考点17 化学反应与能量 原电池——2023年江苏省普通高中化学学业水平合格性考试专项精讲+测试

考点17 化学反应与能量 原电池

【学业要求】

1.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。2.知道吸热反应和放热反应的含义。3.通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。4.认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性。5.通过简易原电池的实验，了解原电池的概念和原理，认识其能量转化形式。6.认识研制新型电池的重要性。

一、放热反应与吸热反应

1．放热反应与吸热反应

(1)放热反应：放出热量的化学反应，如燃烧反应、中和反应、活泼金属与水或酸、铝热反应、氧化钙与水反应等。

(2)吸热反应：吸收热量的化学反应，如高温下煅烧石灰石、碳与二氧化碳、水蒸气等反应、氢氧化钡与氯化铵等。

(1)镁与盐酸反应

(2)Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应

(1)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应(如炭的燃烧)，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应（如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应）。

(2)化学反应都伴随着物质与能量变化，有的放出能量，有的吸收能量。

(3)化学反应中能量变化的原因

宏观解释——反应物与生成物的总能量不同。

微观角度——反应物断键吸收的能量与生成物成键释放的能量不同。

二、能源

1.能源的分类

2.能源的利用

(1)当前我国使用最多的能源：化石燃料，即煤、石油、天然气。

(2)化石燃料需亟待解决的问题：

(3)解决燃料燃烧存在问题的研究方向

①研究化石燃料完全燃烧的条件和减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术，研究提高燃料利用率的措施；

②防止燃料燃烧造成的环境污染；

③通过化学方法把石油、煤等化石燃料转化为清洁燃料；

④开发太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、核能、等清洁、高效的新能源。

三、原电池

1．(1)概念：是将化学能直接转变为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应。

(2)原电池的工作原理

原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。

(3)能量转化过程：原电池在工作时，负极失电子，电子通过导线流向正极，被氧化性物质得到，闭合回路中形成电流，化学能转变为电能。

2．原电池的构成条件

(1)原电池反应必须是自发的氧化还原反应。

(2)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。

(3)两电极均插入电解质溶液中。

(4)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。

【真题演练】

例1．(2021·江苏合格考)分解水获得H2的能量变化如图所示，下列说法正确的是

A. 分解水属于吸热反应 B. 断开H—O键放出能量

C. 形成H—H键吸收能量 D. 反应物的总能量大于生成物的总能量

例2．(2020·江苏合格考)下列过程需要吸收热量的是（    ）

A. 甲烷在空气中燃烧 B. 稀释浓硫酸

C. 镁条与盐酸反应 D. 冰融化成水

例3．(2021·江苏合格考)某兴趣小组模拟纸电池进行实验(如图)，有关说法正确的是

A. Zn为正极             B. 工作时Cu电极发生氧化反应

C. 工作时电子经外电路由Cu流向Zn

D. 工作一段时间后Cu电极质量增加

例4．(2020·江苏合格考)某同学用如图所示装置探究原电池工作原理，并推出下列结论，其中不正确的是（    ）

A. 锌片不断溶解，说明Zn失去电子

B. 铜片上产生气泡，说明溶液中H＋在其表面得到电子

C. 电流计指针发生偏转，说明该装置将电能转换为化学能

D. 该装置中发生的总反应为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

【核心归纳】1．氢能的优点

2．原电池正负极的判断方法

【过关检测】

1.(2022·南师大附中合格考模拟)下列过程中的能量变化与下图一致的是(　　)

A.镁条溶于盐酸   B.液氨汽化

C.碳酸钙分解   D.硝酸铵溶于水

2.(2022·金陵中学合格考模拟)下列图示过程，由太阳能直接转变为化学能的是(　　)

3.(2022·金陵中学合格考模拟)下列过程中有热量放出的是(　　)

A.断开氢气中的H—H键                B.C与H2O(g)反应

C.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应   D.Na与H2O反应

4.(2022·江苏合格考模拟)下列反应中，属于吸热反应的是(　　)

A.金属跟酸反应   B.镁条燃烧

C.酸碱中和反应   D.石灰石高温分解

5.(2022·泰州中学合格考模拟)下列变化中生成物的总能量大于反应物的总能量的是(　　)

A.H＋H===H—H                B.H—Cl===H＋Cl

C.Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑      D.H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O

6.(2022·泰州中学合格考模拟)下列过程中能量变化与下图一致的是(　　)

A.干冰升华              B.工业合成氨

C.H＋Cl―→H—Cl        D.浓硫酸稀释

7.(2022·泰州中学合格考模拟)下列反应属于放热反应的是(　　)

A.C＋CO22CO        B.2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3

C.C＋H2OCO＋H2      D.CaCO3CaO＋CO2↑

8.(2022·江苏联考合格考模拟)下列反应前后物质的总能量变化可用下图表示的是(　　)

A.炭在二氧化碳气体中灼烧      B.生石灰溶于水

C.铝热反应                    D.木炭在氧气中不完全燃烧

9.(2022·盐城合格考模拟)下列过程中吸收热量的是(　　)

A.液氨汽化             B.生石灰加入水中

C.天然气燃烧            D.盐酸与氢氧化钾溶液反应

10.(2022·江苏合格考模拟)对于反应中的能量变化，表述正确的是(　　)

A.水的分解反应属于放热反应   B.断开化学键的过程放出能量

C.加热才能发生的反应一定是吸热反应

D.镁与盐酸反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量

11.(2022·南师大附中合格考模拟)某熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下图，下列有关该电池的说法正确的是(　　)

