专题02 化学变化中的能量变化——2022-2023学年高一化学下学期期末知识点精讲+训练学案+期末模拟卷（沪科版2020必修第二册）

专题02 化学变化中的能量变化

吸热反应和放热反应

1．反应的热效应：化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化。反应时所放出或吸收的热量，叫做反应的热效应。

2．放热反应：化学中把有热量放出的化学反应叫做放热反应。

3．吸热反应：把吸收热量的化学反应叫做吸热反应。

4．吸热反应与放热反应的区别：

(1)中学化学中，热量的单位常用焦(J)。放出热量的反应，反应式右边用“△H”<0表示；吸收热量的反应，在反应式右边用△H<0表示。

(2)放热反应发生后，只要不断补充反应物，反应能持续进行下去；而吸热反应只补充反应物，不维持反应条件，反应就会停下来。因此，当反应开始后，放热反应能自发地进行下去，而吸热反应不能自发地进行下去。

    因此，吸热反应是热能转化为物质内部的能量而储存起来的过程，放热反应为物质内部的能量部分转化为热能而释放出来的过程。

吸热放热与化学键的断裂与生成

从本质上讲，化学反应中一方面旧的分子破坏，分裂成原子或原子团；另一方面这些原子或原子团再重新组合，形成新的分子。所以，化学反应是旧的化学键不断地断裂，新的化学键不断地形成的过程。由于化学键是原子间强烈的相互作用，分子在破坏的过程中，断裂化学键需要吸收能量。与之相反，原子或原子团在形成新的化学键而结合成新的分子的过程中会释放出能量。如果反应中断键吸收的能量大于成键释放的能量，则该反应为吸热反应；如果反应中断键吸收的能量小于成键释放的能量，则该反应为、放热反应。

    由于断键需要吸收能量，所以许多反应需要一个初始条件才能引发，比如光照、加热、点燃、电火花等，其作用都是提供一定的能量。许多放热反应一经引发后，原子或原子团在成键时释放出的热量足以供给其反应物在断键时需要吸收的能量，反应可以一直持续到反应物耗尽为止。面有些反应却始终需要外界提供能量以供给其反应物断键所需要的能量，当环境所提供的热量或光照等不能满足其能量需要时，则需要采取加热等措施额外地给予能量补充，否则反应不能继续进行。综上所述，化学反应的条件与化学反应过程中的热效应无关。

5．常见的放热反应与吸热反应

(1)常见的放热反应：炭的燃烧，氢气和氧气的化合反应，中和反应。

    (2)常见的吸热反应：碳酸钙的分解、红热的碳与二氧化碳反应生成一氧化碳。

化学能与电能的转化

1．化学电源的定义及其分类：

  化学能可以转变为热量，还可以转变为其他形式的能量。把化学能转变为电能的装置，我们称为原化学电源，习惯上称为原电池。化学电源大体上可分为电池、蓄电池和燃料电池三大类。常见的干电池(中性锌、二氧化锰电池)就是一种原电池。

2．构成原电池的条件：

 要形成原电池必须同时满足(1)、(2)、(3)三个条件：

（1）能自动发生氧化一还原反应；（2）活泼性不同的两种导体做电极；（3）电解质溶液（能导电的溶液），形成闭合回路

3．Cu—Zn原电池：

二、疑难解析

●为什么原电池的总反应一定是氧化还原反应？

    原电池是产生电流的装置，产生电流必然有电子转移，而只有氧化还原反应中才有电子转移。原电池反应是让氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行，通过电子转移形成电流，从而把化学能转化为电能。

●判断原电池正、负极的方法

原电池的两个电极一般是活泼性不同的两种金属或一种金属与一种能导电的非金属构成。判断原电池的正负极有多种方法：

若从电极材料来判断，活泼的金属一般作负极，不活泼的金属或能导电的非金属材料构成的电极一般作正极；

若从反应的类型来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极；

若从质量变化的情况来判断，质量减轻的一极一般是负极；

若从电子的得失及电流的方向来判断，电子流出的一极是负极，电子流入的一极是正极。

1．（2023春·广东佛山·高一罗定邦中学校考阶段练习）美国加州Miramar海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700℃，所用燃料为，电解质为熔融的。该电池的总反应为，负极反应为，则下列推断中正确的是

