01吸熱反應和放熱反應
【例1】（22-23高一下·河北石家莊·期末）下列關于化學反應中的能量變化說法正確的是
A．需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應
B．化學反應不一定伴隨能量變化
C．金剛石轉(zhuǎn)化為石墨是放熱反應，說明金剛石比石墨穩(wěn)定
D．燃燒反應、酸堿中和反應是常見的放熱反應
【答案】D
【解析】A．吸熱反應和放熱反應與反應條件無關，只與反應物總能量和生成物總能量有關，故A錯誤；
B．化學反應一定伴隨能量變化，故B錯誤；
C．金剛石轉(zhuǎn)化為石墨是放熱反應，則石墨能量低，根據(jù)能量越低越穩(wěn)定，則石墨比金剛石穩(wěn)定，故C錯誤；
D．放熱反應主要有燃燒反應、酸堿中和反應、金屬與水或酸的反應等，故D正確。
綜上所述，答案為D。
【變式1-1】（22-23高一下·四川涼山·期末）下列關于化學反應與能量的說法中，不正確的是
A．吸熱反應都需要加熱才能發(fā)生
B．鎂條與鹽酸的反應屬于放熱反應
C．化學反應在發(fā)生物質(zhì)變化的同時伴隨有能量變化
D．反應物的總能量高于生成物的總能量，反應時向環(huán)境釋放能量
【答案】A
【解析】A．吸熱反應不一定需要加熱才能發(fā)生，如八水合氫氧化鋇與氯化銨固體研磨就生成氨氣的吸熱反應就不需要加熱，故A錯誤；
B．鎂條與鹽酸的反應是反應物的總能量高于生成物的總能量的放熱反應，故B正確；
C．化學反應的實質(zhì)就是舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成的過程，所以化學反應在發(fā)生物質(zhì)變化的同時一定伴隨有能量變化，故C正確；
D．反應物的總能量高于生成物的總能量的反應為放熱反應，反應時會向環(huán)境釋放能量，故D正確；
故選A。
【變式1-2】（22-23高一下·河南洛陽·期中）對于化學反應中的能量變化，表述不正確的是
A．需要加熱的化學反應不一定是吸熱反應
B．中和反應都是放熱反應
C．濃硫酸溶于水為放熱反應
D．反應中舊鍵斷裂吸收的能量大于新鍵形成放出的能量時，反應為吸熱反應
【答案】C
【解析】A．需要加熱的化學反應不一定是吸熱反應，如碳的燃燒需要加熱，但該反應屬于放熱反應，故A正確；
B．酸溶液與堿溶液的中和反應都是放熱反應，故B正確；
C．濃硫酸溶于水的過程為放熱過程，不是放熱反應，C錯誤；
D．反應中舊鍵斷裂吸收的能量大于新鍵形成放出的能量說明反應物的總能量小于生成物總能量，該反應為吸熱反應，故D正確；
故選C。
【變式1-3】（22-23高一下·河北衡水·月考）化學反應中的能量變化常表現(xiàn)為熱量變化，如有的反應為放熱反應，有的為吸熱反應，請從下列選項中選出對此解釋合理的為
A．舊化學鍵斷裂時吸收的能量高于新化學鍵形成時所釋放的總能量為吸熱反應
B．舊化學鍵斷裂時吸收的能量低于新化學鍵形成時所釋放的總能量為吸熱反應
C．在化學反應中需要加熱的反應就是吸熱反應
D．在化學反應中需要使用催化劑的反應為放熱反應
【答案】A
【解析】A．在化學反應中，斷鍵吸熱，成鍵放熱。若斷鍵吸收的熱量大于成鍵放出的熱量，則該反應為吸熱反應，A正確；
B．任何化學反應過程中都存在斷裂反應物化學鍵和形成生成物化學鍵的過程。斷裂反應物化學鍵會吸收熱量，形成生成物化學鍵會釋放熱量，若舊化學鍵斷裂時吸收的能量低于新化學鍵形成時所釋放的總能量，則該反應為放熱反應，B錯誤；
C．化學反應需在一定條件下進行。反應類型是放熱反應還是吸熱反應與反應條件是否需要加熱無關，有的放熱反應也需在加熱或高溫條件下進行，如鋁熱反應，C錯誤；
D．催化劑只能改變反應歷程，降低反應的活化能，使化學反應在較低的條件下發(fā)生，但不能改變反應熱，因此反應發(fā)生是否需要使用催化劑與反應類型是放熱反應還是吸熱反應無關，D錯誤；
故選A。
02化學反應中能量變化圖像
【例2】 （22-23高一下·江蘇常州·月考）下列哪個反應的熱量變化如圖所示

A．C和水蒸氣高溫反應生成水煤氣
B．煅燒石灰石
C．鋅和鹽酸反應制氫氣
D．氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體研磨放出氨氣
【答案】C
【分析】圖示反應為放熱反應。
