秘籍11电解及电化学应用备战高考化学抢分秘籍教师版Word格式文档下载.docx

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2．构建电解池模型，类比分析陌生电解原理

3．正确判断电极反应及产物

（1）阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解（注意：

铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋）；

如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－（水）。

（2）阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：

Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋（水）。

4．列表比较四种常见电解规律（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

NaOH、H2SO4或Na2SO4

水

电解电解质

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

3．（2016·

课标全国Ⅰ，11）三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO

可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

下列叙述正确的是（　　）

A．通电后中间隔室的SO

离子向正极迁移，正极区溶液pH增大

B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品

C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低

D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成

【答案】B

【解析】电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即SO

离子向正极区移动，Na＋向负极区移动，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，OH－留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B正确；

该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25mol的O2生成，错误。

4．某化学小组设计“全氢电池”如图中甲池（其中a、b为多孔石墨电极），拟用该电池电解处理生活污水，达到絮凝净化的目的。

其工作原理示意图如下。

闭合K工作过程中，下列分析错误的是（　　）

A．甲池中a极反应为：

H2－2e－＋2OH－═══2H2O

B．乙池中Fe电极区附近pH增大

C．一段时间后，乙池的两极间出现污染物颗粒沉降现象

D．如果Al电极上附着较多白色物质，甲池中Na＋经过交换膜速率定会加快

【答案】D

【解析】甲池中a电极H2参与反应，b电极生成H2，则a电极是负极，电解质溶液是NaOH溶液，故负极反应式为H2－2e－＋2OH－═══2H2O，A正确；

乙池中Fe电极是阴极，电极反应式为2H2O＋2e－═══2OH－＋H2↑，反应生成OH－，故Fe电极附近溶液pH增大，B正确；

Al电极是阳极，电极反应生成Al3＋，乙池中电解质溶液pH增大，加速Al3＋水解生成Al（OH）3胶体，吸附水中悬浮污染物颗粒，产生沉降现象，C正确；

Al电极上附着较多白色物质，会影响Al电极自身放电，电路中通过的电流减弱，故甲池中Na＋经过交换膜速率减慢，D错误。

构建电解池模型类比分析多室电解

电解池模型

惰性电极电解CuCl2溶液

多室电解池

三室电渗析法处理Na2SO4废水

5．（2019·

江苏卷）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。

下列有关该实验的说法正确的是（　　）

A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－═══Fe3＋

B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能

C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀

D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀

【解析】铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－═══Fe2＋，A错误；

铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，B错误；

构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，C正确；

用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，D错误。

6．某研究小组为探究铁发生电化学腐蚀的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）。

从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化（结果如图2）。

下列叙述错误的是（　　）

A．图2中，t2时容器中压强明显小于起始压强是因为铁粉发生了吸氧腐蚀　　

B．碳粉表面的电极反应式只有：

O2＋2H2O＋4e－═══4OH－

C．碳粉表面一定发生了还原反应

D．图3中，发生腐蚀时电子转移方向如箭头所示

【解析】滴加醋酸溶液，开始阶段铁粉发生析氢腐蚀，由于产生H2，装置内气体压强不断增大，待醋酸消耗完后，铁粉又发生了吸氧腐蚀，由于消耗O2，装置内气体压强逐渐减小，A正确；

