新教材适用2024版高考化学二轮总复习第1部分新高考选择题突破专题6化学反应与能量微专题3电解池金属的腐蚀与防护课件

这是一份新教材适用2024版高考化学二轮总复习第1部分新高考选择题突破专题6化学反应与能量微专题3电解池金属的腐蚀与防护课件，共43页。PPT课件主要包含了高考真题·研析，知能对点·突破，关键能力·提升等内容，欢迎下载使用。

专题6　化学反应与能量
微专题3　电解池　金属的腐蚀与防护
命题角度1　电解原理及应用1. (2023·浙江省1月选考)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是( 　　)
A．石墨电极为阴极，发生氧化反应B．电极A的电极反应：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2OC．该体系中，石墨优先于Cl－参与反应D．电解时，阳离子向石墨电极移动
【解析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，则电极A做阴极，TiO2和SiO2获得电子产生电池材料(TiSi)，电极反应为TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－。在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，A错误；电极A的电极反应为TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－，B错误；根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于Cl－参与反应，C正确；电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动，D错误；故选C。
2. (2022·浙江6月)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是( 　　)
A．电极A为阴极，发生还原反应B．电极B的电极反应：2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋C．电解一段时间后溶液中Mn2＋浓度保持不变D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
【解析】由电解示意图可知，电极B上Mn2＋转化为MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；由电解示意图可知，电极B上Mn2＋失电子转化为MnO2，电极反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋，B正确；电极A为阴极， LiMn2O4得电子，电极反应式为2LiMn2O4＋6e－＋16H＋===2Li＋＋4Mn2＋＋8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为2LiMn2O4＋4H＋===2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，反应生成了Mn2＋，Mn2＋浓度增大，C错误；电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确；故选C。
3. (2022·湖北选考)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是( 　　)A．生成1 ml Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2 ml电子B．阴极上的电极反应为P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－C．在电解过程中CN－向铂电极移动D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH
【解析】石墨电极发生反应的物质：P4→Li[P(CN)2]化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－，则生成1 ml Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1 ml电子 ，A错误 ；阴极上发生还原反应 ，应该得电子，P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－为阳极发生的反应， B错误；石墨电极：P4→Li[P(CN)2]发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，CN－应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；由所给图示可知HCN在阴极放电，产生CN－和H2，而HCN中的H来自LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D正确；故选D。
4. (2022·海南选考) 一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。下列有关说法正确的是( 　　)A．在b电极上，N2被还原B．金属Ag可作为a电极的材料C．改变工作电源电压，反应速率不变D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少
【解析】由装置可知，b电极的N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2＋3H2O＋6e－===2NH3＋3O2－，a为阳极，电极反应式为2O2－－4e－===O2，据此分析解答。由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，反应速率会加快，C错误；电解过程中，阴极电极反应式为N2＋3H2O＋6e－===2NH3＋3O2－，阳极电极反应式为2O2－－4e－===O2，因此固体氧化物电解质中O2－不会改变，D错误；故选A。
命题角度2　金属的腐蚀与防护5. (2022·广东选考)为检验牺牲阳极的阴极保护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