【解析】A．C與水蒸氣高溫條件下反應生成水煤氣為吸熱反應，A錯誤；
B．煅燒石灰石，石灰石分解生成CaO和CO2，該反應為吸熱反應，B錯誤；
C．鋅與鹽酸反應生成氫氣，該反應為放熱反應，C正確；
D．氫氧化鋇與氯化銨反應生成氨氣為吸熱反應，D錯誤；
故選C。
【變式2-1】（22-23高一下·福建漳州·期末）已知某化學反應，反應過程中的能量變化如圖所示，下列說法正確的是

A．該反應的進行一定需要加熱或點燃
B．生成2mlAB2(g)，放出熱量(E1-E2)kJ
C．1mlA2(g)和2mlB2(g)的總能量高于2mlAB2(g)的能量
D．該反應斷開化學鍵吸收的總能量大于形成化學鍵放出的總能量
【答案】D
【解析】A．反應前后能量守恒可知，反應物能量之和小于生成物的能量之和，反應是吸熱反應，吸熱反應不一定都要加熱，例如氫氧化鋇和氯化銨在常溫下就反應，A錯誤；
B．根據(jù)圖象，該反應是吸熱反應，生成2mlAB2(g)則吸收的熱量為(E1-E2)kJ，B錯誤；
C．1mlA2(g)和2mlB2(g)的總能量低于2mlAB2(g)的能量，C錯誤；
D．斷裂化學鍵吸收熱量，形成化學鍵放出熱量，由信息可知，該反應為吸熱反應，則斷開化學鍵吸收的總能量大于形成化學鍵釋放的總能量，D正確；
故選D。
【變式2-2】（22-23高二上·廣東揭陽·期末）反應A+B→C(為放熱反應)分兩步進行：①A+B→X(為吸熱反應)，②X→C(為放熱反應)。下列示意圖中，能正確表示總反應過程中能量變化的是
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】第一階段為吸熱反應，反應物的總能量低于生成物的總能量；第二階段為放熱反應，反應物的總能量高于生成物的總能量，故選D。故選D。
【變式2-3】 （22-23高一下·山東日照·期中）化學反應的能量變化曲線如圖所示。下列說法正確的是
A．該反應為放熱反應
B．三種物質(zhì)中的能量最高
C．該反應生成，需吸收能量
D．斷裂鍵和鍵時放出能量
【答案】C
【解析】A．該反應反應物的能量小于生成物的能量，是吸熱反應，A錯誤；
B．由圖可知，2mlAB(g)的能量高于1mlA2(g)和1mlB2(g)的總能量，但是1mlAB的能不一定比1mlA2(g)或1mlB2(g)高，B錯誤；
C．根據(jù)物質(zhì)變化能圖，該反應生成2mlAB吸收(a-b) kJ能量，C正確；
D．斷鍵是吸熱過程，應該吸收能量，D錯誤；
故選C。
03原電池原理
【例3】（22-23高一下·河北衡水·月考）實驗探究是提高學習效果的有力手段。某同學用如圖所示裝置研究原電池原理，下列說法錯誤的是
A．若將圖1裝置的Zn、Cu下端接觸，Zn片逐漸溶解，Cu片上能看到氣泡產(chǎn)生
B．圖2中H＋向Zn片移動
C．若將圖2中的Zn片改為Mg片，Cu片上產(chǎn)生氣泡的速率加快
D．圖2與圖3中，Zn片減輕的質(zhì)量相等時，正極產(chǎn)物的質(zhì)量比為1∶32
【答案】B
【解析】A．Zn、Cu直接接觸就能構(gòu)成閉合回路而形成原電池，Zn片逐漸溶解，Cu片上可看到有氣泡產(chǎn)生，A正確；
B．圖2中原電池工作時，Zn作負極，Cu作正極，H＋帶正電荷，應該向正極Cu片移動，B錯誤；
C．由于Mg的失電子能力強于Zn，所以將Zn片改為Mg片后，電子轉(zhuǎn)移速率加快，生成H2的速率也加快，C正確；
D．圖2中假設負極消耗65 g Zn，則轉(zhuǎn)移2 ml電子，正極產(chǎn)生2 g H2，而圖3中負極消耗65 g Zn，也轉(zhuǎn)移2 ml電子，則正極析出64 g Cu，正極產(chǎn)物的質(zhì)量比為1∶32，D正確；
故選B。
【變式3-1】（22-23高一下·海南?？凇て谥校╀撹F不是純凈的鐵，通常含有少量的碳，在潮濕的空氣中易形成原電池而腐蝕，下列說法正確的是
A．鐵為正極，發(fā)生還原反應B．鐵為負極，發(fā)生氧化反應
C．碳為正極，發(fā)生氧化反應D．碳為負極，發(fā)生還原反應
【答案】B
【分析】鋼鐵在潮濕的空氣中易形成原電池而發(fā)生吸氧腐蝕。在鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，鐵作負極發(fā)生氧化反應，碳作正極，氧氣在正極發(fā)生還原反應。
