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第六章 化学反应与能量
专题08 化学反应与能量（实验14~实验16）
实验14
化学能与热能
实验15
原电池的工作原理与应用
实验16
化学反应速率的影响因素
实验14 化学能与热能
化学能与热能的实验探究
实验
操作
试管中加入2 mL 2 mol·L－1盐酸，并用
温度计测量其温度，再向试管中放入打
磨过的镁条
将20 g Ba(OH)2·8H2O 晶体研细后与10 g NH4Cl 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，玻璃片盖上烧杯
实验
现象
镁条逐渐溶解，有气泡产生，温度计的
示数升高
有刺激性气味气体产生，用手触摸杯壁下部，烧杯
壁__变凉__，试着用手拿起烧杯，__木片黏在烧杯
上__
实验
结论
该反应放出热量
该反应吸收热量
4
化学反应发生时伴有__热量的释放和吸收__
一．放热反应与吸热反应的理解
【问题探究】
1．做实验时，吸热反应和放热反应都用到酒精灯，怎样判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应
加热的目的是什么？
持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒
精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应或加快反应速率。
2．放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗？
不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关，有些放热反应必须加热才能发生，如木炭的燃烧；而有些吸
热反应常温下就能发生，如Ba(OH)2·8H2O 与NH4Cl 的反应。
【典例1】下列实验现象或图像信息不能说明相应的化学反应是放热反应的是
1
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A．反应物总能量大于生成物总能量
B．反应开始后，甲处液面低于乙处液面
C．反应开始后，针筒活塞向右移动
D．反应开始后，饱和石灰水变浑浊
【答案】C
【解析】
A． 反应物总能量大于生成物总能量，则该反应放热，A 不符合；
B． 反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明集气瓶内气体受热膨胀，则试管内的反应放热，B 不符
合；
C． 反应开始后，针筒活塞向右移动，可能是反应放热引起的、也可能是液体滴入使气体扩散引起的，则
不能说明反应放热，C 符合；
D． 反应开始后，饱和石灰水变浑浊，则溶液温度升高氢氧化钙因溶解度降低而析出，则试管内的反应放
热，D 不符合；
答案选C。
【典例2】某实验小组同学进行如图1 实验，以检验化学反应中的能量变化。
请回答下列问题：
(1)实验中发现，反应后①中的温度升高；②中的温度降低。由此判断铝条与盐酸的反应是__热反应，
Ba(OH)2·8H2O 与NH4Cl 的反应是_热反应。反应过程_(填“①”或“②”)的能量变化可用图2 表示。
(2)一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。若生成气态水放出的热量为Q1；生成液态水放出的热量为
Q2，那么Q1_______Q2(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】放 吸 ① 小于
【解析】
(1)反应后①中的温度升高；②中的温度降低，由此可以判断铝条与盐酸的反应是放热反应，Ba(OH)2·8H2O
与NH4Cl 的反应是吸热反应。图2 表示的反应中反应物的总能量比生成物的总能量高，则该反应为放热反
应，故反应过程①的能量变化可用图2 表示。
(2)一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量，当水的物质的量一定时，气态水的能量比液态水的能量
高，故氢气在氧气中燃烧生成液态水放出的热量比气态水多，则若生成气态水放出的热量为Q1；生成液态
2
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水放出的热量为Q2，那么Q1小于Q2。
1．某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
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。
2．为了研究化学反应A＋B＝C＋D
能量变化情况，某同学设计了如图所示装置。当向盛有A 的试管中
滴加试剂B 时，看到U 形管中甲处液面下降乙处液面上升。试回答下列问题：
（1）该反应为_______(填“放热”或“吸热”)反应。
（2）A 和B 的总能量比C 和D 的总能量_______(填“高”或“低”)。
（3）物质中的__________能通过化学反应转化成_______能释放出来。
（4）反应物化学键断裂吸收的能量_______(填“高”或“低”)于生成物化学键形成放出的能量。
【答案】（1）放热 （2）高 （3）化学 热 （4）低
