【配套K12】[学习]2019年高考化学一轮综合复习 第六章 化学反应与能量变化 第22讲 电解池

第22讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护

考纲要求 1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。

考点一 电解的原理

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

①有与电源相连的两个电极。 ②电解质溶液(或熔融电解质)。 ③形成闭合回路。 2．电解池的工作原理

(1)电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例)

电解

总反应式：CuCl2=====Cu＋Cl2↑ (2)电子和离子的移动方向

①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。 ②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。 3．阴阳两极上放电顺序

(1)阴极：(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，放电顺序为

注意 ①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。精品K12教育教学资料

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②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl>OH；阴极：Ag>Cu>H。③电解水溶液时，K～Al

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3

不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。

4．用惰性电极电解电解质溶液的规律

类型 含氧酸 电解 水型 强碱 活泼金属的含氧酸盐 无氧酸 (氢氟酸除电解电解质型 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 外) HCl 实例 H2SO4 NaOH KNO3 阳极：________ 阴极：________ 总反应：________ 阳极：________ 阴极：________ 总反应：________ 阳极：________ 阴极：________ 总反应：________ 阳极：________ NaCl 阴极：________ 总反应：________ 阳极：________ AgNO3 阴极：________ 总反应：________ 水 电极反应式 电解对象 溶液pH变化 溶液复原 放氢生碱型 活泼金属的无氧酸盐 放氧生酸型

不活泼金属的含氧酸盐 电解－－＋－

答案 4OH－4e===2H2O＋O2↑ 4H＋4e===2H2↑ 2H2O=====2H2↑＋O2↑ 减小 增大 不变 电解－－＋－－

水 2Cl－2e===Cl2↑ 2H＋2e===H2↑ 2HCl=====H2↑＋Cl2↑ HCl 增大 HCl 2Cl－2e

－

电解2＋－－－＋

===Cl2↑ Cu＋2e===Cu CuCl2=====Cu＋Cl2↑ CuCl2 CuCl2 2Cl－2e===Cl2↑ 2H＋2e电解－－

===H2↑ 2NaCl＋2H2O=====H2↑＋Cl2↑＋2NaOH NaCl和H2O 增大 HCl 4OH－4e===2H2O＋

－

电解＋－

O2↑ 4Ag＋4e===4Ag4AgNO3＋2H2O=====4Ag＋O2↑＋4HNO3 AgNO3和H2O 减小 Ag2O

电解基础知识 精品K12教育教学资料

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(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(√) (2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(√) (3)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应(√)

(4)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极(×) (5)电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极(×)

(6)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(×) (7)电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的pH逐渐增大(×) (8)电解NaNO3溶液时，随着电解进行，溶液的pH减小(×)

1．根据金属活动顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2?

答案 Cu作阳极，C作阴极，稀H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解反应式

－2＋＋－＋电解2＋

为阳极：Cu－2e===Cu，阴极：2H＋2e===H2↑。总反应式：Cu＋2H=====Cu＋H2↑。

＋

2．若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98gCu(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为多少？ 答案 4NA

解析 方法一：98gCu(OH)2的物质的量为1mol，相当于电解了1mol的CuSO4后，又电解了1mol的水，所以转移的电子数为2NA＋2NA＝4NA。

方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(OH)2的O失电子数相等，共4NA。

2－

题组一 电解规律及电极产物的判断

1．(2017·天津市实验中学高三模拟)以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( ) A．阴极附近溶液呈红色 C．阳极附近溶液呈蓝色 答案 D

电解

解析 以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O=====2KOH＋H2↑＋I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。

2．如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色—红色，碱色—黄色，Mg(OH)2沉淀的pH＝精品K12教育教学资料

B．阴极逸出气体 D．溶液的pH变小

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9)，接通电源一段时间后A管产生白色沉淀，回答下列问题：

(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号)。 ①A管溶液由红变黄 ②B管溶液由红变黄 ③A管溶液不变色 ④B管溶液不变色 (2)写出A管中发生的反应：_______________________________________________。 (3)写出B管中发生的反应：____________________________________________________。 (4)检验b管中气体的方法是______________________________________________________。 (5)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是__________________。 答案 (1)①④

(2)2H＋2e===H2↑、Mg＋2OH===Mg(OH)2↓ (或2H2O＋2e＋Mg===H2↑＋Mg(OH)2↓)

(3)4OH－4e===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e===O2↑＋4H)

