专题三 知识区间一 (选择题)三 电解原理的分析与应用（课件PPT）-【正禾一本通】2025年高考化学高三二轮专题复习高效讲义（新教材，单选版）

高三二轮专题复习高效讲义 化 学 高三二轮专题复习高效讲义 化 学 1 专题三 PPT下载 http:///xiazai/ 化学反应原理 2 知识区间一 PPT下载 http:///xiazai/ 化学反应与能量变化 3 一、常以选择题形式考查的学习任务群 (三)　电解原理的分析与应用 课下巩固检测练（十七） 电解原理的分析与应用 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 谢谢观看 高考真题导向 1.(2024·湖南高考)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电解时，OH－向Ni电极移动 B．生成的电极反应：2C3N8H4＋8OH－－＋8H2O C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16 [点拨]①装置判断：由装置连接有电源可知，该装置为电解池。 ②电极判断：Pt电极上产生O2，失去电子发生氧化反应，Pt电极作阳极。 Ni电极上H2O电离出的H＋转化为H2，得到电子发生还原反应，Ni电极作阴极。 ③电极反应式书写 电极 阳极(Pt电极) 阴极(Ni电极) 电极 反应 2C3N8H4＋8OH－－＋8H2O(主反应) 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(副反应) 2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ 总反应 2C3N8H4＋4OH－ 解析：选B。由分析可知，Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即OH－向Pt电极移动，A错误； Pt电极C3N8H4失去电子生成，电解质溶液为KOH水溶液，电极反应为：2C3N8H4＋8OH－－＋8H2O，B正确；阳极主要反应为：2C3N8H4－4e－＋＋8H2O，阴极反应为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则电解过程中发生的总反应主要为：2C3N8H4＋4OH－＋4H2O＋2H2↑，反应消耗OH－，生成H2O，电解一段时间后，溶液pH降低，C错 误；根据电解总反应：2C3N8H4＋4OH－＋4H2O＋2H2↑可知，每生成1 mol H2，生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极伴随少量O2生成，发生电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，则生成1 mol H2时得到的部分电子由OH－放电产生O2提供，所以生成K4C6N16小于0.5 mol，D错误。 2．(2024·山东高考)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．电极a连接电源负极 B．加入Y的目的是补充NaBr C．电解总反应式为Br－＋3H2O＋3H2↑ D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br－)＝3∶2 [点拨]①明确电解的原料、目的 “一定浓度的NaBr溶液为电解液”“实现高效制H2和O2”。 ②电解装置分析 电极b上Br－发生失电子的氧化反应转化成，电极b为阳极，电极反应为Br－－6e－＋＋6H＋；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H＋＋6e－===3H2↑；电解总反应式为Br－＋3H2O＋3H2↑；催化循环阶段被还原成Br－循环使用，同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。 解析：选B。电极a为阴极，连接电源负极，A项正确；电解过程中消耗H2O和Br－，而催化阶段被还原成Br－循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B项错误；根据分析电解总反应式为Br－＋3H2O＋3H2↑，C项正确；催化阶段，Br元素的化合价由＋5价降至－1价，生成1 mol Br－得到6 mol电子，O元素的化合价由－2价升至0价，生成1 mol O2失去4 mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2) ∶n(Br－)＝6∶4＝3∶2，D项正确。 解题必备知能 电解池工作原理 电解原理及应用是高考高频考点，该类试题往往与生产、生活及新科技等相联系，以装置图或流程图为载体呈现，题材广、信息新，题目具有一定难度。主要考查阴、阳极的判断，电极反应式、电解反应方程式的书写，溶液离子浓度变化及有关计算等。