大单元4 选择题突破(2) 电解原理的多方面应用(复习讲义)-【优化探究】2026年高考化学二轮专题复习配套课件（广东专版）

选择题突破(二)　电解原理的多方面应用 优化探究 大单元四　电化学 提炼　核心知识 精研　高考真题 强化 关键能力 2 提炼　核心知识 3 提炼　核心知识 一、金属的电化学腐蚀与电化学防护 1.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较(以钢铁的腐蚀为例) 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈_____ 水膜呈_____________ 正极反应 _______________ ___________________ 负极反应 ______________ 总反应 Fe+2H+===Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 其他反应 Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈 酸性 弱酸性或中性 2H++2e-===H2↑ O2+2H2O+4e-===4OH- Fe-2e-===Fe2+ 4 2.电化学防护 (1)牺牲阳极法—— 原理: 极为被保护的金属; 极为比被保护的金属活泼的金属。 (2)外加电流法—— 原理: 极为被保护的金属, 极为惰性电极。 原电池 正 负 电解 阴 阳 5 二、电解原理及规律 1.图解电解池工作原理(阳极为惰性电极) 6 2.对比掌握电解规律(阳极为惰性电极) 电解类型 电解质实例 溶液复原物质 电解水型 NaOH、H2SO4或Na2SO4 水 电解电解质型 HCl或CuCl2 原电解质 放氢生碱型 NaCl HCl气体 放氧生酸型 CuSO4或AgNO3 CuO或Ag2O 7 注意　电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物,但也有特殊情况,如用惰性电极电解CuSO4溶液,Cu2+完全放电之前,可加入CuO或CuCO3复原,而Cu2+完全放电之后,应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。 8 3.陌生电解池装置图的知识迁移 (1)电解池 (2)金属腐蚀 9 三、离子交换膜 1.离子交换膜在电解池中的作用 (1)隔离:将两极区隔离,阻止两极区产生的物质接触。 ①防止副反应发生,避免影响所制取产品的质量。 ②防止副反应发生,避免引发不安全因素(如爆炸)。 (2)通透:能选择性的通过离子,起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 10 2.常见的离子交换膜(隔膜) (1)阳离子交换膜:简称阳膜,只允许 离子通过。 (2)阴离子交换膜:简称阴膜,只允许 离子通过。 (3)质子交换膜:只允许 通过。 阳 阴 氢离子 11 3.含离子交换膜电化学装置的几个区域 12 (1)原料区 ①主料区:加入原料的 溶液,流出原料的 溶液。 ②辅料区:加入辅料的 溶液,流出辅料的 溶液。 (2)产品区:产品中的阴、阳离子通过离子交换膜进入该区域。 (3)缓冲区:两侧的离子交换膜属性相同,起防漏的保护作用。 浓 稀 稀 浓 13 (4)计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化,注意离子的迁移。 装置 问题   根据O2~4e-~4H+,阳极产生1 mol O2时,有4 mol H+由阳极移向阴极,则阳极溶液减轻的质量为32 g+4 g=36 g 14 例:三膜四室制备硼酸[H3BO3( 一元弱酸)] 阳极室:2H2O-4e-===O2↑+4H+。 产品室:H++[B(OH)4]-===H3BO3+ H2O。 原料室:[B(OH)4]-穿过阴膜进入产品室,Na+穿过阳膜进入阴极室。 阴极室:4H2O+4e-===2H2↑+4OH-。 15 精研　高考真题 16 精研　高考真题 考向一　金属的腐蚀与防护 1.(2024·广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是(　　) A.钢铁外壳为负极 B.镶嵌的锌块可永久使用 C.该法为外加电流法 D.锌发生反应:Zn-2e-===Zn2+ D 17 解析:A.由于金属活动性:Zn>Fe,钢铁外壳为正极,锌块为负极,故A错误; B.Zn失去电子,发生氧化反应:Zn-2e-===Zn2+,镶嵌的锌块会被逐渐消耗,需根据腐蚀情况进行维护和更换,不能永久使用,故B错误;C.该方法为牺牲阳极法,故C错误;D.Zn失去电子,发生氧化反应:Zn-2e-===Zn2+,故D正确。 18 2.(2022·广东卷)为检验牺牲阳极法对钢铁防腐的效果,将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3% NaCl溶液中。一段时间后,取溶液分别实验,能说明铁片没有被腐蚀的是(　　) A.加入AgNO3溶液产生沉淀 B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现 C.