【解析】（1）发生反应A＋B＝C＋D，U 型管中甲处液面下降乙处液面上升，说明瓶内压强增大，根据
气体具有热胀冷缩的性质可以判断该反应为放热反应；（2）因为反应为放热反应，所以A 和B 的总能量
比C 和D 的总能量高；（3）化学变化伴随着物质和能量变化，物质中的化学能通过化学反应转化成热能
释放出来；（4）化学反应中旧键断裂吸收能量，新键生成放出能量，该反应为放热反应，则反应物化学
键断裂吸收的能量低于生成物化学键形成放出的能量。
3．小茗同学所在的化学兴趣小组为了探究化学反应的热效应，进行了如下实验：
3
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（1）将纯固体物质X 分别装入有水的锥形瓶里(发生化学反应)，立即塞紧带U 形管的塞子，发现U 形管
内红墨水的液面高度如图所示。
①若如图1 所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，X 可以是
_______(填化学式，只填一种即可)。
②若如图2 所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，以下选项中与
其能量变化相同的是_______(填字母)。
A．CO 还原CuO 的反应
B．CaCO3的分解反应
C．Al 和Fe2O3的反应
（2）如图3 所示，把试管放入盛有25℃饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中开始放几小块铝片，再滴入5
mL NaOH 溶液。试回答下列问题：
图3
实验中观察到的现象是：大试管中铝片逐渐溶解、有大量气泡产生、烧杯中澄清的石灰水变浑浊，其中
“石灰水变浑浊”的主要原因是_________________________________________。
【答案】（1）①放热 CaO ②吸热 AB （2）铝片与NaOH 溶液反应放热，烧杯内溶液温度升高，
Ca(OH)2溶解度降低，析出晶体
【解析】（1）①将纯固体物质X 装入有水的锥形瓶里(假设没有气体生成)，立即塞紧带U 形管的塞子，发
现U 形管内红墨水的液面高度若如图1 所示，U 形管左侧液面降低，右侧液面升高，说明锥形瓶内气体膨
胀，温度升高，发生的反应是放热反应，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，反应放热，所以X 可以是CaO；
②将纯固体物质X 装入有水的锥形瓶里(假设没有气体生成)，立即塞紧带U 形管的塞子，发现U 形管内红
墨水的液面高度若如图2 所示，U 形管左侧液面升高，右侧液面下降，说明锥形瓶内气体收缩，温度降
低，发生的反应是吸热反应；A 项，CO 还原CuO 生成二氧化碳和铜，该反应是吸热反应，符合题意；B
项，CaCO3的分解生成氧化钙和二氧化碳，分解反应吸热，符合题意；C 项，Al 和Fe2O3的反应生成氧化
铝和铁，铝热反应放热，不符合题意；选AB；（2）氢氧化钙的溶解度随温度升高而降低，铝片和氢氧化
钠反应生成偏铝酸钠和氢气，反应放热，烧杯内溶液温度升高，氢氧化钙溶解度减小，有氢氧化钙析出，
所以烧杯中澄清的石灰水变浑浊。
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实验15 原电池的工作原理与应用
一、原电池的工作原理
实验装置
实验现象
实验结论
__锌片上有气泡，铜片上无气泡__
锌与稀硫酸反应，铜与稀硫酸不反
应
__锌片上无气泡，铜片上有气泡__
产生H2(还原反应)的位置发生了改变
锌片上无气泡，铜片上有气泡，电
流表指针偏转
该装置将__化学能__转化为__电能
__
(1)原电池的电极
负极： 发生氧化反应，电子流出（流向正极）的一极
正极： 发生还原反应，电子流入（来自负极）的一极
(2)原电池的原理：
原电池中电子的流动方向是从 负 极到 正 极；电流方向是从 正 极到 负 极。
根据铜锌原电池，填写下表：
电极
电极材料
电极反应
反应类型
得失电子的粒子
电子流动方向
负极
Zn
Zn-2e-=Zn2+
氧化反应
Zn
电子流出
正极
Cu
2H++2e-=H2↑
还原反应
H+
电子流入
总反应：________Zn+2H
+ =Zn
2+ +H
2↑___________
(3)组成原电池的条件：
① 自发进行的氧化还原反应
② 活泼性不同的两个电极
③ 闭合回路
5
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④ 电解质溶液（熔融电解质）
原电池原理的应用
【问题探究】
1．在原电池中，负极材料的金属性一定大于正极材料吗？
一般原电池中负极材料的金属性大于正极材料，在特殊情况下也有特例，如Al－Mg－NaOH 原电池中，Al
在强碱性溶液中比Mg 更易失电子，Al 作负极，Mg 作正极。
2．如何利用Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag 设计原电池？
该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：氧化反应(负极反应)：Cu－2e－===Cu2＋。还原反应(正极反
应)：2Ag＋＋2e－===2Ag。故Cu 作负极，活泼性比Cu 差的材料作正极，如Ag、C 等，AgNO3溶液作电解
