第23讲电解池金属的腐蚀与防护（讲义）2024年高考化学卓越讲义

第23第23讲电解池金属的腐蚀与防护考点导航考点导航考点一考点一电解的原理重难点辨析重难点辨析1．电解定义在电流作用下，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．能量转化形式电能转化为化学能。3．电解池(1)构成条件①有与电源相连的两个电极。②电解质溶液(或熔融盐)。③形成闭合回路。(2)电极名称及电极反应式(如图)(3)电子和离子的移动方向4．阴阳两极上放电顺序阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。离子的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。(1)阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序：(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见离子的放电顺序是一般情况下，离子按上述顺序放电，但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大的也可以先放电。如理论上H＋的放电能力大于Fe2＋、Zn2＋，但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液中，由于溶液中c(Fe2＋)或c(Zn2＋)≥c(H＋)，则先在阴极上放电的是Fe2＋或Zn2＋，因此阴极上的主要产物为Fe或Zn；但在水溶液中，Al3＋、Mg2＋、Na＋等是不会在阴极上放电的。规律·方法·技巧·点拔规律·方法·技巧·点拔1.做到“三看”，正确书写电极反应式(1)一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2＋)。(2)二看介质，介质是否参与电极反应。(3)三看电解质状态,若是熔融状态,则一般为金属的电冶炼。2.电化学综合计算的三种常用方法(1)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(2)根据电子守恒计算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。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)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。【提醒】在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA××10－19C来计算电路中通过的电量。3.用惰性电极电解电解质溶液的规律类型实例电极反应特点电解质浓度溶液pH电解质溶液复原电解水型NaOH溶液阴极:4H++4e2H2↑阳极:4OH4e2H2O+O2↑增大增大加水H2SO4溶液增大减小加水Na2SO4溶液增大不变加水电解电解质型HCl溶液电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电减小增大通氯化氢CuCl2溶液减小—加氯化铜放H2生碱型NaCl溶液阴极:H2O放H2生碱阳极:电解质阴离子放电生成新电解质增大通氯化氢放O2生酸型CuSO4溶液阴极:电解质阳离子放电阳极:H2O放O2生酸生成新电解质减小加氧化铜典型例题剖析典型例题剖析考向1电解池工作原理【典例1】（2022·全国·高三专题练习）下列有关电化学的说法正确的是A．原电池的金属负极质量一定减小 B．待充电电池的负极应与电源正极相连C．电解池的电解质溶液质量一定减小 D．原电池工作时在溶液中电流由负极到正极【答案】D【解析】A．原电池放电时，负极质量可能增大、可能不变也可能减小，如铅蓄电池中负极电极反应式为Pb2e+SO=PbSO4↓，负极质量增加，燃料电池中负极材料质量不变，故A错误；B．蓄电池充电时，其负极应与电源的负极相连，正极与电源的正极相连，故B错误；C．电解池的电解质溶液质量可能不变，如精炼铜，电解质溶液CuSO4的质量不变，故C错误；D．原电池工作时，外电路中电流是从正极经过导线到负极，电池内部电流从负极经溶液到正极，故D正确；故选：D。【变式练1】（2023秋·河南·高三校联考开学考试）我国科学家采用双极膜实现连续合成氨，电解装置工作原理如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH，并在电流作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是A．催化电极a上的电势低于催化电极bB．工作一段时间后，右室中c(OH)不变C．生成氨气和氧气的质量比为17∶64D．若使用铅酸蓄电池作电源，获得1molNH3时，铅酸蓄电池中有8molH2O生成【答案】B【解析】由示意图可知，催化电极a上的电极反应为：，电极a为阴极；催化电极b上的电极反应为：，电极b为阳极。A．催化电极a(阴极)上的电势低于催化电极b(阳极)，故A正确；B．当电路中转移8mol时，右室消耗8mol，同时生成4mol，且双极膜会向右室迁移8mol，因此右室中减小，故B错误；C．由电极方程式可知，，因此生成的，故C正确；D．铅酸蓄电池放电方程式为：。当生成1mol时，电路中转移8mol，由铅酸蓄电池的方程式可知铅酸蓄电池对应生成8mol，故D正确；故选：B。【变式练2】（2022·浙江·校联考二模）某兴趣小组通过钙热还原法制备金属钛，其工作原理如图所示，下列说法不正确的是A．石墨棒a电极为阳极，发生氧化反应B．石墨棒b电极及其周围发生反应：，C．该装置可能会产生、等副产物，通入惰性气体可减少副产物D．该装置工作时，移向阳极且含的熔融盐中无电流通过【答案】D【解析】该装置可实现过钙热还原法制备金属钛，结合装置特点可知石墨棒b上应生成Ca，然后与二氧化钛反应生成Ti，则石墨棒b作阴极，石墨棒a作负极，据此分析解答。A．由上述分析可知石墨棒a为阳极，阳极发生氧化反应，故A正确；B．由上述分析可知，石墨棒b为阴极，首先发生电极反应：，生成的Ca单质与二氧化钛反应生成Ti，反应为：，故B正确；C．该装置中a电极上生成氧气，可能与石墨电极a发生反应生成碳的氧化物，通入惰性气体可以稀释生成的氧气，避免石墨与氧气的反应发生，故C正确；D．电池工作时，熔融盐中有离子定向移动，有电流通过，故D错误；故选：D。考向2电解池电极反应的书写【典例2】（2023秋·广西南宁·高三校联考阶段练习）酸性废水中的可在一定条件下利用硝酸盐菌转化为，再用如图所示的电化学装置除去，下列有关说法正确的是A．a端是铅蓄电池的负极B．该装置把化学能转化为电能C．铅蓄电池b端电极材料为D．电解池阴极的电极反应式为【答案】D【解析】图示的电化学装置除去属于电解装置，硝酸根转化为氮气的转化应该是在阴极上发生的，所以b是电源的负极，阴极上的电极反应为：2+12H++10e=N2↑+6H2O，离子交换膜允许氢离子通过，据此回答。A．硝酸根转化为氮气的转化应该是在阴极上发生的，所以b是电源的负极，a是正极，故A错误；B．图示的电化学装置除去属于电解装置，把电能转化为化学能，故B错误；C．铅蓄电池中，Pb作负极、正极为PbO2，根据分析可知b是电源的负极，则铅蓄电池b端电极材料为Pb，故C错误；D．硝酸根转化为氮气的转化应该是在阴极上发生的，电极反应为：2+12H++10e=N2↑+6H2O，故D正确。故选：D。【变式练3】（2023秋·湖南·高三校联考阶段练习）含有硝酸盐和亚硝酸盐的酸性废水可导致水体富营养化，引发环境污染。如图是利用电化学原理处理的原理，下列有关叙述错误的是A．直流电源为铅蓄电池时，极连接X电极B．Y电极上发生还原反应C．阳极电极反应方程式为D．当产生28g时，一定有6mol穿过质子交换膜【答案】D【解析】A．在Y电极得到电子转化为氮气，即Y为阴极，X为阳极，铅蓄电池极为正极，故A正确；B．Y为阴极，发生还原反应，故B正确；C．阳极区电解质为硫酸溶液，故电极反应式为，故C正确；D．由于不能确定参与电极反应的中氮元素的具体化合价，所以转移电子数无法确定，迁移数量无法确定，故D错误；故选D。【变式练4】（2023秋·广东佛山·高三统考开学考试）2022年我国十大科技突破——海水直接电解制，其工作原理如图，防水透气膜只能水分子通过。下列说法正确的是A．a为电解池的阴极B．b的电极反应方程式：C．去除透气膜，a极发生的电极反应不变D．电解池工作时，海水侧的离子浓度理论上逐渐减小【答案】B【解析】由图示可知，该装置为电解池，阴离子氢氧根向a极移动，故a为电解池的阳极发生氧化反应生成氧气，b作电解池阴极发生还原反应生成氢气。A．阴离子氢氧根向a极移动，故a为电解池的阳极发生氧化反应生成氧气，A错误；B．b的电极反应方程式：，B正确；C．去除透气膜，海水中氯离子在阳极发生氧化反应，故a极发生的电极反应发生变化，C错误；D．电解池工作时，溶剂水不断通过透气膜进入a、b两极发生反应，海水侧的离子浓度理论上逐渐增大，D错误；故选B。三年真题·两年模拟三年真题·两年模拟1．（2023·重庆·统考高考真题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是A．电极a为阴极B．从电极b移向电极aC．电极b发生的反应为：

