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专题07 化学反应与能量(一)
目 录
实验1 化学反应的吸热和放热现象
实验2 中和反应反应热的测定
实验3 原电池的工作原理
实验4 电解池的工作原理
实验1 化学反应的吸热和放热现象
1．放热反应
实验装置
实验原理Mg＋2HCl==MgCl2＋H2↑ △H＜0
实验用品2mol/L 的盐酸、镁条；温度计、试管、砂纸。
实验步骤
在一支试管中加入 2 mL 2mol/L 的盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨
光亮的镁条。观察现象，并用温度计测量溶液温度的变化。
实验现象试管中有大量气泡产生，试管壁发烫，溶液的温度升高。
实验结论镁和盐酸的反应是放热反应。
2．吸热反应
实验装置
实验原理Ba(OH)2 •8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O △H＞0
1
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实验用品Ba(OH)2 •8H2O 晶体、NH4Cl 晶体；烧杯、玻璃片(或小木板)、玻璃棒。
实验步骤
将20g Ba(OH)2 •8H2O 晶体研细后与10gNH4Cl 晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴
水的木片上，用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧壁下部，试
着用手拿起烧杯，观察现象。
实验现象有少许刺激性气味的气体产生；烧杯变凉，木片和烧杯底部粘接在一起。
实验结论
Ba(OH)
①
2 •8H2O 晶体和 NH4Cl 晶体的反应是吸热反应。②反应产生了氨气。
考点1 正确判断吸、放热反应
1．放热反应不一定容易发生，如合成氨反应需要在高温、高压和催化剂作用下才能发生；吸热反应
不一定难发生，如盐酸与碳酸氢钠的反应在常温下就能发生。
2．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如硫与铁的反应；吸热反应不一定需要加热，如
Ba(OH)2·8H2O 晶体和NH4Cl 晶体的反应。
3．放热过程不一定是放热反应，如NaOH 固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程，但不是放热反应；
吸热过程不一定是吸热反应，如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。
考点2 微观角度理解反应热
1．化学反应的实质和特征
化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。
2．以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明，如图所示：
(键能：在25 ℃和101 kPa 下，气态分子中1 mol 化学键解离成气态原子所吸收的能量。)
ΔH＝(436＋243) kJ·mol－1－(431＋431) kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1，ΔH＝反应物总键能－生成物总键能。
变式1 变药品、变装置、变考法
【例1】化学兴趣小组选用如图所示装置进行实验(实验前U 形管里液面左右相平)，U 形管中液面发
生如图所示变化，试管里加入的物质可能是( )
2
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A．生石灰和水 B．硫酸和氢氧化钠 C．镁条和盐酸 D．盐酸和碳酸氢钠
【答案】D
【解析】A 项，生石灰和水反应放热，锥形瓶内温度升高，气体膨胀，U 形管中液面左低右高，错误；
B 项，硫酸和氢氧化钠反应放热，锥形瓶内温度升高，气体膨胀，U 形管中液面左低右高，错误；C 项，
镁条和盐酸反应放热，锥形瓶内温度升高，气体膨胀，U 形管中液面左低右高，错误；D 项，盐酸和碳酸
氢钠反应吸热，锥形瓶内温度降低，气体体积缩小，U 形管中液面左高右低，正确。
【强化训练1-1】把下列物质分别加入装有水的锥形瓶中，立即塞紧带U 形管的塞子，已知U 形管内
预先装有少量水(为便于观察，预先将水染成红色)，如图所示，结果U 形管左边液面升高，则加入的物质
可能是( )
A．NaOH 固体 B．浓H2SO4 C．NH4NO3晶体 D．Na2O2固体
【答案】C
【解析】U 形管左边液面升高，原因只能是锥形瓶内气体压强减小，造成压强减小的原因可能是温度
降低。NaOH 固体溶于水、浓H2SO4稀释溶液温度均升高，NH4NO3晶体溶于水温度降低，Na2O2和水反应
放热且有气体生成。
【强化训练1-2】下列实验现象或图象信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是( )
A．图①温度计的水银柱上升 B．图②中反应物总能量大于生成物总能量
C．图③中反应开始后，针筒活塞向右移动 D．图④中反应开始后，甲处液面低于乙处液面
【答案】C
【解析】A 项，温度计的水银柱不断上升，则中和反应放出热量，说明相应的化学反应是放热反应，
选项A 不符合；B 项，由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，说明相应的化学反应是放热反应，选
3
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项B 不符合；C 项，Zn 与稀硫酸反应生成氢气，氢气可使针筒活塞向右移动，不能充分说明相应的化学
反应是放热反应，选项C 符合；D 项，反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明装置内压强增大，温度
升高，反应为放热反应，选项D 不符合；故选C。
变式2 变考法
【例2】为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下图所示的三套实验装置：
(1)上述3 个装置中，不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是
___________(填装置序号)。
(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U 形管里液面左右相平)，在甲试管中加入适量了Ba(OH)2溶液
与稀硫酸，U 形管中可观察到的现象是___________。说明该反应属于___________(填“吸热”或“放
热”)反应。
(3)至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应(4KO2＋2H2O=4KOH＋3O2↑)是放热反应还是吸热
反应。
方法①：选择装置___________(填装置序号)进行实验；