(4)用拇指堵住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃 (5)溶液呈红色，白色沉淀溶解

解析 电解时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，导致阳极附近溶液呈酸性；阴极上氢离子放电生成氢气，同时有氢氧根离子生成，氢氧根离子和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，溶液呈弱碱性。 题组二 电极反应式的书写与判断

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：___________________________________________________________。 (2)用Al作电极电解NaOH溶液

阳极反应式：______________________________________________________________； 阴极反应式：_________________________________________________________________； 总反应离子方程式：______________________________________________________________。 答案 (1)2Cl－2e===Cl2↑ Mg＋2H2O＋2e===H2↑＋Mg(OH)2↓

电解2＋－

Mg＋2Cl＋2H2O=====Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑

(2)2Al－6e＋8OH===2AlO2＋4H2O 6H2O＋6e===3H2↑＋6OH(或6H＋6e===3H2↑)

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－电解－

2Al＋2H2O＋2OH=====2AlO2＋3H2↑

4．锰、硫、氮的化合物在人类生产、生活中有重要作用。

(1)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是__________________。MnO2是碱性锌锰电池的正极材料，已知碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2，碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是________________________________________________________________________。 (2)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。 由硫化氢获得硫单质有多种方法。

将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：

S－2e===S (n－1)S＋S===Sn

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2－

2－

①写出电解时阴极的电极反应式：_________________________________________________ ________________________________________________________________________。

②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成________________________________________________________________________。

(3)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是____________，说明理由：________________________________________。

答案 (1)Mn＋2H2O－2e===MnO2＋4H MnO2＋H2O＋e===MnO(OH)＋OH (2)①2H2O＋2e===H2↑＋2OH②Sn＋2H===(n－1)S↓＋H2S↑

电解

(3)NH3 根据总反应：8NO＋7H2O=====3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多，应补充NH3

解析 (1)Mn的化合价从＋2价升到＋4价，失电子发生氧化反应，则阳极电极反应式为Mn＋2H2O－2e===MnO2＋4H。碱性锌锰干电池中，MnO2作为正极，发生还原反应，其电极反应式为MnO2＋H2O＋e===MnO(OH)＋OH。

(2)①电解时，阴极区溶液中的阳离子放电，即水溶液中的H放电生成H2。②由题给反应可知，精品K12教育教学资料

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阳极区生成了Sn，Sn可以理解为(n－1)S＋S，加入稀硫酸生成S单质和H2S气体。

(3)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO＋15e＋18H===3NH4＋3H2O，电解－－＋

阳极反应式为5NO－15e＋10H2O===5NO3＋20H，总反应式为8NO＋7H2O=====3NH4NO3＋2HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH3。

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Fe而不是生成Fe)。

(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，就是金属的电冶炼。

题组三 有关电解的计算

5．(2018·兰州质检)将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.0g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为( ) A．4×10mol·L C．1×10mol·L 答案 A

0.0g电解

解析 根据2CuSO4＋2H2O=====2Cu＋2H2SO4＋O2↑，得：n(H＋)＝2n(H2SO4)＝2n(Cu)＝2×－1

g·mol0.002mol＋－3－1

＝0.002mol，c(H)＝＝4×10mol·L。

0.5L

6．500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3)＝0.6mol·L，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2.24L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是( )

A．原混合溶液中c(K)为0.2mol·L B．上述电解过程转移0.2mol电子 C．电解得到的Cu的物质的量为0.05mol D．电解后溶液中c(H)为0.2mol·L 答案 A

解析 石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH－4e===2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu＋2e===Cu,2H＋2e===H2↑。从收集到O2为2.24L可推知上述电解过程转移0.4mol电子，而在生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子，所以Cu共得到0.4mol－0.2mol＝0.2mol电子，电解前Cu的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1mol。电解精品K12教育教学资料

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B．2×10mol·L D．1×10mol·L

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前后分别有以下守恒关系：c(K)＋2c(Cu)＝c(NO3)，c(K)＋c(H)＝c(NO3)，不难算出：电解前c(K)＝0.2mol·L，电解后c(H)＝0.4mol·L。

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：

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阳极产物 阴极产物 (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。

考点二 电解原理的应用

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

电解

2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (3)氯碱工业生产流程图

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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Cu的盐溶液。 (3)电极反应：

阳极：Zn－2e===Zn、Fe－2e===Fe、Ni－2e===Ni、Cu－2e===Cu； 阴极：Cu＋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

电解

2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑ 电极反应：

阳极：2Cl－2e===Cl2↑；阴极：2Na＋2e===2Na。 (2)冶炼铝

电解

2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑ 电极反应：

阳极：6O－12e===3O2↑；

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精品K12教育教学资料 阴极：4Al＋12e===4Al。