D．生成半胱氨酸的同时生成烟酸【答案】D【解析】该装置是电解池，电极b上3甲基吡啶转化为烟酸过程中‘加氧少氢’，发生氧化反应，则b为阳极，a为阴极，阴极电极反应式为

+2e+2H+=2

；A．a极上硫元素化合价升高，a为阴极，A正确；B．电解池中阳离子移向阴极，则H+移向a电极，B正确；C．电极b上3甲基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应，在酸性介质中电极反应式为：

，C正确；D．根据电子守恒可得关系式：

~6e~6

，因此生成6mol半胱氨酸的同时生成烟酸，D错误；故选：D。2．（2023·广东·统考高考真题）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是A．电解总反应：B．每生成，双极膜处有的解离C．电解过程中，阳极室中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【答案】B【解析】由信息大电流催化电解溶液制氨可知，在电极a处放电生成，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为，电极b为阳极，电极方程式为，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为，故A正确；B．每生成，阴极得8mole－，同时双极膜处有8mol进入阴极室，即有8mol的解离，故B错误；C．电解过程中，阳极室每消耗4mol，同时有4mol通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于被催化解离成和，可提高氨生成速率，故D正确；故选B。3．（2023·浙江·统考高考真题）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A．电极A接电源正极，发生氧化反应B．电极B的电极反应式为：C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液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【答案】B【解析】A．电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；B．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：，故B错误；C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的溶液，故C正确；D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。综上所述，答案为B。4．（2023·湖北·统考高考真题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是A．b电极反应式为B．离子交换膜为阴离子交换膜C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D．海水为电解池补水的速率为【答案】D【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e=H2↑+2OH，阳极反应为4OH4e=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑+O2↑，据此解答。A．b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e=H2↑+2OH，故A正确；B．该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH4e=O2↑+2H2O，为保持OH离子浓度不变，则阴极产生的OH离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；C．电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；D．由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为，则补水的速率也应是，故D错误；答案选D。5．（2023·辽宁·统考高考真题）某无隔膜流动海水电解法制的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移生成C．电解后海水下降 D．阳极发生：【答案】D【解析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。A．由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e=H2↑，则理论上转移生成，B错误；C．由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；D．由图可知，阳极上的电极反应为：，D正确；故选D。6．（2023·全国·统考高考真题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是

