2022-2023年化学一轮复习教案：第六章化学反应与能量：第3讲　电解池　金属的腐蚀与防护

1、第3讲电解池金属的腐蚀与防护复 习 目 标知 识 建 构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方程式。 2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。一、电解原理1.电解和电解池(1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。(2)电解池：电能转化为化学能的装置。(3)电解池的构成外接电源；两个电极；电解质溶液或熔融电解质；形成闭合回路。2.电解池的工作原理(1)电解原理图示 (2)电解过程的三个流向电子流向：电源负极电解池阴极；电解池的阳极电源的正极；离子流向：阳离子电解池的阴极，阴离子电解池的阳极。电流方向：电

2、源正极电解池阳极电解质溶液阴极负极。3.电极产物判断(1)阳极产物的判断活性电极(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。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：活泼电极S2IBrClOH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：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2。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。放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规

3、律，即得(失)电子能力强的离子先放电。4.惰性电极电解电解质溶液的分析(1)电解产物(2)电解质溶液的复原NaCl溶液：通HCl气体；AgNO3溶液：加Ag2O固体；CuCl2溶液：加CuCl2固体；KNO3溶液：加H2O；CuSO4溶液：加CuO或CuCO3不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3。【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应()(2)电解池工作时，阳离子向阳极移动，阴离子向阴极移动()(3)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色()(4)电解时，电子的移动方向为

4、：电源负极阴极阳极电源正极()(5)电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的pH逐渐增大()(6)用惰性电极电解CuSO4溶液，开始时的反应产物为Cu、O2和H2SO4()答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6)二、电解原理的应用1.氯碱工业(1)装置图示(离子交换膜电解槽)(2)电极反应式、总反应方程式阳极反应式：2Cl2e=Cl2(氧化反应)阴极反应式：2H2O2e=H22OH(还原反应)总反应方程式：2NaCl2H2Oeq o(=,sup7(电解)2NaOHH2Cl22.电镀铜与电解精炼铜电镀铜电解精炼铜示意图电极反应阳极Cu2e=Cu2Zn2e=Zn2，Cu2e=Cu2阴极Cu22e=C

5、uCu22e=Cu电解质溶液的浓度变化CuSO4溶液的浓度不变CuSO4溶液的浓度变小3.电冶金电解冶炼冶炼钠冶炼铝电极反应阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2Na2e=2Na阳极：6O212e=3O2阴极：4Al312e=4Al总反应2NaCl(熔融)eq o(=,sup7(电解)2NaCl22Al2O3(熔融)eq o(=,sup7(电解)4Al3O2【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料()(2)电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小()(3)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极()(4)电解冶炼

6、镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3()(5)电镀过程中，溶液中离子浓度不变()(6)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()答案 (1)(2)(3)(4)(5) (6)三、金属的腐蚀和防护1.金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。2.金属腐蚀的类型(1)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干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍(2)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀类型析氢腐蚀吸

7、氧腐蚀条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护(1)电化学防护(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)金属发生腐蚀就是金属得电子转变为金属化合物的过程()(2)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3()(3)因空气中CO2的存在，金属表面形成一层酸膜，所以大多数金属发生的是析氢腐蚀

8、()(4)钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀()(5)当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用()(6)铜在酸性环境中易发生析氢腐蚀()答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6)考点一电解原理分析【典例1】 (2021陕西渭南一模)某研究小组通过低温熔盐电化学还原CaSiO3制备硅纳米线获得了成功。研究人员选择以硅酸钙(CaSiO3)为原料，低熔点的三元熔盐(CaCl2MgCl2NaCl)为电解质，氧化钙(CaO)为辅助电解质，在相对较低的温度(650 )下，利用电化学还原法成功制备出硅纳米线。下列有关说法中不正确的是()A.a为电源的负极，电子从a极流出B.电解

9、质溶液中Ca2向阳极移动C.实验中，在阳极可能会产生有毒气体D.石墨电极的电极反应式为SiOeq oal(2,3)4e=Si3O2答案B解析电解质中阴离子向阳极移动，O2向石墨电极移动说明此电极为阳极，即b为电源正极，a为负极，电子从a极流出，故A正确；电解过程中，电解质中阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，所以Ca2向阴极移动，故B错误；氯离子可能在阳极放电产生氯气，氯气有毒，故C正确；石墨电极为阴极发生还原反应，其电极反应式为SiOeq oal(2,3)4e=Si3O2，故D正确。分析电解过程的思维流程题组一电极产物的判断1.(2021安徽马鞍山一模)NCl3是一种黄色黏稠状液体，可用于制

