專題02化學變化中的能量變化

思維導圖)

常見的吸熱反應和放熱反應

吸熱反應與放熱反應化學變化中能量變化的實質

化石燃料的燃燒

化學變化中的能量變化?

銅-鋅原電池的工作原理

化學能與電能的轉化化學電源的分類

新能源的開發(fā)與利用

考點串講

吸熱反應和放熱反應

1.反應的熱效應：化學反應中的能量變化，通常表現(xiàn)為熱量的變化。反應時所放出或吸收的熱量，叫做

反應的熱效應。

2.放熱反應：化學中把有熱量放出的化學反應叫做放熱反應。

3.吸熱反應：把吸收熱量的化學反應叫做吸熱反應。

4.吸熱反應與放熱反應的區(qū)別：

(1)中學化學中，熱量的單位常用焦(J)。放出熱量的反應，反應式右邊用表示；吸收熱量

的反應，在反應式右邊用△HvO表示。

(2)放熱反應發(fā)生后，只要不斷補充反應物，反應能持續(xù)進行下去；而吸熱反應只補充反應物，不維

持反應條件，反應就會停下來。因此，當反應開始后，放熱反應能自發(fā)地進行下去，而吸熱反應不能自

發(fā)地進行下去。

因此，吸熱反應是熱能轉化為物質內部的能量而儲存起來的過程，放熱反應為物質內部的能量部分

轉化為熱能而釋放出來的過程。

吸熱放熱與化學鍵的斷裂與生成

從本質上講，化學反應中一方面舊的分子破壞，分裂成原子或原子團；另一方面這些原子或原子團再重

新組合，形成新的分子。所以，化學反應是舊的化學鍵不斷地斷裂，新的化學鍵不斷地形成的過程。由

于化學鍵是原子間強烈的相互作用，分子在破壞的過程中，斷裂化學鍵需要吸收能量。與之相反，原子

或原子團在形成新的化學鍵而結合成新的分子的過程中會釋放出能量。如果反應中斷鍵吸收的能量大于

成鍵釋放的能量，則該反應為吸熱反應；如果反應中斷鍵吸收的能量小于成鍵釋放的能量，則該反應

為、放熱反應。

由于斷鍵需要吸收能量，所以許多反應需要一個初始條件才能引發(fā)，比如光照、加熱、點燃、電火

花等，其作用都是提供一定的能量。許多放熱反應一經引發(fā)后，原子或原子團在成鍵時釋放出的熱量足

以供給其反應物在斷鍵時需要吸收的能量，反應可以一直持續(xù)到反應物耗盡為止。面有些反應卻始終需

要外界提供能量以供給其反應物斷鍵所需要的能量，當環(huán)境所提供的熱量或光照等不能滿足其能量需要

時，則需要采取加熱等措施額外地給予能量補充，否則反應不能繼續(xù)進行。綜上所述，化學反應的條件

與化學反應過程中的熱效應無關。

5.常見的放熱反應與吸熱反應

（1）常見的放熱反應：炭的燃燒，氫氣和氧氣的化合反應，中和反應。

（2）常見的吸熱反應：碳酸鈣的分解、紅熱的碳與二氧化碳反應生成一氧化碳。

化學能與電能的轉化

1.化學電源的定義及其分類:

化學能可以轉變?yōu)闊崃?，還可以轉變?yōu)槠渌问降哪芰?。把化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置，我們稱為原化

