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专题十三化学能与热能考点1 化学反应中能量变化的有关概念1.[2021某某某某摸底考试]某反应过程的能量变化如图所示,下列说法错误的是( )A.该反应为放热反应,ΔH>0B.反应过程b有催化剂参与C.反应过程a的活化能大于E1D.该反应可能需要加热才能发生2.[2021某某某某期中]工业合成氨反应在催化剂表面的反应历程及能量变化如图所示,下列说法正确的是( )A.增大压强,①→②之间的能量差值会增大B.合成氨的正、逆反应的焓变相同C.合成氨的过程是吸热过程D.若使用催化剂,生成等量的NH3需要的时间更短考点2 热化学方程式3.[2021某某某某龙泉二中月考改编][双选]CO、H2、C2H5OH三种物质燃烧的热化学方程式如下:①CO(g)+O 2(g)CO2(g) ΔH1=a kJ/mol;②H 2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH2=b kJ/mol;③C 2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g) ΔH3=c kJ/mol。
下列说法正确的是( )A.ΔH1<0B.2H 2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=-2b kJ/molC.CO2与H2合成C2H5OH反应的原子利用率为100%D.2CO(g)+4H 2(g)H2O(g)+C2H5OH(l) ΔH=(2a+4b-c) kJ/mol4.[6分]汽车尾气中的NO x和CO会污染环境,在汽车尾气系统中安装催化转化器,可有效降低NO x和CO的排放。
已知:①2CO(g)+O 2(g)2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1②N 2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1③2NO(g)+O 2(g)2NO2(g) ΔH=-116.5 kJ·mol-1回答下列问题:(1)CO的燃烧热为。
若1 mol N2(g)、1 mol O2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量,则1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为kJ。
专题13 化学能转化为电能化学能转化为电能1．燃煤发电的能量转化（1）过程：化学能――→燃烧热能――→蒸汽机械能―――→发电机电能 （2）燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。
2．原电池 （1）实验（2（3）铜锌原电池工作原理：2（4）反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。
（5）构成原电池的条件理论上，自发的氧化还原反应均可设计成原电池。
①两个活泼性不同的金属(或一个为金属，一个为能导电 的非金属)电极。
②具有电解质溶液。
③形成闭合回路。
【典例1】在如图所示的8个装置中，属于原电池的是 。
【答案】DFG【解析】图中A、B都只有一个电极，C中是两个活泼性相同的电极，E中酒精不是电解质溶液，H不能形成闭合回路，它们不属于原电池，属于原电池的只有D、F、G。
原电池原理的应用1．加快氧化还原反应的速率（1）原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。
（2）实例：实验室用Zn 和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。
2．比较金属活泼性强弱（1）原理：一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。
（2）实例：有两种金属A 和B ，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A 极溶解，B 极上有气泡产生。
由原电池原理可知，金属活动性：A ＞B 。
3．设计原电池（1）依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。
（2）选择合适的材料。
①电极材料：电极材料必须导电。
负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。
②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。
（3）实例：以Fe ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu 为例电极反应⎩⎪⎨⎪⎧负极反应：Fe －2e －===Fe2＋正极反应：Cu 2＋＋2e －===Cu 电极材料及电解质⎩⎪⎨⎪⎧(1)负极：Fe(2)正极：Cu 或C (比Fe 的活泼性差的金属或能导电的非金属)(3)电解质：CuSO 4溶液装置图【典例2】 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：A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c【答案】C【解析】装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属易失去电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。
高一化学能源的利用知识点能源在我们的生活中扮演着至关重要的角色。
为了满足人类对能源的需求，我们需要了解并有效地利用不同类型的能源。
本文将介绍高一化学中与能源相关的知识点，包括化学能的转化、化学反应与能量变化以及无机化合物在能源转换中的应用。
一、化学能的转化化学能是一种能够转化成其他形式能量的能源。
在能量转化的过程中，化学能可以被转化为热能、电能、光能等。
下面是一些常见的化学能转化情况：1. 燃烧反应：例如燃烧木材、煤炭或石油时，化学能被转化为热能和光能。
2. 酸碱中和反应：在酸碱中和反应中，化学能可以转化为热能。
3. 电化学反应：在电池中，化学能被转化为电能。
4. 光化学反应：光合作用是一种重要的光化学反应，太阳能被转化为化学能。