质溶液。如图。
【知识归纳总结】
1．加快化学反应速率
一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池可以加快反应速率。
—
|
—
2．比较金属活泼性强弱：
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
—
|
—
3．用于金属保护
将被保护的金属与比其活泼的金属连接。
4．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)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。
(2)步骤：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu 为例。
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步骤
实例
将反应拆分
为电极反应
负极反应
Fe－2e－===Fe2＋
正极反应
Cu2＋＋2e－===Cu
选择电极
材料
负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应
的金属
Fe
正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨
Cu 或C
选择电解质
一般为与负极反应的电解质
CuSO4溶液
画出装置图
【典例1】（2022·浙江嘉兴·高一期末）某化学兴趣小组为了探索电极在原电池中的作用，设计并进行了以
下一系列实验，实验结果记录如下：
实验编
号
电极材料
电解质溶液
电流计指针偏转方向
1
Mg、Al
稀盐酸
指向铝
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向铜
3
A1、石墨
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
NaOH 溶液
偏向镁
根据上表中记录的实验现象，下列说法不正确的是A．实验1 中铝电极上发生还原反应
B．实验2 中电子从铝片经导线流向铜片
C．实验2 和3 都是A1 做负极，实验1 和4 都是Al 做正极
D．实验3 正极的电极反应为2H＋＋
=H2↑
【答案】C
【解析】A．实验1 中电解质溶液为稀盐酸，则根据金属活动性Mg＞Al，则金属Mg 做负极材料，化合价
升高失去电子发生氧化反应，金属Al 为正极发生还原反应，A 项正确；
B．实验2 中电解质溶液为稀盐酸，则金属Al 为负极，化合价升高失去电子，则电子从负极经过导线流向
正极，B 项正确；
C．实验2 中金属Al 为负极，实验3 中金属Al 为负极，实验1 中金属Al 为正极，实验4 中金属Al 为负
极，C 项错误；
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D．实验3 正极为石墨，电解质溶液为稀盐酸，则溶液中的阳离子在石墨电极上变为氢气，正极的电极反
应式为：2H＋＋
=H2↑，D 项正确；
答案选C。
【典例2】有A、B、C、D 四种金属。将A 与B 用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B 为正极。将A、
D 分别投入等浓度盐酸中，D 比A 反应剧烈。将铜浸入B 的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入C 的盐
溶液里，有金属C 析出。据此判断它们的活泼性由强到弱的顺序是
A．D＞A＞B＞C
B．B＞A＞D＞C
C．D＞B＞A＞C
D．D＞A＞C＞B
【答案】A
【解析】
两种活动性不同的金属和电解质溶液构成原电池，较活泼的金属作负极，负极上金属失电子发生氧化反应
被腐蚀，较不活泼的金属作正极，将A 与B 用导线连接起来浸入电解质溶液中，B 为正极，所以活动性A
＞B。金属和相同的酸反应时，活动性强的金属反应剧烈，将A、D 分别投入等浓度盐酸溶液中，D 比A
反应剧烈，所以活动性D＞A；金属的置换反应中，较活泼金属能置换出较不活泼的金属，将铜浸入B 的
盐溶液中，无明显变化，说明活动性B＞铜。如果把铜浸入C 的盐溶液中，有金属C 析出，说明活动性Cu
＞C，则活动性B＞Cu＞C；由上分析可知，金属的活动性顺序为D＞A＞B＞C，A 选项符合题意；答案为
A。
【典例3】有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，
但甲同学将电极放入
的
溶液中，乙同学将电极放入
的
溶液中，如图所示：
(1)甲中
移向_______极(填“
”或“
”，下同)。
(2)乙中负极为_______________，写出总反应的离子方程式_______________________________________。
(3)若甲、乙两池中负极质量的减少量相等，则两池产生氢气的物质的量之比为_______________。
(4)通过该实验得出的下列结论正确的有_______(填字母)。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，没有实用价值了
D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此具体问题应具体分析