【解析】A．鐵為負極，發(fā)生氧化反應，故A錯誤；
B．鐵為負極，發(fā)生氧化反應，故B正確；
C．碳為正極，發(fā)生還原反應，故C錯誤；
D．碳為負極，發(fā)生還原反應，故D錯誤；
故選B。
【變式3-2】 （22-23高一下·江蘇徐州·期中）如圖是課外活動小組設計用化學電源使LED燈發(fā)光的裝置。下列說法正確的是
A．溶液變成藍色
B．裝置中存在“化學能→電能→光能”的轉(zhuǎn)換
C．如果將硫酸換成硫酸銅，導線中不會有電子流動
D．如果將鋅片換成鐵片，電路中的電流方向改變
【答案】B
【解析】A．該裝置組成鋅銅原電池，鋅作負極失去電子變成鋅離子，銅作正極，銅本身不參與反應，溶液不會變成藍色，A項錯誤；
B．原電池是化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，原電池產(chǎn)生的電能在電路中轉(zhuǎn)化為LED燈的光能，所以裝置中存在“化學能→電能→光能”的轉(zhuǎn)換，B項正確；
C．如果將硫酸換成硫酸銅，仍能形成原電池，導線中會有電子流動，C項錯誤；
D．如果將鋅片換成鐵片，鐵比銅活潑，鐵仍舊作負極，電路中的電流方向不改變，D項錯誤；
故選B。
【變式3-3】（22-23高一下·福建廈門·期中）用導線把鋅片與銅片連接好，然后平行插入稀硫酸中(如圖所示)，下列說法正確的是
A．鋅片是正極，Cu 片上有氣泡產(chǎn)生B．電流方向是從鋅片流向銅
C．Cu片上發(fā)生還原反應D．該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學能
【答案】C
【分析】由于鋅比銅活潑，形成原電池反應時，鋅失去電子發(fā)生氧化反應，為負極，銅為正極；
【解析】A．由于鋅比銅活潑，形成原電池反應時，鋅為負極，A錯誤；
B．電流方向是從銅片流向鋅片，B錯誤；
C．銅為正極，氫離子得到電子發(fā)生還原反應，C正確；
D．該裝置為原電池，工作時將化學能轉(zhuǎn)化為電能，D錯誤；
故選C。
04原電池原理的應用
【例4】 （22-23高一下·湖南長沙·期末）將相同表面積的純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，下列敘述正確的是

A．甲中鋅片是負極，發(fā)生還原反應
B．甲中溶液內(nèi)的硫酸根離子向銅片移動
C．乙中銅片表面有氣泡產(chǎn)生
D．初始產(chǎn)生氣泡的速率：甲>乙
【答案】D
【分析】甲裝置中Zn、Cu和稀硫酸構(gòu)成原電池，Zn為負極，Cu為正極，乙中只有Zn與稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，Cu與稀硫酸不反應。
【解析】A．甲中鋅片為負極，Zn失電子被氧化發(fā)生氧化反應，A錯誤；
B．原電池裝置電解質(zhì)溶液中的陰離子向負極移動，則硫酸根離子向鋅片移動，B錯誤；
C．乙中Cu與稀硫酸不反應，銅片表面無現(xiàn)象，C錯誤；
D．甲中構(gòu)成原電池結(jié)構(gòu)，原電池有加快化學反應速率的作用，因此初始產(chǎn)生氣泡的速率，甲>乙，D正確；
故選D。
【變式4-1】（22-23高一下·四川成都·期末）a、b、c、d四種金屬電極有關的反應裝置及部分反應現(xiàn)象如下表所示：
由此可判斷這四種金屬的活動性順序是
A．B．C．D．
【答案】D
【解析】b極質(zhì)量減小，a極質(zhì)量增加，則表明b極金屬失電子作負極，溶液中的Cu2+在a極得電子生成Cu附著在a極，金屬活動性b＞a；
原電池中H+向b極移動，則b為正極，c為負極，c比b活潑，金屬活動性c＞b；
c極溶解，d極有氣體產(chǎn)生，則c極為負極，d極為正極，金屬活動性c＞d；
導線中電流從d極流出，則a極為負極，d極為正極，金屬活動性a＞d；
綜合以上分析，金屬活動性c＞b＞a＞d，D滿足題意。
故選D。
【變式4-2】（23-24高一下·陜西漢中·期中）由W、X、Y、Z四種金屬按下列裝置進行實驗。下列說法不正確的是
A．裝置甲中W作原電池負極
B．裝置乙中Y電極上的反應式為
C．裝置丙中電流由Z流向W
D．四種金屬的活動性強弱順序為
【答案】C