【解析】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；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；KSCN溶液可检测铁离子的存在，上述现象中不会出现铁离子，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；K3[Fe(CN)6]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；故选D。
〔思维建模〕1．电解池基础模型
2．离子放电顺序与惰性电极电解电解质溶液的四种类型
3．判断金属腐蚀快慢的方法
4．依据“介质”判断电化学腐蚀类型的方法
知能对点1　电解池电极反应式的书写步骤
知能对点2　有关电化学计算的三大方法1.根据电子守恒计算。用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。2.根据总反应式计算。先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
3.根据关系式计算。根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4 ml e－为桥梁可构建如下关系式：(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
知能对点3　金属腐蚀与防护1.金属腐蚀本质：是金属失电子被氧化的过程，M－xe－===Mx＋。2.金属腐蚀类型：(1)化学腐蚀(直接的氧化反应)；(2)电化学腐蚀(又分为原电池腐蚀、电解原理腐蚀)。3.金属电化学防腐(1)原电池原理：牺牲阳极的阴极保护法。让活泼性更强的金属作原电池的负极。(2)电解池原理：外加电流的阴极保护法。利用直流电源负极强大的还原能力保护金属不被腐蚀(待保护金属一定接电源的负极)。
命题角度1　电解原理及应用1. (2023·临沂一模)一种光照充电电池结构如图所示，充电时TiO2光辅助电极受光激发产生电子和空穴，空穴作用下NaI转化为NaI3。下列说法正确的是( 　　)
3. (2023·菏泽一模)我国科研团队在同一个反应腔体中耦合两个连续的电化学反应，大大提高了电池的能量密度。以S、Zn为电极，CuSO4溶液为电解液来构建水系级联电池，原理如图所示。
已知：第一步反应为S＋2Cu2＋＋2Zn===Cu2S＋2Zn2＋，当正极的硫完全反应生成Cu2S后，继续高效发生第二步反应Cu2＋＋Zn＋xO2===(1－4x)Cu＋2xCu2O＋Zn2＋(单独构建该步电池时效率较低)。下列说法错误的是( 　　)A．电池工作时，正极质量一直增加B．步骤1的放电产物Cu2S可能对步骤2的放电过程起催化作用C．放电时，第一步反应的正极反应式为2Cu2＋＋S＋4e－===Cu2SD．用此电池对粗铜电解精炼，理论上相同时间内两池电极上析出铜的物质的量相等
【解析】第一步反应为S＋2Cu2＋＋2Zn===Cu2S＋2Zn2＋，由图可知，Zn为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，S为正极，电极反应为S＋2Cu2＋＋4e－===Cu2S，当正极的硫完全反应生成Cu2S后，继续高效发生第二步反应Cu2＋＋Zn＋xO2===(1－4x)Cu＋2xCu2O＋Zn2＋，Zn为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，S为正极，电极反应为Cu2＋＋xO2＋2e－===(1－4x)Cu＋2xCu2O，单独构建该步电池时效率较低，可能的原因是步骤1的放电产物Cu2S对步骤2的放电过程起催化作用，据此进行分析。分析电池工作原理可知，正极的硫完全反应后仍然没有脱离电极，正极质量一直增加，故A正确；单独构建第二步电池时效率较低，耦合
两个连续的电化学反应时效率较高，可能的原因是步骤1的放电产物Cu2S对步骤2的放电过程起催化作用，故B正确 ；第一步反应为 S＋2Cu2＋＋2Zn===Cu2S＋2Zn2＋，由图可知，Zn为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，S为正极，电极反应为S＋2Cu2＋＋4e－===Cu2S，故C正确；该电池分两步完成，且只有第二步反应才析出铜，所以相同时间内两池电极上析出铜的物质的量不相等，故D错误；故选D。
命题角度2　金属的腐蚀与防护4. (2023·湖州、衢州、丽水三地市二模)海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭，常用外加电流法对其进行保护(如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助电极)。下列有关叙述中不正确的是( 　　)A．a为负极，b为正极B．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的C．通电时，海水中的阳离子向钢制管桩电极移动D．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
【解析】由图可知，该金属防护法为外加直流电源的阴极保护法，钢制管桩与直流电源的负极a极相连，作电解池的阴极，高硅铸铁与直流电源正极b极相连，作阳极。被保护金属与电源的负极相连作为阴极被保护，则钢制管桩应与电源的负极相连，即a为负极，b为正极，A正确；高硅铸铁为惰性辅助电极，作为阳极材料不损耗，B错误；电解池中，阳离子向阴极移动，即向钢制管桩电极移动，C正确；被保护的钢制管桩作为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，使钢制管桩表面腐蚀电流接近于零，避免或减弱电化学腐蚀的发生，D正确；故选B。
5. (2023·湖南九校联考)某同学利用如图所示装置探究金属的腐蚀与防护，下列说法不正确的是( 　　)
A．③区电极电势Cu高于FeB．①区Fe电极和③区Fe电极电极反应均为Fe－2e－===Fe2＋C．②区Zn电极和④区Cu电极电极反应均为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－D．②区Fe电极和④区Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，均会出现蓝色沉淀