A.CH4＋H2O3H2＋CO,1 mol H2O参加反应转移12×6.02×1023个电子   B.电极A为正极

C.电池工作时，CO向电极A移动                 D.CH4在电极上被氧化

12.(2022·泰州中学合格考模拟)新型液氨—液氧燃料电池示意图如下图，下列有关说法不正确的是(　　)

A.该装置将化学能转化为电能           B.氨气在电极1上发生氧化反应

C.电子由电极2经负载流向电极1        D.电极2的反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－

13.(2022·泰州中学合格考模拟)某学生用锌片、铜片、发光二极管、滤纸、导线等在玻璃片上制成如下图所示的原电池，当滤纸用醋酸溶液润湿时，二极管发光。下列有关该电池的说法正确的是(　　)

A.电池工作时将电能转化成化学能       B.锌片为电池的正极

C.外电路中电子由锌片经导线流向铜片    D.铜板上的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu

14.(2022·泰州中学合格考模拟)我国首创的海洋电池以铝板、铂网为电极，以海水作为电解质溶液，电池总反应：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，下列有关该电池说法正确的是(　　)

A.该电池工作时将电能转化为化学能      B.通常一段时间后该电池只需要换铝板就可继续使用

C.负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－    D.铝板发生还原反应

15.(2022·江苏联考合格考模拟)某原电池反应原理示意图如下图。下列有关该原电池的说法正确的是(　　)

A.将电能转化为化学能             B.电流从铁片经导线流向铜片

C.一段时间后，铜片质量增加       D.铁板发生还原反应

16.(2022·盐城合格考模拟)下图是铝—空气电池的示意图。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)

A.铝片作正极          B.电子由石墨沿导线流向Al片

C.铝片质量不断减少    D.实现了电能向化学能转化

17.(2022·江苏合格考模拟)根据反应：Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，设计如图所示的原电池。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)

A.铁片作正极 B.X可以是锌或石墨

C.Y可以是硫酸铜溶液 D.电子从X电极经外电路流向铁电极

18.(2022·江苏合格考模拟)下图是氢氧燃料电池的装置示意图，有关说法正确的是(　　)

A.该装置工作时是将电能转化成了化学能    B.该装置工作时，通入的氢气发生还原反应

C.该装置工作时，通入氢气的一极为正极

D.该装置工作时，电子从通入H2的一极通过导线流向通入氧气的一极

19.(2022·江苏合格考模拟)采用铝—空气电池的新能源汽车一次性加注铝电极可行驶1 600 km，铝空气电池是由铝合金电极、空气电极、中性或碱性水溶液构成的。下列有关说法正确的是(　　)

A.空气电极是负极

B.电子由铝合金电极经电解质溶液流向空气电极

C.负极的反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D.电池工作时铝合金电极不断被消耗

20.(2022·扬州合格考模拟)钢铁易生锈是因为在潮湿的空气里，其表面吸附一层薄薄的水膜，构成了若干微小原电池(如下图所示)。下列有关说法正确的是(　　)

A.O2在正极参加反应，生成OH－          B.钢铁生锈过程中电能转化为化学能

C.负极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋  D.为减缓铁制品生锈，可将其与铜相连

21.(2022·南京合格考模拟)关于下图所示装置的说法错误的是(　　)

A.该装置能将化学能转化成电能   B.铜片上有气泡

C.电子由锌片通过外电路流向铜片 D.锌片发生还原反应

22.(2022·宿迁合格考模拟)Mg—AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池，电池总反应为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。下列有关该电池说法错误的是(　　)

A.镁为负极

B.AgCl发生了还原反应

C.电池工作时将电能转化为化学能

D.可用于海上应急照明供电

23.(2022·启东合格考模拟)某镁燃料电池以镁片、石墨作为电极，电池反应为Mg＋H2O2＋H2SO4===MgSO4＋2H2O。电池工作时，下列说法正确的是(　　)

A.镁片的质量减小 B.镁片是电池的正极

C.电子由石墨棒经导线流向镁片 D.该装置将电能转化为化学能

24.(2022·盐城合格考模拟)美国NASA曾开发一种铁—空气二次电池。该电池放电时，其原理如下图所示，电池反应为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。

有关该电池放电时的说法正确的是(　　)

A.a极质量不变 B.b极为电池负极

C.电子由a极经负载流向b极 D.由电能转变为化学能

25.公元1799年，伏打以含食盐水的湿抹布，夹在银和锌的圆形板中间，堆积成圆柱状，制造出最早的电池——伏打电池。下面关于伏打电池不正确的是(　　)

A.食盐水是电解质溶液，可以导电

B.锌是电池的负极

C.电子从银流向锌

D.该装置实现了化学能向电能的转化

26.(2022·镇江合格考模拟)锂硫电池放电时反应为2Li＋S===Li2S，其装置如图所示。下列关于该电池的说法正确的是(　　)

A.Li作正极 B.电池工作时Li被还原

C.电子由S经导线流向Li D.实现了化学能向电能的转化

27.我国成功研制出新型“海水电池”。电池反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)

A.铝片作负极 B.海水作为电解质溶液

C.电池工作时O2得到电子 D.电池工作时实现了电能向化学能的转化

28.(2022·宿迁合格考模拟)某原电池结构如下图所示，下列有关该原电池的说法正确的是(　　)

A.电池总反应为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑

B.镁棒发生还原反应

C.电子从铜棒经外电路流向镁棒

D.铜棒为负极