方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，
若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应是___________(填“吸热”或“放热”)反应。
【答案】(1)Ⅲ(2)左端液面降低，右端液面升高 放热 (3)Ⅰ(或Ⅱ) 放热
【解析】图Ⅰ中，若反应放热，锥形瓶内温度会升高，压强增大，会出现红墨水左低右高，若反应吸
热，锥形瓶内温度会降低，压强减小，会出现红墨水左高右低；图Ⅱ中，若反应放热，具支试管内温度会
升高，压强增大，会出现导管口冒泡，恢复室温后水倒吸形成一端水柱，若反应吸热，具支试管内温度会
降低，压强减小，会出现水倒吸，形成水柱，恢复室温后水柱消失的现象；图Ⅲ不能不能验证反应是吸热
反应还是放热反应。
(1)铜与浓硝酸反应产生气体，不能用图Ⅲ验证反应是吸热反应还是放热反应；
(2)Ba(OH)2溶液与稀硫酸反应属于中和反应，中和反应放热，结合分析可知U 形管中可观察到的现象
是左端液面降低，右端液面升高；即该现象说明该反应属于放热；
(3)方法①：结合分析可知装置Ⅰ(或Ⅱ)均能验证超氧化钾与水的反应(4KO2＋2H2O=4KOH＋3O2↑)是放
热反应还是吸热反应；
方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，
若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应的进行使温度达到了脱脂棉的着火点，因此说明该反应是放热反应。
【强化训练2-1】下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是( )
选项
反应装置或图像
实验现象或图像信息
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A
温度计的水银柱不断上升
B
反应物总能量高于生成物总能量
C
反应开始后，甲处液面低于乙处液面
D
反应开始后，针筒活塞向右移动
【答案】D
【解析】温度计的水银柱不断上升说明反应过程中温度不断升高，能充分说明该反应为放热反应，故
A 不符合题意；该反应的反应物总能量高于生成物总能量，充分说明该反应为放热反应，故B 不符合题意；
反应开始后甲处液面低于乙处液面，说明锥形瓶内气体受热膨胀，能充分说明该反应为放热反应，故C 不
符合题意；稀硫酸与锌粒反应放出氢气，无论反应是否放热针筒活塞都会向右移动，无法证明该反应为放
热反应，故D 符合题意。
【强化训练2-2】为探究Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应是吸热反应还是放热反应，某同学进行了下
列实验(盐酸浓度相同，每项实验各做3 次，取平均值)。
实验序号
试剂
固体
混合前温度/℃
混合后温度/℃
a
35 mL 水
2.5 g NaHCO3
20.0
18.5
b
35 mL 水
3.2 g Na2CO3
20.0
24.3
c
35 mL 盐酸
2.5 g NaHCO3
20.0
16.2
d
35 mL 盐酸
3.2 g Na2CO3
20.0
25.1
(1)设计a、b 组实验的目的是_______________________________________。
(2)通过上述实验可得出结论：Na2CO3溶液和盐酸的反应是________(填“吸热”或“放热”，下同)反
应；NaHCO3溶液和盐酸的反应是________反应，NaHCO3溶液和盐酸反应的能量变化对应的图像是
______(填字母)。
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【答案】(1)作为对照实验，排除物质溶解而造成的热量变化
(2)放热 吸热 A
【解析】(2)由实验b、d 可知，当Na2CO3与盐酸反应后，混合溶液的温度比Na2CO3在相同量水中溶
解后的温度高，说明Na2CO3与盐酸的反应为放热反应；由实验a、c 可知，当NaHCO3与盐酸反应后，混
合溶液的温度比NaHCO3在相同量水中溶解后的温度低，说明碳酸氢钠与盐酸的反应为吸热反应，反应物
的总能量小于生成物的总能量，A 项图示能量变化符合题意。
实验2 中和反应反应热的测定
实验装置
实验原理
强酸与强碱中和反应的实质是：H + +OH
- ==H
2O，反应放出的热量会引起溶液温度的变化。在
一绝热的容器里加入一定量的盐酸和氢氧化钠溶液，通过测定反应前后溶液的温度，再利用
比热容公式——Q=cm△t，即可计算出该反应的反应热，最后再换算成生成 1mol 水所放出的热
量， 即得该反应条件下的中和热。
实验用品
0. 50mol/L 盐酸、0.55mol/L NaOH 溶液；大烧杯(500mL)、小烧杯(100mL)、温度计、量筒
(50mL)
两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。
实验步骤
①在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、
小烧杯之间填满泡沫塑料(或纸条)，大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个
小孔， 正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失
的目的。
②用一个量筒量取50mL0.50mol/L 盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下
表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
③用另一个量筒量取 50mL 0. 55mol/LNaOH 溶液，并用温度计测量NaOH 溶液的温度，记入
下表。
④把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的 NaOH 溶液
一次性倒入小烧杯(注意不要洒到外面)，盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确
读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。
⑤重复实验步骤②
④三次。
〜
⑥计算反应热。
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温度
实验次数
起始温度
t1/℃
终止温度
t2/℃
温度差
(t2-t1)/℃
HCl
NaOH
平均值
1
2
3
实验结论
通常条件下，强酸与强碱溶液反应的中和热约为 57. 3kJ/mol。 巳知生成 1mol 水时的反应热
为：△H=－0. 418(t2-t1)/0. 025kJ/mol。取接近的温度差值的平均值代入进行计算。
实验说明
①本实验成败的关键在于容器的绝热效果及温度测量的准确。因此，若用上述仪器进行组
装，则要严格按照操作进行，也可以用保温杯等其他绝热较好的容器代替进行。
