高考热考法11 电解原理的多方面应用(专题微讲Word)-【赢在微点·考前顶层设计】2026年高考化学大二轮专题复习

高考热考法11　电解原理的多方面应用

考向一　金属的腐蚀及防护

1.(2024·湖北卷)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是(D)

A.发蓝处理 B.阳极氧化

C.表面渗镀 D.喷涂油漆

解析　发蓝处理技术通常用于钢铁等黑色金属,通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中来实现,可在金属表面形成一层极薄的氧化膜,这层氧化膜能有效防锈,A项不符合题意;阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接,在金属表面形成一层氧化膜的过程,B项不符合题意;表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质(金属或非金属元素)通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法,C项不符合题意;喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面并没有在表面形成钝化膜,D项符合题意。

2.(2024·浙江卷6月)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。如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(B)

A.图甲、图乙中,阳极材料本身均失去电子

B.图乙中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O4OH-

C.图乙中,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.图甲、图乙中,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

解析　图甲为牺牲阳极法,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;图乙为外加电流法,阳极材料为辅助阳极,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项不正确。图乙中,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,故可发生反应O2+4e-+2H2O4OH-,B项正确。图乙为外加电流的阴极保护法,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项不正确。图甲、图乙中,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项不正确。

3.(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(D)

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+

解析　钢铁外壳镶嵌了锌块,由于金属活动性Zn>Fe,即锌块为负极,钢铁为正极,A项错误;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,B项错误;该方法为牺牲阳极法,C项错误;Zn失去电子,发生氧化反应Zn-2e-Zn2+,D项正确。

考向二　电解原理的多方面应用

4.(2025·河北卷)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCoO2(x<1)再锂化的电化学装置,其示意图如下:

已知:参比电极的作用是确定LixCoO2再锂化为LiCoO2的最优条件,不干扰电极反应。下列说法正确的是(B)

A.LixCoO2电极上发生的反应:LixCoO2+xe-+xLi+LiCoO2

B.产生标准状况下5.6 L O2时,理论上可转化 mol的LixCoO2

C.再锂化过程中,S向LixCoO2电极迁移

D.电解过程中,阳极附近溶液pH升高

解析　由装置图可知,该装置有直流电源,为电解池,则LixCoO2转化为LiCoO2,Co的化合价降低,LixCoO2电极作阴极,电极反应式为LixCoO2+(1-x)Li++(1-x)e-LiCoO2;H2O中O失电子,化合价升高,Pt电极作阳极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+。由电池分析知,A项错误;由电极反应式可知,每产生标准状况下5.6 L(0.25 mol)O2时转移1 mol电子,根据得失电子守恒,理论上转化的LixCoO2的物质的量为 mol,B项正确;S为阴离子,向阳极(即Pt电极)迁移,C项错误;由阳极的电极反应式知,电解过程中阳极有H+生成,且消耗H2O,故阳极附近溶液pH降低,D项错误。

5.(2025·陕晋宁青卷)我国科研人员采用图示的电解池,由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)。下列说法错误的是(D)

A.电解时,H+从右室向左室移动

B.电解总反应:TY+H2OTQ+2H2↑

C.以为原料,也可得到TQ

D.用18O标记电解液中的水,可得到

解析　结合TY和TQ的结构简式可知,电极b上TY转化为TQ,发生“得氧失氢”的氧化反应,故电极b为电解池的阳极,结合电极b表面上的主要反应历程图可得,电极反应式为+H2O-4e-+4H+,电极a为电解池的阴极,电极反应式为4H++4e-2H2↑。电解池中,阳离子移向阴极,故H+通过质子交换膜移向电极a,即从右室移向左室,A项正确;电解的总反应=阳极的电极反应式+阴极的电极反应式,结合上述分析可知,电解总反应为TY+H2OTQ+2H2↑,B项正确;根据反应历程图可知,TY中酚羟基转化为酮羰基,水中—OH连在酚羟基的对位上,进而转化为酮羰基,结合的结构并联系反应机理可知,