(5)若将甲中镁片换成碳棒，电解质溶液换为
溶液，则负极反应式为_______________________，正
极的现象为_______________________________________。
【答案】(1)
(2) 铝片 2Al+2OH-+2H2O=2AlO +3H2↑
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(3)3∶4
(4)AD
(5) Al-3e-=Al3+ 析出红色固体
【解析】甲同学依据的化学反应原理是Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑，乙同学依据的化学反应原理是
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，结合原电池原理分析解答。
(1)甲中镁易失电子作负极、Al 作正极，原电池中阴离子移向负极，因此甲中
移向镁片，故答案为：
；
(2)乙池中铝易失电子作负极，负极上铝失电子发生氧化反应，电极反应式为：Al+4OH--3e-=AlO2
-+2H2O，
镁作正极，正极发生还原反应，总反应为2Al+2OH-+2H2O=AlO +3H2↑，故答案为：铝片；2Al+2OH-
+2H2O=2AlO +3H2↑；
(3)甲、乙两池中负极分别是金属Mg 和金属Al，负极质量的减少量相等，物质的量之比等于
∶
=9∶8，根据关系式：Mg-H2，Al-1.5H2，产生氢气的物质的量之比为3∶4，故答案为：3∶4；
(4)A．根据甲、乙的反应原理知，原电池的正负极与电解质溶液有关，故A 正确；B．镁的金属性大于
铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，故B 错误；C．金属活动性顺序是只金属在酸性条件下的活动
性顺序，该实验对研究物质的性质有实用价值，和金属活动顺序表无关，不是活泼的金属在原电池中一定
做负极，故C 错误；D．该实验说明化学研究对象复杂，反应与条件有关，电极材料相同其反应条件不同
导致其产物不同，所以应具体问题具体分析，故D 正确；故答案为：AD。
(5)若将甲中镁片换成碳棒，电解质溶液换为
溶液，则铝为负极，碳棒为正极，负极反应式为Al-3e-
=Al3+，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，正极上析出红色固体，故答案为：Al-3e-=Al3+；析出红色固体。
1．某同学设计了下图所示两个实验装置(图I､图II 中除连接的铜棒不同外，其他均相同)，有关说法正确的
是
A．图I 中温度计的示数高于图II 的示数
B．图I 和图II 中温度计的示数相等，且均高于室温
C．图I 中锌棒溶解的速率比图II 的快
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D．图I 和图II 的气泡均产生于锌棒表面
【答案】A
【解析】A 项，图Ⅰ中为Zn 和稀硫酸反应，为放热反应，图Ⅱ中构成原电池，化学能没有全部转化为热
能，大多数转化为电能，所以图Ⅰ温度计示数高于图Ⅱ，正确；B 项，图Ⅱ因构成原电池，大部分化学能
转化成电能，温度计的示数低于图Ⅰ，错误；C 项，图Ⅱ中构成原电池，反应速率更快，锌棒溶解速率更
快，错误；D 项，图Ⅰ气泡产生于锌棒表面，图ⅡCu 为正极，气泡产生于Cu 表面，错误。
2．某化学兴趣小组为了探索电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如
下：
实验编
号
电极材料
电解质溶液
电流计指针偏转方向
1
Mg、Al
稀盐酸
指向铝
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向铜
3
A1、石墨
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
NaOH 溶液
偏向镁
根据上表中记录的实验现象，下列说法不正确的是
A．实验1 中铝电极上发生还原反应
B．实验2 中电子从铝片经导线流向铜片
C．实验2 和3 都是A1 做负极，实验1 和4 都是Al 做正极
D．实验3 正极的电极反应为2H＋＋2e－＝H2↑
【答案】C
【解析】A 项，实验1 中电解质溶液为稀盐酸，则根据金属活动性Mg＞Al，则金属Mg 做负极材料，化合
价升高失去电子发生氧化反应，金属Al 为正极发生还原反应，正确；B 项，实验2 中电解质溶液为稀盐
酸，则金属Al 为负极，化合价升高失去电子，则电子从负极经过导线流向正极，正确；C 项，实验2 中金
属Al 为负极，实验3 中金属Al 为负极，实验1 中金属Al 为正极，实验4 中金属Al 为负极，错误；D 项，
实验3 正极为石墨，电解质溶液为稀盐酸，则溶液中的H＋在石墨电极上变为氢气，正极的电极反应式为：
2H＋＋2e－＝H2↑，正确。
3．如图，在烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，下列说法正确的是
A．若X、Y 分别为铁棒、石墨棒，烧杯中为FeCl3溶液，则Y 电极质量增加
B．若X、Y 分别为铁棒、碳棒，烧杯中为稀硫酸，则铁棒上的电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑
C．若以铝棒、铜棒为电极材料，烧杯中为浓硝酸，则铜棒逐渐溶解
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D．若两电极都是金属，烧杯中为稀盐酸，则金属活动性顺序：Y＞X
【答案】C
【解析】由图中电子的移动方向可知，电极X 为原电池的负极，电极Y 为正极。
A 项，若X、Y 分别为铁棒、石墨棒，烧杯中为氯化铁溶液，铁离子在正极石墨棒上得到电子发生还原反
应生成亚铁离子，则Y 电极质量不变，错误；B 项，若X、Y 分别为铁棒、碳棒，烧杯中为稀硫酸，铁棒
为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e－＝Fe2＋，错误；C 项，铝在浓硝
酸中发生钝化，铜能与浓硝酸反应，若以铝棒、铜棒为电极材料，烧杯中为浓硝酸，铜棒为负极，铜失去
电子发生氧化反应生成铜离子，铜棒会逐渐溶解，正确；D 项，若两电极都是金属，烧杯中为稀盐酸，做
负极的X 的金属活动性顺序强于做正极的Y，错误。
4．现有a、b、c、d 四个金属电极，用导线两两相连组成原电池。①a、b 相连插入硫酸铜溶液中后，b 极
变粗；②a、d 相连插入稀硫酸中后，外电路电流从a 流向d；③b、c 相连插入稀硫酸中后，c 极上有气泡
产生；④c、d 相连插入稀硫酸中后，d 极溶解。则下列说法正确的是
A．由①和④可推出金属活动性：Cu＞c
B．由②和③可推出金属活动性：d＞c
C．由①②③可推出金属活动性：d＞a＞b＞c
D．由①②④可推出金属活动性：a＞b＞d＞c
【答案】C
【解析】①a、b 相连插入硫酸铜溶液中后，b 极变粗，说明b 电极是正极，铜离子放电，析出铜，金属性
a＞Cu，且a＞b；②a、d 相连插入稀硫酸中后，外电路电流从a 流向d，a 是正极，d 是负极，金属性d＞
a；③b、c 相连插入稀硫酸中后，c 极上有气泡产生，c 电极是正极，b 电极是负极，金属性b＞c；④c、d
相连插入稀硫酸中后，d 极溶解，d 电极是负极，c 电极是正极，金属性d＞c。据此判断。
A．根据以上分析可知由①和④无法推出金属活动性：Cu＞c，A 错误；
B．由②和③可推出金属活动性：d＞a、b＞c，无法判断d 与c 的金属性强弱，B 错误；
C．由①②③可推出金属活动性：d＞a＞b＞c，C 正确；
D．由①②④可推出金属活动性：d＞a＞b、d＞c，b 和c 的金属性无法判断，D 错误；
答案选C。
5．现用如图所示装置来测定某原电池工作时在一段时间内通过导线的电子的物质的量。量筒的规格为1
000 mL，电极材料是镁片和铝片。下列有关说法正确的是
A．b 电极材料是镁片
B．电流经a 流向b
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C．若用NaOH 溶液代替稀硫酸，溶液中的OH－移向铝片一极
D．当量筒中收集到672 mL 气体时，通过导线的电子的物质的量为0.06 mol
【答案】C
【解析】根据原电池的工作原理，由装置图知，电极b 产生气体，则b 为正极，电极b 为铝片，电极反应
式为：2H＋＋2e－＝H2↑；电极a 为镁片，作负极，电极反应式为：Mg－2e－＝Mg2＋，电流经正极流向负
极，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
A 项，由分析知，b 电极材料为铝片，错误；B 项，由分析知，电极a 为负极，电极b 为正极，电流由正极
流向负极，即电流经b 流向a，错误；C 项，用NaOH 溶液代替稀硫酸，则铝作负极，阴离子移向负极，
则溶液中的OH－移向铝片一极，正确；D 项，未说明标况，无法计算量筒中收集气体的物质的量，无法计
算通过导线的电子的物质的量，错误。
6．总电能在生产、生活中起着十分重要的作用。某学习小组的同学利用已经学习的氧化还原反应知识与
电流的产生进行探究。
（1）（发思考）氧化还原反应的发生的本质是___。
（2）（提出问题）可否让氧化还原反应中某些带电粒子的移动产生电流？
（查阅资料）
①导线中的电流足由于电子的定向移动产生的。
2019
②
版人教版化学教材必修二P36 有下描述：
利用反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(用单线桥分析此反应并标出电子转移方向和数目__)。通过如图1 特定装置
使氧化反应与还原反应分别在两个不同的区域进行，可以使电子通过导体发生定向移动，形成电流。
（3）如图1 所示，插入稀硫酸的锌片和铜片用导线连接时，由于锌比锅活泼，与稀硫酸作用容易失去电
子，被氧化成锌离子而进入溶液；锌片区域：(氧化反应)Zn-2e-=Zn2+；电子由锌片通过导线流向铜片，溶
液中的氢离子从铜片获得电子，被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上放出：铜片区域；(还原反
应)__。
（4）（实验探究）利用铁和硫酸铜溶液的反应(Fe+CuSO4=FeSO4+Cu)产生电流。
第一步：按图2 装置组成实验装置，用导线将铜片与电流表红色接线柱相连接，用导线将___片与电流表黑
色接线柱相连接；
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第二步：向烧杯中加入硫酸铜溶液；
