1、第第 3 讲讲电解池、金属的腐蚀与防护电解池、金属的腐蚀与防护 【2021备考】 最新考纲命题统计 1.理解电解池的构成、工作原理及应用。 2.能书写电极反应和总反应方程式。 3.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。 素养落地：能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，并运用电解池原理解决 实际问题；肯定电解原理对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化 学观念，能对与电解有关的社会热点问题做出正确的价值判断。 考点一电解原理 知识梳理 1.电解定义 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起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
2、.电解池 (1)构成条件 有与电源相连的两个电极。 电解质溶液(或熔融盐)。 形成闭合电路。 (2)电极名称及电极的反应式(如图) (3)电子和离子的移动方向(惰性电极) 4.电解过程 (1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序 阴极：阳离子放电顺序 Ag Fe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3 Mg2 NaCa2K。 阳极：活泼电极S2 IBrClOH最高价含氧酸根离子。 (4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷 守恒。 (5)最后写出电解
3、反应的总化学方程式或离子方程式。 5.惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示) 名师提示你 1.不要忘记水溶液中的 H 和 OH，不要把 H、OH误加到熔融电解质中。 2.最常用的放电顺序：阳极：活泼金属(一般指 Pt、Au 以外的金属)Cl OH； 阴极：Ag Fe3Cu2H，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 Zn2，如果溶液中 c(Zn2)c(H)，则 先在阴极上放电的是 Zn2 ，例如铁上镀锌时，放电顺序：Zn2H。 考向突破 考向一电解原理分析 对电解原理的理解 题目设计 1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)电解质溶液的
4、导电过程就是电解质溶液被电解的过程() (2)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() (3)电解时，电子的移动方向为：电源负极阴极阳极电源正极() (4)电解盐酸、硫酸等溶液，H 放电，溶液的 pH 逐渐增大() (5)用惰性电极电解 CuSO4溶液一段时间后， 加入 Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到 电解前的情况() 通过对电解装置的正确分析，掌握电 解原理 命题素材 下列是四套不同介质的电解装置，通电后在 A 装置石墨电极 a 和 b 附近分别滴加 一滴石蕊溶液。 题目设计 2.(1)在 A 装置中，Na 、SO2 4如何移动？石墨 a 周围溶液颜色如何
5、改变？石墨 b 周围溶液颜色如何改变？ (2)根据四套装置的电极反应，分析电解一段时间后，四套装置溶液的 pH 如何变 化？ 提示(1)Na 移向阴极(石墨 a)，SO2 4移向阳极(石墨 b)，石墨 a 附近由于 H 放电 (2H2O2e =H22OH)溶液呈碱性，石蕊显蓝色，石墨 b 附近由于 OH放 电(2H2O4e =O24H)溶液呈酸性，石蕊显红色。 (2)A 装置 pH 不变，B 装置总反应为 Cu2H2O= 通电 Cu(OH)2H2，消耗水使 OH 浓度增大，溶液的 pH 增大，C 装置，电解食盐水，生成 NaOH 使溶液的 pH 增大，D 装置，电解硫酸铜实质是电解水和硫酸铜，
6、水中的 OH 放电使溶液中的 H 浓度增大，溶液的 pH 减小。 考向二电解规律的理解与应用 通过电解规律实现非自发反应 题目设计 3.根据金属活动性顺序表，Cu 和稀 H2SO4不反应，怎样根据电解规律实现 Cu 和 稀 H2SO4反应产生 H2？写出电极反应，画出装置图。 提示铜作阳极，石墨作阴极，稀硫酸为电解液。 电极反应： 阳极：Cu2e =Cu2 阴极：2H 2e=H2 装置图(右图) 通过电解规律判断电解后溶液的酸碱 性变化 题目设计 4.根据用惰性电极电解电解质溶液的四种类型，判断电解一段时间后，溶液的 pH 的变化 类型化学物质pH 变化 放 O2生酸型CuSO4、AgNO3、