A．正极反应：

B．放电时向负极移动

C．放电时电子沿导线向负极移动

D．当电池生成1mol 时，转移4mol电子

2．（2023春·河南洛阳·高二洛宁县第一高级中学校联考阶段练习）根据反应设计如图所示的原电池，下列选项中的组合正确的是

A．A B．B C．C D．D

3．（2022春·上海徐汇·高一上海市南洋模范中学校考阶段练习）已知：H―H键能为 436kJ/mol，N―H键能为 391kJ/mol，根据热化学方程式：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)    △H=-92.4kJ/mol。则 N≡N 的键能为

A．431kJ/mol B．945.6kJ/mol C．649kJ/mol D．876kJ/mol

4．（2021秋·陕西延安·高二校考阶段练习）已知H-H键键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436 kJ·mol-1，H-N键键能为391 kJ·mol-1，根据热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1。则N≡N键的键能是

A．431 kJ·mol-1 B．945.6 kJ·mol-1 C．649 kJ·mol-1 D．896 kJ·mol-1

5．（2022春·辽宁·高一校联考阶段练习）已知H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)  △H = -183kJ·mol-1，H2的键能为436kJ·mol-1，HCl的键能为431kJ·mol-1，则Cl2的键能为

A．178 kJ·mol-1

B．234 kJ·mol-1

C．243 kJ·mol-1

D．609 kJ·mol-1

6．（2020春·黑龙江绥化·高二校考阶段练习）已知H-H键键能为436kJ/mol,H-N键键能为391kJ/mol,根据化学方程式:N2+3H2 2NH3,反应1mol N2时放出92.4kJ的热量,则N≡N键键能是（   ）

A．431kJ/mol B．945.6kJ/mol C．649kJ/mol D．869kJ/mol

7．（2021秋·云南昆明·高二昆明八中校考期中）已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：

则O=O的键能为A．1462kJ·mol-1 B．8kJ·mol-1 C．498kJ·mol-1 D．536kJ·mol-1

8．（2020秋·陕西宝鸡·高二统考期中）已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)，ΔH=－572kJ/mol；H-H键的键能为436kJ/mol；O=O键的键能为498kJ/mol，则H2O分子中O-H键的键能为(　　)

A．485.5kJ/mol B．610kJ/mol C．917kJ/mol D．1220kJ/mol

9．（2021秋·黑龙江哈尔滨·高二哈尔滨市第六中学校校考阶段练习）已知：①N4分子的结构式如图所示；②N—N键的键能为167kJ·mol-1，N≡N键的键能为942kJ·mol-1；③N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.2kJ·mol-1。则反应N4(g)+6H2(g)=4NH3(g)的△H为

A．-1066.4kJ·mol-1 B．+1066.4kJ·mol-1

C．+697.6kJ·mol-1 D．-697.6kJ·mol-1

10．（2023春·浙江·高一校联考阶段练习）如图是金属镁和卤素单质X2反应的能量变化示意图。下列说法正确的是

A．由MgCl2制取Mg是放热过程

B．热稳定性：MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2

C．金属镁和卤素单质X2的反应都是放热反应

D．由图可知，此温度下MgI2(s)所含化学键的键能最大

11．（2022春·浙江湖州·高一吴兴高级中学校考阶段练习）下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是

A．碳酸氢钠溶于水 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应

C．灼热的炭与CO2反应 D．甲烷在O2中的燃烧反应

12．（2022秋·四川成都·高二成都外国语学校校考阶段练习）下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是