【解析】A．甲裝置中金屬W不斷溶解，說明W失電子生成金屬陽離子，則W作負極，故A正確；
B．裝置乙中Y的質(zhì)量增加，可知銅離子在Y極得電子生成Cu單質(zhì)，電極反應為：，故B正確；
C．裝置丙中W上有氣體產(chǎn)生，則W電極上發(fā)生反應：，W作正極，Z作負極，原電池中電流由正極流向負極，即由W流向Z，故C錯誤；
D．原電池中負極金屬比正極活潑，甲中W為負極，X為正極，則W>X；乙中X作負極，Y作正極，則X>Y，丙中Z作負極，W作正極，則Z>W，四種金屬的活動性強弱順序為，故D正確；
故選：C。
【變式4-3】（23-24高一下·河南三門峽·期末）有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：
由此可判斷這四種金屬的活動性順序是
A．a(chǎn)>b>c>dB．b>c>d>aC．d>a>b>cD．a(chǎn)>b>d>c
【答案】C
【解析】裝置一：形成原電池，a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增加，a極為負極，b極為正極，所以金屬的活動性順序a＞b；
裝置二：未形成原電池，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，所以金屬的活動性順序b＞c；
裝置三：形成原電池，d極溶解，所以d是負極，c極有氣體產(chǎn)生，所以c是正極，所以金屬的活動性順序d＞c；
裝置四：形成原電池，電流從a極流向d極，a極為正極，d極為負極，所以金屬的活動性順序d＞a；
所以這四種金屬的活動性順序為d>a>b>c；
故選：C。
05原電池的綜合考查
【例5】（23-24高一下·江西撫州·期末）鋅—空氣電池是一種適宜用作城市電動車的動力電源。鋅—空氣電池原理如圖，放電時Zn轉(zhuǎn)化為ZnO。下列說法正確的是
A．空氣中的氧氣在石墨電極上發(fā)生氧化反應
B．該電池的負極反應為Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O
C．該電池放電時溶液中的OH-向石墨電極移動
D．該電池放電時電子由Zn電極經(jīng)電解質(zhì)溶液流向石墨電極
【答案】B
【分析】鋅—空氣電池中，放電時Zn轉(zhuǎn)化為ZnO，Zn失電子作負極，電極反應式為Zn-2e－+2OH－＝ZnO+H2O，石墨電極為正極，氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O2+4e－+2H2O＝4OH－，據(jù)此分析。
【解析】A．氧氣得電子發(fā)生還原反應，即氧氣在石墨電極上發(fā)生還原反應，故A錯誤；
B．Zn失電子作負極，電極反應式為Zn-2e－+2OH－＝ZnO+H2O，故B正確；
C．原電池工作時，陰離子向負極移動，故OH－向Zn電極移動，故C錯誤；
D．電子只能在電極和導線中移動，電子不能通過溶液，故D錯誤；
故選B。
【變式5-1】 （22-23高一下·浙江湖州·月考）某科學探究小組為探究電化學原理，設計了如圖所示的裝置進行探究實驗。下列對實驗中觀察到的現(xiàn)象或相關結(jié)論的敘述不正確的是
A．a(chǎn)和b不連接時，鐵片上有紅色的銅析出
B．a(chǎn)和b用導線連接時，銅片為正極
C．無論a和b是否連接，反應的本質(zhì)相同，溶液中均有Fe2+生成
D．a(chǎn)和b用導線連接時，溶液中的Cu2+應向鐵電極移動且能更快地析出銅
【答案】D
【分析】由圖可知，當ab連接時，鐵較活潑，鐵失去電子，發(fā)生氧化反應，作負極，此時銅作正極；但是當兩者不連接時，不形成原電池，以此解題。
【解析】A．a(chǎn)和b不連接時，沒有形成閉合回路，沒有構(gòu)成原電池，鐵直接把銅置換出來，A正確；
B．a(chǎn)和b用導線連接時，構(gòu)成原電池，鐵比銅活潑，鐵作負極，銅片為正極，B正確；
C．無論a和b是否連接，反應的本質(zhì)相同均為Fe+Cu2+=Fe2++Cu，鐵片均會被氧化，溶液中均有Fe2＋生成，C正確；
D．a(chǎn)和b用導線連接時，構(gòu)成原電池，銅電極為正極，陽離子向正極移動，且原電池可以加快反應速率，D錯誤；
故選D。
【變式5-2】（22-23高一下·江西吉安·月考）如圖為某鋅－銅原電池示意圖。下列說法正確的是