7、Cu(NO3)2 放 H2生碱型KCl、CaCl2 电解电解质型CuCl2 HCl 电解 H2O 型 NaNO3、Na2SO4、K2SO4 KOH HNO3 提示从上到下依次为 减小、增大、增大、不变、增大、减小 电解后，电解液复原问题分析 题目设计 5.若用惰性电极电解 CuSO4溶液一段时间后，需加入 98 g Cu(OH)2固体，才能使 电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数是多少？ 提示98 g Cu(OH)2的物质的量为 1 mol，相当于电解了 1 mol 的 CuSO4后，又电 解了 1 mol 的水，所以转移的电子数为 2NA2NA4NA。 通过电解规律，理解电解过
8、程，书写电 极反应 命题素材 根据对电解规律的理解， 用惰性电极电解 3 molL 1 NaCl 和 1 molL 1 CuSO4的混 合溶液，可看作三个电解阶段。 题目设计 6.第一阶段：相当于电解_溶液， 电极总反应_； 第二阶段：相当于电解_溶液， 电极总反应_； 第三阶段：相当于电解_溶液， 电极总反应_。 提示1 molL 1 CuCl2CuCl2= 电解 CuCl2 1 molL 1 NaCl2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl21 molL 1 NaOH 2H2O= 电解 O22H2 考点二电解原理的应用 知识梳理 1.电解饱和食盐水 (1)电极反应 阳极反应式：2Cl
9、 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 2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2 离子反应方程式：2Cl 2H2O=电解 2OH H2Cl2 (3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气 阳极：钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)。 阴极：碳钢网。 阳离子交换膜： 只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过。 将电解槽隔成阳极室和阴极室。 2.电解精炼铜 3.电镀铜 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 总方程式阳极、阴极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)= 电解 2NaCl2 2Cl 2e=Cl2 2Na 2e
10、=2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)= 电解 MgCl2 2Cl 2e=Cl2 Mg2 2e=Mg 冶炼铝 2Al2O3(熔融)= 电解 4Al3O2 6O2 12e=3O2 4Al3 12e=4Al 名师提示你 由于 AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的为熔 点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中， 阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。 考向突破 考向一电解原理的常规应用 对电解原理的常规应用做出判断 题目设计 1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中 c(C
11、u2 )均保持不变() (2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料() (3)电解冶炼镁、铝通常电解 MgCl2和 Al2O3，也可以电解 MgO 和 AlCl3() (4)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料() (5)用 Zn 作阳极，Fe 作阴极，ZnCl2溶液作电解质溶液，由于放电顺序 H Zn2， 不可能在铁上镀锌() 对电解原理应用的装置分析 命题素材 下面是两套电解应用的常规装置 题目设计 2.(1)请分析两装置中各电极的质量变化？ (2)请分析两装置中电解质溶液浓度的变化？ 提示(1)甲图中铜片质量减小，铁制品质量增加；乙图中粗铜质量减小，精铜质 量增加 (2)
12、甲图中 CuSO4溶液浓度几乎未变化， 因为阳极溶解多少铜， 阴极就析出多少铜； 乙图中 CuSO4溶液浓度逐渐变小，因为粗铜中混有 Zn、Fe 等杂质，放电后转化 成 Zn2 、Fe2等离子，此时 Cu2会转化为 Cu，造成 CuSO4 溶液浓度减小 考向二电解原理在工农业生产中的应用 通过电解原理，形成致密氧化膜，提高 抗腐蚀性 命题素材 用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为 H2SO4H2C2O4混合溶液。 题目设计 3.待加工铝质工件应作阳极还是阴极？写出电极反应式。 提示铝质工件应作阳极阳极 2Al6e 3H2O=Al2O36H 阴极 6H 6e =