A．灼热的碳与CO2的反应 B．锌与稀硫酸反应

C．Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl的反应 D．铝热反应

13．（2020秋·河北石家庄·高二石家庄市第十七中学校考期中）下列反应属于吸热反应的是

A．酸碱中和反应 B．金属的氧化 C．甲烷的燃烧反应 D．Ba(OH)2∙8H2O与NH4Cl的反应

14．（2021秋·北京东城·高三北京市第二十二中学校考期中）下列属于吸热反应的是

A．氧化钙与水反应 B．铁丝在氧气中燃烧

C．NaOH溶液与盐酸反应 D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应

15．（2022春·浙江湖州·高一湖州中学校考阶段练习）根据能量变化示意图，下列说法正确的是

A．断开中的H—Cl键需要吸收的能量小于b kJ

B．反应，反应物的总能量小于生成物的总能量

C．

D．2mol HCl分解成和需要吸收c kJ热量

16．（2022春·浙江湖州·高一湖州中学校考阶段练习）已知某化学反应A2(g)+2B2(g)=2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A=A、B—B、B—A—B)，反应过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是

A．该反应的进行一定需要加热或点燃

B．该反应若生成2molAB2(g)，则放出的热量为(E1-E2)kJ

C．该反应断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量

D．生成2molB—A键放出E2kJ能量

17．（2022春·浙江金华·高一浙江金华第一中学校考期中）已知为放热反应，对该反应的下列说法正确的是

A．的能量一定高于的能量

B．和的总能量一定高于的总能量

C．的能量一定高于的能量

D．因该反应为放热反应，故不必加热就可发生

18．（2022春·北京海淀·高一首都师范大学附属中学校考期末）以下金属冶炼方法不正确的是

A． B．

C． D．

19．（2022秋·北京海淀·高三统考专题练习）直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是

A．电极Ⅰ为负极

B．电极Ⅱ的反应式为：

C．电池总反应为：

D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异

20．（2022秋·北京西城·高二北京四中校考期中）下列化学反应中可以设计为原电池的是

A． B．

C． D．

21．（2022春·北京西城·高一北京师大附中校考期末）图为某原电池装置的示意图。下列叙述中，不正确的是

A．电子由Zn片通过导线流向Cu片

B．一段时间后，溶液的pH减小

C．将Zn片换成Fe片，电路中电流方向不变

D．将稀硫酸换成柠檬汁，导线中也会有电子移动

22．（2022春·北京海淀·高一清华附中校考期末）银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。下列说法中不正确的是

A．原电池放电时，负极上发生反应的物质是Zn

B．工作时，负极区溶液c(OH-)减小

C．正极发生的反应是Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-

D．外电路中电流由Zn流向Ag2O

23．（2023春·北京西城·高一北京育才学校校考阶段练习）由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。

根据实验现象回答下列问题：

(1)装置甲中负极的电极反应式是_______(金属用对应字母表示)。

(2)装置乙中正极的电极反应式是_______。

(3)装置丙中溶液的氢离子浓度_______(填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)四种金属活泼性的强弱顺序是_______。

(5)是一种大气污染物。工业尾气中含有，会造成严重的环境污染；未脱除的煤气，运输过程中还会腐蚀管道。干法氧化铁脱硫是目前除去煤气中的常用方法，其原理如图所示。

脱硫反应_______。再生过程中反应_______。

24．（2021春·北京朝阳·高一统考期末）某小组研究化学反应中的能量变化，进行了如下实验。

(1)实验 I：将Zn片和Cu片分别插入盛有50mL 2mol•L-1稀硫酸的烧杯中。

观察到Zn片表面产生气泡，溶液温度由T1℃升到T2℃；Cu片表面无明显变化。

①Zn片与稀硫酸反应的离子方程式为 _______。

②Zn片与稀硫酸反应的能量变化关系符合如图_______(填“A”或“B”)。

(2)实验Ⅱ：用导线将电流表、小灯泡与Zn片、Cu片相连接，插入盛有50mL2mol•L-1稀硫酸的烧杯中。

①观察到电流表指针发生偏转，Cu片表面产生气泡，溶液温度由T1℃升到T3℃。

②结合电子的移动方向，解释Cu片表面产生气泡的原因 _______。

(3)实验I和Ⅱ产生等量气体时，测得T2＞T3.结合能量的转化形式，分析两溶液温度变化幅度不同的原因 _______。

(4)将Zn片和Cu片换成Fe片和石墨棒，重复实验Ⅱ，判断电流表指针是否发生偏转。若不偏转，说明理由；若偏转，写出Fe片表面发生的电极反应式，理由或电极反应式是 _______。