A．析氢反应发生在电极上B．从电极迁移到电极C．阴极发生的反应有：D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)【答案】C【解析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOxTi电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O4e—=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl不能通过，故B错误；C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C正确；D．水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O4e—=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成2，在标况下体积为，故D错误；答案选C。考点考点二电解原理在工业生产中的应用重难点辨析重难点辨析1．氯碱工业(1)电极反应阳极反应式：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反应)阴极反应式：2H＋＋2e－=H2↑(还原反应)(2)总反应方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)氯碱工业生产流程图2．电镀下图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Ag－e－=Ag＋；阴极：Ag＋＋e－=Ag。(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。3．电解精炼铜(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋；阴极：Cu2＋＋2e－=Cu。4．电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶炼钠2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑电极反应：阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑；阴极：2Na＋＋2e－=2Na。(2)冶炼铝2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))4Al＋3O2↑电极反应：阳极：6O2－－12e－=3O2↑；阴极：4Al3＋＋12e－=4Al。规律·方法·技巧·点拔规律·方法·技巧·点拔1.阴、阳极的判断方法(1)根据外接电源:正极接阳极,负极接阴极。(2)根据电流方向:从阴极流出,从阳极流入。(3)根据电子流向:从阳极流出,从阴极流入。(4)根据离子移向:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。(5)根据电极产物:阳极——电极溶解、逸出O2(或阳极区酸性增强)或Cl2;阴极——析出金属、逸出H2(或阴极区碱性增强)。(6)根据反应类型:阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。典型例题剖析典型例题剖析考向1电解原理的应用【典例1】（2023·全国·高三专题练习）工业上先后用下列方法制备金属钠：①用石墨作电极电解熔融氢氧化钠制钠。②铁与熔融氢氧化钠作用制钠：。③电解熔融氯化钠。下列有关说法正确的是A．电解熔融氢氧化钠制钠的反应为B．在电解熔融氯化钠的电解槽(如图)中，石墨为阳极，铁为阴极C．电解熔融氯化钠时，向阳极移动D．方法①与②制得等量的钠，两反应中转移的电子总数相等【答案】B【解析】A．电解熔融氢氧化钠时，生成钠、水和氧气，电池总反应为，故A错误；B．电解熔融氯化钠时，电解槽的阳极如果用活泼金属材料，则会导致电解时阳极放电而不是电解质中的阴离子放电，可用石墨作阳极，故B正确；C．电解熔融氯化钠时，钠离子向阴极移动，氯离子向阳极移动，故C错误；D．方法①中只有钠离子得电子，方法②中不仅有钠离子还有氢离子得电子，所以制得相等量的钠，两反应中转移的电子总数不相等，故D错误；故选：B。【变式练1】（2023秋·全国·高三校联考开学考试）某小组设计利用盐湖水的工业流程如下图所示：下列叙述正确的是A．根据物质组成分类，纯碱和烧碱都属于碱B．利用氯化钠溶解度随温度升高而减小提取粗盐C．上述制备烧碱的副产品可以用于制备盐酸D．工业制备钠的尾气可以直接排入空气中【答案】C【解析】A．纯碱是碳酸钠的俗称，属于盐类，不属于碱，故A错误；B．氯化钠的溶解度随温度升高而增大，但溶解度随温度变化小，故B错误；C．由图可知，制备烧碱的副产品为氢气和氯气，氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，氯化氢溶于水得到与水，所以制备烧碱的副产品可以用于制备盐酸，故C正确；D．工业制备钠的尾气为有毒的氯气，直接排入空气中会污染环境，所以不能直接排入空气中，故D错误；故选C。【变式练2】（2023秋·山西大同·高三统考开学考试）根据下列装置和物质，能达到相应实验目的的是