A．電子由銅片通過導線流向鋅片
B．溶液中的Cu2+向鋅電極移動
C．正極電極反應式：Zn+2e-=Zn2+
D．電路中每轉(zhuǎn)移1ml電子，理論上電解質(zhì)溶液的質(zhì)量增加0.5g
【答案】D
【分析】該原電池中Zn為負極失電子生成Zn2+，Cu為正極Cu2+得電子生成Cu。
【解析】A．Zn為負極，電子由Zn電極通過導線流向銅片，A錯誤；
B．溶液中的陽離子向正極移動，Cu2+向銅電極移動，B錯誤；
C．正極上Cu2+得電子生成Cu，電極反應式為Cu2++2e-=Cu，C錯誤；
D．電路中每轉(zhuǎn)移1ml電子，負極區(qū)域電解質(zhì)溶液中生成0.5mlZn2+，正極區(qū)域電解質(zhì)溶液中失去0.5mlCu2+，則理論上電解質(zhì)溶液的質(zhì)量增加0.5g，D正確；
故選D。
【變式5-3】（22-23高一下·河北邯鄲·期末）如圖所示，杠桿A、B兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相同的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿使其在水中保持平衡，然后小心地向燒杯中央滴入CuSO4溶液，一段時間后，下列有關杠桿的偏向判斷正確的是(實驗過程中不考慮鐵絲反應及兩邊浮力的變化)

A．杠桿為導體和絕緣體時，均為A端高B端低
B．杠桿為導體和絕緣體時，均為A端低B端高
C．當杠桿為絕緣體時，A端低B端高；當杠桿為導體時，A端高B端低
D．當杠桿為絕緣體內(nèi)，A端高B端低；當杠桿為導體時，A端低B端高
【答案】D
【分析】杠桿為導體時，向燒杯中央滴入濃CuSO4溶液，構(gòu)成Fe、Cu原電池；當杠桿為絕緣體時，只發(fā)生Fe與硫酸銅溶液的反應，以此來解答。
【解析】杠桿為導體時，向燒杯中央滴入濃CuSO4溶液，構(gòu)成Fe、Cu原電池，F(xiàn)e為負極，發(fā)生Fe-2e-═Fe2+，Cu為正極，發(fā)生Cu2++2e-═Cu，則A端低，B端高；杠桿為絕緣體時，只發(fā)生Fe與硫酸銅溶液的反應，在Fe的表面附著Cu，質(zhì)量變大，則A端高，B端低；
故選D。
06一次電池和二次電池
【例6】（23-24高一下·山東青島·月考）普通鋅錳干電池的構(gòu)造如圖所示，其電池反應的方程式為：，下列說法正確的是
A．石墨作負極
B．鋅發(fā)生還原反應
C．電池工作時，電子從石墨經(jīng)導線流向鋅
D．正極的電極反應為：
【答案】D
【解析】A．原電池中負極失電子，元素化合價升高，根據(jù)電池反應可知，鋅元素化合價升高，則鋅作負極，石墨作正極，A錯誤；
B．鋅作負極失電子，被氧化，發(fā)生氧化反應，B錯誤；
C．電池工作時，電子從負極經(jīng)導線流向正極，即電子從鋅經(jīng)導線流向石墨，C錯誤；
D．正極得電子，元素化合價降低，由總反應可知，正極的電極反應為：，D正確；
答案選D。
【變式6-1】（23-24高一下·甘肅天水·期中）汽車的啟動電源常用鉛酸蓄電池，其結(jié)構(gòu)如圖所示。放電時的電池反應：PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O。下列說法中，正確的是

A．Pb作電池的負極
B．PbO2作電池的負極
C．PbO2得電子，被氧化
D．電池放電時，溶液酸性增強
【答案】A
【解析】A．根據(jù)總反應方程式，Pb化合價升高，失去電子，因此Pb作電池的負極，故A正確；
B．PbO2中Pb化合價降低，得到電子，發(fā)生還原反應，因此PbO2作電池的正極，故B錯誤；
C．PbO2得電子，被還原，故C錯誤；
D．根據(jù)總反應方程式分析，電池放電時，硫酸不斷消耗，濃度不斷減弱，則溶液酸性減弱，故D錯誤。
綜上所述，答案為A。
【變式6-2】（22-23高一下·福建漳州·期末）下面是幾種常見的化學電源示意圖，下列說法錯誤的是

A．上述化學電源分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池
B．鋅錳干電池在長時間使用后，鋅筒被破壞
C．鉛蓄電池可用于手提電腦等電子設備