13、3H2 总反应 2Al3H2O= 通电 Al2O33H2 应用电解原理制备新物质 命题素材 用惰性电极电解法可制备硼酸H3BO3或 B(OH)3， 其工作原理如图所示(阳膜和阴 膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。 题目设计 4.分析制备原理，并写出产品室发生的反应。 提示由图可知，b 电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成 O2和 H ，a 电极为 阴极，电解时阴极上水得电子生成 H2和 OH ，原料室中的钠离子通过阳膜进入 a 极室，B(OH) 4通过阴膜进入产品室，b 极室中氢离子通过阳膜进入产品室， B(OH) 4、H 发生反应生成 H3BO3。 产品室发生的反应为 B(OH) 4H =H
14、3BO3 H2O 应用电解原理治理污染 命题素材 某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农 药残留所造成的生态及健康危害问题。 题目设计 5.说出离子交换膜的类型，以及“酸性水”的成分及作用。 提示由装置图可知，左侧产生酸性水，为氯离子放电，产生氯气，溶于水生成 盐酸、次氯酸，具有强氧化性，能杀菌消毒。右侧产生碱性水，为氢离子放电， 产生氢氧根所致， 钾离子通过交换膜由左端(阳极区)迁移到右端(阴极区)与氢氧根 结合生成氢氧化钾，所以交换膜为阳离子交换膜。 拓展拾遗：电化学装置中的交换膜 1.交换膜的功能 使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)
15、。 2.交换膜在中学电化学中的作用 (1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。如在 电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧 化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸。 (2)用于物质的制备、分离、提纯等。 3.离子交换膜的类型 种类允许通过的离子及移动方向说明 阳离子 交换膜 阳离子移向电解池的阴极或原电池 的正极 阴离子和气体不能通 过 阴离子 交换膜 阴离子移向电解池的阳极或原电池 的负极 阳离子和气体不能通 过 质子 交换膜 质子移向电解池的阴极或原电池的 正极 只允许 H 通过 4.思维建模 题目： 三室式
16、电渗析法处理含 Na2SO4废水的原理如下图所示，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 SO2 4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。判断 ab、cd 是什么交换膜； 判断离子的迁移方向；书写电极反应式；判断电极产物。 思维模板 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 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 SO2 4通过 cd阳极cd 是阴离子交换膜 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 2H2O2e
17、 =H22OH ； 阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：OH SO2 4，阳极的电极反应式为 2H2O 4e =O24H。 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 SO2 4生成 H2SO4。 案例 1通过电解利用交换膜除杂 用电解法可提纯含有某种含氧酸根杂质的粗 KOH 溶液，其工作原理如图所示。 下列有关说法错误的是() A.阳极反应式为 4OH 4e=2H2OO2 B.通电后阴极区溶液 pH 会增大 C.K 通过交换膜从阴极区移向阳极区 D.纯净的 KOH 溶液从 b
18、 口导出 解析阳极区为粗 KOH 溶液，阳极上 OH 失电子发生氧化反应：4OH4e =2H2OO2， A 项正确； 阴极上 H2O 得电子发生还原反应： 2H2O2e =H2 2OH ，阴极区附近溶液中 c(OH)增大，pH 增大，B 项正确；电解时阳离子向 阴极移动，故 K 通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区，C 项错误；阴极区生成 KOH，故纯净的 KOH 溶液从 b 口导出，D 项正确。 答案C 案例 2通过电解利用交换膜制备物质 高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。 工业上可用电解浓 NaOH 溶液制备 Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室