A．验证的水解程度比大B．实验室制备C．铁表面镀铜D．演示喷泉实验A．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】A．碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度不同，碳酸钠饱和溶液和碳酸氢钠饱和溶液的浓度不相等，由探究实验的变量唯一原则可知，用测量饱和溶液浓度pH的方法不能验证碳酸根离子和碳酸氢根离子水解程度的大小，故A错误；B．启普发生器是用于不溶于水的块状固体与液体不加热制备不溶于水气体的装置，亚硫酸钠为溶于水的固体粉末，且二氧化硫易溶于水，所以不能用启普发生器制备二氧化硫，故B错误；C．铁表面镀铜时，铜应与直流电源正极相连作电镀池的阳极，铁制镀件作阴极，故C错误；D．氨气极易溶于水，通过挤压胶头滴管使圆底烧瓶中的氨气溶于水使得气体的物质的量减小产生内外压强差而形成喷泉，故D正确；故选D。考向2与电解有关的计算【典例2】（2023·全国·高三专题练习）利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠B．铜的电解精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属D．外加电流法中，Y是待保护金属【答案】D【解析】A．氯碱工业上，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，阴极附近得到氢氧化钠，即Y附近能得到氢氧化钠，故A错误；B．铜的精炼中，粗铜作阳极X，纯铜作阴极Y，硫酸铜溶液作电解质溶液，故B错误；C．电镀工业上，阴极Y是待镀金属，阳极X是镀层金属，故C错误；D．外加电流的阴极保护法中，阴极Y是待保护金属，故D正确；故选D。【变式练3】（2023·全国·高三专题练习）金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－=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Zn2＋D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt【答案】D【解析】A．电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，选项A错误；B．因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－=Ni，可见，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，选项B错误；C．电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，选项C错误；D．Cu和Pt金属性较弱，电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt，选项D正确；答案选D。【变式练4】（2023春·全国·高三专题练习）普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述中正确的是A．电极a为精铜，电极b为粗铜B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区D．当电路中通过1mol电子时，可生成16g精铜【答案】A【解析】由图可知，电极a与电源负极相连，为阴极，电极b与电源正极相连，为阳极，电解精炼铜过程中，阴极为精铜，电极方程式为：Cu2++2e=Cu，阳极为粗铜，电极方程式为：Cu2e=Cu2+，甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质离子阳离子进入阴极区，乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，以此解答。A．由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为精铜；电极b阳极，为粗铜，故A正确；B．甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质离子阳离子进入阴极区，故B错误；C．乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，故C错误；D．电解精炼Cu的装置中，阴极电极方程式为：Cu2++2e=Cu，当电路中通过1mol电子时，可生成精铜，其质量为32g，故D错误；故选A。三年真题·两年模拟三年真题·两年模拟1．（2022·广东·高考真题）以熔融盐为电解液，以含和等的铝合金废料为阳极进行电解，实现的再生。该过程中A．阴极发生的反应为 B．阴极上被氧化C．在电解槽底部产生含的阳极泥 D．阳极和阴极的质量变化相等【答案】C【解析】根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含和等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电子生成Al单质，从而实现Al的再生，据此分析解答。A．阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2+，A错误；B．Al在阳极上被氧化生成Al3+，B错误；C．阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；D．因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误；故选C。2．（2024·湖南长沙·长郡中学校联考模拟预测）含有硝酸盐和亚硝酸盐的酸性废水可导致水体富营养化，引发环境污染。如图是利用电化学原理处理的原理，下列有关叙述错误的是A．直流电源为铅蓄电池时，极连接X电极B．Y电极上发生还原反应C．阳极电极反应方程式为D．当产生28g时，一定有6mol穿过质子交换膜【答案】D【解析】A．在Y电极得到电子转化为氮气，即Y为阴极，X为阳极，铅蓄电池极为正极，故A正确；B．Y为阴极，发生还原反应，故B正确；C．阳极区电解质为硫酸溶液，故电极反应式为，故C正确；D．由于不能确定参与电极反应的中氮元素的具体化合价，所以转移电子数无法确定，迁移数量无法确定，故D错误；故选D。3．（2023·山西晋城·晋城市第一中学校校考模拟预测）室温钠硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：，，下列叙述错误的是A．