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(共73张PPT)
[学习目标]
1.理解电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应式和总反应式。
2.了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用。
3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
1.电解与电解池
还原
氧化
2.电解原理
3.电解产物的判断
(1)阳极产物的判断
①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极),电极材料失电子,生成金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、石墨),要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。
S2-、I-、Br-、Cl-放电,产物分别是S、I2、Br2、Cl2;若OH-放电,则得到H2O和O2。
(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+。
①若金属阳离子(Fe3+除外)放电,则得到相应金属单质;若H+放电,则得到H2。
②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律,即得(失)电子能力强的离子先放电。
4.以惰性电极电解水溶液的有关规律
(1)电解水型——含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐
①总反应式为2H2O 2H2↑+O2↑。
②电解质溶液浓度变___,pH可能变大、变小或不变,可加_______复原。
(2)电解电解质型——无氧酸(如HCl),不活泼金属无氧酸盐(如CuCl2),电解质浓度变___,加电解质本身复原。
H2O
大
小
(3)放H2生碱型——活泼金属的无氧酸盐
[示例]电解NaCl溶液
阴极反应式为_____________________,阳极反应式为________________,总反应式为________________________________。
②溶液pH变______,加_______复原。
(4)放O2生酸型——不活泼金属的含氧酸盐
[示例]电解CuSO4溶液
阴极反应式为_______________,阳极反应式为______________________,总反应式为______________________________。
②溶液pH变____,加_____________复原。
2H2O+2e-==== H2↑+2OH-
2Cl--2e-==== Cl2↑
2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-
大
HCl
Cu2++2e-==== Cu
2H2O-4e-==== O2↑+4H+
2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+
小
CuO或CuCO3
[正误辨析]　正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)电解质溶液导电、金属导电都是物理变化。( )
(2)电解池中的电解质可能是熔融状态或固体电解质。( )
(3)电解池工作时电子从电源的负极流出,流入阴极通过溶液到阳极,然后从阳极流出,流回电源正极。( )
(4)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后(CuSO4还剩余),加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况。( )
(5)用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-。( )
×
√
×
×
×
1.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,则下表中各项所列对应关系均正确的一项是(　　)
A
选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论
A 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出
B 负极 NaOH溶液 溶液pH降低
C 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后,a管中呈红色
D 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是4OH--4e-==== O2↑+2H2O
解析　X为负极,则U形管右侧为阳极,电解氯化铜溶液时,阳极氯离子被氧化生成氯气,所以b管有气体逸出,A正确;电解NaOH溶液的实质是电解水,所以NaOH的浓度会增大,pH增大,B错误;电源X极为正极,a管中石墨电极为阳极,b管中石墨电极为阴极,电解硫酸钠溶液的实质是电解水,H+在阴极区放电,OH-在阳极区放电,故在阴极区有大量的OH-,滴入酚酞后,b管中呈红色,在阳极区有大量的H+,a管中呈无色,C错误;电源X极为正极,则b管为阴极,电解硝酸银溶液时,阴极反应为Ag++e-==== Ag,D错误;综上所述答案为A。
2.电解是将电流通过电解质溶液或熔融态电解质,在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程。甲、乙装置分别为用不同材料的电极电解饱和NaOH溶液,假定电解前后溶液的体积不变。
回答下列问题:
(1)甲装置中,a电极的电极反应式为　　 　　,b电极表面产生的气体为　　　　(填化学式),若用b电极产生的气体恰好能还原23.2 g三氧化钨,则该气体的物质的量为　　　　。
