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第二十讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
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、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
知识点一　电解池、电解原理
1．电解原理
(1)电解：使________通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在__________引起
____________________的过程。
(2)电解池(也叫电解槽)：把____能转化为________能的装置。
(3)电极名称与电极反应：
与电源正极相连的为________，发生________反应；
与电源负极相连的为________，发生________反应。
2．电解CuCl2溶液(如右图所示)
(1)阳极反应：
________________________________________________________________________
(2)阴极反应：
________________________________________________________________________
(3)总方程式：
________________________________________________________________________
知识点二　电解原理的应用
1．电解饱和食盐水
(1)电极反应
阳极反应式：
________________________________________________________________________
(________反应)
阴极反应式：
________________________________________________________________________
(________反应)
(2)总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子反应方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(3)应用：氯碱工业制________、________和________。
2．电镀
右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____极，镀层金属银作____极。
(2)电解质溶液是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)电极反应：
阳极：
________________________________________________________________________；
阴极：
________________________________________________________________________。
(4)特点：____极溶解，____极沉积，电镀液的浓度
________________________________________________________________________。
3．电解精炼铜
(1)电极材料：阳极为________；阴极为________。
(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
(3)电极反应：
阳极为
________________________________________________________________________；
阴极为
________________________________________________________________________。
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)2Na＋Cl2↑
电极反应：
阳极：
________________________________________________________________________，
阴极：
________________________________________________________________________。
(2)冶炼铝
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
电极反应：
阳极：
________________________________________________________________________，
阴极：
________________________________________________________________________。
知识点三　金属的腐蚀和防护
1．金属腐蚀的本质
金属原子________变为________，金属发生________。
2．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
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
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件
电极反应 负极
正极
总反应式
联系 ________更普遍
3．金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阴极的阳极保护法—________原理
a．________：比被保护金属活泼的金属；
b．________：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法—________原理
a．________：被保护的金属设备；
b．________：惰性金属。
(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。
一、电解池的电极及电极产物的判断
疑难点一、如何分析电解池中的两极变化？
疑难解析：
分析电解池中两极的变化，首先要看清楚电解池的电极，一般Pt、Au、石墨为惰性电极，其他的金属电极均为非惰性电极；与电源正极相连的是电解池的阳极，金属电极或电解质提供的自由移动的阴离子将在该极上失电子发生氧化反应；与电源负极相连的是电解池的阴极，电解质提供的自由移动的阳离子在该极上得电子发生还原反应。
疑难点二、如何判断电解池的电极产物及书写电极反应式和总反应式？