學電源，習慣上稱為原電池?；瘜W電源大體上可分為電池、蓄電池和燃料電池三大類。常見的干電池（中

性鋅、二氧化鎰電池）就是一種原電池。

2.構成原電池的條件：

要形成原電池必須同時滿足（1）、（2）、（3）三個條件：

（1）能自動發(fā)生氧化一還原反應；（2）活潑性不同的兩種導體做電極；（3）電解質溶液（能導電

的溶液），形成閉合回路

3.Cu—Zn原電池：

Cu-Zn原電池裝置形成條件電極名稱及反應電子流向

負極:氧化反應，金屬失電子

負極（鋅棒）：Zn-2e—>Zn2+

①活動性不同的

（氧化反應）

CuZn兩電極（連接）

正極:還原反應,溶液中的陽離

②電解質溶液（電

子得電子或者氧氣得電子（吸氧

極插入其中并負極"正極

腐蝕）

與電極自發(fā)反

正極（銅棒）：2H++2e―啊f

X-7應）

（還原反應）

稀硫單③形成閉合電路

i總反應的離子方程式：

Zn+2H*—Zi"+Hjf

二、疑難解析

?為什么原電池的總反應一定是氧化還原反應？

原電池是產生電流的裝置，產生電流必然有電子轉移，而只有氧化還原反應中才有電子轉移。原電

池反應是讓氧化反應和還原反應分別在兩個電極上進行，通過電子轉移形成電流，從而把化學能轉化為

電能。

?判斷原電池正、負極的方法

原電池的兩個電極一般是活潑性不同的兩種金屬或一種金屬與一種能導電的非金屬構成。判斷原電

池的正負極有多種方法：

若從電極材料來判斷，活潑的金屬一般作負極，不活潑的金屬或能導電的非金屬材料構成的電極一

般作正極；

若從反應的類型來判斷，發(fā)生氧化反應的一極為負極，發(fā)生還原反應的一極為正極；

若從質量變化的情況來判斷，質量減輕的一極一般是負極；

若從電子的得失及電流的方向來判斷，電子流出的一極是負極，電子流入的一極是正極。

1.（2023春?廣東佛山?高一羅定邦中學校考階段練習）美國加州Miramar海軍航空站安裝了一臺250kW

的MCFC型燃料電池，該電池可同時供應電和水蒸氣，其工作溫度為600?700℃,所用燃料為H2,電

解質為熔融的K2c該電池的總反應為2HN+O?=2凡0,負極反應為Hz+CO^-Ze=Hq+COz，則下

列推斷中正確的是

A.正極反應：4OH-4e-=2H2O+O2T

B.放電時COj向負極移動

C.放電時電子沿導線向負極移動

D.當電池生成ImolH?。時，轉移4moi電子

2.（2023春?河南洛陽?高二洛寧縣第一高級中學校聯(lián)考階段練習）根據(jù)反應2FeC13+Cu=2FeCL+CuC12

設計如圖所示的原電池，下列選項中的組合正確的是

選項電極M電極NXY

A鋅片銅片F(xiàn)eJ溶液cud溶液

B銅片石墨CuCL溶液FeJ溶液

c石墨銅片F(xiàn)eCk溶液CuCU溶液

D石墨銅片CuCl2溶液Fe』溶液

A.AB.BC.CD.D

3.（2022春?上海徐匯?高一上海市南洋模范中學?？茧A段練習）已知：H—H鍵能為436kJ/mol,N—H鍵

能為391kJ/mol,根據(jù)熱化學方程式：N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）AH=92.4kJ/molo貝UN三N的鍵能為