有关电解原理的应用

(1)在镀件上电镀铜时，镀件与电源的正极连接(×)

(2)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液(√) (3)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(×)

(4)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu)均保持不变(×) (5)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3(×) (6)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(√)

(7)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序H>Zn，不可能在铁上镀锌(×)

(1)电解过程中，阳离子交换膜的作用为只允许阳离子通过，阻碍Cl2分子、阴离子通过。

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(2)电解过程中A中CuSO4溶液浓度逐渐减小，而B中CuSO4溶液浓度基本不变。

(3)下图电解的目的是在铝表面形成一层致密的氧化膜

阳极反应式：2Al－6e＋6HCO3===Al2O3＋6CO2↑＋3H2O； 阴极反应式：6H2O＋6e===3H2↑＋6OH。

题组一 应用电解原理制备物质

1．下图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是( )

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A．阳极的电极反应式为2Cl－2e===Cl2↑ B．阴极的电极反应式为TiO2＋4e===Ti＋2O C．通电后，O、Cl均向阴极移动 D．石墨电极的质量不发生变化 答案 B

解析 电解质中的阴离子O、Cl向阳极移动，由图示可知阳极生成O2、CO、CO2，所以电极反应为2O－4e===O2↑，O2与石墨反应生成CO、CO2，A、C、D项错误，只有B项正确。

2．(2017·山西质检)采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是( )

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A．Zn与电源的负极相连 B．ZnC2O4在交换膜右侧生成

电解

C．电解的总反应为2CO2＋Zn=====ZnC2O4 D．通入11.2LCO2时，转移0.5mol电子 答案 C

解析 电解过程中Zn被氧化，作阳极，所以Zn与电源的正极相连，A错误；Zn透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C2O4形成ZnC2O4，B错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。 题组二 精练和电镀

3．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( ) A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极 B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应 C．阴极上发生的反应是Cu＋2e===Cu

D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥 答案 C

解析 根据电解池原理，粗铜作阳极，比铜活泼的Zn、Fe等杂质发生氧化反应，比Cu不活泼的金属单质，如Ag、Au等在阳极底部沉积；精铜作阴极，只发生Cu＋2e===Cu。 精品K12教育教学资料

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4．离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7和AlCl4组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为____________________。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。 答案 负 4Al2Cl7＋3e===Al＋7AlCl4 H2

解析 电镀时，镀件作阴极，即钢制品作阴极，接电源负极，根据阴极生成Al可知反应式为4Al2Cl7

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＋3e===Al＋7AlCl4。若改为AlCl3水溶液作电解液，阴极反应为2H＋2e===H2↑，产物为H2。

题组三 应用电解原理治理污染

5．(2018·包头模拟)电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而除去，电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是( )

A．可以用铝片或铜片代替铁片 B．阳极产生的气体可能是O2 C．电解过程中H向阳极移动

D．若污水导电能力较弱，可加入足量硫酸 答案 B

解析 电解原理是铁作阳极发生氧化反应生成Fe，阴极水中H放电生成H2，阳极区生成胶体吸附水中悬浮杂质沉降而净水。A项，铜盐无净水作用，错误；B项，阳极可能有少量OH放电，正确；C项，H在阴极放电，错误；D项，加入的硫酸会与胶体反应，错误。

6．用下图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为9～10，CN与阳极产生的ClO反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是( )

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A．用石墨作阳极，铁作阴极

B．阳极的电极反应式为Cl＋2OH－2e===ClO＋H2O C．阴极的电极反应式为2H2O＋2e===H2↑＋2OH

D．除去CN的反应：2CN＋5ClO＋2H===N2↑＋2CO2↑＋5Cl＋H2O 答案 D

解析 阳极产生ClO，发生的反应为Cl＋2OH－2e===ClO＋H2O，所以阳极一定是石墨电极而精品K12教育教学资料

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不是铁电极，A、B两项正确；阴极是H得电子产生H2，C项正确；溶液的pH为9～10，显碱性，因而除去CN的反应为2CN＋5ClO＋2OH===N2↑＋2CO3＋5Cl＋H2O，D项错误。

题组四 应用金属材料表面处理

7．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：______________________________________________________________。 电解－＋＋－

答案 2Al－6e＋3H2O===Al2O3＋6H 6H＋6e===3H2↑ 2Al＋3H2O=====Al2O3＋3H2↑

8．(2017·全国卷Ⅱ，11)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H2SO4－H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( ) A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极