19、。下列说法 错误的是() A.阳极反应式：Fe6e 8OH=FeO2 44H2O B.甲溶液可循环利用 C.离子交换膜 a 是阴离子交换膜 D.当电路中通过 2 mol 电子的电量时，会有 1 mol H2生成 解析A 项， 阳极发生氧化反应， 电极反应式： Fe6e 8OH=FeO2 44H2O， 正确；B 项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲 溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C 项，电解池中阳离子向阴极移 动，通过离子交换膜 a 的是 Na ，故 a 为阳离子交换膜，错误；D 项，阴极发生 还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为 2
20、H2O2e =H22OH ，当电路中通过 2 mol 电子的电量时，会有 1 mol H2 生成，正确。 答案C 考点三金属的腐蚀与防护 知识梳理 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 金属与干燥气体(如 O2、 Cl2、 SO2 等)或非电解质液体(如石油)等 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
21、条件 水膜酸性较强(pH 4.3) 水膜酸性很弱或呈中 性 电极材料及 反应 负极Fe：Fe2e =Fe2 正极C：2H 2e=H2 C：O22H2O4e =4OH 总反应式 Fe2H =Fe2 H2 2FeO2 2H2O=2Fe(OH)2 联系吸氧腐蚀更普遍 名师提示你 1.电解质所处环境决定金属的腐蚀方式：若电解质酸性较强，如 NH4Cl、H2SO4 等，则发生析氢腐蚀，相当于金属与酸构成原电池；若电解质为弱酸、中性、弱 碱，则发生吸氧腐蚀，相当于金属、氧气构成燃料电池。 2.两种腐蚀正极的现象不同：析氢腐蚀正极产生 H2，气体压强变大，pH 增大； 吸氧腐蚀正极吸收 O2，气体压强变小，
22、pH 增大。 3.金属的防护 (1)电化学防护 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。 外加电流的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。 (2)改变金属的内部结构组成，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。 名师提示你 我们通常把原电池的两极叫做正极和负极，电解池的两极叫做阳极和阴极，但实 际上，我们把失电子发生氧化反应的电极都统称为阳极，即原电池的负极也称为 阳极，这种叫法在教材上也有所体现(如下图)。 LK 选修 4 P21铜锌原电池装置示意图
23、 RJ 选修 4 P86牺牲阳极的阴极保护法示意图 考向突破 考向一金属腐蚀类型分析与判断 金属腐蚀原理分析 命题素材 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 题目设计 1.根据金属腐蚀原理分析铁锅腐蚀过程，并写出所发生的电极反应及有关的化学 反应。 提示铁锅中含有的 Fe、C 和电解质溶液构成原电池，活泼金属作负极，Fe 为负 极，C 作正极。具体电极反应如下： 负极：2Fe4e =2Fe2 正极：O24e 2H2O=4OH 2FeO22H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=F
24、e2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O 金属腐蚀类型的判断 命题素材 正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。 潮湿的空气、 酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl 溶液、稀 H2SO4等酸性溶液发生析氢 腐蚀。 题目设计 2.实验探究(如图所示) (1) 若 棉 团 浸 有 NH4Cl 溶 液 ， 铁 钉 发 生 _ 腐 蚀 ， 正 极 反 应 式 为 _， 右试管中现象是_。 (2) 若 棉 团 浸 有 NaCl 溶 液 ， 铁 钉 发 生 _ 腐 蚀 ， 正 极 反 应 式 为 _， 右试管中现象是_。 提示(1)析氢2H 2e=H2 有气泡冒出 (2)吸氧O24
25、e 2H2O=4OH 导管内液面上升 金属腐蚀快慢的判断 命题素材 对同一电解质溶液来说，电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐 蚀有防护措施的腐蚀。 题目设计 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 _。 提示 考向二金属腐蚀防护措施 两种电化学防腐判断 命题素材 利用下图装置可以模拟铁的电化学防护 题目设计 4.(1)若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，可减缓铁的腐蚀，我们把这种防腐称为 _。 (2)若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，可减缓铁的腐蚀，我们把这种防腐称为 _。 提示(1)牺牲阳极的阴极保护法 (2)外加电流的阴极保护法 两种电化学