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能B．放电时负极反应为：C．充电时从硫电极向钠电极迁移D．放电时外电路电子流动的方向是【答案】B【解析】钠硫电池中钠作负极，电极反应式为：Nae=Na+，表面喷涂有硫磺粉末的炭化纤维素纸作正极，电极反应式为：S8+e→S，S+e→S，2Na++S+2(1)e→Na2Sx，充电时，钠电极作阴极，电极反应式为：Na++e=Na，据此分析。A．炭化纤维素纸具有导电性，其作用是增强硫电极导电性能，故A正确；B．钠硫电池中钠作负极，电极反应式为：Nae=Na+，故B错误；C．由分析知，充电时Na电极作为阴极，阳离子移向阴极，因此充电时Na+从硫电极向钠电极迁移，故C正确；D．放电时，电子由负极流向正极，由分析知，a为负极，b为正极，因此放电时外电路电子流动的方向是a→b，故D正确；故选B。4．（2023·辽宁鞍山·统考一模）海水中有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术，提取原理如图所示，下列说法错误的是A．该装置将光能间接转变为化学能B．a极为阴极，电极上发生还原反应C．电解过程中可监测到b极附近溶液pH减小D．固体陶瓷膜允许Li+、H2O等较小微粒通过【答案】D【解析】本装置利用太阳能从海水中提取金属锂，由于锂能与水发生反应，所以Li应在电极a生成，从而得出电极a为阴极，电极b为阳极。A．该装置是将太阳能转化为电能，然后电解海水制取锂，则将光能间接转变为化学能，A正确；B．由分析可知，a极为阴极，电极上Li+得电子生成Li，发生还原反应，B正确；C．电解过程中，b极Cl失电子生成Cl2，Cl2溶于水后有一部分与水反应生成HCl和HClO，所以电极附近溶液pH减小，C正确；D．海水中的Li+通过固体陶瓷膜进入电极a，得电子生成Li，若H2O也进入电极a附近，则生成的Li与H2O发生反应，所以固体陶瓷膜允许Li+通过，但不允许H2O等较小微粒通过，D错误；故选D。5．（2023·福建福州·统考模拟预测）我国科学家经过研究发明了以下装置从海水中提取锂单质，其工作原理如图所示。该装置运行期间电极Ⅱ上产生和气体X。下列说法错误的是A．该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化B．电极Ⅰ连接太阳能电池的负极C．工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH增大D．实验室检验气体X可用湿润的淀粉KI试纸【答案】C【解析】由图可知，锂离子向电极I迁移，则电极I为阴极，电极反应式：；电极II为阳极，该装置运行期间电极Ⅱ上产生和气体X，则电极反应式：、；A．根据该装置示意图可知，实现了太阳能→电能→化学能的转化，故A正确；B．根据分析可知，电极I为阴极，连接太阳能电池负极，故B正确；C．根据分析可知，电极II为阳极，电极反应式：、，则工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH减小，故C错误；D．根据分析可知X气体为，可用湿润的淀粉KI试纸检验，故D正确；答案选C。6．（2024·福建泉州·统考一模）一种水系的锌可充电超级电池放电时原理如图所示，下列说法错误的是A．放电时，电解质中的保持不变B．放电时，电极a为正极C．充电时，消耗电路中转移电子数为D．充电时，阳极反应式：【答案】A【解析】由图可知，放电时，Zn化合价升高失电子，故电极b作负极，电极反应式为Zn2e+4OH=，电极a为正极，电极反应式为MX(OH)+e=MX+OH，充电时，电极b作阴极，电极反应式为+2e=Zn+4OH，电极a作阳极，电极反应式为MX+OHe=MX(OH)，据此作答。A．放电时，由两极反应可知，电池总反应为Zn+2MX(OH)+2OH=+2MX，故电解质中的c(OH)减小，故A错误；B．放电时，Zn化合价升高失电子，故电极b作负极，电极a为正极，故B正确；C．充电时，电极b作阴极，电极反应式为+2e=Zn+4OH，消耗1mol电路中转移电子数为2NA，故C正确；D．充电时，电极a作阳极，电极反应式为MX+OHe=MX(OH)，故D正确；故选：A。考点考点三隔膜在电化学中的作用重难点辨析重难点辨析1．常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。(4)双极膜，双极膜亦称双极性膜，是特种离子交换膜，它是由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的特点是在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和OH离子源。2．隔膜的作用(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。规律·方法·技巧·点拔规律·方法·技巧·点拔解这类问题可以分三步：第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。反应物相同，不同的交换膜，迁移的离子种类不同；同种交换膜，转移相同的电子数，如果离子所带电荷数不同，迁移离子数不同。离子迁移依据电荷平衡，而离子数目变化量可能不相等。交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移，使指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。典型例题剖析典型例题剖析考向1提高产品纯度【典例1】（2023秋·四川成都·高三校联考开学考试）钒电池具有特殊的电池结构，具有充电迅速、比能量高、价格低廉等优点，工作原理如图所示。酸性溶液中钒通常以、、、等形式存在，离子颜色依次为紫色、绿色、蓝色、黄色。放电过程中，a极电解质溶液由紫色变为绿色。下列说法错误的是A．该电池工作原理为：B．放电时，由质子交换膜左侧移向右侧C．充电时，a极发生还原反应，应接电源正极D．充电时，b极附近溶液黄色加深【答案】C【解析】放电过程中，a极电解质溶液由紫色变为绿色，可知失电子发生氧化反应生成，则a是负极、b是正极。A．放电时，负极反应为、正极发生还原反应，该电池工作原理为：，故A正确；B．放电时，a是负极、b是正极，阳离子向正极移动，由质子交换膜左侧移向右侧，故B正确；C．放电时，a是负极、b是正极，充电时，a极发生还原反应，应接电源负极，故C错误；D．充电时，b极为阳极，发生氧化反应，失电子生成，附近溶液蓝色变为黄色，故D正确；选C。