D．氫氧燃料電池中負極通入氫氣，發(fā)生氧化反應
【答案】C
【解析】A．干電池是一次性電池，鉛蓄電池是可充電電池屬于二次電池，氫氧燃料電池屬于燃料電池，故A正確；
B．鋅錳干電池中，Zn作負極，使用過程中失去電子變?yōu)閆n2+，則長時間使用后鋅筒被破壞，故B正確；
C．鉛蓄電池比能量低、苯重，手提電腦等電子設備需要小型化、工作壽命長、自放電率低、記憶效應低、不需要維護的電池，所以鉛蓄電池不可用于手提電腦等電子設備，故C錯誤；
D．氫氧燃料電池中負極上通入氫氣，失電子，發(fā)生氧化反應，故D正確；
故選C。
【變式6-3】（22-23高一下·四川資陽·期末）鉛蓄電池構(gòu)造如圖，下列說法不正確的是
A．電池工作時，電子由Pb板通過導線流向PbO2板
B．電池工作時，Pb電極質(zhì)量減小
C．電池工作時，正極的電極反應方程式是PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O
D．由反應可知，物質(zhì)的氧化性：PbO2＞Pb2+
【答案】B
【解析】A．電池工作時，Pb是負極、PbO2是正極，電子由Pb板通過導線流向PbO2板，故A正確；
B．電池工作時，Pb是負極，負極反應式為Pb-2e-+SO=PbSO4，Pb電極質(zhì)量增大，故B錯誤；
C．電池工作時，正極PbO2得電子生成硫酸鉛，電極反應方程式是PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O，故C正確；
D．總反應為Pb+PbO2+4H++2SO=2PbSO4+2H2O，PbO2是氧化劑、PbSO4既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物，物質(zhì)的氧化性：PbO2＞Pb2+，故D正確；
故選B。
07 燃料電池及其應用
【例7】（22-23高一上·河北石家莊·月考）某燃料電池以乙醇為燃料，空氣為氧化劑，強堿溶液為電解質(zhì)組成，有關該電池的說法正確的是
A．放電時正極發(fā)生氧化反應
B．放電一段時間后，正極附近溶液的pH減小
C．放電時負極電極反應為：
D．消耗0.2ml乙醇，有1.2ml轉(zhuǎn)移
【答案】C
【分析】由題意可知，乙醇燃料電池中通入乙醇的一極為負極，堿性條件下，乙醇在負極失去電子發(fā)生還原反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，通入氧氣的一極為正極，氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應生成氫氧根離子，電極反應式為O2+4e－+2H2O=4OH－。
【解析】
A．由分析可知，放電時，通入氧氣的一極為正極，氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應生成氫氧根離子，A錯誤；
B．由分析可知，通入氧氣的一極為正極，氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應生成氫氧根離子，正極附近溶液的氫氧根離子濃度增大，溶液堿性增強，B錯誤；
C．由分析可知，放電時，通入乙醇的一極為負極，堿性條件下，乙醇在負極失去電子發(fā)生還原反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，C正確；
D．由分析可知，放電時，通入乙醇的一極為負極，堿性條件下，乙醇在負極失去電子發(fā)生還原反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，由電極反應式可知，消耗0.2 ml乙醇，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2.4ml，D錯誤；
故選C。
【變式7-1】（22-23高一下·江西撫州·期中）鎂燃料電池具有比能量高、使用安全方便、原材料來源豐富、成本低等特點。一般研究的鎂燃料電池可分為鎂空氣燃料電池、鎂海水燃料電池、鎂過氧化氫燃料電池和鎂次氯酸鹽燃料電池。其中鎂次氯酸鹽燃料電池的工作原理如圖所示，下列有關說法不正確的是
A．鎂燃料電池中鎂均為負極，發(fā)生氧化反應
B．鎂次氯酸鹽燃料電池的總反應式為：