10、备新型消毒剂ClO2，其制备装置如图所示。下列说法正确的是()A.Pt极发生氧化反应，可用淀粉KI试纸检验MB.石墨极的反应式为NHeq oal(,4)6e3Cl=NCl34HC.电解过程中，质子交换膜右侧溶液pH会增大D.每生成1 mol NCl3，会生成67.2 L气体M答案C解析Pt是阴极，在阴极上是氢离子得电子的还原反应，电极反应式为2H2e=H2，M为H2，不可用湿润的淀粉KI试纸检验氢气，故A不符合题意；由图可知，石墨电极是阳极，该电极上发生失电子的氧化反应为NHeq oal(,4)6e3Cl=NCl34H，故B不符合题意；电解过程中，质子交换膜右侧电极上发生的电极反应NHeq o

11、al(,4)6e3Cl=NCl34H，每生产1 mol NCl3同时生成4 mol H，理论上有6 mol H经质子交换膜由右侧向左侧迁移，右侧溶液的c(H)减小，pH增大，故C符合题意；每生成1 mol NCl3，由于气体所处的状态未知，无法计算氢气的体积，故D不符合题意。题组二电极反应式的书写2.按要求写出下列反应的电极反应式：(1)用惰性电极电解MgCl2溶液阴极反应式： _；(2)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式： _；(3)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： _；(4)用惰性电极电解饱和NaHSO4溶液可以制备过硫酸钠Na2S2O8。已知在阳极放电

12、的离子主要为HSOeq oal(,4)，则阳极反应式为_。(5)电化学干法氧化法脱除H2S的原理如图所示。阳极发生的电极反应为_；阴极上COS发生的电极反应为_。答案(1) Mg22H2O2e=H2Mg(OH)2(2)2Al6e8OH=2AlOeq oal(,2)4H2O(3)2Al6e3H2O=Al2O36H(4)2HSOeq oal(,4)2e=S2Oeq oal(2,8)2H(5)2S24e=S2COS2e=S2CO电解池电极反应式的书写步骤题组三电解的相关计算3.两个惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解过程中阴极没有H2放出，

13、且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)，电极上析出银的质量最大为()A.27 mg B.54 mg C.108 mgD.216 mg 答案B解析两极反应：阳极2H2O4e=O24H；阴极4Ag4e=4Ag，电解的总反应式为4AgNO32H2Oeq o(=,sup7(电解)4AgO24HNO3。由电解的总反应式可知，电解过程中生成的n(Ag)n(HNO3)n(H)(103 molL1106 molL1)0.5 L5104 mol，m(Ag)5104 mol 108 gmol10.054 g54 mg。电化学的三种计算方法如以电路中通过4 mol e为桥梁可构建以下关系式：(式中M为金属，n为其

14、离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。考点二电解原理的拓展应用【典例2】 (2021四川达州一诊)二氧化氯是一种新型消毒剂，以氯酸钠为原料采用电解法制备二氧化氯装置如图所示。下列说法不正确的是()A.电极B的材料是石墨B.阴极区部分ClO2循环反应C.产生ClO2的反应式为ClOeq oal(,3)ClOeq oal(,2)2H=2ClO2H2OD.电解后阳极区溶液pH增大答案D解析由电解法制备二氧化氯的示意图可知，A电极为电解池的阴极，ClO2在阴极上得到电子发生还原反应生成ClOeq oal(,2)，酸性条

15、件下，生成的ClOeq oal(,2)与溶液中ClOeq oal(,3)发生氧化还原反应生成ClO2，B电极为阳极，溶液中的水在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气。由分析可知，B电极为阳极，由阳极上水失去电子发生氧化反应可知，该电极为石墨惰性电极，故A正确；由分析可知，ClO2在阴极上发生还原反应生成ClOeq oal(,2)，ClOeq oal(,2)又与溶液中ClOeq oal(,3)发生氧化还原反应生成ClO2，则阴极区部分ClO2循环反应，故B正确；由分析可知，酸性条件下，生成的ClOeq oal(,2)与溶液中ClOeq oal(,3)发生氧化还原反应生成ClO2，反应的化学方程式为

16、ClOeq oal(,3) ClOeq oal(,2) 2H=2ClO2H2O，故C正确；由分析可知，溶液中的水在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为2H2O4e=O24H，放电时有氢离子生成，则阳极区溶液pH减小，故D错误。题组一电解原理的一般应用1.如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是()A.左侧电极上发生氧化反应B.右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝C.电解一段时间后，B口排出NaOH溶液D.电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl2H2Oeq o(=,sup7(电解)2OHH2Cl2答案B2.金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解