【变式练1】（2023春·安徽·高三安徽省宿松中学校联考开学考试）一种可实现氢气循环利用的新型电池的放电工作原理如图所示，下列说法正确的是A．放电时，电子由极经外电路到极B．放电时，极电极反应式为C．放电过程中由左池通过交换膜向右池移动D．充电时，电极接电源的负极【答案】B【解析】A．根据图示，放电时，氢气流入N极，N极氢气失电子发生氧化反应，N是负极、M是正极，电子由N极经外电路到M极，故A错误；B．放电时，氢气流入N极，N极氢气失电子发生氧化反应，极电极反应式为，故B正确；C．N是负极、M是正极，放电过程中由右池通过交换膜向左池移动，故C错误；D．放电时，N是负极、M是正极，充电时，电极接电源的正极，故D错误；选B。【变式练2】（2023秋·湖南·高三校联考阶段练习）含有硝酸盐和亚硝酸盐的酸性废水可导致水体富营养化，引发环境污染。如图是利用电化学原理处理的原理，下列有关叙述错误的是A．直流电源为铅蓄电池时，极连接X电极B．Y电极上发生还原反应C．阳极电极反应方程式为D．当产生28g时，一定有6mol穿过质子交换膜【答案】D【解析】A．在Y电极得到电子转化为氮气，即Y为阴极，X为阳极，铅蓄电池极为正极，故A正确；B．Y为阴极，发生还原反应，故B正确；C．阳极区电解质为硫酸溶液，故电极反应式为，故C正确；D．由于不能确定参与电极反应的中氮元素的具体化合价，所以转移电子数无法确定，迁移数量无法确定，故D错误；故选D。考向2限制离子迁移【典例2】（2023秋·重庆沙坪坝·高三重庆南开中学校考开学考试）钠离子电池以其快速充放电的特性受到科研工作者的重视，具有广泛的应用前景。某基于有机电解质的钠离子可充电电池的放电工作原理如图所示：下列说法正确的是A．x>yB．放电时，外电路通过电子，A电极质量减少C．充电时，B电极发生的反应为D．与锂离子电池相比，钠离子电池具有受损后不易燃烧的优点【答案】A【解析】放电时，钠电极为负极，A电极反应式为：Nae=Na+，B电极为正极，电极反应式为；A．由放电时B电极的物质转化关系可知，x>y，故A正确；B．放电时，外电路通过电子，A电极上Na失去电子生成Na+，消耗0.1molNa，A电极质量减少了，故B错误；C．充电时，B电极发生的反应为，故C错误；D．Na比Li活泼，受损后更易燃烧，故D错误；故选：A。【变式练3】（2024秋·内蒙古呼和浩特·高三统考阶段练习）己二腈是制尼龙66的原料，利用丙烯腈(，不溶于水)为原料、四甲基溴化铵为盐溶液制备己二腈的电化学合成装置如图所示，其总反应为：。下列说法正确的是A．电解过程中，向电极b移动B．电极a的电极反应为C．当电路中转移时，阳极室溶液质量增加9gD．在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解【答案】D【解析】由图结合总反应可知，a极丙烯腈得到电子发生还原反应生成己二腈：，则a为阴极，则b为阳极，b极中水失去电子发生氧化反应生成氧气：2H2O4e=4H++O2↑A．电解过程中阳离子向阴极移动，故向电极a移动，A错误；B．a极丙烯腈得到电子发生还原反应生成己二腈：，B错误；C．当电路中转移时，阳极室生成氧气，质量为8g，同时有1mol氢离子（质量为1g）进入阴极区，故溶液质量减少9g，C错误；D．丙烯腈为有机物，在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解，D正确；故选D。【变式练4】（2023秋·广东·高三校联考阶段练习）电解法制取Na2FeO4的总反应为Fe+2H2O+2OH=+3H2↑，工作原理如图所示。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。下列叙述正确的是A．铁电极做阳极，发生还原反应B．Ni电极发生还原反应，有H2生成C．该离子交换膜为阳离子交换膜D．当电路中通过1mol电子时，阴极区有11.2LH2生成【答案】B【解析】制备高铁酸盐较好的方法为电解法：Fe+2H2O+2OH+3H2↑，电解过程中Fe做电解池的阳极，Ni做阴极，碱性溶液中阳极电极反应为：Fe6e+8OH═+4H2O，阴极电极反应：2H2O+2e=H2↑+2OH，据此分析解题。A．由题干图示信息可知，铁电极与电源正极相连，做阳极，阳极发生氧化反应，A错误；B．由题干图示信息可知，Ni电极与电源负极相连，是阴极发生还原反应，电极反应为：2H2O+2e=2OH+H2↑，有H2生成，B正确；C．电解池中阳离子由阳极移向阴极，阴离子由阴极移向阳极，又知Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原，故阴极产生的OH经过离子交换膜移向阳极，以保证阳极区呈碱性，故该离子交换膜为阴离子交换膜，C错误；D．由分析可知，阴极电极反应：2H2O+2e=H2↑+2OH，则当电路中通过1mol电子时，阴极区有2生成，题干未告知标准状况故无法计算H2的体积，D错误；故答案为：B。考向3提高电流效率【典例3】（2023·全国·高三专题练习）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氧化钛制备金属钛。下列说法正确的是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C＋2O2－－4e－=CO2↑C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D．阴极的电极反应式为Ca－2e－=Ca2＋【答案】B【解析】由图可知，石墨为阳极，其电极反应式为C＋2O2－－4e－=CO2↑，钛网是阴极，其电极反应式为Ca2＋＋2e－=Ca。A．将熔融CaF2CaO换成Ca(NO3)2溶液，阴极上H＋放电，无法得到金属Ca，选项A错误；B．由图可知，石墨为阳极，其电极反应式为C＋2O2－－4e－=CO2↑，选项B正确；C．钛网是阴极，其电极反应式为Ca2＋＋2e－=Ca，钙还原二氧化钛的化学方程式为2Ca＋TiO2=Ti＋2CaO，制备金属钛前后，CaO的总量不变，选项C错误；D．钛网是阴极，其电极反应式为Ca2＋＋2e－=Ca，选项D错误；答案选B。【变式练5】（2023秋·广东佛山·高三统考开学考试）2022年我国十大科技突破——海水直接电解制，其工作原理如图，防水透气膜只能水分子通过。下列说法正确的是A．a为电解池的阴极B．b的电极反应方程式：C．去除透气膜，a极发生的电极反应不变D．电解池工作时，海水侧的离子浓度理论上逐渐减小【答案】B【解析】A．阴离子氢氧根向a极移动，故a为电解池的阳极发生氧化反应生成氧气，A错误；B．