疑难解析：
首先要看清楚电解池的电极。在阳极：如果阳极是活泼金属(除金、铂外)形成的活性电极，则电解时，阳极是电极放电，即电极溶解变为金属阳离子；如果是惰性电极，可以按下列步骤分析电极反应：
(1)分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组。
(2)分别对阴、阳离子排出放电顺序，写出各电极的电极反应式。
①阳极电极式的书写：
溶液中，阴离子放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－。按此顺序依次放电，若溶液中有Cl－和OH－，则Cl－先放电，反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，只有当Cl－反应完了才发生反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。
②阴极电极式的书写：
直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反，其中Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋。其电极反应式为Mn＋＋ne－===M。
(3)分析各电极反应，找出放电物质(或离子)的来源，写出总反应方程式。
【规律总结】
二、电解类型及有关计算
1．用惰性电极电解电解质溶液的类型如下表所示：
类型 电极反应特点 实例 电解对象 电解质浓度 pH 电解质溶液复原
电解水型 阴：4H＋＋4e－===2H2↑阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ NaOH H2SO4 Na2SO4
电解电解质型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 HCl
CuCl2
放H2生碱型 阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电 NaCl
放O2生酸型 阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸 CuSO4
2.电解池中有关量的计算或判断
电解池中有关量的计算或判断主要包括以下方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失电子守恒。
3．比较金属腐蚀快慢
判断金属腐蚀快慢的规律
(1)电解池原理引起的腐蚀>__________引起的腐蚀>________腐蚀>有防护措施的腐蚀。
(2)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
(3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越________。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度
________________________________________________________________________，
腐蚀越快。
【典例】1．Ⅰ.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，节能超过，在此工艺中，物料传输和转化关系如图，其中电极未标出，所用离子交换膜只允许阳离子通过。
(1)分析比较图示中与的大小：___________(填“＞”“＜”或“=”)。
(2)写出燃料电池B中的正极的电极反应：___________。
(3)图中Y是___________(填化学式)，若电解产生(标准状况)该物质，则至少转移电子___________；X元素的基态原子的电子排布式为___________。
Ⅱ．某实验小组同学利用如图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。
(4)甲池装置为___________(填“原电池”或“电解池”)。
(5)甲池反应前两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差，导线中通过___________电子。
(6)实验过程中，甲池左侧烧杯中的浓度___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(7)若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中加入___________。(填化学式)
【典例】2．金属腐蚀在生活中随处可见，常见的有化学腐蚀和电化学腐蚀．
I．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率，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所示。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(完成表中空格)：
编号 实验目的 炭粉质量/g 铁粉质量/g 醋酸质量分数/%
① 为以下实验作参照 0.5 2.0 90.0
② 醋酸浓度的影响 0.5 _________ 36.0
③ ______________ 0.2 2.0 90.0
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了________________(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向________；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)图中U形管左端红墨水柱先下降，一段时间后又上升，请解释开始下降的原因是_______。
(4)图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
①腐蚀过程中，负极是______(填“a”“b”或“c”)。
②环境中的扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈，其离子方程式为____________。
【典例】3．回答下列问题：
(1)我国某科研团队设计了一种电解装置，将CO2和NaCl高效转化为CO和NaClO，原理如图1所示：
通入CO2气体的一极为_______(填“阴极”、“阳极”、“正极”或“负极”)，写出该极的电极反应式：_______。
(2)全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应，其电池结构如图2所示。已知酸性溶液中钒以VO(黄色)、V2+(紫色)、VO2+(蓝色)、V3+(绿色)的形式存在。放电过程中，电池的正极反应式为________，右侧储液罐中溶液颜色变化为_______。