26、防腐的设计与选择 命题素材 某同学进行下列实验 操作现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一 滴含酚酞和 K3Fe(CN)6的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如图所 示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域 为蓝色，在两色环交界处出现铁锈 题目设计 5.生铁片发生_腐蚀，中心区的电极反应式为_ _， 边缘处的电极反应式为_， 交界处发生的反应为_。 提示吸氧Fe2e =Fe2 O22H2O4e =4OH 4Fe(OH)2O2 2H2O=4Fe(OH)3、2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O 基础知识巩固 1.(2019江苏化学，10)将铁粉和活性炭的混合物用 NaCl 溶液湿润后，
27、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 Fe3e =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 答案C 2.(2019遵义航天高级中学第三次月考)关于图中装置说法正确的是() A.装置中电子移动的途径：负极FeM 溶液石墨正极 B.若 M 为滴加酚酞的 NaCl 溶液，通电一段时间后，铁电极附近溶液显红色 C.若 M 为 CuSO4溶液，可以实现石墨上镀铜 D.若将电源反接，M 为 NaCl 溶液，可以用于制备 Fe(OH)2并可以使其较长时间
28、 保持白色 答案B 3.(2019长沙市长郡中学上学期第五次调研)城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交 错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管 道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此 现象被称为“阳极保护” 。下列有关说法不正确的是() A.该装置能够将电能转化为化学能 B.管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为 Fe2e =Fe2 C.如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀 D.钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜 解析A.该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，正确；B.左端为阳极，
29、 其腐蚀速率较右端快，错误；C.如果没有外加电源，潮湿的土壤(接近中性)中的 钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸氧腐蚀，正确；D.根据题意，此种腐 蚀较慢， 所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜， 正确。 答案B 4.(2020北京市海淀区适应性练习)某实验小组在常温下进行电解饱和 Ca(OH)2溶 液的实验，实验装置与现象见下表。 序号 装置 现象 两极均产生大量气泡， b 极比 a 极多；a 极溶液逐渐产生白色 浑浊，该白色浑浊加入盐酸有 气泡产生 两极均产生大量气泡， d 极 比 c 极多；c 极表面产生少 量黑色固体； c 极溶液未见 白色浑浊 下列关于实验现象
30、的解释与推论，正确的是() A.a 极溶液产生白色浑浊的主要原因是电解过程消耗水，析出 Ca(OH)2固体 B.b 极产生气泡：4OH 4e=O22H2O C.c 极表面变黑：Cu2e 2OH=CuOH2O D.d 极电极反应的发生，抑制了水的电离 解析A、 a 极为电解池的阳极， 氢氧根离子放电生成氧气与石墨电极反应生成二 氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙，该白色浑浊为碳酸钙，加入盐酸 有二氧化碳产生，而不是析出 Ca(OH)2固体，故 A 错误；B、b 极是阴极，水电 离产生的氢离子放电生成氢气，而不是氢氧根离子放电，生成氧气，故 B 错误； C、c 极为阳极，表面产生少量黑色固体
31、，是铜放电生成的氧化铜，所以 c 极表面 变黑：Cu2e 2OH=CuOH2O，故 C 正确；D、d 极为阴极，是水电离产 生的氢离子放电生成氢气，促进了水的电离，故 D 错误；答案选 C。 答案C 考试能力过关 5.(2019湖南湖北八市十二校第一次调研联考)500 mL NaNO3和 Cu(NO3)2的混合 溶液中 c(NO 3)6 molL 1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极 均收集到气体 22.4 L(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为 500 mL，下列说法 正确的是() A.原混合溶液中 c(Na )6 molL1 B.电解后溶液中 c(H )4 molL1 C.