4OH--4e-==== 2H2O+O2↑
H2　
　0.3 mol　
(2)乙装置中,c电极表面产生少量黑色固体,其成分是　　　　(填化学式),生成该黑色固体的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　;电解开始一段时间后,阳极附近溶液的pH将　　　　(填“增大”或“减小”)。
(3)若用甲装置电解250 mL KCl和CuSO4的混合液,阳极的电极反应式依次为 　 　　。
2Cl--2e-==== Cl2↑、2H2O-4e-==== 4H++O2↑
CuO
Cu-2e-+2OH-==== CuO+H2O
减小
(1)根据总反应计算
先写出电极反应,再写出总反应,最后根据总反应列出比例式计算。
(2)根据得失电子守恒计算
①用于串联电路中阴、阳两极产物,正、负两极产物,相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等;
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
电化学计算中常用的三种方法
[归纳总结]
(1)根据总反应计算
先写出电极反应,再写出总反应,最后根据总反应列出比例式计算。
(2)根据得失电子守恒计算
①用于串联电路中阴、阳两极产物,正、负两极产物,相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等;
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
(1)根据总反应计算
先写出电极反应,再写出总反应,最后根据总反应列出比例式计算。
(2)根据得失电子守恒计算
①用于串联电路中阴、阳两极产物,正、负两极产物,相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等;
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
1.氯碱工业
(1)反应原理
阳极:___________________________(______反应)。
阴极:______________________ (还原反应)。
总反应离子方程式:_________________________________。
2Cl--2e-==== Cl2↑(氧化反应)
2H2O+2e-==== H2↑+2OH-
2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑
氧化
(2)离子交换膜法的生产装置
加入或流出的物质a、b、c、d分别是__________________、__________________、_________、____________;X、Y分别是____、____。
(3)阳离子交换膜的作用
阻止______ 进入阳极室与Cl2发生副反应:2NaOH+Cl2==== NaCl+NaClO+H2O,阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
(4)氯碱工业产品
精制饱和NaCl溶液
H2O(含少量NaOH)
淡盐水
NaOH溶液
Cl2
H2
OH-
2.电镀　电解精炼
(1)电解精炼
①阳极反应
金属铜和比铜活泼的锌、铁等金属转化为阳离子进入溶液中,不如铜活泼的银、金等在阳极沉积下来,形成阳极泥。
②阴极反应溶液中的Cu2+比Zn2+、Fe2+等离子优先______电子,成为金属铜析出。
得到
(2)电镀
①概念:利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。
②目的:增强金属的抗腐蚀能力,增加表面硬度和美观。
镀层金属
镀件
含有镀层金属离子
3.电冶金
利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
[示例]写出下列电解反应的阳极反应式、阴极反应式。
(1)冶炼钠:2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
阳极反应式:_______________;
阴极反应式:________________。
(2)冶炼镁:MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑
阳极反应式:_______________;
阴极反应式:_________________。
2Cl--2e-==== Cl2↑
2Na++2e-==== 2Na
2Cl--2e-==== Cl2↑
Mg2++2e-==== Mg
(3)冶炼铝:2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑
阳极反应式:________________;
阴极反应式:__________________。
6O2--12e-==== 3O2↑
4Al3++12e-==== 4Al
[正误辨析]　正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)电解池中,若用活动性不同的金属作电极,活动性强的为阳极。( )
(2)粗铜电解精炼时,若电路中通过2 mol e-,阳极减少64 g。( )
(3)电镀池和精炼池在本质上都是电解池。( )
(4)用电解法冶炼活泼金属时,不能电解相应化合物的水溶液。( )
(5)用铜作为电极电解CuSO4溶液:2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+。( )
×
×
√
√
×
1.(2025·温州市十校联合体期末)利用如图装置进行铁上镀铜的实验。下列说法不正确的是(　　)
A
A.铁片上析出铜的反应为Fe+Cu2+==== Cu+Fe2+