C．鎂過氧化氫燃料電池，酸性電解質(zhì)中正極反應式為：
D．鎂次氯酸鹽燃料電池放電過程中移向正極
【答案】D
【分析】由圖可知，裝置為鎂—次氯酸鹽燃料電池，屬于原電池，上部分為鎂，為電池負極，下部分為次氯酸鹽，為電池正極，溶液為堿性，據(jù)此解答。
【解析】A．鎂燃料電池中鎂均為負極，Mg失電子發(fā)生氧化反應，A正確；
B．由圖可知，次氯酸根離子得電子生成氯離子和氫氧根離子，Mg失電子生成氫氧化鎂，故電池總反應為：Mg＋ClO-＋H2O=Mg(OH)2↓＋Cl-，故B正確；
C．鎂過氧化氫燃料電池，過氧化氫在正極得電子，電極反應式為：H2O2＋2H＋+2e-=2H2O，故C正確；
D．放電時，氫氧根離子向負極移動，故D錯誤；
故選D。
【變式7-2】（23-24高一上·廣東潮州·期末）燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置，某氫氧燃料電池的構(gòu)造示意圖如下，該電池工作時，下列說法正確的是
A．O2在b電極上發(fā)生氧化反應
B．電解質(zhì)溶液中OH-向正極移動
C．該裝置實現(xiàn)了電能到化學能的轉(zhuǎn)化
D．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源
【答案】D
【解析】A．O2在b電極上得到電子發(fā)生還原反應，A錯誤；
B．該燃料電池工作時，電解質(zhì)溶液中OH-向正電荷較多的負極移動，B錯誤；
C．該裝置通過兩個電極分別發(fā)生氧化反應、還原反應，實現(xiàn)了化學能到電能的轉(zhuǎn)化，C錯誤；
D．氫氧燃料電池反應產(chǎn)物水不會對環(huán)境造成污染，且水又是生產(chǎn)燃料H2的原料，比H2直接燃燒能量利用率大大提高，因此是一種具有應用前景的綠色電源，D正確；
故選D。
【變式7-3】（22-23高一·浙江杭州·月考）一種新型燃料電池，它以多孔鎳板為電極，兩電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入乙烷和氧氣，其電極反應式為，。有關此電池的推斷正確的是（ ）
A．電池工作過程中，溶液的pH逐漸減小
B．正極與負極上參加反應的氣體的物質(zhì)的量之比為2：7
C．通入乙烷的電極為正極
D．電解質(zhì)溶液中的向正極移動
【答案】A
【解析】A.電池總反應為，故電池工作過程中，消耗氫氧根離子，溶液的pH逐漸減小，故A正確；
B.由總反應式可知，乙烷在負極發(fā)生氧化反應，氧氣在正極發(fā)生還原反應，所以正、負極上參加反應的氣體的物質(zhì)的量之比為7：2，故B錯誤；
C.由題給極反應可知，通入乙烷的電極為負極，發(fā)生氧化反應，故C錯誤；
D.陰離子向負極移動，解質(zhì)溶液中的向負極移動，故D錯誤；
故選：A。
08 原電池的設計
【例8】（23-24高一下·廣東深圳·月考）某原電池的總反應的離子方程式為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，不能實現(xiàn)該反應的原電池是
【答案】C
【解析】根據(jù)2Fe3++Fe=3Fe2+知，鐵易失電子而作負極，不如鐵活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，鐵離子得電子發(fā)生還原反應，所以電解質(zhì)溶液為可溶性的鐵鹽：
A．銅作正極，鐵作負極，電解質(zhì)為可溶性的氯化鐵，則符合題意，故A不選；
B．鐵作負極，碳作正極，電解質(zhì)為Fe(NO3)3溶液，能發(fā)生氧化還原反應，則符合題意，故B不選；
C．Zn的金屬活潑性比Fe強，則Zn作負極，F(xiàn)e作正極，電解質(zhì)為可溶性的硫酸鐵，所以不能構(gòu)成該條件下的原電池，則不符合題意，故C選；
D．Fe作負極，銀作正極，電解質(zhì)為Fe2(SO4)3溶液，發(fā)生反應為2Fe3++Fe═3Fe2+，符合題意，故D不選；
故選C。
【變式8-1】（22-23高一上·湖北恩施·月考）某一同學根據(jù)離子反應方程式 2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋來設計原電池。下列設計方案中可行的是