解答此类题目需要注意以下问题： (1)分清阴、阳极，判断离子移向。 (2)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。 (3)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为金属作阳极时电极产物为金属阳离子。 (4)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。 题组跟进演练 1.(2024·甘肃高考)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B．电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－===2O2- C．工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2 D．理论上电源提供2 mol e－能分解1 mol H2O 解析：选B。多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O＋4e－===2H2＋2O2-；多孔电极2上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2-－4e－===O2。电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A项正确；电极2为阳极，发生氧化反应：2O2-－4e－===O2，B项错误；工作时，阴离子O2-向阳极移动，即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2，C项正确；电解总反应为2H2O(g)2H2＋O2，分解2 mol H2O转移4 mol电子，则理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O，D项正确。 (2023·辽宁高考)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(　　) A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移2 mol e－生成4 g H2 C．电解后海水pH下降 D．阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋ 解析：选D。钛网上发生氧化反应，为阳极，则电源a端为正极，电源b端为负极，a端电势高于b端电势，A项错误；根据阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，理论上每转移2 mol e－，生成1 mol H2，质量为2 g，B项错误；电解总反应为Cl－＋H2OClO－＋H2↑，电解后ClO－水解使溶液呈碱性，海水pH上升，C项错误；阳极上Cl－放电转化为HClO，电极反应为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D项正确。 3．(2024·河北沧州三模)由辛二腈[CN(CH2)6CN]制备巴豆腈(2­丁烯腈，即CH3CH===CHCN，非气态)的原理如下图所示，下列说法正确的是(　　) 已知：电流效率＝×100%。 A．催化电极a与电源负极相连，电势：催化电极a<催化电极b B．电子移动方向：催化电极a→电源→催化电极b→阴离子交换膜→催化电极a C．催化电极b上发生反应：2＋2e－===H2↑＋2 D．催化电极b上生成7 mol气体时，催化电极a生成15 mol气体，则电流效率约为93% 解析：选C。催化电极a为阳极，与电源正极相连，则电势：催化电极a>催化电极b，A错误；电子不经过内电路，因此电子移动方向：催化电极a→电源→催化电极b，B错误；催化电极b为阴极，发生反应：2＋2e－===H2↑＋2，C正确；由2＋2e－===H2↑＋2可知，催化电极b上生成7 mol气体时，电解池转移电子的物质的量为14 mol，催化电极a上发生主反应：CN(CH2)6CN－2e－＋2===2CH3CH===CHCN＋2CO2↑＋2H2O(反应中2 mol e－对应2 mol气体)，催化电极a上发生副反应：4－4e－===O2↑＋4CO2↑＋2H2O(副反应中4 mol e－对应5 mol气体)，设主、副反应生成的气体分别为x mol、y mol，则x＋y＝15①，x＋y＝14②，解方程组可知x＝10，y＝5，因此，电流效率＝≈71%，D错误。 1．双极膜是一种离子交换复合膜，在直流电场作用下能将中间层的水分子解离成H＋和OH－，并分别向两极迁移。用双极膜电解制备金属钴，工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．电极a接电源的正极 B．电解过程中溶液中的透过阴离子交换膜向左移动 C．当电路中转移2 mol电子时，阳极产生22.4 L H2(标准状况) D．