开始阶段，碳粉表面的反应为2H＋＋2e－═══H2↑，后来碳粉表面发生的反应为O2＋2H2O＋4e－═══4OH－，B错误；

发生腐蚀时，碳粉作正极，表面发生还原反应，C正确；

发生腐蚀时，Fe作负极，碳粉作正极，则电子由Fe转移到碳粉，并在碳粉表面被O2或H＋获得而发生还原反应，D正确。

1．列表比较金属的化学腐蚀和电化学腐蚀

化学腐蚀

电化学腐蚀

条件

金属与接触到的物质直接反应

不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应

本质

M－ne－═══Mn＋

现象

金属被腐蚀

较活泼金属被腐蚀

区别

无电流产生

有微弱电流产生

联系

普遍性：

M－ne－═══Mn＋，电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重

2．列表比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀

吸氧腐蚀

析氢腐蚀

水膜酸性很弱或呈中性

水膜酸性较强

负极

反应

Fe－2e－═══Fe2＋

正极

总反应

2Fe＋O2＋2H2O═══2Fe（OH）2

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O═══4Fe（OH）3

Fe＋2H＋═══Fe2＋＋H2↑

3．了解钢铁的电化学防护方法

牺牲阳极的阴极保护法

外加电流的阴极保护法

原理

图示

分析

利用原电池原理，被保护金属作正极，受到保护

利用电解原理，将被保护金属与电源的负极相连，作电解池的阴极，受到保护

7．（2018·

北京理综，12）验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。

①

②

③

在Fe表面生成蓝色沉淀

试管内无明显变化

试管内生成蓝色沉淀

下列说法不正确的是（　　）

A．对比②③，可以判定Zn保护了

Fe

B．对比①②，K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化

C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法

D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼

【解析】②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。

但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；

①与②的区别在于：

前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成。

对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；

通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；

若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。

8．以铁和石墨为电极电解酸性废水，可将废水中的PO

以FePO4形式除去，其装置如图所示。

已知：

常温下，Ksp（FePO4）＝1.3×

10－22；

一般认为溶液中某离子浓度小于1×

10－5mol·

L－1时，该离子已除尽。

A．电解过程中，PO

向铁极迁移

B．电路中有6mol电子通过时理论上最多除去2molPO

C．在该装置中，铁的电势高于石墨

D．当废水中c（Fe3＋）＝1×

10－15mol·

L－1时，PO

已除尽

【解析】利用Fe3＋沉淀PO

，铁为阳极，石墨为阴极，故a极为正极，b极为负极。

在电解池中，阴离子向阳极迁移，即PO

向铁极迁移，A项正确；

铁极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，O2氧化Fe2＋生成Fe3＋，废水中发生的总反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋＋4PO

===4FePO4↓＋2H2O，则电路中通过6mol电子时理论上最多除去3molPO

，B项错误；

在电解池中，阳极的电势高于阴极，故铁的电势高于石墨，C项正确；

当c（Fe3＋）＝1×

L－1时，c（PO

）＝1.3×

10－7mol·

L－1＜1×

L－1，PO

已除尽，D项正确。

电化学类试题解题模板

第一步：

弄清是原电池还是电解池，判断电极有外接电源→电解池；

n→阳极，m→阴极

第二步：

根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类

Na＋→通过ab⇒阴极→ab是阳离子交换膜

SO

→通过cd⇒阳极→cd是阴离子交换膜

第三步：

根据放电顺序写出电极反应式

阴极，阳离子竞争放电，放电顺序：

H＋＞Na＋，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；

阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：

OH－＞SO

，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。

第四步：

根据电极反应式和离子移动方向确定电极反应物

阴极H＋放电生成H2，剩余OH－与迁移过来的Na＋生成NaOH；

阳极OH－放电生成O2，剩余H＋与迁移过来的SO

生成H2SO4。

1．（2021·

河南高三一模）在直流电场作用下，双极膜能将水解离为H+和OH-，并实现其定向通过。

工业上用双极膜电解槽电解糠醛溶液同时制备糠醇和糠酸盐，电解时，MnO2/MnOOH在电极与糠醛之间传递电子，电解过程如图所示，下列说法不正确的是

A．A接直流电源的负极，糠醛得到电子被还原为糠醇

B．电解时，阳极反应为MnOOH-e-+OH-=MnO2+H2O

C．生成糠酸盐的反应为：

+2MnO2+OH-→

+2MnOOH

D．通电时双极膜将水解离为H+和OH-，OH-向阴极室方向移动

【解析】由图可知，该装置为电解池，A电极为电解池的阴极，与直流电源的负极相连，糠醛在阴极上得到电子发生还原反应生成糠醇，通电时双极膜将水解离出的氢离子向阴极室移动，氢氧根离子向阳极室移动，B电极为阳极，在碱性条件下，碱式氧化锰在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰，二氧化锰与糠醛碱性条件下发生氧化还原反应生成糠酸盐和碱式氧化锰。