C．阴极的电极反应式：Al＋3e===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 答案 C

解析 A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。

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微专题

1．常见的隔膜

隔膜在电化学中的功能

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。 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。 专题训练

1．(提高电流效率)已知：电流效率＝电路中通过的电子数与消耗负极材料失去电子总数之比。精品K12教育教学资料

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现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。

下列说法正确的是( ) A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同 B．能量转化形式不同

C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率 D．5min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质 答案 C

解析 装置Ⅰ中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反应，导致部分能量损失(或部分电子没有通过电路)，导致电流效率降低。而装置Ⅱ采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，电流效率高于装置Ⅰ。放电一段时间后，装置Ⅰ中生成氯化铜和氯化亚铁，装置Ⅱ中交换膜左侧生成氯化铜，右侧生成了氯化亚铁，可能含氯化铁。

2．(提高产品纯度)(2017·太原市第五中学高三检测)工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是( )

已知：①Ni在弱酸性溶液中发生水解； ②氧化性：Ni(高浓度)＞H＞Ni(低浓度)。 A．碳棒上发生的电极反应：4OH－4e===O2↑＋2H2O B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小 C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pH

D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变 答案 B

解析 电极反应式为

阳极：4OH－4e===2H2O＋O2↑

阴极：Ni＋2e===Ni、2H＋2e===H2↑

A项正确；B项，由于C室中Ni、H不断减少，Cl通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH

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不断减少，Na通过阳离子膜从A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，精品K12教育教学资料

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错误；C项，由于H的氧化性大于Ni(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pH，正确；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl首先放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。

3．(离子迁移)某原电池装置如下图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。

－

＋

2＋

(1)当电路中转移amole时，交换膜左侧溶液中约减少________mol离子。交换膜右侧溶液中

－1

c(HCl)________(填“＞”“＜”或“＝”)1mol·L(忽略溶液体积变化)。

－

(2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有11.2L氯气(标准状况)参与反应，则必有________mol________(填离子符号)由交换膜________侧通过交换膜向________侧迁移。交换膜右侧溶液中c(HCl)______(填“＞”“＜”或“＝”)1mol·L(忽略溶液体积变化)。 答案 (1)2a ＞ (2)1 Cl 右 左 ＝

解析 (1)正极的电极反应式为Cl2＋2e===2Cl，负极的电极反应式为Ag－e＋Cl===AgCl，隔膜只允许氢离子通过，转移amol电子，必有amolCl沉淀。为了维持电荷平衡，交换膜左侧溶液中必有amolH向交换膜右侧迁移，故交换膜左侧共减少2amol离子(amolCl＋amolH)。交换膜右侧溶液中氯化氢浓度增大。

(2)n(Cl2)＝0.5mol，n(Cl)＝1mol。正极的电极反应式为Cl2＋2e===2Cl，n(e)＝1mol，Ag－e＋Cl===AgCl，交换膜右侧溶液中增加了1mol负电荷(或增加了1molCl)，左侧减少了1mol负电荷(或减少了1molCl)。如果质子交换膜换成阴离子交换膜，只允许阴离子(Cl)通过交换膜，不允许H通过。为了维持电荷平衡，必有1molCl从交换膜右侧溶液中通过交换膜向左侧迁移，氯离子迁移之后，两侧溶液中盐酸浓度保持不变。

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。充当盐桥的作用，除起导电作用外，还能起到隔离作用，避免电极与电解质溶液或产物之间发生反应，避免产物因发生反应而造成危险等。

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－1

考点三 金属的腐蚀与防护

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精品K12教育教学资料 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 条件 现象 本质 联系

(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析：

类型 条件 电极反应 负极 正极 ＋－化学腐蚀 金属跟非金属单质直接接触 无电流产生 金属被氧化 电化学腐蚀 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 有微弱电流产生 较活泼金属被氧化 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 析氢腐蚀 水膜酸性较强(pH≤4.3) －吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或呈中性 2＋Fe－2e===Fe 2H＋2e===H2↑ Fe＋2H===Fe＋H2↑ ＋2＋O2＋2H2O＋4e===4OH 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 －－总反应式 联系

3．金属的防护 (1)电化学防护

吸氧腐蚀更普遍 ①牺牲阳极的阴极保—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外加电流的阴极保—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。

(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样(×) (2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(×) (3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe(×)

3＋

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(4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用(×) (5)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀(×) (6)钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保防止其腐蚀(√) (7)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性(√) (8)自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致(√)

