2027届高三化学（鲁科版）一轮复习课件第33讲 电能转化为化学能——电解池 金属的腐蚀与防护

这是一份2027届高三化学（鲁科版）一轮复习课件第33讲 电能转化为化学能——电解池 金属的腐蚀与防护，共70页。PPT课件主要包含了考点一电解原理，目录索引，学科素养•发展，必备知识•梳理，电解和电解池，氧化还原反应，化学能，电解质溶液，熔融电解质，闭合回路等内容，欢迎下载使用。
考点二　电解原理的应用
考点三　金属的腐蚀与防护
2.电解池工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)
(1)电子、离子移动方向①电子移动方向:电源负极→电解池__________;电解池的__________→电源的正极。 ②离子移动方向:阳离子移向电解池__________;阴离子移向电解池__________。 
3.用惰性电极电解不同类型的电解质溶液
2H2O-4e-══4H++O2↑　
2H++2e-══H2↑　
4OH--4e-══2H2O+O2↑　
2H2O+2e-══H2↑+2OH-　
2Cl--2e-══Cl2↑　
Cu2++2e-══Cu　　
Ag++e-══Ag　
(1)(2025·湖南卷节选)在温和条件下,将CO转化为C4烃类具有重要意义。采用电化学—化学串联催化策略可将CO高选择性合成C4H10,该流程示意图如下:
电解池中电极M与电源的__________极相连。CO放电生成C2H4的电极反应式为______________________________。 
2CO+8e-+6H2O══C2H4+8OH-
解析:由图可知,N电极上CO转化为C2H4,C元素化合价降低,发生还原反应,则N为阴极,M为阳极,M与电源正极相连。CO发生得电子的还原反应转化为C2H4,电解液是碱性环境,电极反应为2CO+8e-+6H2O══C2H4+8OH-。
(2)(2021·湖南卷节选)氨电解法制氢气:利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。电解过程中OH-的移动方向为__________(填“从左往右”或“从右往左”)。 
电解池和原电池中阴、阳离子的移动方向有何规律?
答案:电解池中,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
判断正误:对的打“√”,错的打“×”。(1)阳极失去的电子经过直流电源,流向阴极。(　　)(2)电解池中的电解质可能是熔融状态或固体电解质。(　　)(3)电解池中的阳极和原电池中的负极均发生氧化反应。(　　)(4)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况。(　　)(5)电解稀盐酸和稀硫酸,H+放电,溶液的pH逐渐增大。(　　)(6)用Cu作电极电解CuSO4溶液的阳极反应为2H2O-4e-══O2↑+4H+。(　　)
命题角度1　电解池装置及其工作原理1.(2024·甘肃卷)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2D.理论上电源提供2 ml e-能分解1 ml H2O
命题角度2　电解规律及其应用2.(2025·河北衡水检测)用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验,则下表中各项对应关系均正确的是(　　)
解析:X极为正极,则与X极相连的石墨作阳极,电解Na2SO4溶液时,阳极发生氧化反应:2H2O-4e-══4H++O2↑,溶液酸性增强,遇酚酞不变色,即a管中溶液呈无色,A错误;X极为正极,则与Y极相连的石墨作阴极,电解AgNO3溶液时,阴极上Ag+得电子被还原,即b管中电极反应是Ag++e-══Ag,B错误;X极为负极,则与Y极相连的石墨作阳极,电解CuCl2溶液时,阳极上Cl-发生失电子的氧化反应,即b管中Cl-放电,产生Cl2,C正确;电解NaOH溶液时,实质上电解的是水,导致NaOH溶液的浓度增大,碱性增强,溶液pH升高,D错误。
3.用惰性电极进行电解,下列说法正确的是(　　)A.电解稀硫酸,相当于电解水,故溶液pH不变B.电解稀NaOH溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小C.电解Na2SO4溶液,在阴极和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1∶2D.电解氯化铜溶液,在阴极和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1
解析:电解稀硫酸时,相当于电解水,溶剂的质量减少,溶质的质量不变,所以氢离子的浓度增大,溶液的pH变小,A错误;电解稀氢氧化钠溶液时,相当于电解水,溶剂的质量减少,溶质的质量不变,所以氢氧根离子的浓度增大,溶液的pH变大,B错误;电解硫酸钠溶液时,实质上是电解水,根据得失电子守恒,在阴极和阳极上生成气体产物的物质的量之比为2∶1,C错误;电解氯化铜溶液时,阴极上铜离子得电子生成铜,阳极上氯离子失电子生成氯气,根据得失电子守恒,在阴极和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1,D正确。
命题角度3　电解的有关计算4.(2025·河北卷)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCO2(xFe,则锌块为负极,钢铁为正极,形成原电池,A错误;由于Zn失去电子发生氧化反应:Zn-2e-══Zn2+,镶嵌的锌块会逐渐消耗,需根据腐蚀情况进行维护和更换,不能永久使用,B错误、D正确;题中对钢铁外壳的防护方法称为牺牲阳极保护法,C错误。
4.(2024·浙江6月选考卷)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(　　)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
解析:图1为利用原电池原理防腐,属于牺牲阳极保护法,原电池的负极失去电子被氧化;图2为利用电解原理防腐,属于外加电流阴极保护法,辅助阳极通常是惰性电极,其本身不失去电子,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,海水中溶解的O2也会放电,故可发生反应:O2+4e-+2H2O══4OH-,B正确。图2为外加电流法防腐,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。
题组1　前沿模拟演练1.(双选)(2026·山东菏泽期中)采用电解法电解葡萄糖(C6H12O6)溶液可同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7),电解原理如图所示。已知双极膜中水解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。下列说法正确的是(　　)
A.M极与电源的正极相连B.双极膜产生的OH-会移向M极C.每生成1 ml山梨醇,理论上共消耗2 ml葡萄糖D.M极的电极反应式为C6H12O6+2e-+2H+══C6H14O6
解析:由图可知,M电极葡萄糖被还原为山梨醇,为阴极,N电极Br-被氧化为Br2,为阳极。M电极为阴极,与电源的负极相连,A错误;M电极为阴极,N电极为阳极,双极膜产生的OH-会移向N极,B错误;制备山梨醇的反应为C6H12O6+2e-+2H+══C6H14O6,阳极区制备葡萄糖酸的总反应为C6H12O6-2e-+H2O══C6H12O7+2H+,根据得失电子守恒可知每生成1 ml山梨醇,转移2 ml电子,理论上共消耗2 ml葡萄糖,生成1 ml山梨醇和1 ml葡萄糖酸,C正确;M电极为阴极,电极反应式为C6H12O6+2e-+2H+══C6H14O6,D正确。
2.(双选)(2026·山东日照校际联考)近日,科学家研制出一种由碳基ORR高效催化的可充电锌—空气/碘化物混合电池,其放电过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
题组2　高考真题集训3.(2025·湖南卷)一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
4.(2025·陕晋青宁卷)我国科研人员采用图甲所示的电解池,由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程如图乙(灰球表示电极表面催化剂)。
下列说法错误的是(　　)