32、上述电解过程中共转移 8 mol 电子 D.电解后得到的 Cu 的物质的量为 2 mol 解析石墨作电极电解此溶液， 当通电一段时间后， 两极均收集到 22.4 L 气体(标 准状况)，n(O2) 22.4 L 22.4 L/mol1 mol，根据阳极反应 4OH 4e=O22H2O， 转移的电子为 4 mol，阴极发生 Cu2 2e=Cu、2H2e=H2，生成 1 mol 氢气转移 2 mol 电子，因此还需生成 1 mol 铜。A.c(Cu2 )1 mol 0.5 L2 molL 1，由 电荷守恒可知，原混合溶液中 c(Na )为 6 molL12 molL122 molL1，故 A 错误
33、；D.电解得到的 Cu 的物质的量为 1 mol，故 D 错误；C.由上述分析可知， 电解过程中转移电子总数为 4NA， 故 C 错误； B.电解后溶液中 c(H )为4 mol2 mol 0.5 L 4 molL 1，故 B 正确；故选 B。 答案B 6.(2020衡水中学高三上学期期中)利用电解法制备 Ca(H2PO4)2并得到副产物 NaOH 和 Cl2。下列说法正确的是() A.C 膜可以为质子交换膜 B.阴极室的电极反应式为 2H2O4e =O24H C.可用铁电极替换阴极的石墨电极 D.每转移 2 mol e ，阳极室中 c(Ca2)降低 1 molL1 解析A.通过图示分析 C
34、膜只能是阳离子交换膜，故 A 项错误；B.阴极室的电极 反应式为 2H2O2e =H22OH，故 B 项错误；C.阴极电极不参与反应，故 可用铁电极替换阴极的石墨电极，故 C 项正确；D.未给出溶液体积，无法计算浓 度，故 D 项错误。 答案C 7.(原创题)2019 年 4 月 30 日，国际自然保护联盟(IUCN)发表的研究显示，如果温 室气体排放维持现状不受监管，到本世纪末，46 个列入世界自然遗产的冰川中， 有近半将消失。如图所示电解装置可将 CO2转化为乙烯，减少温室气体的排放， 该装置的电解质溶液为强酸性水溶液，电极材料为惰性电极。下列有关说法正确 的是() A.a 为电池的正极
35、B.电解过程中 H 移向阳极 C.反应前后溶液的 pH 保持不变 D.阴极反应式：2CO212H 12e=C2H44H2O 解析二氧化碳得电子生成乙烯，为阴极反应，所以 a 为电池的负极，A 错误； 电解过程中 H 移向阴极，B 错误；阴极二氧化碳得电子生成乙烯，阳极氢氧根失 电子放出氧气，总反应为 2CO22H2O=C2H43O2，消耗水，H 浓度增大，pH 减小，C 错误；D 正确。 答案D A 级全员必做题 1.下列防止金属腐蚀的做法不可行的是() A.军事演习期间给坦克的履带上刷上油漆以防止生锈 B.地下钢管道每隔一段距离就连接一定数量镁块 C.在轮船外壳水线以下部分装上一定数量的锌块
36、 D.洗衣机的滚筒采用不锈钢材料，既耐磨又耐腐蚀 答案A 2.某溶液中含有 Cu2 、Fe2、Al3、Cl、NO 3，且浓度均大于 0.1 molL 1，用石 墨作电极进行电解时，肯定得不到的产物是() A.Cl2B.Al C.CuD.H2 解析阴极上 Al3 、 Fe2的放电能力弱于 H， 而 Cu2的放电能力比水电离出的 H 的放电能力强，阴极得到产物可能是 Cu、H2，阳极上 Cl放电能力强于 OH， 阳极得到的产物可能为 Cl2。 答案B 3.在酸性或碱性较强的溶液中，铝均溶解。用食盐腌制的食品不能长期存放在铝 制品中，其主要原因是() A.铝能与 NaCl 直接发生反应而被腐蚀 B.
37、长期存放的 NaCl 发生水解，其水溶液不再呈中性，可与铝发生反应 C.铝与铝制品中的杂质(碳)、NaCl 溶液形成原电池，发生析氢腐蚀 D.铝与铝制品中的杂质(碳)、NaCl 溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀 答案D 4.(2020福建省师范大学附属中学上学期期中考试)用如图装置研究电化学原理， 下列分析中错误的是() 选项连接 电极材料 分析 ab AK1K2石墨铁模拟铁的吸氧腐蚀 BK1K2锌铁 模拟钢铁防护中牺牲阳极的阴极保 护法 CK1K3石墨铁模拟电解饱和食盐水 DK1K3铁石墨 模拟钢铁防护中外加电流的阴极保 护法 解析A.在中性条件下，铁作负极失电子，石墨作正极，正极上氧气得电子生
38、成 氢氧根离子，则 Fe 发生吸氧腐蚀，故 A 正确；B.Zn、Fe 形成原电池，Zn 作负极 被腐蚀，Fe 作正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，故 B 正确；C.Fe 作阴 极，阴极上氢离子得电子，石墨作阳极，阳极上氯离子失电子，电解氯化钠溶液 生成氢气、氯气和氢氧化钠，故 C 正确；D.Fe 与正极相连，Fe 作阳极，Fe 失电 子，被腐蚀，Fe 不能被保护，故 D 错误。 答案D 5.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 NaOH B.铜的精炼中，X 是纯铜，Y 是粗铜