②酸碱溶液的混合要迅速，以减少热量的损失。
③为了保证盐酸完全被碱中和，使碱稍过量。
考点1 中和反应反应热的测定(以稀盐酸与稀NaOH 溶液反应为例)
1．测定原理
通过量热计测得体系在反应前后的温度变化，再利用有关物质的比热容计算反应热。
2．实验步骤及装置
实验装置
实验步骤
①测量反应物的温度
②测量反应后体系温度(记录反应后体系的最高温度)
③重复步骤①、②两次
④数据处理：取三次测量所得温度进行计算，测得的数值取平均值，
生成1 mol H2O 时放出的热量为 kJ
大量实验测得：在25 ℃和101 kPa 下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol
H2O 时，放出57.3_ kJ 的热量。
3．注意事项
(1)为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。
(2)因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸或弱碱则测得的反应热数值
偏小。
考点2 中和热测定实验的关键
1．隔热关。如量热计保温层内隔热填充材料要填满，故泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保
温；盖板上的两孔只需要正好使温度计和环形玻璃棒通过即可；倒入NaOH 溶液要迅速，尽可能减少实验
过程中的热量损失。中和热测定实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用金属丝搅拌
棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是金属传热快，热量损失大。
2．准确关。如配制溶液的浓度要准确；NaOH 溶液要新制；量取溶液体积时读数要准确；对温度计的
读数要读到最高点。为保证酸完全中和，采取的措施是若采用的酸、碱浓度相等，可采用碱体积稍过量。
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3．中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol H2O 放出的热量，为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1
mol H2O 时放出的热量小于57.3 kJ。若用浓硫酸发生中和反应生成1 mol H2O 时放出的热量大于57.3 kJ。
4．计算时应注意单位的统一，且要注意数据的取舍，无效数据要舍去。
变式1 变考法
【例1】某实验小组用
-1
50mL0.50mol L NaOH
和
-1
50mL0.55mol L
盐酸进行中和反应的反应热测量(装
置如图所示)，下列有关说法正确的是( )
A．因玻璃仪器易碎，可将玻璃搅拌器换成铜丝搅拌器
B．为减小误差，可将盐酸分多次加入到NaOH 溶液中
C．将盐酸替换为等浓度的硫酸，会使测量结果偏大
D．此实验应多次测量取平均值，以减小误差
【答案】D
【解析】A 项，由于金属都是热的良导体，故实验中不可将玻璃搅拌器换成铜丝搅拌器，否则增大热
量损耗，带来更大的实验误差，A 错误；B 项，测定中和热时，将盐酸分多次倒入装有NaOH 溶液的量热
计中，热量损耗大，增大实验误差，B 错误；C 项，盐酸、硫酸均为强酸，将盐酸替换为等浓度的硫酸，
虽然H+的物质的量增大，但NaOH 的量不变，生成的H2O 的物质的量不变，故测量结果不变，C 错误；D
项，此实验应多次测量取平均值，以减小误差，D 正确；故选D。
【强化训练1-1】实验设计的科学性反映了实验者的科学素养。下列有关测定中和反应反应热的实验，
说法正确的是( )
A．用温度计测量酸溶液的温度后立即测量碱溶液的温度
B．为了使反应充分，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)
C．为了加快反应速率，减小实验误差，使用玻璃搅拌器搅拌
D．测定中和反应反应热时可用稀醋酸和Ba(OH)2稀溶液
【答案】C
【解析】测量酸溶液的温度后，温度计表面的酸要用水冲洗干净、擦干后再去测量碱溶液的温度，A
项错误；酸、碱要一次性迅速加入，否则会造成热量损失，B 项错误；醋酸是弱酸，使测量的中和反应反
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应热不准确，D 项错误。
【强化训练1-2】用50 mL 0.50 mol•L−1盐酸与50 mL 0.55 mol•L−1 NaOH 溶液在如图所示的装置中进行
中和反应。下列说法不正确的是( )
A．隔热层的作用是减少热量散失
B．a 仪器的名称为环形玻璃搅拌棒(或玻璃搅拌器)
C．若盐酸的体积改为60 mL，与上述实验相比，所放出的热量不相等，所求中和热也不相等
D．若用相同浓度和体积的氨水代替NaOH 溶液进行上述实验，测得中和热的数值会偏小
【答案】C
【解析】A 项，隔热层能隔热，减少热量散失，故A 正确；B 项，a 仪器的名称为环形玻璃搅拌棒，
故B 正确；C 项，实验中改用60mL 0.50mol•L-1盐酸与50mL 0.55mol•L-1 NaOH 溶液进行反应，与上述实验
相比，参加反应的酸、碱的用量增加，放出的热量增多，但所求中和热相等，因为中和热是生成1mol 水
时放出的热量，与酸、碱的用量无关，故C 错误；D 项，一水合氨是弱电解质、电离需要吸热，用相同浓
度和体积的氨水代替NaOH 溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会偏小，故D 正确；故选C。
变式2 变装置
【例2】利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸倒入内筒中，测出盐酸温度；
②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH 溶液，并用同一温度计测出其温度；
③将NaOH 溶液倒入内筒中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：
(1)倒入NaOH 溶液的正确操作是_______(填字母)。
A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次少量倒入 C．一次迅速倒入
(2)使盐酸与NaOH 溶液混合均匀的正确操作是_______(填字母。
A．用温度计小心搅拌 B．揭开杯盖用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯 D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
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(3)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和
的稀盐酸恰好完全反