第三步：观察到电流表指针偏转，___片逐渐溶解，溶液由蓝色逐渐变为___色。
（5）（交流反思）两个金属片区域发生的反应式分别为：(氧化反应)：___，(还原反应)：___。
【答案】（1）电子的得失或电子的偏移
（2）
（3）2H++2e-= H2↑
（4） 铁； 铁 浅绿
（5） Fe-2e-=Fe2+ Cu2++2e-=Cu
【分析】(1)氧化还原反应的发生的本质是电子的得失或电子的偏移；
(2)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，反应中，Zn 失去2 个电子变为锌离子，则总转移电子为2 个，据此做单线桥；
(3)铜片区域做正极，发生还原反应，氢离子得电子，生成氢气，据此写电极方程式；
(4)铁和硫酸铜溶液的反应(Fe+CuSO4=FeSO4+Cu)产生电流，可知铁做负极，用导线将铜片与电流表红色接
线柱相连接，可知铜片为正极；
(5)反应中，铁做负极，发生氧化反应，电极方程式为：Fe-2e-=Fe2+；铜做正极，铜离子得电子，发生还原
反应，电极方程式为：Cu2++2e-=Cu。
（1）氧化还原反应的发生的本质是电子的得失或电子的偏移，故答案为：电子的得失或电子的偏移；
（2）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，反应中，Zn 失去2 个电子变为锌离子，则总转移电子为2 个，用单线桥表示
为：
，故答案为：
；
（3）铜片区域做正极，发生还原反应，氢离子得电子，生成氢气，则电极方程式为：2H++2e-= H2↑，故答
案为：2H++2e-= H2↑；
（4）铁和硫酸铜溶液的反应(Fe+CuSO4=FeSO4+Cu)产生电流，可知铁做负极，用导线将铜片与电流表红色
接线柱相连接，可知铜片为正极，则用导线将铁片与电流表黑色接线柱相连接；观察到电流表指针偏转，
则铁片逐渐溶解，生成亚铁离子，则溶液由蓝色逐渐变为浅绿色，故答案为：铁；铁；浅绿；
（5）反应中，铁做负极，发生氧化反应，电极方程式为：Fe-2e-=Fe2+；铜做正极，铜离子得电子，发生还
原反应，电极方程式为：Cu2++2e-=Cu，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；Cu2++2e-=Cu。
实验16 化学反应速率的影响因素
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影响化学反应速率的因素
1.内因（主要因素）
化学反应速率的大小主要是由 物质本身的性质 决定的，即反应物的分子结构或原子结构决定的。
2.外界条件的影响（次要因素）
①催化剂的影响：
实验操作
实验现象
加入
FeCl
3 溶液产生气泡的速率明显加快
实验结论
催化剂可以加快反应速率
②温度的影响：
实验操作
实验现象
浸在热水里的试管中产生气泡的速率明显快于浸在冷水中的试管
实验结论
温度越高速率越快
③浓度的影响：
实验操作
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实验现象
不加水的试管中产生气泡的速率更快
实验结论
浓度越大反应速率越快
压强：对于有 气体 参加的反应，当其他条件不变时，增大气体的压强（ 缩小容器体积 ），可以 加
快 化学反应速率；减小气体压强（ 增大容器体积 ），可以 减慢 化学反应速率 。
化学反应速率的影响因素
【问题探究】
1．实验室常用30%左右的硫酸与足量的锌粒反应制取H2，当反应一段时间后，气泡变得稀少了，如果添
加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又会重新增多起来，原因是什么？
反应的离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。c(H＋)的大小影响着该反应的反应速率。气泡变稀少了，是
因为c(H＋)减小了，反应速率减慢。添加一些适当浓度的硫酸溶液，由于溶液中c(H＋)又迅速增大，因而反
应速率加快，产生气泡的速率又加快了。
2．在恒压条件下，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，向容器中通入氦气，化学反应速率如何变化？
减小。总压强不变，通入氦气体积增大，反应物的浓度减小，反应速率减小。
3．在恒容条件下，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，向容器中通入氦气，化学反应速率如何变化？
不变。容器体积不变，通入氦气，反应物的浓度不变，反应速率不变。
【典例1】为了探究影响锌与盐酸反剧烈程度的因素，某学习小组设计了下列实验：
实验①(常温下)
实验②(常温下)
实验③
下列说法正确的是
A．对比实验①和②，可研究盐酸的浓度对反应剧列程度的影响
B．对比实验②和③，可研究盐酸的浓度对反应剧烈程度的影响
C．对比实验②和③，可研究温度对反应剧烈程度的影响
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D．对比实验①和②，可研究温度对反应剧烈程度的影响
【答案】A
【解析】A．对比实验①和②，锌的质量相同，稀盐酸的体积相同，反应条件相同，但稀盐酸的浓度不