二、化学反应与能量变化化学反应中能量的变化是通过研究热效应（焓变）来描述的。
热效应是指在常压下，化学反应中吸热或放热的过程。
常见的热效应包括焓变、反应焓和燃烧热。
1. 焓变：化学反应发生时，反应物转变为生成物，其间吸热或放热的过程称为焓变。
焓变可以表示为ΔH，正值表示放热反应，负值表示吸热反应。
2. 反应焓：反应焓是指单位物质参与反应时的焓变。
在化学反应中，反应焓可以用来计算反应物与生成物之间的能量差异。
3. 燃烧热：燃烧热是指单位物质完全燃烧放出的焓变。
通过测量燃烧反应的焓变，可以确定燃料的热能。
三、无机化合物在能源转换中的应用无机化合物在能源转换中起着重要的作用。
以下是一些典型的无机化合物在能源领域的应用：1. 硝酸铵：硝酸铵（NH4NO3）是一种常用的氧化剂，可用于火箭推进剂和炸药。
在燃烧过程中，硝酸铵中的化学能被转化为热能和气体的膨胀能。
2. 氢氧化钠：氢氧化钠（NaOH）是一种常用的碱性物质，可用于提取铝等金属。
在铝的提取过程中，氢氧化钠与铝反应，释放出大量的热能。
3. 二氧化硫：二氧化硫（SO2）是一种常见的废气，但它也可以被用作脱硫剂。
二氧化硫与煤炭中的硫化物反应，形成硫酸，从而将有害的气体转化为有用的化学物质。
考点1 常见的能量转化形式【考点定位】本考点考查能量的常见转化形式,重点分析化学能与热能、电能之间的转化,涉及键能与化学能之间的关系及反应过程中能量变化形式。
【精确解读】1．化学反应中的能力变化表现为热量的变化．常见能量转化有：①化学能和电能的相互转化．如铜、锌形成原电池，将化学能转化为电能;②化学能和热能的相互转化．燃料燃烧产生能量最终带动发电机发电，将化学能转化为电能;③化学能和光能、风能的相互转化等。
【精细剖析】1．判断化学能转化为其它形式能的方法：一看，是否发生化学反应；二看，产生了什么,如果是热量，则转化为热能;如果产生了电,则是转化为电能，如果产生了光，则是转化为光能。
【典例剖析】化学能与热能、电能等能相互转化．关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是( )A．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成B．铝热反应中,反应物的总能量比生成物的总能量低C．图I所示的装置能将化学能转变为电能D．图II所示的反应为吸热反应【答案】A【变式训练】模拟植物的光合作用，利用太阳能将H2O和CO2化合生成二甲醚（CH3OCH3），装置如图所示,下列说法错误的是（）A．H+由交换膜右侧向左侧迁移B．催化剂a表面发生的反应是2CO2+12e-+12H+═CH3OCH3+3H2OC．该过程是太阳能转化为化学能的过程D．消耗CO2与生成O2体积比为1:1【答案】D【实战演练】1．下列反应中能量变化与其它不同的是( ）A．铝热反应B．燃料燃烧C．酸碱中和反应D．Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl固体混合【答案】D【解析】A．铝粉与氧化铁的反应是放热反应,故A错误;B．燃料燃烧是放热反应,故B错误；C．酸碱中和反应是放热反应,故C错误；D．氯化铵晶体与Ba（OH）2•8H2O的反应是吸热反应,故D正确；故答案为D.2．2016年3月新疆理化技术研究所首先发现：在光、碱性CeO2修饰TiO2的复合纳米材料的催化作用下,二氧化碳和水可转化为甲烷和一氧化碳．下列说法不正确的是（)A．此反应可将光能转化为化学能B．CO2和CH4均含极性共价键C．产物可能还有O2D．CO2溶于水呈酸性的原因:CO2+H2O⇌H2CO3H2CO3⇌2H++CO32—【答案】D3．未来清洁能源——纳米金属．如纳米铁可作为发动机的燃料,那时我们将迎来一个新的“铁器时代”．有一些专家也曾经指出，如果利用太阳能使燃烧产物如CO2、H2O、N2等重新组合的构想能够实现(如图），那么，不仅可以消除大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机，在此构想的物质循环中太阳能最终转化为( )A．化学能B．热能C．生物能D．电能【答案】B【解析】在此构想的物质循环中，太阳能将CO2、H2O、N2等气体重新组合成燃料,此过程为太阳能→化学能；燃料燃烧,化学能→热能，故在此构想的物质循环中太阳能最终转化为热能,故答案为B。
专题7 化学能与电能的转化【考情探究】课标解读考点原电池原理及其应用电解原理及其应用解读1.理解原电池的构成、工作原理及应用。
能书写电极反应式和总反应方程式2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施3.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用1.了解电解池的工作原理,认识电解在实现物质转化和储存能量中的实际应用2.能书写电极反应式和总反应方程式考情分析电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸,是历年高考的热点。
通常以新型二次电池为载体考查原电池原理与电解原理。
试题难度中等,预计在今后的高考中对本专题知识的考查形式会保持稳定备考指导要牢固掌握原电池与电解池的工作原理及电极反应式的书写技巧。
电化学主要放在具体问题情境里进行考查,是证据推理与模型认知核心素养的基本载体,建议将知识情景化、问题化,在解决实际问题过程中掌握电化学的相关知识【真题探秘】基础篇固本夯基【基础集训】考点一原电池原理及其应用1.(2020届湖南师大附中月考三,7)伏打电堆由几组锌和银的圆板堆积而成,所有的圆板之间夹放着几张盐水泡过的布。
如图所示为最初的伏打电堆模型,由八组锌和银串联组成的圆板堆积而成。
下列说法正确的是( )A.该电池发生的反应为析氢腐蚀B.电池长时间工作后,中间的布上会有白色固体颗粒生成,该固体颗粒为Ag2OC.当电路中转移0.1 mol电子时,消耗锌板的总质量为26 gD.该伏打电堆工作时,在银板附近会有Cl2放出答案 C2.(2020届湖南师大附中月考二,10)如图所示,两套实验装置中进行的实验都涉及金属的腐蚀,假设其中的金属块和金属丝都是足量的。
下列叙述正确的是( )A.装置Ⅰ在反应过程中只生成NO2气体B.装置Ⅱ在开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀C.装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气D.装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2+答案 C3.(2020届湖南雅礼中学月考二,16)一种酸性“二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池”具有启动快、能量密度高、效率好等优点,其电池原理如图所示。