17、法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2Ni2Cu2)()A.阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni22e=NiB.电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等C.电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2和Zn2D.电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt答案D解析电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性Ni2Fe2Zn2，故阴极反应式为Ni22e=Ni，可知，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2和Zn2外，还有Ni2和水中的H，C项错误。题组二电解法制备物质3.Kolbe法制

18、取乙烯的装置如图所示，电极a上的产物为乙烯和碳酸根离子。下列说法中正确的是()A.该装置将化学能转化为电能B.图中为阳离子交换膜C.阴极周围溶液的pH不断减小D.每生成1 mol 乙烯，电路中转移2 mol电子答案D解析该装置是电解装置，由电能转化为化学能，A错误；a极为阳极，电极反应式为4OH(OOCCH2CH2COO)22e=CH2=CH22COeq oal(2,3)2H2O，阳极区不断消耗OH，故图中应为阴离子交换膜，B错误；b电极为阴极，阴极上发生的反应为2H2O2e=H22OH，C错误；由B中电极反应式可知：每生成1 mol 乙烯，电路中转移2 mol电子，D正确。题组三电解法处理污

19、水4.(2021重庆模拟)用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的POeq oal(3,4)以FePO4(不溶于水)的形式除去，其装置如图所示。下列说法中正确的是()A.若X、Y电极材料连接反了，则仍可将废水中的POeq oal(3,4) 除去B.X极为石墨，该电极上发生氧化反应C.电解过程中Y极周围溶液的pH减小D.电解时废水中会发生反应：4Fe2O24H4POeq oal(3,4)=4FePO42H2O答案D解析根据题意分析，X电极材料为铁，Y电极材料为石墨，若X、Y电极材料连接反了，铁就不能失电子变为离子，也就不能生成FePO4，A项错误；Y电极材料为石墨，该电极发生还原反应，B项错误

20、；电解过程中Y极上发生的反应为2H2e=H2，氢离子浓度减小，溶液的pH变大，C项错误；铁在阳极失电子变为Fe2，通入的氧气把Fe2氧化为Fe3，Fe3与POeq oal(3,4) 反应生成FePO4，D项正确。考点三金属的腐蚀原理及防护措施【典例3】 某实验小组利用下列装置探究电解质溶液的浓度对金属腐蚀的影响：装置 现象电流计指针不发生偏转电流计指针发生偏转下列有关说法正确的是()A.装置中的铁片均不会发生任何腐蚀B.铁片d上可能发生的电极反应为：Fe3e=Fe3C.利用K3Fe(CN)6溶液可确定装置中的正、负极D.铁片a、c所处的NaCl溶液的浓度相等，二者腐蚀速率相等答案C解析装置中因

21、为两烧杯中NaCl溶液的浓度相等，两边电势相等，所以电流计指针不发生偏转，但铁片a、b仍可发生普通的化学腐蚀，A项错误；铁片c上Fe发生反应生成Fe2，B项错误；装置中负极发生反应：Fe2e=Fe2，Fe2遇K3Fe(CN)6溶液生成蓝色沉淀，故可利用K3Fe(CN)6溶液确定装置中的正、负极，C项正确；装置中明显产生了电流，电化学腐蚀比化学腐蚀要快得多，故铁片a、c的腐蚀速率不同，D项错误。题组一金属腐蚀的原理与探究1.在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生反应的总化学方程式：2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化

22、为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图所示。下列说法正确的是()A.铁片发生还原反应而被腐蚀B.铁片腐蚀生成的铁锈可以保护内层的铁不被腐蚀C.铁片腐蚀过程中负极发生的电极反应：2H2OO24e=4OHD.铁片里的铁和碳与食盐水形成了无数微小原电池，发生了电化学腐蚀答案D解析结合题图知Fe失电子，化合价升高，被氧化，A项错误；铁锈结构疏松，不能保护内层金属，B项错误；铁片腐蚀时，Fe作负极，发生氧化反应：Fe2e=Fe2，C项错误；铁片上的NaCl溶液为铁与碳形成原电池提供了电解质溶液，D项正确。2.一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如下表：pH2466.5813.5

23、14腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2Fe3O4Fe2O3FeOeq oal(,2)下列说法正确的是()A.pH4时，发生析氢腐蚀B.随pH的升高，含碳钢的腐蚀速率逐渐加快C.pH为14时，负极反应式为2H2OFe3e=FeOeq oal(,2)4HD.pH为7时，负极反应式为Fe3e=Fe3，生成的Fe3被空气中的氧气氧化为Fe2O3答案A解析pH4时，钢铁腐蚀的主要产物为Fe2，此时溶液呈酸性，正极上H得电子，生成H2，A正确；由表中信息可知，随pH的升高，含碳钢的腐蚀速率先减慢后加快，B错误；pH为14时，电解质溶液呈碱性，负极反应式为Fe4OH3e=FeOeq oal(,2)2H2O，C