电解池工作时，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小 解析：选C。电解池中阳离子向阴极移动，则电极b是阴极，电极a是阳极，电极a接电源的正极，故A正确；电解池中阴离子向阳极移动，电解过程中溶液中的透过阴离子交换膜向左移动，故B正确；当电路中转移2 mol电子时，阳极氢氧根离子失电子生成0.5 mol O2，故C错误；电解池工作时，通过阴离子交换膜向左移动与氢离子结合生成硫酸，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小，故D正确。 2．(2024·山西晋中模拟)工业上用电解乙烯的方法制取环氧乙烷()，中间隔膜为阴离子交换膜，电极B上生成环氧乙烷，电解质溶液均为食盐水，其电解工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．电极A为阳极 B．左侧电解池电解一段时间后溶液的pH降低 C．电极B发生的电极反应只有2ClCH2CH2OH＋2e－===2＋H2↑＋2Cl－ D．乙烯生成ClCH2CH2OH的反应类型为加成反应 解析：选C。由图示可知电极A上，氯离子失电子生成HClO，则电极A为阳极，电极B为阴极，电极B上发生反应2ClCH2CH2OH＋2e－===2＋H2↑＋2Cl－，A正确；左侧电极发生反应：Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋，溶液pH降低，B正确；电极B上还可能发生2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C错误；乙烯与HClO反应生成ClCH2CH2OH，该反应属于加成反应，D正确。 3．(2024·江西九江模拟)利用电化学原理合成氨的装置如图所示，科学家研究表明，Ag、Hg、Pt和Au等能促进氮气合成氨。下列叙述正确的是(　　) A．该装置可将电能全部转化成化学能 B．N极可选择铜、锌等材料 C．M极反应式为N2＋6e－＋6H＋===2NH3 D．4.48 L H2发生氧化反应时转移0.4 mol电子 解析：选C。该装置为电解池，电能主要转化成化学能，还有部分转化为其他形式能量如热能等，A错误； N极为阳极，氢气在阳极上发生氧化反应，应选择惰性材料作阳极，而铜、锌作阳极时会优先发生氧化反应，B错误； M极上N2发生还原反应生成NH3，即反应式为N2＋6e－＋6H＋===2NH3，C正确；H2没有指明“标准状况”，不能根据氢气体积计算转移电子的物质的量，D错误。 4．(2024·北京三模)利用双极膜电解Na2SO4制备NaOH，捕集烟气中CO2，制备NaHCO3。电解原理如图所示： 已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的H2O解离，提供H＋和OH－。 下列说法正确的是(　　) A．阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ为阳离子交换膜 C．电路中转移2 mol电子时共产生2 mol NaOH D．该装置总反应的方程式为4H2O2H2↑＋O2↑＋2H＋＋2OH－ 解析：选A。由图知，与电源负极相连的阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，与电源正极相连的阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，钠离子通过离子交换膜Ⅰ移向阴极，故Ⅰ为阳离子交换膜，硫酸根通过离子交换膜Ⅱ向右移动，故Ⅱ为阴离子交换膜，双极膜处氢离子向左移动，氢氧根向右移动，钠离子通过阳离子交换膜向左移动，硫酸根通过阴离子交换膜向右移动，A正确、B错误；电解过程中有两处生成NaOH，由电子守恒，电路中转移2 mol电子时共产生4 mol NaOH，C错误；由阴极和阳极电解反应式得，该装置总反应的方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，D错误。 5．(2024·湖北高考)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－⥫⥬[OCH2O]2-＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2-－e－===HCOO－＋H·。下列说法错误的是(　　) A．电解一段时间后阳极区c(OH－)减小 B．理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离 C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O D．阴极区存在反应H2C2O4＋2H＋ ＋2e－===CHOCOOH＋H2O 解析：选B。