普通高中化学学业水平合格性考试复习专题七化学反应与能量课件

这是一份普通高中化学学业水平合格性考试复习专题七化学反应与能量课件，共60页。
考点1 化学能与热能的相互转化；吸热反应、放热反应
一、化学能与热能的相互转化1.化学反应及其能量变化任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量是不会相等的。在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。
2.放热反应和吸热反应(1)放热反应：即有热量①______的化学反应，其反应物的总能量②______生成物的总能量。  (2)吸热反应：即③______热量的化学反应，其反应物的总能量④______生成物的总能量。 
3.化学反应中的能量变化示意图(1)化学反应中的能量变化示意图
(2)能量关系(由能量守恒可得)①反应物的总能量＝生成物的总能量＋热量(放热反应)；②反应物的总能量＝生成物的总能量－热量(吸热反应)。
二、常见的放热反应和吸热反应1.常见的放热反应(1)所有的燃烧反应。(2)酸碱中和反应。(3)大多数的化合反应。(4)金属与酸的反应。(5)生石灰和水反应。
2.常见的吸热反应(1)晶体Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应。(2)大多数的分解反应。(3)部分以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应。
已知金刚石在一定条件下转化为石墨是放热的。据此，以下判断或说法正确的是(　　)A.需要加热方能发生的反应一定是吸热反应B.放热反应在常温下一定很容易发生C.反应是放热还是吸热，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小D.吸热反应在一定条件下也能发生
【解析】本题考查反应是吸热反应还是放热反应与加热条件之间的关系。判断一个反应是吸热反应还是放热反应，可以从比较反应物与生成物所具有的能量大小来考虑，也可以从比较断键吸收的能量与成键放出的能量大小来考虑，而与具体的反应条件并无绝对的关系，故A、C错。放热反应和吸热反应在一定条件下都可能发生，反应开始时需加热的反应可能是放热反应，也可能是吸热反应，放热反应在常温时也不一定能发生，比如燃烧时需要达到可燃物的着火点，故B错，D对。【答案】D
1.化学能与热能可相互转化，下列变化过程中一定不存在化学能转化为热能的是(　　)
A.木材燃烧 B.导弹爆炸 C.干冰升华 D.谷物酿酒
【解析】A.木材燃烧是化学变化，且放出热量，是化学能转化为热能，故A不选；B.导弹爆炸放出热量，是化学能转化成热能，故B不选；C.干冰升华是物理变化，不存在化学能与热能的转化，故C选；D.谷物酿酒是放热反应，是化学能转化成热能，故D不选。
2.(2022·广东广州八校期中联考)下列化学反应一定是放热反应的是(　　)A.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体混合时B.金属钠与水反应C.浓硫酸稀释D.煅烧石灰石
3.(2021·广东汕尾期末)下列关于能量变化的说法中正确的是(　　)A.能量变化是化学反应的基本特征之一B.当反应物断键吸收的总能量比生成物成键释放的总能量高时，为放热反应C.在100 kPa时，1 ml石墨转化为金刚石，吸收1.895 kJ的能量，可知金刚石比石墨稳定D.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
【解析】任何化学反应都是断裂旧化学键形成新化学键的过程，化学键的断裂和生成会吸收能量和释放能量，故A项正确；焓变等于断裂化学键吸收的能量减去形成新键释放的能量，则当反应物断键吸收的总能量比生成物成键释放的总能量高时，焓变为正值，为吸热反应，故B项错误；1 ml石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的能量，可知石墨能量低，因此石墨比金刚石稳定，故C项错误；反应中的能量变化与反应条件无关，需要加热才能发生的反应也可能是放热反应，故D项错误。
已知：H2(g) ＋ F2(g) ===2HF(g)ΔH＝－270 kJ·ml－1。下列说法正确的是(　　)A.在相同条件下，1 ml H2(g)与1 ml F2(g)的能量总和大于2 ml HF气体的能量B.1 ml H2(g)与1 ml F2(g)反应生成2 ml液态HF放出的热量小于270 kJC.该反应的逆反应是放热反应D.该反应过程的能量变化可用下图来表示
【解析】对于放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，A正确；物质由气体变为液体需要放出能量，则1 ml H2(g)与1 ml F2(g)反应生成2 ml液态HF放出的热量大于270 kJ，B错误；该反应为放热反应，则其逆反应是吸热反应，C错误；根据A中分析可知，该反应中反应物总能量大于生成物总能量，D错误。【答案】A
1.已知 2SO2＋O2 2SO3为放热反应，下列对该反应的说法中正确的是(　　)
A.O2的能量一定高于SO2的能量B.SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量C.SO2的能量一定高于SO3的能量D.因该反应为放热反应，故不必加热就可发生