24、错误；pH为7时，负极反应式为Fe2e=Fe2，生成的二价铁被氧气氧化，最终生成Fe2O3，D错误。3.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为_。答案解析均为原电池，中Fe为正极，被保护；中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故FeCu原电池中Fe被腐蚀的较快。是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解池，加快了Fe的腐蚀。是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解池，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为。金属腐蚀快慢的判断对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀原电池

25、原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。题组二金属的防护4.下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是()A.牺牲阳极的阴极保护法利用电解原理B.金属的化学腐蚀的实质是：Mne=Mn，电子直接转移给还原剂C.外加直流电源的阴极保护法，在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零D.铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时正极的电极反应为：2H2e=H2答案C解析牺牲阳极的阴极保护法利用原电池原理，用较活

26、泼的金属作负极先被氧化，故A错误；金属的化学腐蚀的实质是：金属作还原剂Mne=Mn，电子直接转移给氧化剂，故B错误；外加直流电源的阴极保护法，在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零，故C正确；铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时，铜作负极，碳正极的电极反应为：O24e4H=2H2O，故D错误。微专题20离子交换膜在电化学中的功能【知识进阶】 1.离子交换膜一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。 2.离子交换膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。3.离子交换膜的类

27、型种类允许通过的离子及移动方向阳离子交换膜阳离子移向电解池的阴极或原电池的正极阴离子交换膜阴离子移向电解池的阳极或原电池的负极质子交换膜质子(H) 移向电解池的阴极或原电池的正极双极膜H和OH 分别移向两极4.离子交换膜选择的依据离子定向移动的方向。【专题精练】 1.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，是一种强还原剂。工业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠，原理及装置如图所示，下列说法正确的是()A.b电极应该接电源的负极B.a电极的电极反应式2HSOeq oal(,3)2H2e=S2Oeq oal(2,4)2H2OC.装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜D.电路中每转移1

28、mol 电子，消耗SO2的体积为11.2 L答案B解析NaHSO3在a电极被还原生成Na2S2O4，则a电极是阴极，b电极是阳极，故b电极接电源的正极，A错误；a电极发生还原反应，HSOeq oal(,3)被还原生成S2Oeq oal(2,4)，电极反应式为2HSOeq oal(,3)2H2e=S2Oeq oal(2,4)2H2O，B正确；b电极是阳极，电极反应式为SO22H2O2e=4HSOeq oal(2,4)，阳极生成H，阴极消耗H，为维持溶液呈电中性，H透过离子交换膜向阴极迁移，则该离子交换膜是阳离子交换膜，C错误；电路中每转移1 mol 电子，阳极消耗0.5 mol SO2，在标准状

29、况下的体积为11.2 L，题目未指明SO2是否处于标准状况下，D错误。2.(2021江西上饶一模)用间接电化学法对大气污染物 NO进行无害化处理，其原理示意如图所示，质子膜允许H和H2O通过。有关说法正确的是()A.电极为电解池的负极，吸收塔反应为2NO2S2Oeq oal(2,4)2H2O=N2 4HSOeq oal(,3)B.电解池中的质子运动方向是：左室质子膜右室C.电极发生的反应为：2H2O4e=O24HD.吸收塔中每处理1 mol NO则右室会生成11.2 L的O2答案C解析电极中HSOeq oal(,3)S2Oeq oal(2,4)得到电子发生还原反应，故为阴极，电解池中没有负极，

30、A错误；电极是阴极，电极是阳极，电解池中阳离子向阴极移动，所以质子的移动方向是：右室质子膜左室，B错误；电极是阳极，水电离出的氢氧根被氧化生成氧气，发生的反应为：2H2O4e=O24H，C正确；吸收塔中处理1 mol NO，转移电子数为2 mol，则生成O2为0.5 mol，标准状况下为11.2 L，但选项没有注明温度和压强，D错误。3.(2021河南漯河高三上学期期末)利用双离子交换膜电解法可以从含硝酸铵的工业废水中生产硝酸和氨，原理如图所示。下列叙述正确的是()A.N室中硝酸溶液浓度a%b%B.a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜C.M、N室分别产生氧气和氢气D.产品室发生的反应为NHe