应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为_______。
(4)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3，又知中和反应后生成溶液的比热容4．18
kJ·kg-1·℃
-1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH =_______(结果保留一位小数)。
(5)若计算生成1 mol H2O 时的放出的热量小于57.3 kJ，产生偏差的原因可能是_______ (填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取盐酸的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH 溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
d．用温度计测定盐酸起始温度后直接测定NaOH 溶液的温度
e．使用玻璃搅拌器搅拌不均匀
f．实验中用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器
【答案】(1)C (2)D (3)ΔH1=ΔH2＜ΔH3 (4)－51.8 kJ·mol-1 (5)acdef
【解析】(1)倒入氢氧化钠溶液时，必须一次迅速的倒入，目的是减少热量的散失，不能分几次倒入氢
氧化钠溶液，否则会导致热量散失，影响测定结果。故选为C。
(2)使硫酸与NaOH 溶液混合均匀的正确操作方法是：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动；
温度计是测量温度的，不能使用温度计搅拌；也不能轻轻地振荡内筒，否则可能导致液体溅出或热量散失，
影响测定结果；更不能打开杯盖用玻璃棒搅拌，否则会有热量散失。故选为D。
(3)中和热是强酸强碱稀溶液完全反应生成1mol 水放出的热量，一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化
钙溶液和1L 1mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应放热57.3kJ；一水合氨是弱电解质，存在电离平衡，电离过程
是吸热程，稀氨水和1L 1mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应放热小于57.3kJ，反应焓变是负值，所以ΔH1=ΔH2
＜ΔH3。
(4)根据表格数据分析可知，温度差平均值=3.1℃；50 mL 0.55 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH
溶液进行中和反应生成水的物质的量为
，溶液的质量为：
，温度变化的值为
℃，则生成
水放出的热量为
，即
，所以实验测得的中和热
；
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(5)b．仰视读数时，实际量取的溶液体积多于应该量取的溶液体积，会导致放出的热量变多；d．实验
中用温度计先后测量酸溶液、碱溶液及混合溶液的温度时，使用同一支温度计可减小实验误差，且测量完
一种溶液后 ，温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。测完酸溶液的温度计表面附着酸，未冲洗就直接
测定碱溶液的温度，导致测定的碱溶液温度偏高，从而使测定的温度差值偏小，测得的中和热数值偏小；
f．铜容易导热，使热量损失，所以测量的中和反应反应热数值偏小；故选acdef。
【强化训练2-1】.用如图所示的装置测定中和反应反应热。实验药品：100 mL 0.50 mol·L－1盐酸、
50 mL 0.50 mol·L－1NaOH 溶液、50 mL 0.50 mol·L－1氨水。已知：弱碱电离时吸热。
回答下列问题：
(1)从实验装置上看，还缺少玻璃搅拌器，其能否用铜制材料替代？________(填“能”或“不能”)，
理由是___________________________________________________________。
(2)将浓度为0.50 mol·L－1的酸溶液和0.50 mol·L－1的碱溶液各50 mL 混合(溶液密度均为1 g·mL－1)，
生成的溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1，测得温度如下：
反应物
起始温度t1/℃
最高温度t2/℃
甲组(HCl＋NaOH)
15.0
18.3
乙组(HCl＋NH3·H2O)
15.0
18.1
①两组实验结果存在差异的原因是________________________________________________。
②HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l)的ΔH＝________(结果保留一位小数)。
③某同学利用上述装置重新做甲组实验，测得反应热ΔH 偏大，则可能的原因是________(填字母)。
A．测完盐酸的温度直接测NaOH 溶液温度 B．做该实验时室温较高
C．杯盖未盖严 D．NaOH 溶液一次性迅速倒入
【答案】(1)不能 金属材料易散热，会使实验误差增大
(2)①NH3·H2O 为弱碱，电离时要吸热，导致放热较少 ②－51.8 kJ·mol－1 ③AC
【解析】(1)金属材料易散热，会使实验误差增大，所以玻璃搅拌器不可以用铜制材料替代。
(2)①两组实验一个是强酸和强碱的反应，一个是强酸和弱碱的反应，NH3·H2O 为弱碱，电离时要吸热，
导致放热较少。②50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.50 mol·L－1氨水的总质量为100 mL×1 g·mL－1＝100
g，c＝4.18 J·g－1·℃－1，则生成0.025 mol 水放出的热量为4.18 J·g－1·℃－1×100 g×3.1 ℃＝1 295.8 J＝1.295 8
kJ，所以生成1 mol 水放出的热量为 kJ≈51.8 kJ，则反应HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l)的
ΔH＝－51.8 kJ·mol－1。③测完盐酸的温度直接测NaOH 溶液温度，温度计上残留的酸液未用水冲洗干净，
导致一部分反应物损失，使测得的ΔH 偏大，A 项可能；做该实验时室温较高，不会影响实验结果，B 项
不可能；杯盖未盖严会导致热量散失，使测得的ΔH 偏大，C 项可能；NaOH 溶液一次性迅速倒入可以减
少实验误差，减少热量损失，D 项不可能。
【强化训练2-2】某实验小组用0.50 mol·L-1 NaOH 溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液进行中和反应反应热的