A.431kJ/molB.945.6kJ/molC.649kJ/molD.876kJ/mol

4.（2021秋?陜西延安?高二?？茧A段練習）已知HH鍵鍵能（斷裂時吸收或生成時釋放的能量）為436

11

kJmol,HN鍵鍵能為391kJ-moli,根據(jù)熱化學方程式：N2（g）+3H2（g）r-2NH3（g）AH=92.4kJ-mol?則

NmN鍵的鍵能是

A.431kJmol1B.945.6kJmol1C.649kJmol1D.896kJmol1

5.（2022春?遼寧?高一校聯(lián)考階段練習）已知H2（g）+Cb（g）=2HCl（g）AH=ISSkJ-mol1,H2的鍵能為

436kJmoli,HC1的鍵能為431kJ-mo]i,則Cb的鍵能為

A.178kJmol1

B.234kJ-mol1

C.243kJ-mol1

D.609kJ-mol1

6.（2020春?黑龍江綏化?高二?？茧A段練習）已知HH鍵鍵能為436kJ/mol,HN鍵鍵能為391kJ/mol,根據(jù)化

學方程式:N2+3H2—'2NH3,反應ImolN2時放出92.4kJ的熱量，則N三N鍵鍵能是（）

A.431kJ/molB.945.6kJ/molC.649kJ/molD.869kJ/mol

7.（2021秋.云南昆明?高二昆明八中?？计谥校┮阎矁r鍵的鍵能與熱化學方程式信息如下表：

共價鍵HHHO

鍵能/(kJ-moP)436463

1

熱化學方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH=482kJ-mol

則0=0的鍵能為A.1462kJ-moliB.SkJmol1C.498kJmol1D.536kJ-moli

8.（2020秋?陜西寶雞?高二統(tǒng)考期中）已知：2H2（g）+O2（g）=2H2（XD，AH=-572kJ/mol；HH鍵的鍵能為

436kJ/mol；0=0鍵的鍵能為498kJ/mol,則H2O分子中OH鍵的鍵能為（）

A.485.5kJ/molB.610kJ/molC.917kJ/molD.1220kJ/mol

9.（2021秋.黑龍江哈爾濱.高二哈爾濱市第六中學校?？茧A段練習）已知：①N4分子的結構式如圖所

示；②N—N鍵的鍵能為167kJ-moli,N三N鍵的鍵能為942kJ-moli；③N2(g)+3H?(g)m2NH3(g)

△H=92.2kJmol1o則反應N4(g)+6H2(g)=4NH3(g)的AH為

N

A.1066.4kJ?moliB.+1066.4kJ-moli

C.+697.6kJmol1D.697.6kJ-mol1

10.(2023春?浙江?高一校聯(lián)考階段練習)如圖是金屬鎂和鹵素單質X2反應的能量變化示意圖。下列說法

正確的是

^tMg(s)+X2(g)

(

,一0K-364Mgl,(s)

10

?-40。|k-524MBr,(s)

￡g

)^<641MgCl2(s)

血-800\

溫

MgF?(s)