(1)A、B两装置长时间露置于空气中，A发生析氢腐蚀，B发生吸氧腐蚀。

(2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。

为减缓铁的腐蚀

①若开关K置于N处，则X应为碳棒或Pt等惰性电极，该电化学防为外加电流的阴极保。

②若开关K置于M处，则X应为比铁活泼的金属Zn等，该电化学防称为牺牲阳极的阴极保。

题组一 腐蚀快慢与防护方法的比较

1．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( )

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A．②①③④⑤⑥ C．⑤④②①③⑥ 答案 C

解析 ②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④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Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，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⑤>④>②>①>③>⑥。

2．(2017·长沙质检)下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是( )

B．⑤④③①②⑥ D．⑤③②④①⑥

A．图1中，铁钉易被腐蚀

B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现

C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀 D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极 答案 C

解析 A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe－2e===Fe，Fe

＋

－

2＋

2

与K3[Fe(CN)6]反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D项为牺牲阳极的阴极保，镁块相当于原

电池的负极。

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。 精品K12教育教学资料

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(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

外加电流的阴极保保护效果大于牺牲阳极的阴极保。 3．根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀

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。 题组二 金属腐蚀与防护

3．(2015·上海，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是( )

A．d为石墨，铁片腐蚀加快

B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e―→4OH C．d为锌块，铁片不易被腐蚀

D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋2e―→H2↑ 答案 D

解析 A项，由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确；B项，d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e―→4OH，正确；C项，若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是

Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e―→4OH，错误。

4．(2017·全国卷Ⅰ，11)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )

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－－

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A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

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B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 答案 C

解析 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。

微专题

1．常见串联装置图

模型一 外接电源与电解池的串联(如图)

串联电池的两大模型

A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 模型二 原电池与电解池的串联(如图)

图乙

显然两图中，A均为原电池，B均为电解池。 2．“串联”类电池的解题流程

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专题训练

1．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则( )

A．电流方向：电极Ⅳ→B．电极Ⅰ发生还原反应 C．电极Ⅱ逐渐溶解

D．电极Ⅲ的电极反应：Cu＋2e===Cu 答案 A

解析 当多个电化学装置串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A项，电子移动方向：电极Ⅰ→

→电极Ⅳ，

2＋

－

→电极Ⅰ

电流方向与电子移动方向相反，正确；B项，原电池负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反应，错误；C项，原电池正极为得电子一极，铜离子在电极Ⅱ上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，错误；D项，电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为 Cu－2e===Cu，错误。

2．(2018·牡丹江一中月考)下图装置中a、b、c、d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b>d。符合上述实验结果的盐溶液是( )

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选项 A B C D 答案 B

解析 A项，当X为MgSO4时，b极上生成H2，电极质量不增加，错误；C项，X为FeSO4，Y为Al2(SO4)3，b、d极上均产生气体，错误；D项，b极上析出Cu，d极上析出Ag，其中d极增加的质量大于b极增加的质量，错误。

3．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。

X MgSO4 AgNO3 FeSO4 CuSO4 Y CuSO4 Pb(NO3)2 Al2(SO4)3 AgNO3

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5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________mL(标准状况下)，丙池中________极析出________g铜。

(4)若丙中电极不变，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 CH3OH－6e＋8OH===CO3＋6H2O 电解

(2)阳极 4AgNO3＋2H2O=====4Ag＋O2↑＋4HNO3 精品K12教育教学资料

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2－

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(3)280 D 1.60 (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CH3OH－6e＋8OH===CO3＋6H2O。

电解

(2)乙池中电解AgNO3溶液，其中C作阳极，Ag作阴极，总反应式为4AgNO3＋2H2O=====4Ag＋O2↑＋4HNO3。

15.40

(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)＝××22.4L＝

410815.40

0.28L＝280mL，m(Cu)＝××g＝1.60g。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，

2108电解

根据丙中总反应2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，则溶液pH增大，而甲中总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，使溶液pH减小。

－

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2－

1．(2016·全国卷Ⅰ，11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，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SO4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。

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2－

下列叙述正确的是( )

A．通电后中间隔室的SO4离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C．负极反应为2H2O－4e===O2＋4H，负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成 答案 B

解析 电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即SO4离子向正极区移动，Na向负极区移动，正极区水电离的OH发生氧化反应生成氧气，H留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H发生还原反应生成氢气，OH留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25mol的O2生成，D错误。

2．(2015·福建理综，11)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是( )

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A．该装置将化学能转化为光能和电能 B．该装置工作时，H从b极区向a极区迁移 C．每生成1molO2，有44gCO2被还原