31、q oal(,4)OH=NH3H2O答案D解析由图可知，电解时M室中石墨电极为阴极，阴极上水得电子生成H2和OH，反应式为：4H2O4e=2H24OH，原料室中的铵根离子通过b膜进入产品室，产品室中OH和NHeq oal(,4)反应生成NH3H2O。N室中石墨为阳极，阳极上水失电子生成O2和H，反应式为：2H2O4e=O24H，原料室中的硝酸根离子通过c膜进入N室，N室中H和NOeq oal(,3)反应生成HNO3。N室中石墨为阳极，阳极上水失电子生成O2和H，电极反应式为：2H2O4e=O24H，生成氢离子，氢离子浓度增加，因此N室中硝酸溶液浓度a%Fe，B项错误；钢铁设施为原电池的正极，表

32、面积累大量电子而被保护，C项正确；海水中含有大量的NaCl等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D项错误。 基础巩固练1.下列描述不符合生产实际的是()A.电解熔融的氧化铝制取金属铝时用铁做阳极B.电解法精炼粗铜时用纯铜做阴极C.电解饱和食盐水制烧碱时用涂镍碳钢网做阴极D.在镀件上电镀锌时用锌做阳极答案A解析铁做阳极时，铁发生氧化反应生成Fe2，在阴极析出使铝不纯。2.港珠澳大桥设计使用寿命为120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是()A.防腐原理主要是避免发生反应：2FeO22H2O=2Fe(OH)2B.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了

33、隔绝空气、水等防止形成原电池C.采用外加电流的阴极保护法时需外接镁、锌等作辅助阳极D.钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀答案C解析该桥体钢构件主要发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀的总反应为2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2，防腐原理主要是避免发生该反应，A正确；钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，目的是将钢构件与空气、水等隔绝，防止形成原电池，发生吸氧腐蚀，B正确；采用牺牲阳极的阴极保护法时需外接镁、锌等作辅助阳极，C错误；钢构件采用不锈钢，可以减缓电化学腐蚀，D正确。3.某研究小组在探究电化学原理时，如图将盐桥换成n型弯铁丝，当接通直流电源后，石墨附近溶液变红。下列判断或预测错误的是()A.A为电源的负

34、极B.铁丝左端附近出现灰绿色沉淀C.电子移动方向为：A石墨铁丝石墨BD.石墨棒电极反应式为2Cl2e=Cl2答案C解析盐桥换成n型弯铁丝，当接通直流电源后，石墨附近溶液变红，说明石墨是阴极，A为负极，B为正极，石墨为阳极，故A正确；铁丝左端为阳极，Fe2e=Fe2，Fe2与阴极产生的OH结合生成Fe(OH)2，很快被氧化呈灰绿色，铁丝左端附近出现灰绿色沉淀，故B正确；电子不能在溶液中移动，故C错误；石墨棒为阳极，氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为2Cl2e=Cl2，故D正确。4.研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二

35、氧化钛制备金属钛。下列说法中正确的是()A.将熔融CaF2CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的B.阳极的电极反应式为：C2O24e=CO2C.在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D.石墨为阴极答案B解析电解Ca(NO3)2溶液，阴极上生成H2，而不是金属钙，A错误；由图可知，石墨为阳极，阳极上的电极反应式为C2O24e=CO2，B正确，D错误；钛网电极是阴极，阴极上的电极反应式为：2Ca24e=2Ca，钙还原二氧化钛反应方程式为：2CaTiO2=Ti2CaO，由电子守恒、钙原子守恒知CaO的总量不变，C错误。5.利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是

36、()A.电解过程中，H由a极区向b极区迁移B.电极b上反应为：CO28HCOeq oal(,3)8e=CH48COeq oal(2,3) 2H2OC.电解过程中化学能转化为电能D.电解时Na2SO4溶液浓度保持不变答案A解析A项由a极生成O2可以判断出a极为阳极，b为阴极，阳离子向阴极移动。则H由a极区向b极区迁移正确，故A正确；B项电极b极发生得电子的还原反应，反应式为CO28HCOeq oal(,3) 8e=CH48COeq oal(2,3) 2H2O，故B错误；C项电解过程中是电能转化为化学能，故C错误；D项电解时OH比SOeq oal(2,4) 更容易失去电子，所以电解Na2SO4溶液

37、的实质是电解水，溶液中的水被消耗，所以Na2SO4溶液的浓度是增大的，故D错误。6.四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是()A.b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜B.通电后室中的Cl透过c迁移至阳极区C.、四室中的溶液的pH均升高D.电池总反应为4NaCl6H2Oeq o(=,sup7(电解)4NaOH4HCl2H2O2答案D解析由图中信息可知，左边电极与负极相连为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，阳离子向左定向移动，阳极上H2O放电生成O2和