-1200卜-

反應過「

A.由MgCb制取Mg是放熱過程

B.熱穩(wěn)定性：Mgl2>MgBr2>MgC12>MgF2

C.金屬鎂和鹵素單質X2的反應都是放熱反應

D.由圖可知，此溫度下MgL(s)所含化學鍵的鍵能最大

H.(2022春.浙江湖州?高一吳興高級中學?？茧A段練習)下列反應既是氧化還原反應，又是吸熱反應的

是

A.碳酸氫鈉溶于水B.Ba(OH)2-8H2。與NH4cl反應

C.灼熱的炭與CO2反應D.甲烷在02中的燃燒反應

12.(2022秋?四川成都?高二成都外國語學校校考階段練習)下列反應既屬于氧化還原反應，又屬于吸熱

反應的是

A.灼熱的碳與CO2的反應B.鋅與稀硫酸反應

C.Ba(OH)2?8H2O與NH4cl的反應D.鋁熱反應

13.(2020秋?河北石家莊?高二石家莊市第十七中學?？计谥?下列反應屬于吸熱反應的是

A.酸堿中和反應B.金屬的氧化C.甲烷的燃燒反應D.Ba(OH)2-8H2O與NH4cl的反應

14.(2021秋?北京東城?高三北京市第二十二中學校考期中)下列屬于吸熱反應的是

A.氧化鈣與水反應B.鐵絲在氧氣中燃燒

C.NaOH溶液與鹽酸反應D.Ba(OH)2-8H2O晶體與NH4cl晶體反應

15.(2022春.浙江湖州?高一湖州中學?？茧A段練習)根據(jù)能量變化示意圖，下列說法正確的是

A.斷開2molHC1（1）中的H-Cl鍵需要吸收的能量小于bkJ

B.反應H2（g）+CL（g）=2HCl（g）,反應物的總能量小于生成物的總能量

C.a<b

D.2molHC1分解成ImolH2和ImolCl2需要吸收ckJ熱量

16.（2022春.浙江湖州.高一湖州中學?？茧A段練習）已知某化學反應A2（g）+2B2（g）=2AB2（g）（A2、B2、

AB2的結構式分別為人=人、B—B、B-A—B）,反應過程中的能量變化如圖所示，下列有關敘述正確的是

A.該反應的進行一定需要加熱或點燃

B.該反應若生成2moiAB2（g）,則放出的熱量為（EiE2）kJ

C.該反應斷開化學鍵消耗的總能量大于形成化學鍵釋放的總能量

D.生成2moiB—A鍵放出EzkJ能量

17.（2022春?浙江金華?高一浙江金華第一中學?？计谥校┮阎?so2+。2一普暨2sO3為放熱反應，對該

反應的下列說法正確的是

A.的能量一定高于SC>3的能量

B.S0?和的總能量一定高于SO,的總能量

C.SO?的能量一定高于SO3的能量

D.因該反應為放熱反應，故不必加熱就可發(fā)生

18.（2022春?北京海淀.高一首都師范大學附屬中學?？计谀┮韵陆饘僖睙挿椒ú徽D的是

高溫_通直流電

A.Fe,O,+2A12Fe+Al,O,B.2Ale1式熔融）2A1+3c1,

冰晶石

溫△小

c.Fe2o3+3C02Fe+3CO2D_2HgO=2Hg+O2t

19.（2022秋?北京海淀?高三統(tǒng)考專題練習）直接H2O2-H2O2燃料電池是一種新型化學電源，其工作原理

如圖所示。電池放電時，下列說法不思理的是

陽離子交換膜

A.電極I為負極

+

B.電極II的反應式為：H2O2+2e+2H=2H2O

C.電池總反應為：2H2O2=O2T+2H.0

D.該電池的設計利用了小02在酸堿性不同條件下氧化性、還原性的差異

20.（2022秋?北京西城?高二北京四中?？计谥校┫铝谢瘜W反應中可以設計為原電池的是

A.NH4HCO3=NH3T+H2O+CO21B.CaO+H2O=Ca（OH）2

C.CuSO4+Na2S=CuS+Na2SO4D.Cu+2AgNO3=2Ag+Cu（NO3\

21.（2022春.北京西城.高一北京師大附中?？计谀﹫D為某原電池裝置的示意圖。下列敘述中，不思確

的是

A.電子由Zn片通過導線流向Cu片

B.一段時間后，溶液的pH減小

C.將Zn片換成Fe片，電路中電流方向不變

D.將稀硫酸換成檸檬汁，導線中也會有電子移動

22.（2022春?北京海淀?高一清華附中校考期末）銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，其電極分別為

Ag2O和Zn,電解質溶液為KOH溶液，總反應式為Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn（OH）2。下列說法中不正確的

是

A.原電池放電時，負極上發(fā)生反應的物質是Zn

B.工作時，負極區(qū)溶液c（OH）減小

C.正極發(fā)生的反應是Ag2O+2e+H2O=2Ag+20H

D.外電路中電流由Zn流向Ag20

23.(2023春?北京西城?高一北京育才學校校考階段練習)由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進行實