第十三单元化学能与电能的转化常见能源的利用1A B C D硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶解析硅太阳能电池工作时将光能转化为电能，A项错误；锂离子电池是化学电池，工作时将化学能转化为电能，B项错误；太阳能集热器工作时将光能转化为热能，C项错误；燃气灶工作时将化学能转化为热能，D项正确。
答案 D2．下列各组材料中，不能组成原电池的是( )选项 A B C D两极材料Zn片、石墨Cu片、Ag片Zn片、Cu片Fe片、Cu片插入溶液H2SO4溶液AgNO3溶液蔗糖溶液稀盐酸解析蔗糖溶液不导电。
答案 C3．下列有关电池的说法不正确的是( )A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲烷燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极解析电池中电子由负极流向正极，B项应从Zn电极流向Cu电极。
答案 B4．随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是( )A．利用电池外壳的金属材料B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C．防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品D．回收其中的石墨电极解析回收电池的主要目的是防止对环境的污染。
答案 B5．将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是( )A ．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B ．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C ．甲中铜被氧化，乙中锌被氧化D ．产生气泡的速率甲比乙快解析 甲装置构成原电池，锌是负极，铜是正极，锌发生氧化反应，铜片上有气泡产生；乙装置不能构成原电池，锌与稀H 2SO 4发生反应：Zn ＋H 2SO 4===ZnSO 4＋H 2↑，铜不反应，故A 、B 、C 项均不正确；因为原电池能够加快反应速率，故D 项正确。
答案 D6．人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，其电池的电极反应式为Zn ＋2OH －－2e －===ZnO ＋H 2↑，Ag 2O ＋H 2O ＋2e －===2Ag ＋2OH －。
据此判断氧化银是( ) A ．负极，并被氧化 B ．正极，并被还原 C ．负极，并被还原 D ．正极，并被氧化 解析 Ag 2O 得电子，被还原，作正极，故B 项正确。
答案 B7．(萧山月考)氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水，经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如下：负极：2H 2＋4OH －－4e －===4H 2O正极：O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －当得到1.8 L 饮用水时，电池内转移的电子数约为( ) A ．1.8 mol B ．3.6 mol C ．100 mol D ．200 mol解析 n (H 2O)＝1.8×103g18 g/mol＝100 mol ，，即每生成1 mol H 2O 则转移2mol e －，当生成100 mol H 2O 时，转移200 mol e －。
答案 D8．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO 4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO 4＋2H 2O PbO 2＋Pb ＋2H 2SO 4。
下列对铅蓄电池的说法错误的是( )A ．需要定期补充硫酸B ．工作时铅是负极，PbO 2是正极C ．工作时负极上发生的反应是Pb －2e －＋SO 2－4===PbSO 4 D ．工作时电解质的密度减小解析 铅蓄电池放电时相当于原电池，Pb 是负极，PbO 2是正极，负极发生的反应是铅失去电子生成Pb 2＋，Pb 2＋与溶液中的SO 2－4生成PbSO 4沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时，PbSO 4的量是一定的，制成膏状的PbSO 4干燥后再安装，说明H 2SO 4不用补充；放电时，H 2SO 4被消耗，溶液中的H 2SO 4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。
答案 A9．下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是( )A．a电极是负极，发生还原反应B．b电极的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．总反应方程式为：2H2＋O2===2H2OD．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源解析a极通入H2，为负极，发生氧化反应，A项错误；B极通入O2，为正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B项正确；根据正负极反应式可知，C项正确；氢氧燃料电池的产物是水，无污染，具有良好的应用前景， D项正确。
答案 A10．锂电池反应原理如下：FePO4＋Li LiFePO4，内部为能够导电的固体电解质。