39、，Z 是 CuSO4 C.电镀工业中，X 是待镀金属，Y 是镀层金属 D.外加电流的阴极保护法中，Y 是待保护金属 解析电解饱和食盐水时，阴极区得到 H2和 NaOH。电解法精炼铜时，粗铜作阳 极，纯铜作阴极；电镀时，应以镀层金属作阳极，待镀金属作阴极。 答案D 6.电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示。已知 海水中含 Na 、Cl、Ca2、Mg2、SO2 4等离子，电极为惰性电极。下列叙述中 正确的是() A.B 膜是阴离子交换膜 B.通电后，海水中阳离子往 a 电极处运动 C.通电后，a 电极的电极反应式为 4OH 4e=O22H2O D.通电后，b 电极区周围会
40、出现少量白色沉淀 解析根据海水中离子成分及离子放电顺序知，通电后阳极是氯离子放电，阴极 是氢离子放电，电解过程中，海水中阳离子通过 B 膜进入阴极区，所以 B 膜是阳 离子交换膜(海水中阴离子通过 A 膜进入阳极区)， b 电极(阴极)区周围 OH 浓度增 大，与镁离子反应生成白色沉淀。 答案D 7.(2020浙江温州十校联合体期末联考)如图所示实验装置，下列说法不正确的是 () A.装置为铁的吸氧腐蚀实验 B.一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入 NaOH 溶液，即可观察到铁钉附近的 溶液有沉淀 C.向插入石墨棒的玻璃筒内滴入石蕊试液，可观察到石墨附近的溶液变红 D.若将装置中饱和食盐水换成
41、稀硫酸，装置内发生析氢腐蚀 解析无锈铁钉通过导线与石墨棒相连并插入饱和食盐水中形成原电池，由于 NaCl 溶液呈中性， 故铁钉发生吸氧腐蚀， 则正极反应式为 2H2OO24e =4OH ，A 正确；发生腐蚀时，Fe 作负极被氧化，电极反应式为 Fe2e=Fe2，一 段时间后，铁钉附近溶液中含有 Fe2 ，滴入 NaOH 溶液时，先生成 Fe(OH)2 沉淀， 后被氧化生成 Fe(OH)3沉淀，B 正确；发生吸氧腐蚀时，石墨棒周围溶液呈碱性， 滴入石蕊试液，溶液变成蓝色，C 错误；将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，电解 质溶液呈酸性，发生腐蚀时，正极反应式为 2H 2e=H2，故发生析氢腐蚀， D
42、正确。 答案C 8.(2019广东深圳一模)利用如图所示装置可制取 H2，两个电极均为惰性电极，c 为阴离子交换膜。下列叙述正确的是() A.a 为电源的正极 B.工作时，OH 向左室迁移 C.右室的电极反应式为 C2H5OHH2O4e =CH3COO5H D.生成 H2和 CH3COONa 的物质的量之比为 21 解析根据图示，电解池左侧生成氢气，是溶液中的水放电，发生了还原反应， 左侧电极为阴极，则 a 为电源的负极，故 A 错误；工作时，在阴极水放电生成 H2和 OH ，OH浓度增大，向右室迁移，故 B 错误；右室电极为阳极，发生氧 化反应，根据图示，右室溶液显碱性，不可能生成 H ，故
43、 C 错误；根据得失电 子守恒， 生成 1 mol H2转移 2 mol 电子， 则生成 CH3COONa 的物质的量为2 mol 4 0.5 mol，H2和 CH3COONa 的物质的量之比为 21，故 D 正确。 答案D 9.(2018福州毕业班质检，12)科研人员设计一种电化学反应器，以 Na2SO4溶液为 电解质，负载纳米 MnO2的导电微孔钛膜和不锈钢为电极材料。这种电催化膜反 应器可用于正丙醇合成丙酸，装置示意图如图。以下叙述错误的是() A.微孔钛膜作阴极 B.使用 Na2SO4溶液是为了在电解开始时增强溶液导电性 C. 丙 醇 转 化 为 丙 酸 的 电 极 反 应 式 为 ：
44、 CH3CH2CH2OH H2O 4e =CH3CH2COOH4H D.反应器工作时料槽中正丙醇分子向电催化膜移动 解析微孔钛膜与电源正极相连，作阳极，A 项错误；Na2SO4为强电解质，使用 Na2SO4溶液是为了在电解开始时增强溶液导电性，B 项正确；丙醇转化为丙酸， 发生氧化反应：CH3CH2CH2OHH2O4e =CH3CH2COOH4H，C 项正确； 反应器工作时，正丙醇发生氧化反应，根据阳极上发生氧化反应，知正丙醇分子 向电催化膜移动，D 项正确。 答案A 10.钢铁是目前应用最广泛的金属材料， 了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要 意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用