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测定。实验装置如图所示：
(1)仪器A 的名称为 。
(2)取50 mL NaOH 溶液和30 mL 硫酸溶液进行实验，实验数据如表。
①请填写表中的空白：
起始温度t1/℃
终止温度
t2/℃
温度差平均值
(t2-t1)/℃
H2SO4溶液
溶液
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②近似认为0.50 mol·L-1 NaOH 溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3，中和后生成溶液的比
热容c=4.18 J·g-1·℃
-1.则中和反应反应热
(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与-57.3 kJ·mol-1有偏差，产生偏差的原因可能是 (填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．分多次把NaOH 溶液倒入盛有硫酸的内筒中
c．用温度计测定NaOH 溶液的起始温度后直接测定硫酸溶液的温度
d．用量筒量取NaOH 溶液的体积时仰视读数
(3)实验中改用30 mL 0.50 mol·L-1的硫酸溶液跟60 mL 0.50 mol·L-1的NaOH 溶液进行反应，与上述实
验相比，所放出的热量 (填“相等”或“不相等”)。
【答案】(1)环形玻璃搅拌器
(2)4.0 -53.5 kJ·mol-1 abc
(3)不相等
【解析】进行酸、碱反应的中和热测定时，关键性的操作是反应前后溶液的温度测定，尤其是中和反
应发生时的最高温度，既要求装置的保温效果好、实验操作规范，又要求观察温度时敏捷。
(1)仪器A 为环形玻璃搅拌器；
(2)①第一次测定的温度差为4.0℃，第二次测定的温度差为6.1℃，第三次测定的温度差为3.9℃，第
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四次测定的温度差为4.1℃，实验2 的误差太大要舍去，三次温度差的平均值为4.0℃。②50 mL 0.50
mol·L-1 NaOH 氢氧化钠溶液与30 mL 0.50 mol·L-1硫酸溶液进行中和反应，硫酸是过量的，生成水的物质的
量和消耗氢氧化钠的物质的量相等，所以生成水的物质的量为
，溶液的质量
为
，温度变化的值
，则生成0.025 mol 水放出的热量
，即1.3376 kJ，所以实验测得的中和热
。③a．装置保温、隔热效果差，测得的热量偏小，中和反应反应热ΔH
偏大；b．分多次把NaOH 溶液倒入盛有硫酸的内筒中，热量散失较多，测得温度偏低，中和反应反应热
ΔH 偏大；c．用温度计测定NaOH 溶液的起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度，导致温度计上残留的碱
液与稀硫酸反应，起始温度偏高，中和反应反应热ΔH 偏大；d．量取NaOH 溶液的体积时仰视读数，会导
致所量的氢氧化钠溶液体积偏大，放出的热量偏高，中和反应反应热ΔH 偏小。故选abc；
(3)实验中改用30 mL 0.50 mol·L-1硫酸溶液跟60 mL 0.50 mol·L-1氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验
相比，生成的水的物质的量不同，所放出的热量不相等。
实验3 原电池的工作原理
实验装置
实验原理
锌片(负极)：Zn－2e-=Zn2+(氧化反应)；铜片(正极)：Cu2++2e-=Cu(还原反应)；
总反应：Cu2++Zn=Cu+Zn2+
实验用品ZnSO4溶液、CuSO4溶液；锌片、铜片、大烧杯、导线、电流表、盐桥。
实验步骤
如图4-1 所示，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后
将锌片和铜片用导线接起来，并在中间串联一个电流表，观察现象。取出盐桥，观察电流表
的指针有何变化。
实验现象
有盐桥存在时，锌片表面逐渐失去光泽，铜片上逐渐覆盖一层光泽的亮红色物质，电流计指针
偏转。没有盐桥时，电流计指针回零，锌片和铜片上均无变化。
实验结论
盐桥中的电解质将两个烧杯中的溶液连成一个通路，并使氧化反应和还原反应完全分开在两个
不同的区域进行，避免了电流损耗。
实验说明
①盐桥通常是装有饱和KCl 琼脂溶胶的U 形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移
动。
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②单液锌铜原电池实验，除了上述现象外，溶液的温度会略微升高，化学能转化为电能和热
能。
考点1 原电池工作原理(以锌铜原电池为例)
1．现象：锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转。
2．工作原理(以上述原电池为例)
电极
Zn 电极
Cu 电极
电极名称
负极
正极
得失电子
失电子
得电子
电子流向
电子流出
电子流入
电极反应式
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
总反应式
CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu
3．双液原电池中盐桥的组成和作用
(1)盐桥中装有饱和的
KCl
、
KNO
3 等溶液和琼胶制成的胶冻。
(2)盐桥中离子移向：盐桥含饱和
KCl(KNO
3) 溶液
，K ＋ 移向正极，Cl
－ (NO
3
－ ) 移向负极
(3)盐桥的作用：A．导电：连接内电路，形成闭合回路；B．平衡电荷，使原电池不断产生电流。C．
隔离：使相互反应的物质不接触。
考点2 单液原电池和双液原电池对比
比较项目
单液原电池
双液原电池
相同点
正负极，电极反应，总反应式，电极现象
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不
同
点
能量
变化
化学能转化为电能和热能
化学能只转化为电能
反应
区域
两极反应在相同区域
两极反应在不同区域
变式1 变装置
1．原电池的工作原理简图
电子移动方向
从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液
离子移动方向
阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，离子只能在电解质溶液
中移动，不能在导线上移动
若有盐桥
盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区
若有交换膜
离子可选择性通过交换膜，如阳离子可通过阳离子交换膜移向正
极
2．原电池中正、负极的判断方法
【例1】某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原电池。请回答下列问题。