38、H，阴极上H2O放电生成H2和OH；H透过c，Cl透过b，二者在b、c之间的室形成盐酸，盐酸浓度变大，所以b、c分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；Na透过a，NaOH的浓度变大，所以a是阳离子交换膜，故A、B两项均错误；电解一段时间后，中的溶液的c(OH)升高，pH升高，中为NaCl溶液，pH不变，中有HCl生成，故c(H)增大，pH减小，中H移向，H2O放电生成O2，使水的量减小，c(H)增大，pH减小，C错误。7.(2021河南郑州一检)在油田注水系统中，钢管主要发生硫酸盐还原菌厌氧腐蚀，一种理论认为厌氧细菌可促使SOeq oal(2,4)与H2反应生成S2，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图

39、所示。下列说法正确的是()A.正极的电极反应式为：2H2O2e=2OHH2B.SOeq oal(2,4)与H2的反应可表示为：4H2SOeq oal(2,4)8eeq o(=,sup7(厌氧细菌)S24H2OC.钢管发生厌氧腐蚀的产物主要含有Fe2O3D.为减缓钢管的腐蚀，可在钢管表面镀铜答案A解析根据原电池原理，水电离产生的氢离子得电子产生氢气，正极的电极反应式为：2H2O2e=2OHH2，选项A正确；SOeq oal(2,4)与H2的反应生成S2，得电子，发生还原反应，电极反应可表示为：4H2SOeq oal(2,4)8eeq o(=,sup7(厌氧细菌)S28OH，选项B错误；钢管腐蚀过

40、程中，负极铁失电子生成Fe2，与正极周围的S2、OH结合为FeS、Fe(OH)2，选项C错误；若在钢管表面镀铜，构成原电池，铁为负极，加快钢管的腐蚀，选项D错误。8.(2021江西南昌高三摸底)利用质子传导型固体氧化物电解池将乙烷转化为乙烯，示意图如图。下列说法正确的是()A.电极a与电源的负极相连B.固体电解质中质子向a极移动C.电极b的电极反应式是CO22e2H=COH2OD.电路中每通过2 mol 电子时理论上可产生22.4 L乙烯答案C解析C2H6C2H4，C的化合价升高，发生氧化反应，故电极a为阳极，与电源的正极相连，A项错误；电解池中阳离子向阴极移动，即质子向b极移动，B项错误；未

41、指明标准状况，无法求得乙烯的体积，D项错误。9.(2022山东青岛质检)微生物电化学产甲烷法是将电化学法和生物还原法有机结合，装置如图所示其中电源为(CH3)2NNH2KOHO2清洁燃料电池。下列说法正确的是()A.氢离子可通过离子交换膜自右室移向左室B.温度越高，产甲烷效率越高C.电源放电过程中会产生N2D.a电极反应为CH3COO6e2H2O=2CO27H答案C解析根据a电极上CH3COO转化为CO2，C元素化合价升高，发生氧化反应，知a电极为阳极，则b电极为阴极，氢离子通过离子交换膜由阳极室(左室)进入阴极室(右室)，A项错误；该装置中有产电菌、产甲烷菌参与，温度过高，微生物的蛋白质变性

42、，产甲烷效率降低，B项错误；根据电源为(CH3)2NNH2KOHO2清洁燃料电池，知其放电过程中产生N2，C项正确；a电极反应为CH3COO8e2H2O=2CO27H，D项错误。10.(2022广东四校联考)我国科学家合成了一种新型的FeSnO2催化剂，用该催化剂修饰电极，可实现在室温条件下电催化氮气制备铵盐和硝酸盐。下列说法错误的是()A.电解过程中H由b极区向a极区迁移B.电解一段时间，阴极区的pH增大C.电解一段时间，阳极、阴极消耗N2的物质的量之比为53D.阳极反应式为N26H2O10e=2NOeq oal(,3)12H答案C解析由图可知，a极上N2转化为NHeq oal(,4)，N的

43、化合价降低，得电子，则a极为阴极；b极上N2转化为NOeq oal(,3)，N的化合价升高，失电子则b极为阳极。电解池中阳离子往阴极移动，因此电解过程中H由b极区向a极区迁移，A正确；电解过程中，阴极区发生反应：N26e8H=2NHeq oal(,4)，消耗H，故阴极区的pH增大，B正确；电解过程中阳极反应式为N26H2O10e=2NOeq oal(,3)12H，各电极上转移的电子总数相等，阳极、阴极消耗N2的物的量之比为35，C错误，D正确。11.(1)我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2，装置如图甲，总反应：CO(NH2)2H2Oeq o(=,sup7(电解