【解析】放热反应的反应物的总能量高于生成物的总能量，部分放热反应在加热条件下才可发生。
3.已知化学反应A2(g)＋B2(g) ===2AB(g)的能量变化如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A.每生成2分子AB(g)吸收b kJ能量B.该反应属于吸热反应C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D.断裂1 ml A－A键和1 ml B－B键，放出a kJ能量
【解析】A项，题图中各物质的计量单位为摩尔(ml)，则表明每生成2ml AB(g)吸收(a－b)kJ能量，A项错误；B项，题图表明反应物的总能量低于生成物的总能量，所以该反应属于吸热反应，B项正确，C项，该反应属于吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，C项错误；D项，题图表明断裂1ml A－A键和1ml B－B键吸收a kJ能量，D项错误。故选B。
太阳能的开发和利用是21世纪的一个重要课题。
利用储能介质储存太阳能的原理是白天在太阳照射下，某种盐熔化吸收热量；晚间熔盐释放出相应能量，从而使室温得以调节。已知下列数据：
其中最适宜作储能介质的是(　　)A.CaCl2·6H2O B.Na2SO4·10H2OC.Na2HPO4·12H2O D.Na2S2O3·5H2O
【解析】选择的物质应该具有的特点是白天在太阳照射下，熔化吸热值较大，同时价格不能太高，所以Na2SO4·10H2O的性价比最高，故选B。
考点2 原电池的工作原理；电极反应和电池反应方程式；常见化学电源的种类
一、原电池的工作原理
二、几种常见新型化学电源1.化学电源的类型干电池、充电电池(又称二次电池)和燃料电池。2.各类型电池的特点一次电池不可充；二次电池可循环利用，放电过程是将化学能转化为电能，充电过程是将电能转化为化学能；燃料电池最理想的燃料是氢气。
3.燃料电池(1)氢氧燃料电池氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为铂电极，电解质溶液一般为40%的KOH溶液或稀硫酸。电极反应如下：
(2)甲烷燃料电池 该电池用铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气。
(3)铝-空气-海水电池
【解析】Fe作负极，质量减少，A错、B对；硫酸被还原，C错；电子从铁片流向石墨，D错。【答案】B【规律方法】原电池是以氧化还原反应为基础的，要掌握构成原电池的条件。
1.(2022·广东汕头澄海汇璟中学监测)小梅将锌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.负极发生还原反应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
2.(2021·广东肇庆检测)下列装置中能构成原电池的是(　　)
【解析】铜棒与锌棒均不与酒精反应，且纯酒精不导电，不能构成原电池，A项错误；石墨与锌棒在稀硫酸中搭接的部分可以形成原电池，B项正确；放置锌棒与铜棒的两个烧杯之间缺少盐桥，溶液相互间不导电，不能构成原电池，C项错误；石墨与稀硫酸不反应，电极相同，不能构成原电池，D项错误。
3.有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　)A.a＞b＞c＞d B.b＞c＞d＞aC.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c
【解析】把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b＞c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：d＞c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d＞a。综合所述可知活动性：d＞a＞b＞c。
如图所示为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的信息，下列叙述不正确的是(　　)
A.a电极为负极B.b电极为正极C.电池的总反应为2H2＋O2===2H2OD.此电池将热能转化为电能
【解析】氢气失去电子发生氧化反应，氧气得到电子发生还原反应，a电极为负极，b电极为正极，总反应为2H2＋O2===2H2O，氢氧燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置。【答案】D
1.燃料电池是一种将化学反应产生能量直接转化为电能的装置，你认为下列燃料电池最适合宇宙飞船上使用的是(　　)A.CH4—O2燃料电池B.C2H5OH—O2燃料电池C.H2—O2燃料电池D.CO—O2燃料电池
2.(2021·广东揭阳期末)下面是某同学做完铜—锌—稀硫酸原电池的实验后得出的结论和认识，正确的是(　　)
A.硫酸溶液中Zn2＋浓度增大B.在该原电池中，铜作负极C.外电路中的电流方向：Zn→CuD.电子通过硫酸溶液由锌流向铜，在铜电极上被氢离子得到而放出氢气