根据题干信息可知，Cu电极所在的阳极区先后发生反应：HCHO＋OH－⥫⥬HOCH2O－、HOCH2O－＋OH－⥫⥬[OCH2O]2-＋H2O、[OCH2O]2-－e－===HCOO－＋H·，H·可转化为H2，则阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C正确；根据阳极总反应可知， 每消耗4个OH－，电路中通过2e－，根据电荷守恒，双极膜中有2个OH－向阳极迁移，即阳极区c(OH－)减小，A正确；由题给信息知，阴极总反应物为H2C2O4、NH2OH，总产物为H3N＋CH2COOH，电极反应式为H2C2O4＋NH2OH＋6e－＋7H＋===H3N＋CH2COOH＋3H2O，每生成1 mol H3N＋CH2COOH，电路中通过6 mol e－，双极膜中需有6 mol H2O解离出6 mol H＋向阴极迁移，B错误；双极膜中H2O解离出H＋向阴极移动，因此H2C2O4在阴极Pb电极上转化为OHCCOOH的反应为H2C2O4＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O，D正确。 6．硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。 下列说法错误的是(　　) A．惰性电极2为阳极 B．反应前后/数量不变 C．消耗1 mol氧气，可得到1 mol硝酮 D．外电路通过1 mol电子，可得到1 mol水 解析：选C。惰性电极2上Br－被氧化为Br2，惰性电极2为阳极，故A 正确；总反应为 2H2O，/循环反应，反应前后/数量不变，故B正确；总反应为氧气把二丁基­N­羟基胺氧化为硝酮，1 mol二丁基­N­羟基胺失去2 mol H原子生成1 mol硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1 mol氧气，可得到2 mol硝酮，故C错误；外电路通过1 mol电子，生成0.5 mol H2O2，H2O2最终生成水，根据氧原子守恒，可得到1 mol水，故D正确。 7．(2024·广西等级考适应性测试)利用下图的电化学装置，可实现对CO2的固定。下列说法错误的是(　　) A．向b电极移动 B．a电极的电极反应式为 C．电解过程中有H＋生成 D．b电极的Pt用Cu代替后总反应不变 解析：选D。如图可知，a电极和CO2得电子，发生还原反应，a为阴极，则b为阳极发生氧化反应，水放电生成O2和H＋。电解池阳极吸引阴离子，向b电极移动，A正确；b为阳极发生氧化反应，水放电生成O2和H＋，C正确；b电极为阳极，Pt用Cu代替后，Cu放电生成Cu2+，D错误。 8．(2024·广东三模)库仑测硫仪可测定烟气中SO2的含量，其原理如下图。检测前，电解质溶液中保持定值，电解池不工作。将a L含SO2、O2、N2的待测气体通入电解池后，SO2溶解并将I－3还原，测硫仪便立即进行电解直到回到原定值。已知：电路中转移1 mol e－时所消耗的电量为f库仑。下列说法正确的是(　　) A．电解时，M接电源的负极 B．检测前后，电解池内溶液的pH保持不变 C．电解消耗的电量为b库仑，待测气体中SO2的含量为g·L-1 D．若待测气体中O2能将部分I－氧化为，测定结果会偏高 解析：选C。由于通入SO2气体以后可以把还原，当打破I－和平衡以后，测硫仪便立即进行电解，将I－氧化为(失去电子)，故与M极相连的Pt为阳极，与N极相连的Pt为阴极，所以M极接电源正极，A错误；通入混合气体后，发生反应SO2＋＋2H2O===3I－＋＋4H＋，产生H＋，电解时，要消耗H＋产生氢气，pH要发生变化，B错误；根据反应过程关系：SO2～～～2e－，电解消耗电量为b库仑，设SO2的含量为x mol，＝，解得x＝ mol，＝(g/L)，C正确；若待测气体中O2能将部分I－氧化为，则测硫仪氧化的I－的量减少，电解消耗的电荷量减少，测定结果偏低，D错误。 9．(2024·安徽六安模拟)耦合光催化/电催化分解水的装置如图，光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，下列有关说法正确的是(　　) A．光催化装置中溶液的c(H＋)增大 B．整套装置转移0.2 mol e－，光催化装置生成2.24 L气体 C．电催化装置阳极电极反应式：4OH－＋4h＋===2H2O＋O2↑ D．离子交换膜为阴离子交换膜 解析：选C。由图可知，电催化装置中，与直流电源负极相连的左侧电极为电解池的阴极，在阴极得到电子发生还原反应生成碘离子，右侧电极为阳极，氢氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和水，氢离子透过阳离子交换膜移向阴极；光催化装置中，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，碘离子得到空穴发生氧化反应生成。光催化装置中，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，溶液中的氢离子浓度减小，A错误；未指明气体是否处于标准状况，不能用Vm＝22.4 L/mol计算，B错误。 $$