驗。

Ar1；~~?1BCfJjD￡2?IA

<---------

裝置--■一?--|-|-|三三二丙

Cusu,浴液稀H2so4

現(xiàn)象二價金屬A不斷溶解C的質量增加A上有氣體產生

根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題：

(1)裝置甲中負極的電極反應式是(金屬用對應字母表示)。

(2)裝置乙中正極的電極反應式是o

(3)裝置丙中溶液的氫離子濃度(填“變大”“變小”或“不變”)。

(4)四種金屬活潑性的強弱順序是。

(5)H2s是一種大氣污染物。工業(yè)尾氣中含有HA，會造成嚴重的環(huán)境污染；未脫除H?S的煤氣，運輸過

程中還會腐蝕管道。干法氧化鐵脫硫是目前除去煤氣中H?S的常用方法，其原理如圖所示。

24.(2021春?北京朝陽?高一統(tǒng)考期末)某小組研究化學反應中的能量變化，進行了如下實驗。

⑴實驗I：將Zn片和Cu片分別插入盛有50mL2moi稀硫酸的燒杯中。

觀察到Zn片表面產生氣泡，溶液溫度由T/C升到T2℃；CU片表面無明顯變化。

①Zn片與稀硫酸反應的離子方程式為o

②Zn片與稀硫酸反應的能量變化關系符合如圖______(填“A”或"B”)。

反應物的總能量高生成物的總能量高

化學/\吸收

釋放

V1能量反應能量

生成物的總能量低反應物的總能量低

AB

(2)實驗II：用導線將電流表、小燈泡與Zn片、Cu片相連接，插入盛有50mL2moi?!?稀硫酸的燒杯中。

①觀察到電流表指針發(fā)生偏轉，Cu片表面產生氣泡，溶液溫度由Ti℃升到T3°C。

②結合電子的移動方向，解釋Cu片表面產生氣泡的原因o

(3)實驗I和II產生等量氣體時，測得T2＞T3結合能量的轉化形式，分析兩溶液溫度變化幅度不同的原因

(4)將Zn片和Cu片換成Fe片和石墨棒，重復實驗H,判斷電流表指針是否發(fā)生偏轉。若不偏轉，說明

理由；若偏轉，寫出Fe片表面發(fā)生的電極反應式，理由或電極反應式是=

25.(2023春?上海嘉定?高一上海市嘉定區(qū)第一中學校考學業(yè)考試)鹵族元素在性質上具有相似性與遞變

性。為了驗證鹵族部分元素遞變規(guī)律，設計如圖裝置進行實驗。請回答下列問題。

(DA中發(fā)生反應的化學方程式是。

(2)根據(jù)上述實驗操作步驟，為確?！胺墙饘傩裕郝龋景模镜狻钡膶嶒灲Y論可靠，你認為做好本實驗最關鍵因

素是O

(3)下列性質的遞變規(guī)律正確，且能作為鹵族元素非金屬性遞變規(guī)律判斷依據(jù)的是

A.Cl、Br、I的還原性逐漸增強B.CL、Br2、L的熔點逐漸升高

C.HC1、HBr、HI的酸性逐漸減弱D.HC1、HBr、HI的穩(wěn)定性逐漸減弱

IBr、IC1等稱為鹵素互化物，(CN)2、(SCN)2、(OCN)2等稱之為擬鹵素，它們的化學性質與鹵素單質相

似，請回答下列問題。

(4)氯化碘(IC1)能與水發(fā)生反應：IC1+H2O=HIO+HC1,該反應______I填“是”或“不是")氧化還原反應；

(CN)2與NaOH水溶液反應的化學方程式為o

(5)從原子結構角度解釋分子(CN)2中兩種元素非金屬性的強弱o

(6)已知某些離子的還原性強弱順序為I>SCN>CN>Br>Cl?在NaBr和KSCN的混合溶液中通入(CN)2,反

應的離子方程式為o

(7)如圖所示，E是用飽和NaCl溶液和淀粉KI溶液的混合液濕潤的濾紙，用石墨做電極，通電后發(fā)現(xiàn)乙

周圍濾紙褪為藍色，則下列判斷正確的是

A.b是陽極，a是陰極B.a是正極，b是負極

C.乙是正極，甲是負極D.乙是陽極，甲是陰極

(8)下圖是用強光照射廣口瓶中新制氯水時傳感器所獲得數(shù)據(jù)的圖像，下列各項代表縱坐標的物理量，其

B.溶液的pH

C.瓶中氧氣的體積分數(shù)D.溶液的導電能力

(9)下列變化不需要破壞化學鍵的是

A.液態(tài)水變?yōu)樗魵釨.HC1氣體溶于水