B.镀铜过程中溶液中铜离子的浓度基本不变
C.镀铜前用NaOH溶液,盐酸分别除去铁片上的油污和铁锈
D.以[Cu(NH3)4]SO4 溶液为电镀液,可使镀层平滑光亮
解析　铁上镀铜,铁做阴极,铜做阳极,含有Cu2+的溶液做电镀液,阳极上铜失去电子生成铜离子,阳极反应式为Cu-2e-==== Cu2+,阴极上铜离子得到电子生成铜单质,阴极反应式为Cu2++2e-==== Cu。电解池中,铁不能直接置换出铜单质,铁片上析出铜的反应为Cu2++2e-==== Cu,A错误;阳极上铜失去电子生成铜离子,阴极上铜离子得到电子生成铜单质,根据得失电子守恒知,溶液中铜离子浓度基本不变,B正确;油脂在碱性条件下能发生水解反应,铁片上的油污可以用NaOH溶液清洗;铁锈的主要成分是Fe2O3,可溶于盐酸,可以用盐酸清洗,C正确;以[Cu(NH3)4]SO4 溶液为电镀液,溶液中的Cu2+浓度更小,可使镀层更平滑光亮,D正确;故选A。
2.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知氧化性Fe2+A.阴极发生还原反应,其电极反应式:Ni-2e-==== Ni2+
B.电解过程中溶液中电解质溶液的浓度不变
C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+
D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
D
解析　氧化性Fe2+Fe>Ni>Cu。阴极得电子发生还原反应,电极反应为Ni2++2e-==== Ni,故A错误;电解前溶液中金属阳离子只有Ni2+,电解后为Fe2+、Zn2+和Ni2+,浓度发生改变,故B错误;电解后,溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Zn2+和未析出的Ni2+,故C错误;电解时,铜和铂的还原性小于镍,不能失去电子被氧化,电解后,在电解槽底部形成阳极泥,故D正确;综上所述答案为D。
3.按要求书写电极反应式和总反应方程式:
(1)用惰性电极电解MgCl2溶液。
阳极反应式: _______________;
阴极反应式:__________________________________;
总反应离子方程式:__________________________________________。
2Cl--2e-==== Cl2↑
Mg2++2H2O+2e-==== H2↑+Mg(OH)2↓
(2)以铝材为阳极,电解H2SO4溶液,铝材表面形成氧化膜。
阳极反应式:　 ;
阴极反应式: 　 ;
总反应方程式:　 。
2Al-6e-+3H2O==== Al2O3+6H+
6H++6e-==== 3H2↑
(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。
① 电解时的阴极电极反应式为 ;

②电解时的阳极电极反应式为 　 。
10H2O+10e-==== 10OH-+5H2↑
电解电极反应式书写流程
[归纳总结]
1.金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变成_________________,金属发生氧化反应。
金属阳离子
2.化学腐蚀与电化学腐蚀
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 金属跟_________________
_______接触 不纯金属或合金跟____________接触
现象 ___电流产生 ______电流产生
本质 金属被_____ 较活泼金属被_____
联系 两者往往同时发生,________ 腐蚀更普遍
干燥气体或非电解
质液体
电解质溶液
无
有微弱
氧化
氧化
电化学
3.析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例进行分析)
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 _________________ _____________________
电极
反应 负极 Fe-2e-==== Fe2+
正极 2H++2e-==== H2↑ O2+2H2O+4e-==== 4OH-
总反应式 Fe+2H+==== Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O==== 2Fe(OH)2
联系 ___________更普遍
吸氧腐蚀
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
4.金属的防护
(1)改变金属材料的组成
如制成合金、不锈钢等。
(2)在金属表面覆盖保护层
如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
(3)电化学保护法
①牺牲阳极保护法——_______原理
a.______:比被保护金属活泼的金属;
b.______:被保护的金属设备。
示例:
原电池
负极
正极
②外加电流阴极保护法——_______原理
a._______ :被保护的金属设备;
b._______ :惰性金属或石墨。
示例:
电解
阴极
阳极
[正误辨析]　正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)钢铁的发蓝处理能增强其耐腐蚀性。( )
(2)铜在酸性环境中易发生析氢腐蚀。( )
(3)工业上常利用一些溶液的氧化作用,在机器零件、精密仪器等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。 ( )
(4)外加电流阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极。 ( )
