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(共36张PPT)
微题型2　电解原理及应用
核心精讲
1.电解池基本工作原理及装置模型
2.电解池阴、阳极判断方法
3.电解试题的解答步骤
第一步:判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。
第二步:分析电解质溶液的组成,找全离子并分为阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H+和OH-)。
第三步:排出阴、阳两极的放电顺序。
4.掌握电解计算的“三方法”
5.各种膜的用途分析
(1)交换膜类型及特点。
交换膜
类型 允许通过的离子及移动方向 通性
阳膜 阳离子移向原电池的正极(电解池的阴极) 无论是原电池还是电解池中,阳离子均移向得电子的一极,阴离子均移向失电子的一极
阴膜 阴离子移向原电池的负极(电解池的阳极)
双极膜 中间层中的H2O解离出H+和OH-,H+移向原电池的正极(电解池的阴极),OH-移向原电池的负极(电解池的阳极)
特定的
交换膜 只允许特定的离子或分子通过,如质子交换膜只允许H+通过,氯离子交换膜只允许Cl-通过
(2)离子交换膜的作用。
6.金属的电化学腐蚀与防护
典例示范
类型一:电解原理及其应用
[典例1] (2025·湖北卷,15)某电化学制冷系统的装置如图所示。[Fe(H2O)6]3+和 [Fe(H2O)6]2+在电极上发生相互转化,伴随着热量的吸收或释放,经由泵推动电解质溶液的循环流动
(①→②→③→④→①)实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热,其他区域绝热。下列描述错误的是(　　)
B
[B]已知②处的电解液温度比①处的低,可推断[Fe(H2O)6]2+比 [Fe(H2O)6]3+稳定
[C]多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换
[D]已知电子转移过程非常快,物质结构来不及改变。热效应主要
来自电子转移后[Fe(H2O)6]2+和 [Fe(H2O)6]3+结构的改变
[典例2] (2025·河北卷,10)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,其示意图如图所示:
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
C
下列说法错误的是(　　)
[A]该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能
[C]光阳极每消耗1 mol H2O,体系中生成2 mol H2O2
[D]H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
思维建模
分析电解过程的思维流程
类型二:多室、多池装置
[典例4] (2025·甘肃卷,12)我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水(pH=8.2)电解系统(如图所示)。以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是(　　)
[A]将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率
[B]在外电路中,电子从电极1流向电极4
D
类型三:金属的腐蚀与防护
[典例5] (2024·浙江6月选考,13)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。如图所示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]图甲、图乙中,阳极材料本身均失去电子
B
[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
题型验收
经典再现
B
1.(2025·湖南卷,9)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(　　)
C
[B]外加电场可促进双极膜中水的电离
[C]Ⅲ室中,X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
[D]Ⅳ室每生成1 mol NaOH,同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3
3.(2023·广东卷,16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图所示),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(　　)
B
[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
4.(2023·浙江6月选考,13)氯碱工业能耗大,通过如图改进的设计可大幅度降低能耗,下列说法不正确的是(　　)
B
[A]电极A接电源正极,发生氧化反应
[C]应选用阳离子交换膜,在右室获得浓度较高的NaOH溶液
[D]改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压,减少能耗
模拟预测
1.(2025·河南庆阳模拟)在碱性海水里直接电解制氢的工作原理如图甲所示。MnOx隔水薄膜可以起到阻挡Cl-与电极催化剂活性中心接触的作用,电极A含有M金属催化剂,发生的电极反应过程如图乙所示,离子交换膜选择性透过参与电极A反应的物质。下列说法错误的是(　　)
[A]电极A上发生的反应存在极性键的断裂与生成
[B]若去掉MnOx隔水薄膜,Cl-会在电极A处失去电子生成Cl2
[C]电解结束后,向电极B处所得溶液中加入适量FeCl3溶液,溶液无浑浊现象
[D]每当有标准状况下的0.134 4 L气体生成时,就会转移0.008 mol电子
C
2.(2025·广西南宁模拟)为适应可再生能源的波动性和间歇性,我国科学家设计了一种电化学装置,其原理如图所示。当闭合K1和K3、打开K2时,装置处于蓄电状态;当打开K1和K3,闭合K2时,装置处于放电状态。放电状态时,双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-并分别向两侧迁移。下列有关该电化学装置工作时的说法错误的是(　　)
C
[C]放电时,每消耗1 mol MnO2,理论上有4 mol H+由双极膜向碳锰电极迁移
[D]理论上,该电化学装置运行过程中不需要补充H2SO4和KOH溶液
[A]蓄电时,碳锰电极为阳极
D
4.(2025·辽宁本溪二模)某课题组合成了稳定存在于氮掺杂碳上的Fe单原子催化剂
(Fe-SA@NC),用该催化剂作阳极材料合成有机物,化学反应为
原理如图所示(部分物质省略)。
已知—Ph代表苯基。下列叙述错误的是(　　)
[A]a极与电源的正极连接
[B]电解一段时间后溶液中n(H+)基本保持不变
D
[D]b极收集4.48 L气体时转移的电子数约为2.408×1023

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