D．a电极的反应为3CO2＋18H－18e===C3H8O＋5H2O 答案 B

解析 A项，该装置是电解池，在电解和光的作用下H2O在光催化剂的表面转化为O2和H，故该装置是将电能和光能转化为化学能，错误；B项，该装置工作时，H从阳极b极区向阴极a极区电解

迁移，正确；C项，该电解池的总反应式为6CO2＋8H2O=====2C3H8O＋9O2，根据总反应方程式可知，288

每生成1molO2，有molCO2被还原，其质量为g，错误；D项，a电极为阴极，发生还原反应，

33电极反应式为3CO2＋18H＋18e===C3H8O＋5H2O，错误。

3．[2016·天津理综，10(5)]化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的

－通电2－

Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH=====FeO4＋3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，

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铁电极附近生成紫红色FeO4，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。

2－

①电解一段时间后，c(OH)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。

②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为______________________________。 精品K12教育教学资料

－

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③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：______________________________________________________________。

答案 ①阳极室 ②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 ③M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢[或N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低] 解析 ①根据题意，镍电极有气泡产生是H得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH被消耗且无补充，溶液中的OH减少，因此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室。②H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3或Fe2O3生成，使Na2FeO4产率降低。

4．[2014·全国新课标卷Ⅰ，24(4)]H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：

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(1)写出阳极的电极反应式：_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)分析产品室可得到H3PO2的原因________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有____________杂质。该杂质产生的原因是___________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)2H2O－4e===O2↑＋4H

(2)阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2

(3)PO4 H2PO2或H3PO2被氧化

解析 (1)阳极发生氧化反应，在反应中OH失去电子，电极反应式为2H2O－4e===O2↑＋4H。 (2)H2O放电产生H，H进入产品室，原料室的H2PO2穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：H＋H2PO2??H3PO2。

(3)如果撤去阳膜，H2PO2或H3PO2可能被氧化。

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3－

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1．(2018·合肥调研)下列做法有利于金属防护的是( ) A．钢铁零件表面进行烤蓝处理

B．将钢铁制成的闸门与直流电源正极相连 C．菜刀切菜后不洗净就放回刀架 D．埋在地下的钢管与铜块相连 答案 A

解析 一般钢铁容易生锈，如果将钢铁零件的表面进行烤蓝处理，就能大大增强抗腐蚀能力，延长使用寿命，A项正确；钢铁制成的闸门与直流电源的正极相连，闸门成为电解池的阳极，能加快腐蚀，B项错误；菜刀切菜后不洗净，容易发生吸氧腐蚀，C项错误；铁比铜活泼，当埋在地下的钢管与铜块相连时，钢管成为原电池的负极，加快了腐蚀，应该使钢管与锌块相连，D项错误。

2．(2017·盘锦高三一模)观察如图装置，下列说法正确的是( )

A．a、b接电流表，该装置为原电池 B．a、b接直流电源，该装置为电解池 C．a、b接直流电源，铁可能不易被腐蚀 D．a、b接电流表或接直流电源，铁都可能是负极 答案 C

解析 A项，a、b接电流表，若液体c为非电解质溶液，不满足原电池的构成条件，不能形成原电池，错误；B项，若液体c为非电解质溶液，溶液不导电，所以不能电解，即不是电解池，错误；C项，若该装置是电解池，Fe与负极相连作阴极时被保护，即铁可能不易被腐蚀，正确；D项，接直流电源时，该装置可能为电解池没有正负极，Fe作阴极或阳极，错误。

3．(2017·南宁市第三中学高三模拟)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，电极为惰性电极。已知海水中含Na、Cl、Ca、Mg、SO4等离子。下列叙述中正确的是( )

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2－

A．A膜是阳离子交换膜 精品K12教育教学资料

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B．通电后，海水中阴离子往b电极处移动

C．通电后，b电极上产生无色气体，溶液中出现白色沉淀 D．通电后，a电极的电极反应式为4OH－4e===O2↑＋2H2O 答案 C

解析 A项，A膜是阴离子交换膜，错误；B项，通电后，海水中阴离子往阳极(a电极)处移动，错误；C项，通电后，由于放电能力：H>Mg>Ca，所以H在阴极(b电极)上放电：2H＋2e===H2↑，产生无色气体，由于破坏了附近的水的电离平衡，在该区域c(OH)增大，会发生反应：Mg

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＋2OH===Mg(OH)2↓，所以溶液中还会出现白色沉淀，正确；D项，通电后，由于在溶液中的放

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电能力：Cl>OH，所以在阳极发生反应：2Cl－2e===Cl2↑，错误。

4．(2018·太原模拟)下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显下降的是( )