【解析】铜—锌—稀硫酸，构成原电池，锌作负极，锌失去电子，不断溶解，因此硫酸溶液中Zn2＋浓度增大，故A正确；铜—锌—稀硫酸，构成原电池，锌作负极，铜作正极，故B错误；原电池中锌作负极，铜作正极，因此外电路中的电流方向：Cu→Zn，故C错误；电子通过外电路由锌流向铜，而不是通过稀硫酸，铜作正极，得到电子，因此在铜电极上氢离子得到电子而放出氢气，故D错误。
3.为体现节能减排的理念，中国研制出了新型固态氧化物燃料电池(SOFC)，该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.电子从b极经导线流向a极B.正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－C.还可以选用NaOH固体作固态电解质D.若反应中转移1 ml电子，则生成22.4 L(标准状况)CO2
【解析】燃料电池通入氧气的电极为正极，则a为正极，电子从b极经导线流向a极，故A正确；介质为固态熔融介质，不存在水溶液，则正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－，故B错误；CO2能与NaOH反应生成Na2CO3，则不可选用NaOH固体作固态电解质，故C错误；若反应中转移1 ml电子，参加反应的氧气为0.25 ml，生成CO2为0.5 ml，体积为11.2 L(标准状况)，故D错误。
1.(2022·7月广东学业水平测试)18世纪末。伏打电池的发明开创了电池发展新纪元。如图所示的电池工作时(　　)A.将电能转化为化学能B.电子由银电极流向锌电极C.正极反应：Zn2＋＋2e－===ZnD.总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
【解析】原电池是将化学能转化为电能的装置，A错误；锌比银活泼，则锌会失去电子，银电极上得电子，即电子通过导线由锌电极流向银电极，B错误；锌会失去电子，电极方程式为Zn－2e－===Zn2＋，银电极上得电子，电极方程式为2H＋＋2e－===H2↑，C错误；由C分析可知，总反应为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，D正确。
2.(2021·1月广东学业水平测试)化学电源应用广泛。某原电池装置如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.锌电极发生氧化反应B.锌片和铜片上都有O2产生C.电子由铜电极经导线流向锌电极D.原电池工作一段时间后溶液的c(H＋ )不变
【解析】铜—锌原电池中，锌作负极，失电子，发生氧化反应；铜作正极，氢离子得电子，发生还原反应；工作一段时间后溶液的c(H＋)变小。
3.(2021·7月广东学业水平测试)一种以稀硫酸为电解质溶液的钒(V)蓄电池装置如图所示，a、b为惰性电极。该电池放电时(　　)
A.电能转化为化学能B.a为电池的正极C.H＋由a极移向b极D.b的电极反应式：V3＋＋e－===V2＋
【解析】该电池放电时，化学能转化为电能，故A不正确；电子从b极流向a极，则a为电池的正极，故B正确；H＋由负极移向正极，故C不正确，b极发生失电子的氧化反应，故D不正确。a
4.(2020·1月广东学业水平测试)原电池的应用促进了人类社会的发展，某种铜锌原电池示意图如图所示，关于该原电池的说法正确的是(　　)A.铜是负极B.锌发生还原反应C.溶液中H＋发生氧化反应D.接通时，电子由锌电极经导线流向铜电极
【解析】铜锌原电池中，锌作负极，被氧化，发生氧化反应，电子从锌极流出，经导线流向铜极；铜作正极，氢离子在铜极上得电子，发生还原反应。
5.(2022·1月广东学业水平测试)将铁片和铜片贴在浸润过稀硫酸的滤纸两侧，用导线连接电流计，制成简易电池，装置如图。关于该电池的说法正确的是(　　)
A.铜片上有O2产生B.负极反应为Fe－2e－===Fe2＋C.铁电极附近溶液中的c(H＋)增大D.放电时电子流向：铜片→电流计→铁片
【解析】Fe—Cu原电池中，Fe作负极，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Cu作正极，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故铜片上有H2产生，Fe极附近溶液的c(H＋)减小；放电时电子流向：Fe→电流计→Cu。
6.(2020·7月广东学业水平测试)小梅将铁钉和铜片插入苹果中，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.负极反应式为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
【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；铁作负极，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，正极反应为2H++2e-===H2↑，因此没有Cu单质析出，C错误；原电池工作时，电子由负极经导线流向正极，D错误。
考点3 金属腐蚀的化学原理；防止金属腐蚀的措施
1.化学腐蚀和电化学腐蚀
2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀
如图所示装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(　　)