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(1)若X 是AlCl3溶液，Y 是稀硫酸，写出电极名称及对应的电极反应式：
Al 片( )________________________________，Cu 片( )______________________________。
(2)若X 是浓硝酸，Y 是NaCl 溶液，写出电极名称及对应的电极反应式：
Al 片( )_________________________________，Cu 片( )________________________________。
【答案】(1)负极 2Al－6e－===2Al3＋ 正极 6H＋＋6e－===3H2↑
(2)正极 2NO＋2e－＋4H＋===2NO2↑＋2H2O 负极 Cu－2e－===Cu2＋
【解析】(1)该原电池中，Al 易失电子发生氧化反应而作负极、Cu 作正极；负极上Al 失电子生成铝离
子进入溶液，所以负极反应式为2Al－6e－===2Al3＋，正极是氢离子得电子产生氢气，电极反应式为6H＋＋
6e－===3H2↑。
(2)Al 和浓硝酸发生钝化现象，Cu 和浓硝酸的反应是自发的放热的氧化还原反应，所以能构成原电池，
Cu 失电子作负极、Al 作正极，正极上硝酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为2NO＋2e－＋4H＋
===2NO2↑＋2H2O，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。
【强化训练1-1】下列有关说法中错误的是(盐桥是浸满饱和
溶液的琼脂) ( )
A．锌是负极，发生氧化反应 B．铜电极的电极反应式为：Cu2++2e-=Cu
C．电子经盐桥从锌电极流向铜电极 D．盐桥中
流向右侧烧杯
【答案】C
【解析】由图可知，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，铜为正极，铜离子在
正极得到电子发生还原反应生成铜。A 项，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，A
正确；B 项，铜为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，B 正确；
C 项，电子不能进入内电路，电池工作时，电子从锌片通过导线流向铜片，C 错误；D 项，锌为原电池的
负极，铜为正极，则电池工作时，阳离子向正极移动，故盐桥中的K+进入右侧，D 正确；故选C。
【强化训练1-2】控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－
2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池，请
回答下列问题：
KCl
+
K
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(1)反应开始时，乙中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为
____________________。甲中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为
________________________。
(2)电流表读数为0 时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作________(填
“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为______________________。
【答案】(1)氧化 2I－－2e－===I2 还原 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(2)正 I2＋2e－===2I－
【解析】根据反应2Fe3＋＋2I－
2Fe2＋＋I2，原电池的电极反应：负极2I－－2e－===I2，发生氧化反
应；正极2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，发生还原反应。
(1)反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应。(2)当电流表读数为0 时反应已达平衡，此时，在甲中
加入FeCl2固体，反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动。因此，右侧石墨作正极，电极反应式为I2＋2e－
===2I－；左侧石墨作负极，电极反应式为2Fe2＋－2e－===2Fe3＋。
变式2 变考法
设计制作化学电源
以2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2为例
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【例1】设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。
(1)写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式： ___________________________。
(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：
①负极_________________________；②正极_______________________________。
(3)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
①不含盐桥
②含盐桥
【答案】(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)①Cu－2e－===Cu2＋ ②2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(3)
①不含盐桥
②含盐桥
【强化训练2-1】(1)请设计原电池，证明还原性：Cd(镉)>Co(钴)>Ag(银)，氧化性：Ag＋>Co2＋>Cd2＋。
在下面的方框内画出原电池的装置图(带盐桥)，标出原电池的电极材料和电解质溶液。
(2)运用原电池原理设计实验，验证I2、Fe3＋氧化性的强弱，请在下面的方框内画出实验装置图(带盐
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桥)并写出电极反应。
【答案】(1)
(2)
电极反应：
负极：2I－－2e－===I2；正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
【强化训练2-2】(1)利用反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2设计成如图所示的原电池，回答下列问题：