(5)钢铁发生吸氧腐蚀时,负极电极反应式为Fe-3e-==== Fe3+。 ( )
(6)镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损前更易生锈。 ( )
×
√
√
×
×
√
1.(2026·深圳市福田一模)轮船底部的钢铁在海水中容易受到腐蚀,其腐蚀原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
B
A.负极反应为:Fe-3e-==== Fe3+
B.钢铁在海水中发生吸氧腐蚀
C.正极反应:O2+4e-+4H+==== 2H2O
D.轮船外壳镶嵌铜块可减缓轮船的腐蚀速率
解析　钢铁腐蚀时,负极Fe失去电子生成Fe2+,负极反应式为Fe-2e-==== Fe2+,故A错误;海水呈中性或弱碱性,图中显示O2参与反应并生成OH-,发生吸氧腐蚀,故B正确;根据图示,正极氧气得电子生成氢氧根离子,正极反应式为O2+2H2O+4e-==== 4OH-,故C错误;铁比铜活泼,镶嵌铜块后形成原电池,铁作负极加速腐蚀,故D错误;选B。
2.(2025·周口市扶沟县高级中学期末)下列对如图所示的实验装置的判断中错误的
是(　　)
D
A.若X为碳棒,开关K置于A处可减缓铁的腐蚀
B.若X为锌棒,开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀
C.若X为锌棒,开关K置于B处时,为牺牲阳极保护法
D.若X为碳棒,开关K置于B处时,铁电极上发生的反应为2H++2e-==== H2↑
解析　该装置是电解池,铁作阴极而被保护,所以可以减缓铁的腐蚀,故A正确;开关置于A处,铁棒作阴极而被保护,开关置于B处,铁作正极而被保护,所以均可减缓铁的腐蚀,故B正确;该装置是原电池,铁作正极,为牺牲阳极保护法,故C正确;该装置是原电池,碳棒作正极,铁作负极,则电极反应式:Fe-2e-==== Fe2+,故D错误。
1.(2024·广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“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(　　)
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+
D
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,形成原电池,Zn失去电子,发生氧化反应:Zn-2e-==== Zn2+,从而保护钢铁,延缓其腐蚀,据此解答。由于金属活动性Zn>Fe,钢铁外壳为正极,锌块为负极,故A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,故B错误;由分析得,该方法为牺牲阳极保护法,故C错误;Zn失去电子,发生氧化反应:Zn-2e-==== Zn2+,故D正确;故选D。
2.(2025·全国新课标卷)某研究小组设计如下电解池,既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨,又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐,实现变废为宝。电解时,下列说法错误的是(　　)
D
3.(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:
B
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(　　)
4.(2025·湖北卷)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
A.阴极反应为[Fe(H2O)6]3++e-==== [Fe(H2O)6]2+
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。热效应主要来自于电子转移后[Fe(H2O)6]2+ 和[Fe(H2O)6]3+ 离子结构的改变
解析　由图可知,左侧电极发生反应[Fe(H2O)6]2+-e-==== [Fe(H2O)6]3+,则左侧为阳极,右侧电极反应为[Fe(H2O)6]3++e-==== [Fe(H2O)6]2+,则右侧电极为阴极,据此解答。由分析可知,阴极反应为[Fe(H2O)6]3++e-==== [Fe(H2O)6]2+,A正确;已知②处的电解液温度比①处的低,则可推断[Fe(H2O)6]3++e-==== [Fe(H2O)6]2+ 是吸热反应,则可推断[Fe(H2O)6]3+ 的能量更低,[Fe(H2O)6]3+ 比[Fe(H2O)6]2+ 稳定,B错误;多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对流,可阻止热交换,C正确;题干明确指出电子转移过程非常快,物质结构来不及改变。这意味着电子转移本身不会直接导致结构变化,热效应实际上来源于电子转移完成后,新生成的离子:[Fe(H2O)6]2+ 和[Fe(H2O)6]3+ 因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化,D正确;故选B。
[夯基固本练]
C
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4
1.相同材质的铁在下图中的各情形下最不易被腐蚀的是(　　)
解析　铁做负极、铜做正极,食醋为电解质溶液,形成原电池,铁发生电化学腐蚀,A不符合;铁做负极、合金中的碳等材料做正极,食盐水为电解质溶液,形成原电池,铁发生电化学腐蚀,B不符合;铜镀层把铁完全覆盖,构不成原电池,铁不易被腐蚀,C符合;铁做负极、铜做正极,酸雨为电解质溶液,形成原电池,铁发生电化学腐蚀,D不符合;故答案为C。
2.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:
B
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4
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为牺牲阳极保护法,牺牲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2为外加电流保护法,阳极材料为辅助阳极,其通常是惰性电极,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不正确;图2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O2+4e-+2H2O==== 4OH-,B正确;图2为外加电流保护法,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不正确;图1当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,说明钢闸门被保护,钢闸门不发生化学反应,图2中当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,说明钢闸门被保护,辅助阳极上发生了氧化反应,D不正确。
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3.(2025·绍兴市期末)
D
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4
如图所示,连接2~3 V的直流电源进行铁质镀件镀铜。铁质镀件在电
镀前需除油、除锈处理。甲同学选用的电镀液为0.1 mol·L-1CuSO4
溶液;乙同学先往0.1 mol·L-1CuSO4 溶液加入浓氨水至溶液恰好澄清,
取所得澄清液做为电镀液。下列说法不正确的是(　　)
A.除去镀件表面油污的试剂可以是Na2CO3溶液或NaOH溶液
B.甲同学的实验中,阴极表面可发生的反应有2H2O+2e-==== H2↑+2OH-、Cu2++2e-==== Cu
C.欲检验电镀液中是否有Fe元素,可从阴极区取少量溶液于试管中,再滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液
D.甲、乙两同学实验完毕后,甲同学所得镀件的镀层更致密更光亮
解析　要在铁质镀件上镀铜,需要铜片与电源正极相连,作阳极,其电极反应为:Cu-2e-==== Cu2+,铁质镀件与电源负极相连,作阴极,如为0.1 mol·L-1CuSO4 溶液,则电极反应为:Cu2++2e-==== Cu ;如为铜离子与溶液中的过量氨水反应生成的四氨合铜离子Cu2++4NH3·H2O [Cu(NH3)4]2++4H2O,使c(Cu2+)变小,电极反应仍然为:Cu2++2e-==== Cu ;则据此信息解答。油脂在碱性条件下能够完全水解,故可用Na2CO3溶液和NaOH溶液去油污,A正确;阴极发生还原反应,可以为铜离子得到电子被还原,也可能为水电离出的氢离子得到电子被还原,B正确;溶液中的亚铁离子能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀,则从阴极区取少量溶液于试管中,再滴入2滴铁氰化钾溶液可根据是否产生蓝色沉淀的现象来达到检验电镀液中是否有铁元素的实验目的,C正确;由分析可知,溶液中铜离子能与过量氨水反应生成四氨合铜离子,使溶液中铜离子浓度减小,有利于铜在阴极缓慢析出,所以是乙同学所得镀件的镀层更致密更光亮,D错误;故答案为D。
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4.(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(　　)
B
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2
D.理论上电源提供2 mol e-能分解1 mol H2O
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解析　由题图可知,多孔电极1上H2O(g)发生还原反应生成H2(g),则多孔电极1为阴极,电极反应式为2H2O+4e-==== 2H2↑+2O2-;多孔电极2上O2-发生氧化反应生成O2,多孔电极2为阳极,电极反应式为2O2--4e-==== O2↑。多孔电极表面积大,可增大其与水蒸气的接触面积,A项正确;电极2作阳极,O2-发生氧化反应,电极反应式为2O2--4e-==== O2↑,B项错误;电解池中阴离子向阳极移动,即O2-从多孔电极1向多孔电极2移动,C项正确;阴极的电极反应式为2H2O+4e-==== 2H2↑+2O2-,则分解2 mol H2O时电路中通过4 mol电子,故理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O,D项正确。
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5.用惰性电极电解Na2PbCl4 H2SO4 溶液可制金属铅,电解装置如图所示。已知:PbO+2NaCl+2HCl==== Na2PbCl4+H2O,下列说法不正确的是(　　)
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6.(2025·南宁市期末)丁二酸大量在新材料工业中,己内酰胺是生产尼龙 6和聚酰胺的关键原料。利用氮氧化物(NOx)和环己酮、乙二醇(EG)进行电化学还原偶联反应以合成己内酰胺是一种有前景的绿色合成途径(装置及物质转化示意图如下),同时得到副产品乙醇酸(GA)。下列说法正确的是(　　)
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[能力技能练]