44、)3H2N2CO2。A电极连接电源的_极(填“正”或“负”)。A电极的电极反应为_。(2)电解制备KMnO4的装置如图乙所示。b与电源的_(填“正”或“负”)极相连，电解液中最好选择_(填“阳”或“阴”)离子交换膜。电解时，阳极反应式为_。答案(1)正CO(NH2)2H2O6e=N2CO26H(2)负阳MnOeq oal(2,4)e=MnOeq oal(,4)解析(1)B电极上逸出氢气，发生还原反应，故B电极为阴极，A电极为阳极，电极反应为CO(NH2)2H2O6e=N2CO26H。(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4，则左侧惰性电极是阳极，a与电源的正极相连，b与电源的负极相连。电解时，

45、阳极反应式为MnOeq oal(2,4)e=MnOeq oal(,4)，阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，为保持阴极区、阳极区溶液呈电中性，阳极区的K透过离子交换膜向阴极区迁移，故离子交换膜是阳离子交换膜。12.某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为_(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为_。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_。(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_mL(标准

46、状况下)，丙池中_极析出_g铜。(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将_(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将_(填“增大”“减小”或“不变”)。答案(1)原电池CH3OH6e8OH=COeq oal(2,3)6H2O(2)阳极4AgNO32H2Oeq o(=,sup7(电解)4AgO24HNO3(3)280D1.60(4)减小增大解析(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH6e8OH=COeq oal(2,3)6H2O。(2)乙池中电解AgNO3溶液，其中C作阳极，Ag作阴极，总反应式为4AgNO32H

47、2Oeq o(=,sup7(电解)4AgO24HNO3。(3)根据各电极上转移的电子数相同，得n(Ag)4n(O2)2n(Cu)，故V(O2)eq f(1,4)eq f(5.40,108)22.4 L0.28 L280 mL，m(Cu)eq f(1,2)eq f(5.40,108)64 g1.60 g。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙中总反应2NaCl2H2Oeq o(=,sup7(电解)2NaOHH2Cl2，则溶液pH增大，而甲中总反应为2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O，溶液pH减小。 能力提升练13.(2021湖北卷)Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H

48、浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是()A.电解时只允许H通过离子交换膜B.生成O2和H2的质量比为81C.电解一段时间后阴极区溶液OH的浓度增大D.CrO3的生成反应为：Cr2Oeq oal(2,7)2H=2CrO3H2O答案A解析根据左侧电极上生成O2，右侧电极上生成H2，知左侧电极为阳极，发生反应：2H2O4e=4HO2，右侧电极为阴极，发生反应：2H2O2e=2OHH2；由题意知，左室中Na2Cr2O7随着H浓度增大转化为CrO3：Cr2Oeq oal(2,7)2H=2CrO3H2O，因此阳极生成的H不能通过离子交换膜。由上分析知，电解时通过离

49、子交换膜的是Na，A项错误；根据各电极上转移电子数相同，由阳极反应和阴极反应，知生成O2和H2的物质的量之比为12，则质量比为81，B项正确；根据阴极反应，知电解一段时间后阴极区溶液OH的浓度增大，C项正确；电解过程中阳极区H的浓度增大，Na2Cr2O7转化为CrO3：Cr2Oeq oal(2,7)2H=2CrO3H2O，D项正确。14.(2022湖北武汉部分学校质检)硬水结垢是循环冷却水系统中广泛存在的一种现象，西安交通大学徐浩团队改进了主动式电化学硬水处理技术，原理示意图如图(R代表有机物)。下列说法错误的是()A.处理后的水垢主要沉降在阴极附近B.处理过程中Cl可以循环利用C.若将b电极

50、换成铁电极，处理过程不受影响D.若R为CO(NH2)2，消耗1 mol CO(NH2)2生成无污染的气体，则产生3 mol H2答案D解析由图中物质转化可知，a电极为阳极，b电极为阴极，电解时，阴极上水放电生成氢气和OH，氢氧根离子结合碳酸氢根离子生成碳酸根离子，碳酸根离子结合钙离子形成碳酸钙沉淀，镁离子结合氢氧根离子形成氢氧化镁沉淀，A项正确；氯离子在阳极失电子生成氯气，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸与有机物发生氧化还原反应又生成氯离子，故氯离子可循环使用，B项正确；b电极为阴极，将其换成铁电极，Fe不参加反应，处理过程不受影响，C项正确；CO(NH2)2与HClO发生反应CO(NH2

51、)23HClO=CO2N22H2O3HCl，结合2Cl2eCl2HClO可知，消耗1 mol CO(NH2)2时，阳极上Cl失去6 mol e，但阳极上水也能放电，故阳极失去的电子多于6 mol，阴极产生的H2多于3 mol，D项错误。15.某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于锥形瓶底部，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。(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：编号实验目的炭粉/g铁粉/g醋酸/%为以下实验作参照0.52.090.0醋酸浓度的影响0.536.00.22.090.0(2)编号实验测得