①写出电极反应式
正极：___________________________；负极：_______________________。
②图中X 是________，Y 是________。
③原电池工作时，盐桥中的____________(填“阳”或“阴”)离子向X 溶液方向移动。
(2)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O 可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极反
应式为_______________________________。
【答案】(1)①2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu－2e－===Cu2＋ ②FeCl3 CuCl2 ③正
(2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O
【解析】(1)①该原电池中Cu 作负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；石墨作正极，电极反应式为
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。②X 溶液应为FeCl3溶液，Y 溶液应为CuCl2溶液。③原电池工作时，盐桥中的阳离
子向正极移动。
(2)Cu 作负极，O2在正极上得电子：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
实验4 电解池的工作原理
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实验装置
实验原理
阴极：Cu2++2e-=Cu(还原反应)；阳极：2Cl-－2e-=Cl2↑(氧化反应)；
总反应：CuCl2
Cu+Cl2↑
实验用品
25%CuCl2 溶液；碘化钾淀粉试纸、导线、电流表、U 型管、直流电源、石墨电极。
实验步骤
在 U 型管中注入25% CuCl2 溶液，插入两根石墨棒作电极，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与
直流电源正极相连的电极(阳极)附近。接通直流电源，观察U 型管内的现象和试纸颜色的变
化。
实验现象
通电一段时间可观察到阳极碳棒附近有气泡产生，并有刺激性气味，湿润的淀粉碘化钾试纸变
蓝，
证明产生的气体是氯气；阴极碳棒底部有红色的固体覆盖。
实验结论
①CuCl2 溶液在电流作用下发生了化学变化，分解生成了 Cu 和 Cl2。
②电解过程电能转化为化学能。
考点1 电解池的工作原理
1．电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例)
2．总反应式：CuCl2=====Cu＋Cl2↑
考点2 电解过程的三个流向
1．电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极；
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2．离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。
3．电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→电解池阴极→电源极。
变式1 变药品
类型
实例
电极反应式
电解
对象
溶液
pH 变化
溶液复
原方法
电解
水型
含氧酸
H2SO4
阳极：2H2O－4e－==4H＋＋O2↑
阴极：4H＋＋4e－==2H2↑
总反应：2H2O=====2H2↑＋O2↑
水
减小
加水
强碱
NaOH
阳极：4OH－－4e－==2H2O＋O2↑
阴极：4H2O＋4e－==2H2↑＋4OH－
总反应：2H2O=====2H2↑＋O2↑
增大
活泼金
属的含
氧酸盐
KNO3
阳极：2H2O－4e－==4H＋＋O2↑
阴极：4H2O＋4e－==2H2↑＋4OH－
总反应：2H2O=====2H2↑＋O2↑
不变
电解
电解
质型
无氧酸
(氢氟酸
除外)
HCl
阳极：2Cl－－2e－==Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－==H2↑
总反应：2H＋＋2Cl－=====H2↑＋
Cl2↑
HCl
增大
通入
HCl 气
体
不活泼
金属的
无氧酸
盐
CuCl2
阳极：2Cl－－2e－==Cl2↑
阴极：Cu2＋＋2e－==Cu
总反应：Cu2＋＋2Cl－=====Cu＋
Cl2↑
CuCl2
－
加CuCl2
固体
放氢
生碱
型
活泼金
属的无
氧酸盐
NaCl
阳极：2Cl－－2e－==Cl2↑
阴极：2H2O＋2e－==H2↑＋2OH－
总反应：2Cl－＋2H2O=====H2↑＋
Cl2↑＋2OH－
NaCl
和
H2O
增大
通入
HCl 气
体
放氧
生酸
型
不活泼
金属的
含氧酸
盐
AgNO3
阳极：2H2O－4e－==4H＋＋O2↑
阴极：4Ag＋＋4e－==4Ag
总反应：4Ag ＋＋2H2O=====4Ag
＋O2↑＋4H＋
AgNO3
和H2O
减小
加入
Ag2O 固
体
【例1】用如图所示装置(X、Y 是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关
系均正确的一项是( )
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选项
X 极
实验前U 形管中液体
通电后现象及结论
A
正极
Na2SO4溶液
U 形管两端滴入酚酞后，a 管中呈红色
B
正极
AgNO3溶液
b 管中电极反应式是4OH--4e-=O2↑＋2H2O
C
负极
CuCl2溶液
b 管中有气体逸出
D
负极
NaOH 溶液
溶液pH 降低
【答案】C
【解析】电解Na2SO4溶液时，阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，即a 管中OH－放电，酸性增强，
酸遇酚酞不变色，即a 管中呈无色，A 错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋发生得电子的还原反应，
即b 管中电极反应是析出金属Ag 的反应，B 错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl－发生失电子的氧化反
应，即b 管中Cl－放电，产生Cl2，C 正确；电解NaOH 溶液时，实际上电解的是水，导致NaOH 溶液的浓
度增大，碱性增强，pH 升高，D 错误。
【强化训练1-1】四个电解装置都以Pt 做电极，它们分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后，测
定其pH 变化，所记录的结果正确的是( )
选项
A
B
C
D
电解质溶液
HCl
CuSO4