A．由分析可知，A电极为电解池的阴极，与直流电源的负极相连，糠醛在阴极上得到电子发生还原反应生成糠醇，故A正确；

B．由分析可知，在碱性条件下，碱式氧化锰在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰，电极反应式为MnOOH-e-+OH-=MnO2+H2O，故B正确；

C．由分析可知，碱式氧化锰在阳极失去电子发生氧化反应生成的二氧化锰与糠醛发生氧化还原反应生成糠酸盐和碱式氧化锰，故C正确；

D．由分析可知，通电时双极膜将水解离出的氢离子向阴极室移动，氢氧根离子向阳极室移动，故D错误；

故选D。

2．（2021·

福建福州市·

高三一模）国内某动力电池研究院运用FFC剑桥工艺实现熔盐电解SiO2制备硅材料，装置如图。

下列说法中错误的是

A．阳极反应为C-4e-+2O2-=CO2↑

B．SiO2电极减重60g时，生成CO2体积为22.4L

C．电解过程，熔盐中Ca2+移向SiO2所在电极的方向

D．若用其他情性电极代替石墨，可能会生成O2、Cl2

【解析】A．石墨电极生成二氧化碳，所以石墨电极为阳极，阳极反应为C-4e-+2O2-=CO2↑，故A正确；

B．SiO2电极减重60g时，消耗1molSiO2，阳极生成1molCO2，非标准状况下，体积不一定为22.4L，故B错误；

C．电解过程，阳离子移向阴极，SiO2所在的电极为阴极，所以熔盐中Ca2+移向SiO2所在电极的方向，故C正确；

D．若用其他情性电极代替石墨作阳极，可能是O2-、Cl-失电子生成生成O2、Cl2，故D正确；

选B。

3．（2021·

山东高三其他模拟）最近我国科学家以CO2与辛胺为原料实现了甲酸盐和辛腈的高选择性合成，该装置的工作原理如图所示。

下列说法正确的是

A．b为电源的负极

B．In/

电极上可能有副产物O2生成

C．每生成1mol辛腈，同时生成1molHCOO-

D．在Ni2P电极上发生的反应为：

【解析】由图示知，该装置为电解池，In/In2O3-x电极发生反应CO2转化为HCOO-，C元素化合价由+4价降到+2价，得电子被还原，故In/In2O3-x电极为阴极，则Ni2P为阳极，电源a极为负极，b极为正极。

A．由分析知，b为电源正极，A错误；

B．由分析知，In/In2O3-x电极为阴极，溶液中H+可能在阴极放电产生副产物H2，OH-可能在阳极放电产生副产物O2，B错误；

C．由辛胺（分子式：

C8H19N）→辛腈（分子式：

C8H15N），C元素化合价由-2价升高到

价（平均价），即转移电子关系为：

辛胺~辛腈~4e-，故1mol辛腈生成，电路中转移4mol电子，由分析知，CO2转化为HCOO-，C元素化合价由+4价降到+2价，即生成1molHCOO-转移电子2mol，故当电路中转移4mol电子时，生成HCOO-应为2mol，C错误；

