应式：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag,锌元素化合价升高，负极为Zn,银元素化合价

降低，正极为Ag2。；

【解析】A.在反应中，Zn的化合价升高，发生氧化反应，故Zn作负极，A正确；

B.正极为Ag2O得电子生成Ag,化合价降低，发生还原反应，B正确；

C.负极的电极方程式为：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2,C错误；

D.电流由正极流向负极，Ag2。作正极，故电池工作时，电流从Ag2。经导线流向Zn,D正确；

故选Co

10.(22-23高一下•四川南充・月考)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通铅酸充电电池相比，该电池能

放电

较长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,该

充电

电池放电时，锌为

A.正极，并被还原B.正极，并被氧化

C.负极，并被还原D.负极，并被氧化

【答案】D

放电

［解析】根据电池总方程式3Zn+2K2FeO4+8H2OU3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH可知，放电时锌失去电子作

充电

负极，被氧化;

故选D。

11.（22-23高一下•山西太原•期中）X、Y、Z、M代表四种金属元素，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸

中时，Z极上有H?放出；单质Z可以从Y的盐溶液中置换出单质Y；又知M?+的氧化性强于丫2+。则这四

种金属的活动性由强到弱的顺序为

A.X>Z>Y>MB.X>Y>Z>M

C.M>Z>X>YD.X>Z>M>Y

【答案】A

【解析】金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出，所以X是负极，Z是正极,

故金属的活动性：X>Z；单质Z可以从Y的盐溶液中置换出Y,说明金属的活动性：Z>Y；M?+离子的

氧化性强于丫?*离子，所以金属的活动性Y>M；综上可知四种金属的活动性由强到弱的顺序为

X>Z>Y>M,A项正确。

12.（23-24高一下•辽宁沈阳•期中）有一种被称为“软电池”的纸质电池，其总反应为：

Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH»下列说法正确的是

A.该电池中Zn作负极，发生还原反应

B.该电池工作时电流由Zn经导线流向MnCh

C.正极电极反应为：MnO2+e+H2O=MnOOH+OH-

D.当6.5gZn完全溶解时，流经电解质溶液中的电子个数约为1.204x1023

【答案】C

【解析】A.该电池中锌化合价升高，Zn作负极，发生氧化反应，A错误；

B.锌发生氧化反应，锌是负极，MnCh得电子发生还原反应，MnC）2是正极，该电池工作时电流由MnCh

经导线流向Zn,B错误；

C.根据总反应式，正极MnCh得电子发生还原反应，正极电极反应为：MnO2+e+H2O=MnOOH+OH-,C正

确；

D.电子不下水，即电子不会流经电解质溶液中，D错误；

故选C。

13.（22-23高一下•浙江嘉兴•期末）某化学兴趣小组为了探索电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一

系列实验，实验结果记录如下：

实验编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向

1Mg、Al稀盐酸指向铝

2Al、Cu稀盐酸偏向铜

3Al>石墨稀盐酸偏向石墨

4Mg、AlNaOH溶液偏向镁

根据上表中记录的实验现象，下列说法不正确的是

A.实验1中铝电极上发生还原反应

B.实验2中电子从铝片经导线流向铜片

C.实验2和3都是A1做负极，实验1和4都是A1做正极

D.实验3正极的电极反应为2H++2e-=H2T

【答案】C

【解析】A.实验1中电解质溶液为稀盐酸，则根据金属活动性Mg>AL则金属Mg做负极材料，化合价

升高失去电子发生氧化反应，金属A1为正极发生还原反应，A项正确；

B.实验2中电解质溶液为稀盐酸，则金属A1为负极，化合价升高失去电子，则电子从负极经过导线流向

正极，B项正确；

C.实验2中金属A1为负极，实验3中金属A1为负极，实验1中金属A1为正极，实验4中金属A1为负极,

C项错误；

D.实验3正极为石墨，电解质溶液为稀盐酸，则溶液中的阳离子在石墨电极上变为氢气，正极的电极反应

式为：2H++2e-=H2f,D项正确；

故选C。

14.（23-24高一上・福建宁德・期中）铜锌原电池为电化学建构认识模型奠定了重要的基础，懂得原理才能真

正做到举一反三，应用到其他复杂的电池分析中。盐桥中装有琼脂凝胶，内含氯化钾。下面两种原电池说

法错误的是

In

A.原电池I和II的反应原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu

B.电池工作时，导线中电子流向为Zn—Cu

C.正极反应为Zn-2e=Zn2+,发生还原反应

D.电池工作时，盐桥中的K+向右侧烧杯移动，C1-向左侧烧杯移动

【答案】C

【分析】在原电池中，若两金属做电极，一般活泼金属做负极，不活泼金属做正极。I和II两个原电池装置

中，都是锌做负极，铜做正极。

【解析】A.原电池I和II中，Zn为负极，Cu为正极，CuS04为电解质溶液，工作原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,

故A正确；

B.在原电池中，负极