45、寿命。 (1)抗腐蚀处理前， 生产中常用盐酸来除铁锈。 现将一表面生锈的铁件放入盐酸中， 当 铁 锈 除 尽 后 ， 溶 液 中 发 生 的 化 合 反 应 的 化 学 方 程 式 为 _。 (2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。 若 X 为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关 K 应置于_处。 若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，该电化学防护法称为_。 (3)图中若 X 为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关 K 置于 N 处，一段时 间后，当铁件质量增加 3.2 g 时，X 电极溶解的铜的质量_3.2 g(填“” 或“”)。 (4)图中若 X 为铜，容器中海水替换为 FeCl3溶液，开关
46、 K 置于 M 处，铜电极发 生的反应式_， 若将开关 K 置于 N 处，发生的总反应式_ _。 解析(1)铁锈的成分为 Fe2O3，能和盐酸反应生成 FeCl3和水，当铁锈除尽后，溶 液中发生的化合反应的化学方程式为 Fe2FeCl3=3FeCl2。 (2)若 X 为碳棒，由于 Fe 比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使 Fe 为电解池的阴极 即连接电源的负极，故 K 连接 N 处。若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，Zn 为阳 极被腐蚀，Fe 为阴极被保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。 (3)若 X 为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关 K 置于 N 处，一段时间后， 当铁件质量增加
47、 3.2 g 时，由于粗铜中有杂质参加反应，所以 X 电极溶解的铜的 质量3.2 g。 (4)若 X 为铜，容器中海水替换为 FeCl3溶液，开关 K 置于 M 处，此时构成原电 池装置，铜电极为正极，发生的反应式：2Fe3 2e=2Fe2；若将开关 K 置于 N 处，此时构成电解池装置，铜为阳极，铜本身被氧化而溶解，阴极铁离子被还 原，发生的总反应式：Cu2Fe3 =2Fe2Cu2。 答案(1)Fe2FeCl3=3FeCl2 (2)N牺牲阳极的阴极保护法(3) (4)2Fe3 2e=2Fe2 Cu2Fe3 =2Fe2Cu2 11.知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。 某学习小组将有关“电解
48、饱和食盐 水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。 (1)图 1 中，电解一段时间后，气球 b 中的气体是_(填化学式)，U 形管 _(填“左”或“右”)边的溶液变红。 (2)利用图 2 制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分， 则 c 为 电 源 的 _ 极 ； 该 发 生 器 中 反 应 的 总 离 子 方 程 式 为 _ _。 (3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电) 能 30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图 3 所示(其中的电极未标出， 所用的离子膜都只允许阳离子通过)。 燃料电池 B 中的电极反
49、应式分别为 负极_， 正极_。 分析图 3 可知，氢氧化钠的质量分数为 a%、b%、c%，由大到小的顺序为 _。 解析(1)图 1 中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池 阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以气球 a 中 气体是氯气， 气球 b 中的气体是氢气， 同时阴极附近有 NaOH 生成，溶液呈碱性， 无色酚酞遇碱变红色，所以 U 形管右边溶液变红色。 (2)利用图 2 制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上 氢离子放电生成氢气， 同时阴极有 NaOH 生成， 氯气和氢氧化钠反应生成 NaClO， 次氯酸钠具有漂白性，为
50、了使反应更充分，则下边电极生成氯气，上边电极附近 有 NaOH 生成，上边电极生成氢气，为阴极，则 c 为负极，d 为正极，其电池反 应式为 Cl H2O=电解 ClO H2。 (3)B 是燃料电池，右边电池中通入空气，左边原电池中通入气体 Y，则 Y 是氢 气，则电解池中左边电极是阳极，右边电极是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上 氢离子放电；燃料电池中通入氧化剂的电极是正极，通入氢气的电极是负极，正 极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应 生成水，负极、正极反应式分别为 2H24e 4OH=4H2O、O24e 2H2O=4OH 。图 3 电解池中加入 NaOH