A.生铁块中的碳是原电池的正极B.红墨水柱两边的液面变为左低右高C.两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
【解析】Fe与C(碳)及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：Fe－2e－===Fe2＋。C(碳)是正极。在a中发生吸氧腐蚀，a中压强减小；b中发生析氢腐蚀，b中压强增大。故红墨水柱液面是左高右低。【答案】B
【名师点评】金属发生的腐蚀主要是吸氧腐蚀，其基本规律是：(1)活泼金属作负极，被氧化、被腐蚀；(2)正极一定是氧气得电子，生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；(3)不活泼的金属铜、银，不能发生析氢腐蚀，但可以发生吸氧腐蚀。
1.钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为2Fe＋2H2O＋O2=== 2Fe(OH)2。以下说法正确的是(　　)A.负极发生的反应为Fe－2e－=== Fe2＋B.正极发生的反应为2H2O＋O2＋2e－===4OH－C.原电池是将电能转变为化学能的装置D.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
【解析】钢铁中含有铁和碳，在潮湿的环境中构成原电池，铁为负极，被氧化，碳作正极，氧气在该极被还原，A项正确。B项反应式前后电荷不守恒。原电池是将化学能转化为电能的装置，C项错误。氧气在水中溶解度较小，钢柱在水下部分比在空气与水交界处更难腐蚀，D项错误。
2.相同材质的铁在下列四种环境中最不易被腐蚀的是(　　)
3.(2021·广东深圳期末)铜制品上的铝质铆钉，在潮湿的空气中易腐蚀的主要原因可描述为(　　)A.形成原电池，铝作负极B.形成原电池，铜作负极C.形成原电池时，电流由铝流向铜D.铝质铆钉发生了化学腐蚀
【解析】铜与铝活泼性不同，在潮湿空气中形成原电池，在该原电池中，更活泼的铝作负极，铜作正极，发生了电化学腐蚀，电流由铜流向铝，故选A。
4.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表：
下列说法错误的是(　　)A.当pH＜4时，碳钢主要发生析氢腐蚀B.当pH＞6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀C.当pH＞14时，正极反应为O2 ＋ 4H＋ ＋ 4e－===2H2OD.在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓
【解析】当溶液呈较强的碱性时，碳钢主要发生的是吸氧腐蚀，其正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C项错误。
下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(　　)A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B.在邮轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是利用锌表面致密的氧化膜C.当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
【解析】在邮轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是利用锌与铁构成原电池，锌比铁活泼，腐蚀锌而保护铁；当镀锡铁制品的镀层破损时，铁制品暴露在外界空气中，铁比锡活泼，镀层不再起保护作用；将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连构成电解池，钢管作阳极，更易腐蚀，应该与电源负极相连。【答案】A
1.2020年5月5日，广东省东莞虎门大桥出现桥面抖动现象，专家对桥墩的主体钢筋进行了全面检测，并确定了其安全性。以下说法正确的是(　　)A.桥墩钢筋容易发生化学腐蚀B.在海面与空气交界处的钢铁，比海底下的钢铁更容易被腐蚀C.可以在桥墩钢铁上嵌附铜片，减慢其腐蚀速率D.将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，称为牺牲阳极的阴极保护法
【解析】A.钢铁在自然界中易发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀，吸氧腐蚀和析氢腐蚀属于电化学腐蚀，故A错误；B.在海面与空气交界处溶解的氧气比海底多，所以在海面与空气交界处的钢铁易形成原电池发生吸氧腐蚀，所以在海面与空气交界处的钢铁，比海底下的钢铁更容易被腐蚀，故B正确；C.Fe、Cu形成原电池时，Fe的活泼性大于Cu，Fe失电子，则Fe作负极被腐蚀，所以在桥墩钢铁上嵌附铜片，不能减慢其腐蚀速率，故C错误；D.将桥墩钢铁与外接电源负极相连构成电解池，钢铁作阴极被保护，该保护方法是外接电源的阴极保护法，故D错误。
2.下列金属防护的方法不正确的是(　　)A.对健身器材涂油漆以防止生锈B.对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈C.用牺牲锌块的方法来保护船身D.自行车的钢圈上镀上一层铬防锈