同，可研究盐酸的浓度对反应剧烈程度的影响；即10%的盐酸溶液比5%的稀盐酸反应更剧烈，故A 正
确；
B．对比实验②和③，锌的质量相同，稀盐酸的体积相同，因锌和稀盐酸反应的条件（温度）不同，稀盐
酸的浓度不同，无法研究盐酸的浓度对反应剧烈程度的影响，故B 错误；
C．对比实验②和③，锌的质量相同，稀盐酸的体积相同，但稀盐酸的浓度不同，无法研究温度对反应剧
烈程度的影响，故C 错误；
D．对比实验①和②，锌的质量相同，稀盐酸的体积相同，但稀盐酸的浓度不同，无法研究温度对反应剧
烈程度的影响，故D 错误；
故选：A。
【典例2】（2023·日照一模）下列实验能达到相应实验目的的是
A．在铁制品上镀致
密铜镀层
B．探究浓度对反应速
率的影响
C．验证乙烯具有还原性
D．制备FeSO4固体
【答案】A
【解析】A．一般情况下，在铁制品上镀铜时用纯铜作阳极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，电解质溶液为
CuSO4溶液，铁作阴极，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，但若用CuSO4过量氨水作电解质溶液，加入氨水可以
形成铜氨络离子，使游离的铜离子浓度维持在一个稳定的状态，此时镀铜层的结晶会更一致，镀层的孔隙
率下降，即使的铁上镀致密铜镀层，A 符合题意；
B．由于浓硫酸由强氧化性，导致反应原理发生改变，加入浓硫酸反应原理可能为：
Na2S2O3+3H2SO4(浓)=Na2SO4+4SO2↑+3H2O，加入稀硫酸则反应原理为：
Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O，故不能探究浓度对反应速率的影响，B 不合题意；
C．由于乙醇易挥发，且乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故在通入酸性高锰酸钾溶液之前需通过盛水
的洗气瓶来除去乙烯中的乙醇，且还可能产生还原性气体SO2，C 不合题意；
D．直接蒸干FeSO4饱和溶液，亚铁离子被氧化生成铁离子，则不能制备无水FeSO4，D 不合题意；
故答案为：A。
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1．某小组设计如图所示实验探究影响H2O2分解速率的因素。下列分析错误的是
A．该实验探究的是温度对反应速率的影响
B．该实验要控制MnO2的质量、颗粒大小相同
C．实验中，H2O2的浓度越大越好
D．温度相同时，若用FeCl3代替MnO2，反应速率不相同
【答案】C
【解析】
A．两个装置中的变量是温度，所以该实验探究的是温度对反应速率的影响，A 正确；
B．由于二氧化锰是催化剂，且探究的是温度对反应速率的影响，所以该实验要控制MnO2的质量、颗粒大
小相同，B 正确；
C．双氧水浓度过大，反应速率过快，不易控制，所以实验中H2O2的浓度不宜过大，C 错误；
D．温度相同时，若用FeCl3代替MnO2，由于改变了催化剂，则反应速率不相同，D 正确；
答案选C。
2．某研究性学习小组利用
溶液和酸性
，溶液反应来探究“外界条件改变对化学反应速率
的影响”，实验内容与结果如下表所示：
实验序
号
实验温
度/K
参加反应的物质
溶液颜色褪至无色所需时
间/s
酸性
溶液
溶液
V/mL
V/mL
V/mL
1
293
1
0.02
3
0.1
0
2
1
0.02
2
0.1
8
3
313
1
0.02
0.1
1
下列说法错误的是A．
、
、
B．若
，说明增加反应物浓度可提高反应速率
C．实验2、3 的目的是探究温度对反应速率的影响
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D．实验2 中反应开始至结束时间段内
【答案】D
【解析】A．实验1、2 对比，探究草酸浓度对反应速率的影响，根据控制变量法，
，为控制高锰
酸钾溶液的浓度相同，
、
，故A 正确；
B．实验1 比实验2 中草酸的浓度大，若
，说明增加反应物浓度可提高反应速率，故B 正确；
C．实验2、3 的温度不同，所以实验目的是探究温度对反应速率的影响，故C 正确；
D．实验2 中反应开始至结束时间段内
，故D 错误；
选D。
3．（2023·山东潍坊·统考一模）下列实验方法或操作，可以达到实验目的的是
标号
实验目的
实验方法或操作
A
测定中和反应的反应热
酸碱中和滴定的同时，用温度传感器采集锥形瓶内溶液的温度
B
探究浓度对化学反应速率的
影响
量取相同体积、不同浓度的HCl 溶液，分别与等质量的大理石发生
反应，对比现象
C
探究室温下
的电离
程度
用pH 计测量室温下0.1 mol·L⁻¹ 氨水的pH
D
通过官能团的检验，鉴别乙
醇和乙醛
取两种待测液体于两支洁净的试管中，加入新制氢氧化铜悬浊液，
加热至沸腾，观察现象
【答案】CD
【解析】A．测定中和反应的反应热需要测量反应前后温度的变化，但是应该使用量热计，不是在锥形瓶
内，不可以达到实验目的，故A 不符合题意；B．反应中还需要控制温度、大理石颗粒度等变量，不可以
达到实验目的，故B 不符合题意；C．用pH 计测量室温下0.1 mol·L⁻¹ 氨水的pH，可以通过pH 计算出氨
水电离出的氢氧根离子浓度，从而测定温下
的电离程度，故C 符合题意；D．乙醇含羟基，乙醛
含有醛基，乙醛能和新制氢氧化铜悬浊液在加热条件下反应产生砖红色沉淀，能鉴别，故D 符合题意；故