A．電極材料為鐵和銅，電解質(zhì)溶液為 FeCl3 溶液
B．電極材料為鐵和石墨，電解質(zhì)溶液為 FeCl2 溶液
C．電極材料為鐵和鋅，電解質(zhì)溶液為 FeCl3 溶液
D．電極材料為石墨，電解質(zhì)溶液為 FeCl3 溶液
【答案】A
【分析】結(jié)合題給離子方程式，由構(gòu)成原電池的條件可知，設計原電池時，應選用鐵做負極，金屬活潑性弱于鐵的金屬單質(zhì)或石墨電極做正極，電解質(zhì)溶液為可溶性的鐵鹽，如硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵等。
【解析】A.原電池的電極材料為鐵和銅，電解質(zhì)溶液為 FeCl3溶液時，鐵做負極，金屬活潑性弱于鐵的銅做正極，能發(fā)生題給離子反應，故A正確；
B.原電池的電極材料為鐵和石墨，電解質(zhì)溶液為FeCl2 溶液時，鐵與氯化亞鐵溶液不反應，不能構(gòu)成原電池，故B錯誤；
C.原電池的電極材料為鐵和鋅，電解質(zhì)溶液為 FeCl3 溶液時，鋅比鐵活潑，鋅做原電池的負極，不能發(fā)生題給離子反應，故C錯誤；
D.原電池的電極材料為石墨，電解質(zhì)溶液為 FeCl3 溶液時，石墨不能與氯化鐵溶液反應，不能構(gòu)成原電池，故D錯誤；
故選A。
【變式8-2】（23-24高一·江蘇南京·月考）下列四個化學反應中，理論上不可能設計為原電池的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【解析】只有氧化還原反應才可能設計成原電池；
A．中有元素化合價的變化，屬于氧化還原反應，能設計成原電池，故A不符合題意；
B．中有元素化合價的變化，屬于氧化還原反應，能設計成原電池，故B不符合題意；
C．中有元素化合價的變化，屬于氧化還原反應，能設計成原電池，故C不符合題意；
D．中沒有元素化合價的變化，不是氧化還原反應，不能設計成原電池，故D符合題意；
答案選D。
【變式8-3】（23-24高一下·遼寧鐵嶺·期中）一個電池反應的離子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2++Cu，該反應的的原電池正確組合是（ ）
【答案】C
【解析】在原電池中較活潑的金屬作負極，失去電子，發(fā)生氧化反應。電子經(jīng)導線傳遞到正極上，所以溶液中的陽離子向正極移動，陰離子向負極移動；正極得到電子，發(fā)生還原反應。根據(jù)反應式可知，鋅失去電子，做負極；銅離子在正極得到電子，正極材料活潑性比鋅活潑性弱，能導電的材料即可，銅的活潑性小于鋅，銅可以做正極材料，電解質(zhì)為硫酸銅溶液，所以正確的答案是C。題型1 吸熱反應和放熱反應
題型5 原電池的綜合考查
題型2 化學反應中能量變化圖像
題型6 一次電池和二次電池
題型3 原電池原理
題型7 燃料電池及其應用
題型4 原電池原理的應用
題型8 原電池的設計
實驗裝置




部分實驗現(xiàn)象
b極質(zhì)量減小，a極質(zhì)量增加
溶液中的向b極移動
c極溶解，d極有氣體產(chǎn)生
外電路電流從d極流出
裝置
現(xiàn)象
金屬W不斷溶解
Y的質(zhì)量增加
W上有氣體產(chǎn)生
實驗裝置
裝置一
裝置二
裝置三
裝置四
部分實驗現(xiàn)象
a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增大
b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化
d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生
電流從a極流向d極
選項
正極
負極
電解質(zhì)溶液
A
Cu
Fe
FeCl3溶液
B
C
Fe
Fe(NO3)3溶液
C
Fe
Zn
Fe2(SO4)3溶液
D
Ag
Fe
Fe2(SO4)3溶液
A
B
C
D
正極
Zn
Cu
Cu
Fe
負極
Cu
Zn
Zn
Zn
電解質(zhì)溶液
CuCl2
H2SO4
CuSO4
HCl

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