b的电极反应方程式：，B正确；C．去除透气膜，海水中氯离子在阳极发生氧化反应，故a极发生的电极反应发生变化，C错误；D．电解池工作时，溶剂水不断通过透气膜进入a、b两极发生反应，海水侧的离子浓度理论上逐渐增大，D错误；故选B。【变式练6】（2023秋·四川南充·高三四川省南充高级中学校考阶段练习）某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是A．a极为电源负极B．理论上转移2mole生成4gH2C．阳极的(主要)电极反应：Cl+H2O2e=HClO+H+D．电解后海水pH下降【答案】C【解析】A．钛网为阳极，钛网与电源的a极相连，则a极为电源正极，A项错误；B．钛箔上生成H2的电极反应为2H++2e=H2↑，理论上转移2mole生成1molH2，生成H2的质量为2g，B项错误；C．高选择性催化剂PRT可抑制O2产生，则阳极的(主要)电极反应为海水中Cl发生失电子的氧化反应生成HClO，电极反应式为Cl+H2O2e=HClO+H+，C项正确；D．电解的主要总反应为H++Cl+H2OHClO+H2↑，电解后海水中H+浓度减小，pH上升，D项错误；答案选C。三年真题·两年模拟三年真题·两年模拟1．（2022秋·江苏徐州·高三江苏省沛县中学校考阶段练习）由于钠与锂具有相似的物理和化学性质，因此钠离子电池与锂离子电池的工作原理相似。有机钠离子电池一般采用对苯二甲酸钠(结构简式如图)作为电极材料。有机钠离子电池的工作原理图如图(SEI代表钠离子交换膜)。下列说法中正确的是A．充电时，a连接电源的负极B．放电时，电解质溶液中向右移动C．有机钠离子电池工作时，正极反应式为D．用铅蓄电池对该有机钠离子电池充电，每消耗铅，有机钠离子电池正极区域质量增加【答案】C【解析】A．充电时，电子a→b，a为阳极，连接电源的正极，故A错误；B．放电时，钠离子移向正极（a极），向左移动，故B错误；C．有机钠离子电池工作时与锂离子电池的工作原理相似，对苯二甲酸钠得到电子，其电极反应式为，故C正确；D．铅蓄电池工作时，负极反应式为，铅物质的量为，转移电子数为，有机钠离子电池正极区域转移出钠离子，质量减小，故D错误；故选C。2．（2024·福建泉州·统考一模）一种水系的锌可充电超级电池放电时原理如图所示，下列说法错误的是A．放电时，电解质中的保持不变B．放电时，电极a为正极C．充电时，消耗电路中转移电子数为D．充电时，阳极反应式：【答案】A【解析】由图可知，放电时，Zn化合价升高失电子，故电极b作负极，电极反应式为Zn2e+4OH=，电极a为正极，电极反应式为MX(OH)+e=MX+OH，充电时，电极b作阴极，电极反应式为+2e=Zn+4OH，电极a作阳极，电极反应式为MX+OHe=MX(OH)，据此作答。A．放电时，由两极反应可知，电池总反应为Zn+2MX(OH)+2OH=+2MX，故电解质中的c(OH)减小，故A错误；B．放电时，Zn化合价升高失电子，故电极b作负极，电极a为正极，故B正确；C．充电时，电极b作阴极，电极反应式为+2e=Zn+4OH，消耗1mol电路中转移电子数为2NA，故C正确；D．充电时，电极a作阳极，电极反应式为MX+OHe=MX(OH)，故D正确；故选：A。3．（2023秋·山西朔州·高三怀仁市第一中学校校联考阶段练习）水系有机液流电池作为大规模储能技术，在实现可再生能源高效利用方面展现出良好的应用潜力。一种新型有机液流电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是A．放电时，多孔碳电极A为负极，其电极反应为B．离子交换膜为阴离子交换膜C．充电时，阴极的电极反应为D．增大泵的功率，能提高液体的流速，但并不能增大电池的电流量【答案】C【解析】A．根据图示，放电时，多孔碳电极A发生还原反应，A为正极，其电极反应为，故A错误；B．根据图示，充放电时，左右两侧的阴离子没有混合，为平衡电荷，通过阳离子移动导电，所以离子交换膜为阳离子交换膜，故B错误；C．充电时，多孔碳电极B为阴极，阴极的电极反应为，故C正确；D．增大泵的功率，能提高液体的流速，即能提高氧化剂、还原剂的流速，单位时间内可转移更多的电子，所以可以增大电池的电流量，故D错误；选C。4．（2022秋·辽宁大连·高三大连八中校考阶段练习）中科院大连化物所储能技术研究部将锌溴液流电池电堆面容量提高至140mAh/cm2，从而大幅度提高了电池能量密度。其原理如图所示(已知：络合溴为Br、Br等)，下列说法正确的是A．端电极电势比端电极电势低B．放电时，负极电极反应为C．充电时，负极材料每增重65g，正极发生还原反应产生160gBr2D．放电时，电极表面之间的微孔隔膜阻止了络合溴向锌沉积物的扩散，减少了电池的自放电【答案】D【解析】A．端为电池正极，端为电池负极，则端电极电势比端电极电势高，故A错误；B．放电时，负极发生氧化反应，电极反应为，故B错误；C．充电时，正极作阳极，发生氧化反应，故C错误；D．放电时，Br、Br离子形式从正极向负极扩散，扩散到负极附近，沉积的锌与之发生反应，会造成自放电，电极表面之间的微孔隔膜阻止了络合溴向锌沉积物的扩散，从而减少了电池的自放电，故D正确；故选D。5．（2023秋·河南·高三校联考开学考试）我国科学家采用双极膜实现连续合成氨，电解装置工作原理如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH，并在电流作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是A．催化电极a上的电势低于催化电极bB．工作一段时间后，右室中c(OH)不变C．生成氨气和氧气的质量比为17∶64D．若使用铅酸蓄电池作电源，获得1molNH3时，铅酸蓄电池中有8molH2O生成【答案】B【解析】由示意图可知，催化电极a上的电极反应为：，电极a为阴极；催化电极b上的电极反应为：，电极b为阳极。A．催化电极a(阴极)上的电势低于催化电极b(阳极)，故A正确；B．当电路中转移8mol时，右室消耗8mol，同时生成4mol，且双极膜会向右室迁移8mol，因此右室中减小，故B错误；C．由电极方程式可知，，因此生成的，故C正确；D．铅酸蓄电池放电方程式为：。当生成1mol时，电路中转移8mol，由铅酸蓄电池的方程式可知铅酸蓄电池对应生成8mol，故D正确；故选：B。6．（2023·重庆·统考高考真题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是A．电极a为阴极B．从电极b移向电极aC．电极b发生的反应为：