加入KSCN溶液无红色出现 D.加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成 D 19 解析:A.氯化钠溶液中始终存在氯离子,所以加入硝酸银溶液后,不管铁片是否被腐蚀,均会出现白色沉淀,故A不符合题意;B.淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质,但不论铁片是否被腐蚀,均无氧化性物质与碘化钾发生反应,故B不符合题意;C.KSCN溶液用于检测铁离子的存在,所以无论铁片是否被腐蚀,加入KSCN溶液后,均无红色出现,故C不符合题意;D.K3[Fe(CN)6]溶液是用于检测Fe2+的试剂,若铁片没有被腐蚀,则溶液中不会生成亚铁离子,则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀,故D符合题意。 20 考向二　电解原理的应用 3.(2024·广东卷)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图),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,阳极室溶液的质量减少213 g D.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阴极室物质的质量最多增加138 g C 21 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,阳极反应为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,阴极反应为Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+ 6OH-;中间为阳离子交换膜,Na+由阳极向阴极移动。A.由分析可知,阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,A正确;B.由分析可知,阴极反应为Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH-,消耗水产生OH-,阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高,B正确;C.由分析可知,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+由阳极移至阴极,则阳极室溶液的质量减少3×71 g +6×23 g=351 g,C错误;D.由分析可知,理论上每消耗1 mol Fe2O3,转移 6 mol电子,有6 mol Na+由阳极移至阴极,阴极室物质的质量最多增加6× 23 g=138 g,D正确。 22 4.(2023·广东卷)利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合K1,一段时间后(　　) A.U形管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和O2 B.a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性 C.b处出现蓝色,说明还原性:Cl->I- D.断开K1,立刻闭合K2,电流表发生偏转 D 23 解析:闭合K1,形成电解池,电解饱和食盐水,左侧为阳极,阳极氯离子失去电子生成氯气,阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,右侧为阴极,阴极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,据此解答。A.根据分析,U形管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和H2,A错误;B.左侧生成氯气,氯气遇到水生成HClO,具有漂白性,则a处布条褪色,说明HClO具有漂白性,B错误;C.b处出现蓝色,发生反应:Cl2+2KI===I2+2KCl,说明还原性:I->Cl-,C错误;D.断开K1,立刻闭合K2,此时构成氢氯燃料电池,形成电流,电流表发生偏转,D正确。 24 5.(2023·广东卷)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图),可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时,H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-,有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是(　　) A.电解总反应:KNO3+3H2ONH3·H2O+2O2↑+KOH B.每生成1 mol NH3·H2O,双极膜处有9 mol的H2O解离 C.电解过程中,阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变 D.