答案 D

解析 A项，该装置是原电池装置，H放电生成氢气，溶液的pH增大，错误；B项，该装置是电电解

解池，Cu＋2H2O=====Cu(OH)2＋H2↑，氢氧根离子浓度增大，溶液的pH增大，错误；C项，电解食盐水，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，错误；D项，电解硫酸铜实质是电解水和硫酸铜，水中的氢氧根离子放电使溶液中的氢离子浓度增大，溶液的pH减小，正确。 5．关于如图装置说法正确的是( )

＋

A．装置中电子移动的途径是：负极→Fe→M溶液→石墨→正极 B．若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClO C．若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁

D．若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保”使铁不被腐蚀 答案 B

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解析 装置中电子移动的途径：负极→Fe电极，然后是溶液中的阴离子在阳极(石墨)放电→电源的正极，A错误；若M为NaCl溶液，通电一段时间后，阳极产生Cl2，溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO，所以溶液中可能有NaClO，B正确；若M为FeCl2溶液，在阳极，溶液中的Fe失去电子变为Fe，所以不可能实现石墨上镀铁，C错误；若M是海水，该装置是电解池，是通过外加电流的阴极保使铁不被腐蚀，不是通过“牺牲阳极的阴极保”，D错误。

6．利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是( )

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A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a管液面高于b管液面 C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小

D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e===Fe 答案 C

解析 根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为 左边 负极：Fe－2e===Fe 正极：O2＋4e＋2H2O===4OH 右边 负极：Fe－2e===Fe 正极：2H＋2e===H2↑ a、b处的pH均增大，C错误。

7．(2017·长沙市明德中学高三月考)工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化SO2(A、B均为惰性电极)。下列说法正确的是( )

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A．A电极接电源的正极 B．A极区溶液的碱性逐渐增强 C．本装置中使用的是阴离子交换膜

D．B极的电极反应式为SO2＋2e＋2H2O===SO4＋4H 答案 B

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解析 A项，由HSO3生成S2O4，发生还原反应，A极应接电源的负极，错误；B项，阴极的电极反应式为2HSO3＋2H＋2e===S2O4＋2H2O，碱性增强，正确；C项，阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e===SO4＋4H，结合B中阴极的电极反应式，离子交换膜应使H移动，应为阳离子交换膜，错误；D项，B为阳极，错误。

8．(2017·太原模拟)如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋2SO4===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是( )

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A．K与N相接时，能量由电能转化为化学能 B．K与N相接时，H向负极区迁移 C．K与M相接时，所用电源的a极为负极 D．K与M相接时，阳极附近的pH逐渐增大 答案 C

解析 A项，K与N相接时形成原电池，化学能转化为电能；B项，原电池工作时，H向正极迁移；D项，K与M相接时，为充电过程，阳极反应式为PbSO4＋2H2O－2e===PbO2＋4H＋SO4，阳极附近的pH减小。

9.铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是( )

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A．阳极电极反应式为2Al－6e＋6OH===Al2O3＋3H2O B．随着电解的进行，溶液的pH逐渐增大

C．当阴极生成气体3.36L(标准状况)时，阳极增重2.4g D．电解过程中H移向铝电极 答案 C

解析 A项，硫酸溶液为酸性，阳极反应式为2Al－6e＋3H2O===Al2O3＋6H；B项，阴极反应式为6H＋6e===3H2↑，电解过程中H2O减少，pH减小；D项，电解过程中H移向阴极(石墨极)。 10．如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是( )

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A．X极是电源负极，Y极是电源正极 B．a极的电极反应是2Cl－2e===Cl2↑ C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大

D．Pt极上有6.4gCu析出时，b极产生2.24L(标准状况)气体 答案 B

解析 a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，依据电解质溶液为氯化钠的酚酞溶液，判断b电极是阴极，Y为电源负极，X为电源正极，故A错误；a电极是氯离子失电子发生的氧化反应，电极反应为2Cl－2e===Cl2↑，故B正确；电解过程中CuSO4溶液中的氢氧根离子在阳极Pt电极失电子生成氧气，溶液中铜离子在Cu电极得到电子析出铜，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH逐渐减小，故C、D错误。

11．镧镍合金可大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物，其化学式可近似地表示为LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合价均可看作零)，它跟NiO(OH)可组成镍氢可充电电池：LaNi5H6＋放电

6NiO(OH)充电????LaNi5＋6Ni(OH)2。下列有关该电池的说法正确的是( ) A．放电时，镧镍合金作正极 B．充电时，OH向阴极移动

C．放电时，正极反应式为NiO(OH)＋e＋H2O===Ni(OH)2＋OH D．充电时阳极反应式为LaNi5＋6e＋6H2O===LaNi5H6＋6OH 答案 C