下列有关该电池说法正确的是( )A．可加入硫酸以提高电解质的导电性B．放电时电池内部Li＋向负极移动C．放电时，Li发生还原反应D．放电时电池正极反应为：FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4解析若加入H2SO4，则Li与H2SO4发生反应，A项错误；放电时，原电池内部阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，B项错误；放电时，Li为负极，失电子发生氧化反应，C项错误；放电时，原电池正极反应为：FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4，D项正确。
答案 D11．某原电池反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，则下列说法正确的是( ) A．HNO3为电解质溶液 B．锌为原电池正极C．铁极质量不变 D．铜可做该原电池正极解析由原电池反应可知，负极应为铁，正极为比铁活动性差的电极，电解质溶液应为非氧化性酸。
A项中，HNO3为电解质溶液，被还原的不是H＋而是NO－3，还原产物是NO而不是H2，A 项错误；B项中，锌比铁活泼，正极不能是锌，B项错误；C项中，铁为负极，电极反应为Fe －2e－===Fe2＋，铁极质量减小，C项错误；D项中，铜不如铁活泼，可以作正极，D项正确。
答案 D12．如图所示，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组( )A．A是Zn、B是Cu、C为稀H2SO4溶液B．A是Cu、B是Zn、C为稀H2SO4溶液C．A是Fe、B是Ag、C为AgNO3溶液D．A是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液解析由A极逐渐变粗，B极逐渐变细，可知：电解质溶液中含有不活泼的金属阳离子，B极为活泼的金属。
答案 D13．下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述中错误的是( )A．化石燃料物质内部储存着能量B．太阳能不能直接转化为化学能C．物质的化学能可能在不同条件下转化为热能、电能而为人类所用D．绿色植物发生光合作用时，将太阳能转化为化学能储存起来解析绿色植物发生光合作用时，就是将太阳能转化为化学能储存起来，因此，选项B错误。
答案 B14．(义乌模拟)下列有关能量转换的说法不正确的是( )A．煤燃烧时化学能主要转化为热能B．化石燃料和植物燃烧时放出的能量均来源于太阳能C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转化成化学能的过程解析葡萄糖氧化放出热量，化学能转化为热能。
答案 C15．有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，转化成CH4、CH3OH、NH3等的构想。
(如下图)使之能够实现，那么不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。
在此构想的物质和能量循环中太阳能最终转化为( )A．化学能 B．热能 C．生物能 D．电能解析由题图和能量守恒定律可知太阳能最终转化为热能而被放出。
答案 B16．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。
下列说法正确的是( )A．H2O的分解反应是放热反应B．氢能源已被普遍使用C．2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值解析2H2O===2H2↑＋O2↑是吸热反应，说明2 mol H2O的能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量。
因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。
答案 C17．矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础。
目前，世界矿物能源消耗的主要品种仍然以煤、石油、天然气为主。
(1)试以上述燃料各自的主要成分C、C n H2n＋2、CH4，写出它们燃烧的化学方程式：______________________________________________________________________、______________、______________。
试比较，当三者质量相同时，对环境造成的不利影响最小的燃料是________________。
(2)煤、石油、天然气又称为化石燃料，它们储存的能量来自绿色植物吸收的太阳能，绿色植物通过光合作用把太阳能转化成________________能，光合作用的总反应方程式为___________________________________________。
(3)光合作用释放的氧气来自于参加反应的哪种物质？________________。
解析 相同质量的C 、C n H 2n ＋2和CH 4，含碳量越高， 生成CO 或CO 2的量相对来说越多，对环境的不利影响越大，故对环境造成不利影响最小的是甲烷。
答案 (1)C ＋O 2=====点燃CO 2 2C n H 2n ＋2＋(3n ＋1)O 2――→点燃2n CO 2＋2(n ＋1)H 2O CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O 甲烷 (2)化学 6CO 2＋6H 2O ――→光能叶绿体C 6H 12O 6＋6O 2 (3)水18．(杭州联考)分析下图，回答以下问题：(1)电解水生成H 2，首先要解决的问题是________。
(2)标准状况下 ，11.2 L H 2燃烧生成液态的水，放出Q kJ 的热量，写出该反应的热化学方程式_________________________________________________________________________________________________________。
(3)氢气作为理想的“绿色能源”的主要理由是________________。
(4)氢氧燃料电池是氢能源利用的一个重要方向。
氢气在________极上发生________反应，氧气在________极上发生________反应。
若电解质溶液为KOH 溶液，写出正、负极上的电极反应式：负极_______________________________________________________________， 正极__________________________________________________________。