D．生成半胱氨酸的同时生成烟酸【答案】D【解析】该装置是电解池，电极b上3甲基吡啶转化为烟酸过程中‘加氧少氢’，发生氧化反应，则b为阳极，a为阴极，阴极电极反应式为

+2e+2H+=2

；A．a极上硫元素化合价升高，a为阴极，A正确；B．电解池中阳离子移向阴极，则H+移向a电极，B正确；C．电极b上3甲基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应，在酸性介质中电极反应式为：

，C正确；D．根据电子守恒可得关系式：

~6e~6

，因此生成6mol半胱氨酸的同时生成烟酸，D错误；故选：D。7．（2023·江苏·统考高考真题）氢元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。、、是氢元素的3种核素，基态H原子的核外电子排布，使得H既可以形成又可以形成，还能形成、、、、等重要化合物；水煤气法、电解水、光催化分解水都能获得，如水煤气法制氢反应中，与足量反应生成和吸收的热量。在金属冶炼、新能源开发、碳中和等方面具有重要应用，如在催化剂作用下与反应可得到。我国科学家在氢气的制备和应用等方面都取得了重大成果。下列化学反应表示正确的是A．水煤气法制氢：

B．催化加氢生成的反应：C．电解水制氢的阳极反应：D．与水反应：【答案】B【解析】A．水煤气法制氢的反应为吸热反应，其热化学方程式为

，A错误；B．由题意可知在催化剂作用下与反应可得到，根据原子守恒可得离子方程式为，B正确；C．电解水制氢的阳极反应为，C错误；D．与水反应化学方程式为，中H原子不守恒，D错误。故选B。8．（2023·广东·统考高考真题）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是A．电解总反应：B．每生成，双极膜处有的解离C．电解过程中，阳极室中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【答案】B【解析】由信息大电流催化电解溶液制氨可知，在电极a处放电生成，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为，电极b为阳极，电极方程式为，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为，故A正确；B．每生成，阴极得8mole－，同时双极膜处有8mol进入阴极室，即有8mol的解离，故B错误；C．电解过程中，阳极室每消耗4mol，同时有4mol通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于被催化解离成和，可提高氨生成速率，故D正确；故选B。考点考点四金属的腐蚀与防护重难点辨析重难点辨析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非金属单质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)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水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极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联系吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理a．负极：比被保护金属活泼的金属；b．正极：被保护的金属设备。②外加电流阴极保护法—电解原理a．阴极：被保护的金属设备；b．阳极：惰性金属或石墨。(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。规律·方法·技巧·点拔规律·方法·技巧·点拔1．判断金属腐蚀快慢的规律(1)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>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。(2)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。(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。2．两种保护方法的比较外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。(1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。(2)金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。(3)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。(4)两种保护方法的比较外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。典型例题剖析典型例题剖析考向1金属腐蚀的原理、金属腐蚀速率快慢的比较【典例1】（2023秋·福建宁德·高二福建省宁德第一中学校考阶段练习）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是A．铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈B．海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极保护法保护金属船体C．航纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀D．保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀【答案】B【解析】A．水滴内部比边缘溶氧量少，不易发生吸氧腐蚀，不容易生锈，A错误；B．锌比铁活泼，船底镶嵌锌块，与海水、船构成原电池，锌作负极被消耗，铁作正极被保护，利用的是牺牲阳极保护法，B正确；C．纯银器长时间暴露在空气中，会与空气中的H2S、O2反应生成黑色的Ag2S，发生的是化学腐蚀，C错误；D．保暖贴在发热过程中主要发生了电化学腐蚀——吸氧腐蚀，D错误；故选B。【变式练1】（2023·四川南充·统考模拟预测）研究小组将混合均匀的铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入一定浓度醋酸溶液，进行铁的电化学腐蚀实验，容器中的压强随时间的变化曲线如图2。下列说法正确的是A．0t1时压强增大的原因可能是铁腐蚀放出热量B．铁被氧化的电极反应式为：C．碳粉上发生了氧化反应D．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能【答案】A【解析】A.根据，0t1时压强增大的原因可能是铁腐蚀放出热量使压强增大，故A正确；B.铁被氧化的电极反应式为：，故B错误；C.铁发生氧化反应，碳粉上发生还原反应，故C错误；D.铁腐蚀过程中化学能部分转化为电能，还有转化成热能的部分，故D错误；故答案选A。【变式练2】（2023·全国·高三专题练习）炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是A．腐蚀过程中，负极是CB．Fe失去电子经电解质溶液转移给CC．正极的电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑D．C是正极，O2在C表面上发生还原反应【答案】D【解析】A．铁锅中含有的Fe、C和电解质溶液构成原电池，活泼金属为负极，故负极是Fe，A项错误；B．原电池中电子由负极Fe经外电路向正极C移动，在电解质溶液中依靠离子的移动导电，B项错误；C．该原电池中，C为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，C项错误；D．该原电池中，C为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，故D正确；故选D。考向2金属腐蚀的防护措施【典例2】（2023秋·湖北孝感·高三应城市第一高级中学校联考开学考试）化学与生活密切相关。下列日常生活场景中，相关措施正确的是选项ABCD场景塑料的老化食物氧化变质金属的腐蚀环境和物品消毒措施生产塑料时添加增塑剂用生石灰作脱氧剂被保护金属作原电池负极用紫外线照射A．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】A．防止塑料的老化应该添加防老剂，不是增塑剂，A错误；B．生石灰能够吸水防潮，不能作脱氧剂，B错误；C．被保护金属作原电池正极，可保护金属不被腐蚀，C错误；D．紫外线可以是蛋白质发生变性，故可用紫外线照射进行环境和物品消毒，D正确；故答案为：D。【变式练3】（2023秋·山东·高三校联考开学考试）化学改变了生产生活，推动了社会的进步和科技的发展。下列说法正确的是A．可将地沟油制成生物柴油变废为宝，生物柴油与柴油成分相同B．“天宫”空间站使用石墨烯存储器，石墨烯与金刚石互为同分异构体C．中科院首创用加聚合成可降解塑料聚二氧化碳，有利于实现“碳达峰、碳中和”D．采用外加电流阴极保护法对金属防腐，阳极不能为惰性电极【答案】C【解析】A．用地沟油生产的生物柴油属于酯类，组成元素为C、H、O，柴油是含碳原子数目不同的烃组成的混合物，组成元素为，二者成分不同，A错误；B．石墨烯与金刚石为碳元素的不同单质、互为同素异形体，B错误；C．用合成可降解塑料聚二氧化碳，实现了碳的回收和循环利用，有利于实现“碳达峰、碳中和”，C正确；D．采用外加电流阴极保护法保护金属，被保护金属与直流电源负极相连作阴极，阳极可以是惰性电极，D错误；故选C。【变式练4】（2022秋·海南海口·高三校联考期末）化学与人类生产、生活密切相关。下列说法错误的是A．电热水器用镁棒防止内胆被腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法B．铁件表面镀上保护层后，若镀件破损，铁一定易被腐蚀C．地下钢铁管道中嵌入锌块，可以减缓管道的腐蚀D．菜刀表面涂植物油，可防止菜刀生锈【答案】B【解析】A．电热水器内胆连接镁棒，形成了原电池，因镁比较活泼而作原电池的负极，从而对正极的热水器内胆起到了保护作用，故A正确；B．铁件表面镀上保护层后，若镀件破损，铁不一定易被腐蚀，例如如果镀的是金属锌，破损后形成原电池，锌是负极，铁是正极，铁仍然被