解析 放电时，镧镍合金作负极，A项错误；充电时阴极反应为LaNi5＋6e＋6H2O===LaNi5H6＋6OH

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，阳极反应为Ni(OH)2＋OH－e===NiO(OH)＋H2O，阴极产生的OH向阳极移动，B、D两项均错

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误；充电时阳极反应的逆反应就是放电时的正极反应，C项正确。

12．(2017·保定调研)如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是( )

A．反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区

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B．乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe－2e===Fe

C．通入氧气的一极为负极，发生的电极反应为O2＋4e＋2H2O===4OH D．反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变 答案 A

解析 甲装置为甲醚燃料电池，投放氧气的一极发生还原反应，为正极，投放甲醚的一极为负极；乙装置为电解饱和氯化钠溶液的装置，根据串联电池中，电子的转移，可知Fe电极为阴极，C极为阳极，丙装置为电解精炼铜的装置，粗铜为阳极，纯铜为阴极。A项，乙装置中铁电极反应为2H＋2e===H2↑，所以反应一段时间后，装置中生成的氢氧化钠在铁极区，正确；B项，乙装置中铁电极反应为2H＋2e===H2↑，错误；C项，通入氧气的一极发生还原反应，为原电池的正极，发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e===4OH，错误；D项，丙装置中，粗铜极除了铜发生氧化反应外，活动性在铜前面的金属也要反应，但是在纯铜极，除铜离子被还原外，没有其他离子能被还原，根据得失电子相等，可知硫酸铜溶液浓度减小，错误。

13．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)。

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(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)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。下图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。

①阳极产生ClO2的电极反应式：__________________________________________________。 ②当阴极产生标准状况下112mL气体时，通过阳离子交换膜的离子物质的量为________。 答案 (1)H2 右

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电解－－

(2)负 Cl＋H2O=====ClO＋H2↑ (3)①Cl－5e＋2H2O===ClO2↑＋4H ②0.01mol

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，同时阴极附近产生NaOH。

(2)要制取“84”消毒液，应创造氯气和氢氧化钠反应生成NaClO的环境，为了使反应更充分，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。

(3)①依据题干信息，阳极Cl被氧化为ClO2，根据电子守恒和电荷守恒，写出电极反应式。②电极上得或失一个电子，电解质溶液中必然有一个阳离子通过阳离子交换膜。 14．(1)电化学沉解法可用于治理水中盐的污染。

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电化学降解NO3的原理如图，电源正极为________(填“A”或“B”)，阴极反应式为 ________________________________________________________________________。 (2)如图是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。

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①为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5，则所得溶液中

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c(NH＋“＜”或“＝”)c(NO3)。 4)________(填“>”

②Ir－Ru惰性电极吸附O2生成H2O2，其电极反应式为________________________________。 ③理论上电路中每转移3mole，最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是________g。 (3)电解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。其原理如下图所示，KHCO3应进入________(填“阴极”或“阳极”)室。简述再生K2CO3的原理_________________________

________________________________________________________________________。

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答案 (1)A 2NO3＋12H＋10e===N2↑＋6H2O (2)①＜ ②O2＋2H＋2e===H2O2 ③17

(3)阴极 水电离出H在阴极得电子生成H2，使水的平衡正移，产生的OH和HCO3反应生成CO3，使得K2CO3再生

解析 (1)由题给原理图可知，Ag－Pt电极上NO3发生还原反应生成氮气，因此Ag－Pt电极为阴极，电极反应式为2NO3＋12H＋10e===N2↑＋6H2O，则B为负极，A为电源正极。

(2)①溶液呈现电中性，c(NH4)＋c(H)＝c(NO3)＋c(OH)，pH约为5呈酸性，即c(H)>c(OH)，则

－＋－c(NH＋4)＜c(NO3)；②Ir－Ru惰性电极有吸附氧气作用，氧气得电子发生还原反应，O2＋2H＋2e

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===H2O2；③4NH3＋3O2===2N2＋6H2O中，4mol氨气转移12mol电子，因此转移3mol电子，最多可以处理NH3的物质的量为1mol，其质量为17g。

(3)电解法也可以使K2CO3溶液再生。根据图示，可知水电离产生的H在阴极获得电子变为氢气逸出，水产生的OH在阳极失去电子变为O2，产生的OH和HCO3反应生成CO3，使得K2CO3再生。

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