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D
7.(2025·浙江6月选考)通过电化学方法制备Br2,进而由Br2 与 反应合成 。为提高电流利用效率,某小组设计电化学合成示意图如下,已知氧化性:H2O2>Br2。下列说法不正确的是(　　)
A.电极A与电源正极相连
B.电极B的电极反应式为:O2+2H++2e-==== H2O2
C.电解液中H2SO4 可以用氢溴酸代替
D.原料足量的情况下,理论上电路中转移0.2 mol e- 可得到0.1 mol
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解析　由图可知,该装置为电解池,电极A发生氧化反应为阳极,电极B发生还原反应为阴极。由分析可知电极A为阳极,应与电源正极相连,A正确;由分析可知电极B为阴极,O2在电解液H2SO4 中得电子生成H2O2,电极反应式为:O2+2H++2e-==== H2O2,B正确;电解液中H2SO4 用氢溴酸代替,溴离子即起导电作用,又可在电极A上放电,所以可以用氢溴酸代替H2SO4,提高电流利用效率,C正确;由得失电子守恒可知,电路中转移0.2 mol e- 生成0.1 mol Br2,但由信息可知氧化性:H2O2>Br2,所以电极B上生成的H2O2也可将溴离子氧化为Br2,所以电路中转移0.2 mol e- 生成Br2 的物质的量大于0.1 mol,
则得到 的物质的量大于0.1 mol,D错误;故选D。
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8.(2026·湖南省天壹二模联考)为了从海水中提取锂,某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变,每运行一段时间后,将电极1与4取下互换,电极2与3取下互换,实现锂的富集。下列说法错误的是(　　)
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D
A.电极互换以后,电路中电子的流向不会改变
B.上图中电极4发生的反应为LiFePO4-e-==== FePO4+Li+
C.其它金属阳离子因半径较大,不易嵌入到电极1中
D.理论上,图中右侧池电解液中富集1 mol Li+ 时,电路中需通过2 mol电子
解析　根据提取图未中电极1与电极4的组成可知,要从海水中提取锂,当提取开始时,Li+ 要在电极1被吸收才能实现提取,故电极1发生的反应为:FePO4+Li++e-==== LiFePO4,则电极1为阴极;得到电极2为阳极,电极反应式为:Ag-e-+Cl-==== AgCl ;电极3为阴极,电极反应式为:AgCl+e-==== Ag+Cl- ;电极4为阳极,电极反应式为:LiFePO4-e-==== FePO4+Li+ ;运行一段时间后,将电极1与4取下互换,电极2与3取下互换,又可以继续以上的电极反应交替进行,从而实现锂的富集,据此分析解答。电源正负极不变,电子流向由电源负极流出,经外电路到阴极,再从阳极回到电源正极,电极互换仅改变电极材料,电源连接的电极位置不变,故电子流向不变,A正确;根据分析,电极4为阳极,LiFePO4 发生Li+ 脱嵌的氧化反应:LiFePO4-e-==== FePO4+Li+,符合锂离子脱嵌原理,B正确;Li+ 半径小易嵌入FePO4中,而Na+、K+、Mg2+ 等阳离子半径较大,难以嵌入
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电极1的FePO4 中,从而实现Li+ 选择性富集,C正确;Li+ 的富集来源于电极4的LiFePO4 氧化脱嵌:LiFePO4-e-==== FePO4+Li+,则每生成1 mol Li+ 转移1 mol电子,故富集1 mol Li+ 需通过1 mol电子,D错误;故答案为D。
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第一步:启动电源1,Ⅳ室海水中的Li+ 进入MnO2 结构
形成LixMn2O4 (其中0第二步:关闭电源1和海水通道,启动电源2,同时向电极D
通入空气,使LixMn2O4 中的Li+ 脱出。
(1)第一步中电极C为　　　　 　(填“阴极”或“阳极”),Li+
参与的电极反应式为_____________________________。
[素养提升练]
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　xLi++2MnO2+xe-==== LixMn2O4　
9.(2026·龙岩市长汀第一中学月考)按要求完成下列题目。
装置乙是利用电化学原理富集海水中锂的电化学系统,其工作步骤如下:
阳极
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　10∶1
Ⅳ→Ⅴ
解析　(1)第一步:启动电源1,石墨电极C、Ⅲ和Ⅳ构成电解池装置,Ⅳ室海水中的Li+ 进入MnO2 结构形成LixMn2O4,可知MnO2 结构为阴极,石墨电极C为阳极;Li+ 参与的电极反应式为xLi++2MnO2+xe-==== LixMn2O4;(2)第二步:关闭电源1和海水通道,启动电源2,同时向电极D通入空气,使LixMn2O4 中的Li+ 脱出,可知MnO2 结构失电子为阳极,石墨电极D为阴极,因此第二步中Li+迁移方向为Ⅳ→Ⅴ;(3)启动电源1时,阴极反应式:xLi++2MnO2+xe-==== LixMn2O4,阳极反应式:2H2O-4e-==== O2↑+4H+,当x=0.8时,若两极转移电子数为0.8 mol,消耗的MnO2 为2 mol,生成氧气为0.2 mol,则消耗的MnO2与电极C的气态产物W的物质的量之比10∶1。
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