选CD。
4．（2023·湖南长沙·高三湖南师大附中校考阶段练习）某小组探究
和
竞色反应。
【查阅资料】①硫单质微溶于乙醇，难溶于水；
FeS
②
、
均为黑色固体，难溶于水；
③
，
为无色离子。
【设计实验】
序号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
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操作
在1 mL 0.1
溶液中加入1 mL 0.1
溶液
在1.5 mL 0.1
溶液中加入0.5 mL
0.1
溶液
在2 mL 1
NaF 溶液中加入0.5
mL 0.1
溶液，得无色溶
液，再加入1.5 mL 0.1
溶液
现象
迅速产生黑色沉淀X，振
荡，黑色沉淀溶解，放出臭
鸡蛋气味气体，最终得到棕
黄色浊液Y
产生棕黑色沉淀Z
产生黑色沉淀W
结论
分离Y 得到
和S
经检验，Z 的主要成分是
，含少量
经检验，W 为
下列推断正确的是
A．黑色沉淀X 溶解只发生复分解反应
B．实验Ⅱ不生成S 可能是氧化还原速率较大
C．生成黑色沉淀W 的反应为
D．实验Ⅲ得到
的原因是NaF 降低了
的浓度，使氧化还原反应的趋势减小
【答案】D
【解析】A．实验Ⅰ中生成黑色沉淀X 的离子方程式为
，后溶解生成了S 单质，硫
元素化合价发生改变，发生了氧化还原反应，A 错误；
B．由于生成S 单质是发生氧化还原反应实现的，故实验Ⅱ不生成S 可能是氧化还原速率较小，主要生成
了
沉淀，B 错误；
C．根据题意可知，首先发生：
为无色离子，与
反应生成
，故生成黑色沉
淀W 的反应为
，C 错误；
D．由于实验Ⅲ中，首先发生：
，使
浓度降低，使氧化还原的趋势减小，D 正
确；
故选D。
5．某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速
率的影响”，实验如下：(不考虑溶液混合引起的体积变化)
实
参加反应的物质
溶液颜色
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验
序
号
实验温
度/K
褪至无色
时所需时
间/s
KMnO4溶液(含硫酸)
H2C2O4溶液
H2O
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
A
293
2.0
0.02
4.0
0.1
0
6
B
T1
2.0
0.02
3.0
0.1
V1
8
C
313
2.0
0.02
V2
0.1
1.0
t1
（1）通过实验A、B，可探究出浓度的改变对反应速率的影响，其中V1=___________，
T1=___________，通过实验___________可探究出温度变化对化学反应速率的影响。
（2）C 组实验中溶液褪色时间t1___________(填“＞”或“＜”或“=”)8s，C 组实验的反应速率
v(KMnO4)=___________。(用含有t1的式子表示)
（3）该小组的一位同学通过查阅资料发现，上述实验过程中n(Mn2+)随时间变化的趋势如图所示，并以此
分析造成n(Mn2+)突变的可能的原因是___________。
（4）通过测定收集一定体积氢气所用的时间可以用于测定锌粒和稀硫酸反应的速率，于是某同学设计了
如图所示的实验装置：
①装置中仪器A 的名称为___________。
②定量分析：装置组装完成后需要先检查该装置的气密性。简述检查该装置气密性的方法
___________；实验时以收集到40mL 气体为准，忽略其他可能影响实验的因素，实验中需要测量的数据是
___________。
【答案】（1）1.0mL 293k B、C
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（2） ＜
（3）生成的Mn2+对反应有催化作用，使反应速率加快，单位时间内产生的n(Mn2+)突增
（4）分液漏斗 闭分液漏斗活塞，拉动注射器，松手，注射器能恢复到原来的位置 收集40mL 气体
所需时间
【解析】（1）因为实验A、B 是探究出浓度的改变对反应速率的影响，所以温度需要相同即T1=293K，总
溶液的体积也应该相等，所以V1=1 mL；根据表格可知：B 与C 只有温度不同，其他条件相同，所以通过
B、C 两个实验可探究出温度变化对化学反应速率的影响，故答案：1.0mL；293k；B、C。
（2）根据5H2C2O4+2MnO +6H+= 10CO2
+2Mn
+8H2O 和表中的数据可知，草酸过量，高锰酸钾完全
反应，所以v=
，故答案：
。
（3）由图可知，上述实验过程中n(Mn2+)随时间变化突然增大，可能是在反应过程中，生成的Mn2+对反应
起了催化作用，使反应速率加快，使得单位时间内产生的n(Mn2+)突增；故答案：生成的Mn2+对反应有催
化作用，使反应速率加快，单位时间内产生的n(Mn2+)突增。
（4）①由装置图可知：装置中仪器A 为分液漏斗，故答案：分液漏斗。
②根据装置图采用关闭分液漏斗活塞，拉动注射器，松手，注射器能恢复到原来的位置的方法检查装置的
气密性；为了测定锌粒和稀硫酸反应的速率，需要记录收集到40mL 气体所用的时间，故答案：关闭分液
漏斗活塞，拉动注射器，松手，注射器能恢复到原来的位置；收集40mL 气体所需时间。
21