KOH
BaCl2
pH 变化
减小
增大
增大
不变
【答案】C
【解析】电解盐酸，溶质HCl 的量减少，溶剂的量不变，所以酸性减弱，pH 增大，A 项错误；电解
CuSO4溶液生成硫酸、金属铜和氧气，溶液酸性增强，pH 减小，B 项错误；电解氢氧化钾溶液的实质是电
解水，溶质的量不变，溶剂减少，碱性增强，pH 增大，C 项正确；电解氯化钡溶液得到氢氧化钡、氢气和
氯气，溶液碱性增强，pH 增大，D 项错误。
【强化训练1-2】用惰性电极进行电解，下列说法正确的是( )
A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH 不变
B．电解稀NaOH 溶液，要消耗OH－，故溶液pH 减小
C．电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1∶2
D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1
【答案】D
【解析】A 项，电解稀硫酸时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓
度增大，氢离子的浓度增大，溶液的pH 变小，故A 错误；B 项，电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电解
水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH 变大，
故B 错误；C 项，电解硫酸钠溶液时，实质上是电解水，阴极上氢离子得电子生成氢气，阳极上氢氧根离
子失电子生成氧气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为2∶1，故C 错误；
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D 项，电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电子守
恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1，故D 正确。
变式2 变考法
【例2】用如图所示装置处理含NO3
-的酸性工业废水，某电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋
6H2O，则下列说法错误的是( )
A．电源正极为A，电解过程中有气体放出
B．电解时H＋从质子交换膜左侧向右侧移动
C．电解过程中，右侧电解液pH 保持不变
D．电解池一侧生成5.6 g N2，另一侧溶液质量减少18 g
【答案】C
【解析】A 项，根据电极反应式可知，插入废水中的Pt 电极为阴极，B 为直流电源的负极，则电源正
极为A，电解过程中有气体放出，A 项正确；B 项，左侧电极为阳极，水电离出来的氢氧根离子在阳极放
电，氢离子从质子交换膜左侧向右侧移动，B 项正确；C 项，阳极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H
＋，阴极电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，转移20 mol 电子时，阳极生成20 mol 氢离子，
而阴极消耗24 mol 氢离子，氢离子浓度减小，pH 增大，C 项错误；D 项，根据电极反应式，阳极电极反
应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，电解池阴极生成
5.6 g N2，转移电子的物质的量为5.6 g÷28 g/mol×10＝2 mol；每有2 mol 水电解转移4 mol 电子，则阳极被
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电解的水的质量为1 mol×18 g/mol＝18 g，D 项正确。
【强化训练2-1】电解尿素[CO(NH2)2]是一种能耗很低的制氢方法，其工作原理如图所示，下列说法错
误的是( )
A．b 极材料可以用铁棒
B．b 电极上发生失去电子的反应
C．a 极的电极反应式为： CO(NH2)2＋ 8OH－－6e－===CO＋ N2↑＋ 6H2O
D．总反应的离子方程式为：CO(NH2)2＋2OH－=====N2↑＋3H2↑＋CO
【答案】B
【解析】b 电极连接外接电源的负极，水得电子生成H2，a 极作为阳极，尿素失去电子生成CO 和
N2。A 项，b 极是得电子的一极，电极作用是电子流入载体，材料可以用铁棒，A 正确；B 项，b 电极上发
生得到电子的反应，B 错误；C 项，a 极作为阳极，碱性环境下，电极反应式为：CO(NH2)2＋8OH－－6e－
===CO＋ N2↑＋ 6H2O，C 正确；D 项，碱性环境下，阴极是水得电子生成氢气和OH－，OH－向阳极移动，
总反应的离子方程式为：CO(NH2)2＋2OH－=====N2↑＋3H2↑＋CO，D 正确。
【强化训练2-2】Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通
常利用如图装置生产Na2FeO4，下列有关说法不正确的是( )
A．右侧电极反应式：Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O
B．左侧为阳离子交换膜，当Cu 电极生成1 mol 气体时，有2 mol Na＋通过阳离子交换膜
C．可以将左侧流出的氢氧化钠补充到该装置中部，以保证装置连续工作
D．Na2FeO4具有强氧化性且产物为Fe3＋，因此可以利用Na2FeO4除去水中的细菌、固体颗粒以及Ca2＋
等
【答案】D
【解析】根据图示，Cu 电极为阴极，Fe 电极为阳极。右侧电极为Fe 电极，Fe 失去电子发生氧化反应
生成FeO，结合原子守恒和电荷守恒可得电极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，A 项正确；左侧
为阴极室，Cu 电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当Cu 电极上生成1 mol 气体时，同时产
生2 mol OH－，此时中部有2 mol Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室平衡电荷，B 项正确；根据B 项分析，
阴极室生成NaOH，左侧流出的NaOH 溶液的浓度大于加入的NaOH 溶液的浓度，即b%＞a%，可将左侧
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流出的NaOH 补充到该装置中部，以保证装置连续工作，C 项正确；Na2FeO4 具有强氧化性，可利用
Na2FeO4除去水中的细菌，Na2FeO4的还原产物为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体可吸附固
体颗粒，但二者均不能除去水中的Ca2＋，D 项错误。
25