25．（2023春·上海嘉定·高一上海市嘉定区第一中学校考学业考试）卤族元素在性质上具有相似性与递变性。为了验证卤族部分元素递变规律，设计如图装置进行实验。请回答下列问题。

(1)A中发生反应的化学方程式是_______。

(2)根据上述实验操作步骤，为确保“非金属性：氯>溴>碘”的实验结论可靠，你认为做好本实验最关键因素是_______。

(3)下列性质的递变规律正确，且能作为卤族元素非金属性递变规律判断依据的是

A．Cl-、Br-、I-的还原性逐渐增强 B．Cl2、Br2、I2的熔点逐渐升高

C．HCl、HBr、HI的酸性逐渐减弱 D．HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱

IBr、 ICl等称为卤素互化物，(CN)2、(SCN)2、(OCN)2等称之为拟卤素，它们的化学性质与卤素单质相似，请回答下列问题。

(4)氯化碘 ( ICl)能与水发生反应：ICl+H2O= HIO+ HCl，该反应_______填“是”或“不是”氧化还原反应； (CN)2与NaOH水溶液反应的化学方程式为_______。

(5)从原子结构角度解释分子(CN)2中两种元素非金属性的强弱_______。

(6)已知某些离子的还原性强弱顺序为I->SCN->CN->Br->Cl-。在NaBr和KSCN的混合溶液中通入(CN)2，反应的离子方程式为_______。

(7)如图所示，E是用饱和NaCl溶液和淀粉-KI溶液的混合液湿润的滤纸，用石墨做电极，通电后发现乙周围滤纸褪为蓝色，则下列判断正确的是

A．b是阳极，a是阴极 B．a是正极，b是负极

C．乙是正极，甲是负极 D．乙是阳极，甲是阴极

(8)下图是用强光照射广口瓶中新制氯水时传感器所获得数据的图像，下列各项代表纵坐标的物理量，其中与图像不相符的是

A．溶液中氯离子的浓度 B．溶液的 pH

C．瓶中氧气的体积分数 D．溶液的导电能力

(9)下列变化不需要破坏化学键的是

A．液态水变为水蒸气 B．HCl 气体溶于水

C．NaHCO3 受热分解 D．NaCl 熔化

26．（2022春·上海浦东新·高一华师大二附中校考期末）自然界中的能量存在多种能量转化形式，化学能可以转变为热能，也可以转变为电能。回答下列问题：

如图所示，是原电池的装置图。回答问题

(1)若A为Zn电极，B为Cu电极，C为溶液，A是_______极(填正极或负极)，Cu极发生反应的类型为_______。

(2)若需将反应设计成如图所示的原电池装置，则A极(负极)材料为_______，B极电极反应式为_______。

(3)航天技术上使用的一种氢—氧燃料电池原理可以简单看作下图，则：

该氢氧燃料电池的正极反应式为_______，工作时氢氧根向_______(a或b)极移动。

27．（2022·上海·高一专题练习）一个完整的氧化还原反应方程式可以拆写成两个“半反应式”，如2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，可拆写为氧化反应式：Cu-2e=Cu2+，还原反应式：2Fe3++2e-=2Fe2+。并由此实现了化学能与电能的相互转化。据此，回答下列问题。

(1)将反应Zn+2H+=Zn2++H2↑拆写为两个“半反应式”，氧化反应式为：______，还原反应式为：______。

(2)由题(1)反应，设计成原电池如图所示：若电极a为Zn，电极b可选择材料：______(只填一种)；电解质溶液是______。

(3)由反应2H2+O22H2O，设计出以稀硫酸为电解质溶液的原电池电极反应式：负极____，正极：_____。

28．（2020秋·河南许昌·高二长葛市第一高级中学校考阶段练习）键能是断裂1mol共价键所吸收的能量．已知H-H键能为436 kJ/mol，H-N键能为391 kJ/mol，根据化学方程式：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=﹣92.4 kJ/mol，则N≡N键的键能是________ kJ/mol。