D．由C选项分析知，1mol辛胺→辛腈转移4mol电子，初步确定电极反应为：

CH3（CH2）7NH2-4e-→CH3（CH2）6CN，根据图示，可在左边添加4个OH-配平电荷守恒，右边添加4个H2O配平元素守恒，最终得电极反应为：

CH3（CH2）7NH2-4e-+4OH-=CH3（CH2）6CN+4H2O，D正确；

故答案选D。

4．（2021·

广东梅州市·

高三其他模拟）如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究铜的精炼原理和电镀原理。

A．一段时间后，甲装置中溶液pH升高

B．电解一段时间后，乙、丙装置中CuSO4溶液的浓度均不变

C．通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为

D．丙装置中实现铁片上镀铜，b应为铁片

【解析】A．甲装置为甲醚燃料电池，电解质显碱性，总反应为CH3OCH3+4OH-+3O2=2CO

+5H2O，反应过程中消耗氢氧根，碱性减弱，pH减小，A错误；

B．电解精炼铜时，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，而阳极除了Cu反应还有比Cu活泼的金属如Zn、Fe等反应，所以乙装置中CuSO4溶液的浓度会发生改变，B错误；

C．燃料电池中通入氧气的一极发生还原反应，为正极，电解质溶液显碱性，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，C错误；

D．电镀时，镀层金属阳离子在阴极发生还原反应生成金属单质，所以丙装置中实现铁片上镀铜，b应为铁片，D正确；

综上所述答案为D。

5．（2021·

辽宁高三其他模拟）验证钢铁腐蚀的类型与溶液pH的关系。

腐蚀较快，主要产物Fe2+

腐蚀较慢，主要产物Fe2O3

腐蚀较快，主要产物FeO

下列说法不正确的是

A．在pH=3溶液中，主要发生析氢腐蚀，现象是铁棒逐渐溶解，碳棒表面有气泡产生

B．在pH=7溶液中，主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-

C．在pH=7溶液中，主要发生吸氧腐蚀，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+

D．在pH=14溶液中，主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为Fe-3e-+4OH-=FeO

+2H2O

【解析】根据实验，在酸性较强的溶液中，钢铁主要发生析氢腐蚀生成Fe2+，在弱酸性、中性、弱碱性溶液中，钢铁主要发生吸氧腐蚀生成Fe2+，Fe2+进一步被氧化生成Fe2O3，在强碱性溶液中，钢铁主要发生吸氧腐蚀生成Fe2+，Fe2+进一步被氧化生成FeO

，据此分析判断。

A．pH=3溶液显酸性，酸性溶液中，钢铁主要发生析氢腐蚀，负极：

Fe-2e-=Fe2+，铁棒逐渐溶解，正极：

2H++2e-=H2↑，碳棒表面有气泡产生，故A正确；

B．pH=7溶液显中性，中性溶液中，钢铁主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故B正确；

C．pH=7溶液显中性，中性溶液中，钢铁主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故C正确；

D．pH=14溶液显碱性，在碱性溶液中，钢铁主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故D错误；

6．（2021·

山东滨州市·

高三一模）（双选）科学家以石墨烯为电极材料，设计出一种处理工业尾气中

的新方案，其原理如图所示。

下列说法正确的是（）

A．装置工作时

向阳极迁移，在阳极上发生氧化反应

B．阴极区发生的反应有

，

C．该过程的总反应方程式为

D．电路中每转移

，理论上需补充

【答案】BC

【解析】由图示知，该方案为电解原理的应用，右侧电极上NH3失电子转化为N2，故右侧为阳极，对应电极反应为：

2NH3-6e-=N2+6H+，产生氢离子移向左侧阴极，阴极上Fe3+得电子生成Fe2+，Fe2+与O2反应再生Fe3+，循环使用。

A．由分析知，H+移向左侧阴极，A错误；

B．阴极区Fe3+在电极表面得电子生成Fe2+，发生反应Fe3++e-=Fe2+，Fe2+与O2反应再生Fe3+，即发生反应4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，B正确；

C．由图示知，Fe2+/Fe3+起催化剂作用，故过程总反应为：

4NH3+3O2

2N2+6H2O，C正确；

D．由图示知，Fe3+可通过Fe2+与O2反应再生，理论上不需要补充，D错误；

故答案选BC。