相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构可提高氨生成速率 B 25 解析:由大电流催化电解KNO3溶液制氨可知,电极a处发生还原反应,故电极a为阴极,电极反应为N+8e-+9H+===NH3·H2O+2H2O,电极b为阳极,电极反应为4OH--4e-===O2↑+2H2O,电解总反应为KNO3+3H2ONH3· H2O+2O2↑+KOH,故A正确;每生成1 mol NH3·H2O,阴极得8 mol e-,同时双极膜处有8 mol H+进入阴极室,即有8 mol的H2O解离,故B错误;电解过程中,阳极室每消耗4 mol OH-,同时有4 mol OH-通过双极膜进入阳极室, KOH的物质的量不因反应而改变,故C正确;相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构具有更大的膜面积,有利于H2O被催化解离成H+和OH-,可提高氨生成速率,故D正确。 26 强化 关键能力 强化 关键能力 1.(2025·广东湛江高三第一次调研)海港码头埋设管道的钢制阀门会受到海水的长期侵袭,可利用电化学保护法防止钢制阀门的腐蚀,示意图如图。 下列说法不正确的是(　　) A.该装置防腐蚀的方法称为牺牲阳极法 B.物块X可选用锌块 C.钢制阀门在海水中发生吸氧腐蚀时正极反应为O2+4e-+2H2O===4OH- D.当导线上通过的电子越多,钢制阀门被腐蚀得越严重 D 28 解析:A.由图可知,X电极失去电子,作原电池的负极,钢制阀门作正极,这种防腐蚀的方法为牺牲阳极法,A正确;B.牺牲阳极法中的阳极应选用金属活动性比铁更强的金属,故可以选用锌块,B正确;C.钢制阀门在海水中发生吸氧腐蚀时,O2在正极得到电子生成OH-,正极反应为O2+4e-+2H2O=== 4OH-,C正确;D.当导线上通过的电子越多,说明牺牲阳极消耗越多,与钢制阀门腐蚀程度无关,D错误。 2.(2025·广东茂名高三二模)汽车尾气管的钢材可通过镀铝的方法来延缓腐蚀,下列说法正确的是(　　) A.该法中钢铁为负极被保护 B.该法为牺牲阴极法 C.镀铝时将钢材与电源正极相连 D.电化学腐蚀时铝发生反应:Al-3e-===Al3+ D 解析:A.在镀铝的情况下,铝比钢铁活泼,形成原电池时铝为负极,钢铁为正极被保护,A错误;B.在镀铝的情况下,铝比钢铁活泼,形成原电池时铝为负极,钢铁为正极被保护,该法为牺牲阳极法,B错误;C.镀铝时,钢材应作为阴极与电源负极相连,铝作为阳极与电源正极相连,C错误;D.由于铝比钢铁活泼,在电化学腐蚀时,铝作为负极发生氧化反应,电极反应为Al-3e-=== Al3+,D正确。 3.(2025·广东大湾区联合模拟考试)电渗析系统可从空气中大规模捕获CO2。以KOH溶液为基底溶液的CO2吸收系统工作原理如图(a、b需接直流电源电极)。下列说法不正确的是(　　) A.a接直流电源的负极 B.M膜为阳离子交换膜 C.b上发生的电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH- D.理论上每分离得到1 mol CO2,电路中转移n(e-)≤2 mol A 解析:该装置为电解池,根据钾离子移动方向可知,a电极为阳极,电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑,b电极为阴极,电极反应为2H2O+2e-===H2↑ +2OH-。M膜可让钾离子通过,则为阳离子交换膜。A.由分析可知,a电极为阳极应接电源正极,A错误;B.由分析可知,M膜可让钾离子通过,则为阳离子交换膜,B正确;C.b电极为阴极,水在阴极发生还原反应生成氢气,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,C正确;D.二氧化碳在碱溶液中转化为碳酸根或碳酸氢根,在分离器中分离出来后的氢氧化钾可循环使用,所以每分离得到1 mol CO2,电路中转移n(e-)≤2 mol,D正确。 4.(2025·广东肇庆高三二模)利用如图所示的电化学装置可捕捉废气中的CO2,并将其转化为CaCO3,同时得到高浓度的盐酸、H2和O2。在直流电源的作用下,双极膜中的H2O可自动解离为H+和OH-。下列说法不正确的是(　　) A.电极b连接电源正极 B.Ⅱ、Ⅲ室之间为阴离子交换膜 C.Ⅱ室中发生反应:Ca2++C===CaCO3↓ D.理论上,每转移2 mol e-,双极膜上共解离2 mol H2O D 解析:电极b:溶液中的H2O在阳极失去电子发生氧化反应,电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+。电极a:溶液中的H+在阴极得到电子发生还原反应,电极反应为2H++2e-===H2↑。A.左侧双极膜中H+移向电极a,即电极a为阴极,电极b为阳极,连接电源正极,故A正确;B.右侧双极膜中H+移向Ⅲ室,Ⅱ室中Cl-也移向Ⅲ室,Ⅲ室中才能获得高浓度盐酸,Ⅱ、Ⅲ室之间为阴离子交换膜,故B正确;C.C通过阴离子交换膜移向Ⅱ室,Ⅱ室中发生反应: Ca2++C===CaCO3↓,故C正确;D.理论上,每转移2 mol e-,每个双极膜上解离2 mol H2O,两个双极膜上共解离4 mol H2O,故D错误。 $