52、容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，炭粉表面发生了_(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是_。 (3)该小组对图2中0t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二： _。 (4)该小组在探究金属腐蚀的相关原理，设计了如图4所示装置，图中的铁棒末端分别连上一块Zn片和Cu片，并静置于含有K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如图5所示)发生了变化。已知：3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62(蓝色)。

53、乙区是_极，该区发生的电极反应式是_。 丙区呈_色，丁区呈_色。答案(1)2.0炭粉含量的影响(2)吸氧还原2H2OO24e=4OH(3)反应放热，温度升高(4)负Zn2e=Zn2红蓝解析(1)探究醋酸浓度对电化学腐蚀的影响时，应保证炭粉和铁粉的质量与参照实验相同，因此实验中铁粉为2.0 g；对比实验和可知，铁粉的质量及醋酸的浓度相同，而炭粉的质量不同，显然探究的是炭粉的含量对铁的电化学腐蚀的影响。(2)当铁发生析氢腐蚀时，由于生成H2，容器的压强不断增大，而发生吸氧腐蚀时，由于消耗O2，容器的压强不断减小，t2时容器的压强明显小于起始压强，说明铁发生了吸氧腐蚀，此时Fe作负极，失去电子发生氧

54、化反应；炭粉作正极，O2在其表面得到电子发生还原反应，电极反应式为O22H2O4e=4OH。(3)Fe发生电化学腐蚀时，放出热量，使体系的温度升高。(4)铁棒末端连上Zn片时，Zn片端(乙区)作负极，乙区的电极反应为Zn2e=Zn2，因此乙区产生Zn2；铁棒另一端(甲区)作正极，甲区的电极反应为O22H2O4e=4OH。铁棒末端连上Cu片时，Cu片端(丙区)作正极，丙区的电极反应为O22H2O4e=4OH，溶液呈碱性，酚酞变红；铁棒另一端(丁区)作负极，丁区的电极反应为Fe2e=Fe2，遇K3Fe(CN)6呈蓝色。热点强化练11电解原理在工农业生产中的应用1.(2021福建莆田模拟)高氯酸在化

55、工生产中有广泛应用，工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是()A.上述装置中，f极为光伏电池的正极B.阴极的电极反应为2H2O4e=4HO2C.d处得到较浓的NaOH 溶液，c处得到HClO4 D.若转移2 mol 电子，理论上生成100.5 g HClO4 答案C解析电解池中阳离子向阴极移动，f为电源的负极，故A错误；阴极上阳离子得到电子发生还原反应，故B错误；阳极的电极反应为2H2O4e=4HO2，阴极反应式为4H2O4e=4OH2H2，根据电极反应式可知，电池放电过程是电解水的过程，即在阳极水失去电子，所以在阳极得到高氯酸的浓溶液，在阴极得到浓的NaOH溶液

56、，故C正确；根据阳极电极反应式可知，转移2 mol 电子时，生成HClO4 2 mol，理论上生成HClO4 201 g，故D错误。 2.(20211月广东学业水平选择考适应性测试)环氧乙烷(C2H4O)常用于医用消毒，一种制备方法为：使用惰性电极电解KCl溶液，用Cl交换膜将电解液分为阴极区和阳极区，其中一区持续通入乙烯；电解结束，移出交换膜，两区混合反应：HOCH2CH2ClOH=ClH2OC2H4O。下列说法错误的是()A.乙烯应通入阴极区B.移出交换膜前存在反应Cl2H2OHClHClOC.使用Cl交换膜阻止OH通过，可使Cl2生成区的pH逐渐减小D.制备过程的总反应为：H2C=CH2

57、H2Oeq o(=,sup7(通电)H2C2H4O答案A解析环氧乙烷的制备原理：Cl在阳极失电子生成Cl2，Cl2与水发生反应Cl2H2OHClHClO，HClO与乙烯发生加成反应生成HOCH2CH2Cl；阴极区发生反应2H2O2e=H22OH，电解结束，移出交换膜，两区混合反应： HOCH2CH2ClOH=ClH2OC2H4O。A.阳极区产生HClO，所以乙烯通入阳极区，故A错误；B.根据分析可知阳极生成的氯气会与水发生反应Cl2H2OHClHClO，故B正确；C.根据分析可知阳极区会产生HCl，使用Cl交换膜阻止OH通过，HCl的浓度不断增大，pH逐渐减小，故C正确；D.根据分析可知该反应过程中KCl并没有被消耗，实际上是水、乙烯反应，总反应为H2C=CH2H2Oeq o(=,sup7(通电)H2C2H4O，故D正确。3.(2021山西晋中二模)工