高考化学二轮复习电化学专题二电解原理及应用课件

(共45张PPT)
1.(2024·浙江6月选考)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：

下列说法正确的是(　　)
A.图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C.图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D.图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
B
解析　图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，失去电子被氧化；图2为外加电流法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，其本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的Cl－，A错误；图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H＋放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正确；图2为外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C错误；图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe－2e－===Fe2+的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D错误。
D
A.阴极反应为[Fe(H2O)6]3+＋e－===[Fe(H2O)6]2+
B.已知②处的电解液温度比①处的低，可推断[Fe(H2O)6]2+比[Fe(H2O)6]3+稳定
C.多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换
D.已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+离子结构的改变
B
3.(2025·湖北卷)某电化学制冷系统的装置如图所示。[Fe(H2O)6]3+和[Fe(H2O)6]2+在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动(①→②→③→④→①)实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是(　　)
解析　由图可知，左侧电极发生反应[Fe(H2O)6]2+－e－===[Fe(H2O)6]3+，则左侧为阳极，右侧电极反应为[Fe(H2O)6]3+＋e－===[Fe(H2O)6]2+，则右侧电极为阴极，A正确；已知②处的电解液温度比①处的低，则可推断[Fe(H2O)6]3+＋e－===[Fe(H2O)6]2+是吸热反应，[Fe(H2O)6]2+能量低，更稳定，B错误；多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对流，可阻止热交换，C正确；题干明确指出电子转移过程非常快，物质结构来不及改变，这意味着电子转移(即氧化还原反应)本身不会直接导致结构变化，热效应实际上来源于电子转移完成后，新生成的[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化，D正确。
D
1.电解装置及原理模型
2.阴、阳极放电离子判断模型
3.电解原理应用解题策略
4.金属的电化学腐蚀与防护
牺牲阳极法 外加电流法

被保护的金属作原电池的正极(阴极)，活泼金属作原电池的负极(阳极)，阳极要定期予以更换 将被保护的金属与电源负极相连，作电解池的阴极，另一附加电极与电源正极相连，作电解池的阳极
1.(2025·广东湛江二模)点蚀又称小孔腐蚀，是一种极端的局部腐蚀形态，大多数点蚀是由Cl－引起的。曾侯乙青铜编钟发生点蚀的基本原理为PbO＋H2O＋Sn＋4Cl－===Pb＋2OH－＋[SnCl4]2-，下列说法不正确的是(　　)
A.潮湿的空气会加速曾侯乙青铜编钟的腐蚀
B.负极反应为Sn＋4Cl－－2e－===[SnCl4]2-
C.点蚀的过程中化学能转化为电能
D.长江中的轮船比大海中的轮船更容易发生点蚀
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解析　潮湿的空气中有H2O，会加速曾侯乙青铜编钟的腐蚀，A不符合题意；根据点蚀的原理可知，负极发生氧化反应，Sn失去电子与Cl－形成[SnCl4]2-，B不符合题意；点蚀的过程中化学能转化为电能，C不符合题意；大海中含有Cl－，会更容易发生点蚀，D符合题意。
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解析　依据图示可知，b电极出口有Cl2，故b为阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，A不符合题意；a为阴极，添加CaCl2的目的是降低电解质熔点，节省能源，同时减少单质钠的挥发，增大熔融电解质密度，使得被还原出的密度较低的液态钠单质能漂浮在混合盐之上，易于分离得到产物，B不符合题意；电解过程中会产生一定量的金属Ca，说明部分钙离子会在阴极放电，C不符合题意；为了防止生成的Na与Cl2接触，阴、阳两极应该用离子交换膜隔开，以保持两极区电解质的电中性，不能使用钢板，D符合题意。
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2.(2025·河北石家庄市模拟)科学研究发现金属生锈时，锈层内如果有硫酸盐会加快金属的腐蚀，其腐蚀原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.钢铁的腐蚀中正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
B.酸雨地区的钢铁更易被腐蚀
C.Fe(OH)2生成FeO(OH)反应的化学方程式为2Fe(OH)2＋O2===2FeO(OH)＋H2O
D.硫酸盐加速电子传递，有一定的催化剂作用
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解析　钢铁发生吸氧腐蚀时C作正极，氧气在正极得电子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A不符合题意；酸性溶液可以加速铁的锈蚀，B不符合题意；Fe(OH)2不稳定，易被氧气氧化生成FeO(OH)，反应为4Fe(OH)2＋O2===4FeO(OH)＋2H2O，C符合题意；锈层内如果有硫酸盐会加快金属的腐蚀，硫酸盐能增加导电性，加速电子传递，有一定的催化剂作用，D不符合题意。
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3.(2024·广东卷)一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是(　　)
A.阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
B.阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高
C.理论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室溶液减少213 g
D.理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g
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解析　右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极产生气体，则右侧电极为阳极，Cl－放电产生氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑；左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－；中间为阳离子交换膜，Na＋由阳极向阴极移动，A正确；由阴极反应可知，消耗水产生OH－，阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高，B正确；理论上每消耗 1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，产生3 mol Cl2，同时有6 mol Na＋由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少3×71 g＋6×23 g＝351 g，C错误；理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，有6 mol Na＋由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加6×23 g＝138 g，D正确。
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7. (2025·黑吉辽蒙3月联考)通过Cu2O超低电位下电催化硝酸盐与甲醛的耦合反应，实现了处理污染物的同时产生增值化学品，其原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.电极的电势：Cu2O电极a>Cu2O电极b
B.当电源的电压过大时，阳极可能会产生氧气
C.阳极区发生的总反应为HCHO＋3OH－－2e－===HCOO－＋2H2O
D.由NO生成34 g NH3时至少转移12 mol电子
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解析　该装置为电解池，利用光能提供能量转化为电能，在电解池中将电能转化为化学能，A不符合题意；由图可知，阴极上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢，电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2，B不符合题意；光阳极上水失电子生成过氧化氢和氢离子，电极反应式为2H2O－2e－===H2O2＋2H＋，每消耗1 mol H2O，阴阳极各生成0.5 mol H2O2，则体系中生成1 mol H2O2，C符合题意；由Mn(Ⅳ)和过氧化氢转化为Mn(Ⅱ)过程中，锰元素化合价降低，H2O2做还原剂，表现还原性，由Mn(Ⅱ)转化为Mn(Ⅳ)时，H2O2中O元素化合价降低，做氧化剂，表现氧化性，D不符合题意。
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