(3)如果用全钒液流电池作为图1电解装置的电源，则催化电极b应与该电池的_______极(填“X’或“Y’)相连；若电解时电路中转移0.4mol电子，则理论上生成NaClO的质量为_______g；电池左储液罐溶液中n(H+)的变化量为_______。
一、电解原理及其应用
1．我国研发的高效低压电催化还原CO2法居世界领先水平，工作原理如图所示，工作时总反应为NaCl + CO2CO + NaClO。a、b均为涂装催化剂的惰性电极。下列说法错误的是
A．工作时，电能转化为化学能
B．工作时，NaClO产生在a极区
C．若用铜-锌原电池作电源，则X极反应为Zn-2e→Zn2+
D．消耗0.05mol CO2时，有0.1mol H+通过质子交换膜
2．一种采用和为原料制备的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是
A．在b电极上，被还原
B．金属Ag可作为a电极的材料
C．改变工作电源电压，反应速率不变
D．电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少
3．为了探究电极活性对离子放电的影响，化学小组做了如下实验，实验装置如下(烧杯内的溶液均为饱和食盐水)，实验①②都用1.5V电压，同时接通电源。
① ② ③
两极均产生气泡 两极均产生大量气泡 两极始终没有气泡产生
下列说法中不正确的是A．检验实验①阳极产生的气体可以用润湿的淀粉碘化钾试纸
B．实验①铜电极上的电极反应为：
C．通过实验①②证明，相同条件下阴极上放电难易程度可能与金属活动性有关
D．实验③是实验②的对比实验，为了排除铁电极与饱和食盐水反应的可能
4．我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。某高校研究团队提出，利用TiO2基催化剂光催化还原CO2转化为甲醇，并利用产生的电能进一步电解制备新型高效净水剂Na2FeO4其原理如图所示。下 列说法正确的是
A．电极c为负极，发生还原反应。
B．电极d的电极反应式为2H2O+4e -=O2↑+ 4H+
C．Fe电极的电势高于Cu电极的电势
D．离子交换膜n、m分别为阴、阳离子交换膜
5．据报道，最近有科学家设计了一种在常压下运行的集成BaZrO3基质子陶瓷膜反应器( PCMR) ，将PCMR与质子陶瓷燃料电池相结合进行电化学法合成氨的原理如图所示，下列说法正确的是
A．阳极的电极反应式为CH4+2H2O+8e-=CO2 +8H+
B．阴极可能发生副反应2H+ +2e- =H2 ↑
C．质子(H+)通过交换膜由阴极区向阳极区移动
D．理论上电路中通过3 mol电子时阴极最多产生22.4 L NH3
6．工业上通过惰性电极电解Na2SO4浓溶液来制备NaOH和H2SO4，a、b为离子交换膜，装置如图所示。下列说法正确的是
A．c电极与电源负极相连
B．从d口得到H2SO4(aq)
C．若生成1 mol O2，有2 mol Na+穿过a
D．电解总反应：2Na2SO4+6H2O2H2SO4+4NaOH+O2↑+2H2↑
7．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是
A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O]
C．NaCl[NaCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
8．利用如图的电解装置分离含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4的混合物浆液，使其分离成固体混合物和含铬元素溶液。下列有关分析错误的是
A．电解装置工作时，石墨2应该连接铅蓄电池的PbO2电极
B．分离后，含铬元素的粒子有CrO和Cr2O，存在于阳极室中
C．每转移1mole-时，阴极室电解质溶液的质量增加23g
D．阴极室生成的物质可用于固体混合物Al(OH)3和MnO2的分离
9．氯化氢回收氯气技术近年来为科学研究的热点，一种新的氯化氢电解回收氯气的过程如图。下列说法正确的是
A．石墨电极连接电源正极
B．H+透过交换膜从石墨电极向铂电极移动
C．石墨电极区域的电极反应为Fe3++e- =Fe2+
D．随着反应的进行，阴阳两极电解质溶液pH均升高。
10．以对硝基苯甲酸()为原料， 用铅蓄电池电解 合成对氨基苯甲酸()的装置如图。下列说法中错误的是
A．电子由金属阳极DSA经导线流入直流电源
B．阴极的主要电极反应式为+ 6e-+ 6H+= + 2H2O
C．每转移4mol电子时，阳极电解质溶液的质量减少32g
D．生成对氨基苯甲酸的同时还产生少量H2
11．类比法是化学上研究物质的重要方法之一，下列类比的结果正确的是
A．分子中存在N≡N，化学性质稳定，则CH≡CH的化学性质稳定
B．工业上电解熔融的冶炼镁，则电解熔融的冶炼铝
C．的空间构型为正四面体型，则碳骨架的空间构型为正四面体型
D．镁和铝与稀硫酸所形成的原电池中镁作负极，则镁和铝与氢氧化钠溶液所形成的原电池中镁作负极
12．为节约资源，许多重要的化工产品可以进行联合生产。如氯碱工业、金属钛的冶炼工业、甲醇的合成工业可以进行联合生产。联合生产时的物质转化如下图所示：
部分反应的热化学方程式为：
下列关于联合生产的有关说法正确的是
A．电解饱和食盐水时，阳极附近溶液升高
B．反应在任何条件下均不能自发进行
C．还原反应时，每生成，反应共转移电子
D．通过电解溶液可以实现镁的再生
13．利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象
① 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有
② 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无元素
下列说法不正确的是A．①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触
B．①中检测到，推测可能发生反应：
C．随阴极析出，推测②中溶液减少，平衡逆移
D．②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密
14．用表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述中正确的是
A．盐酸与足量共热，转移的电子数为
B．电解精炼铜时，若阳极质量减少64g，则阴极得到的电子数为
C．0.1mol和0.1mol于密闭容器中充分反应后，其分子总数为
D．反应中生成3mol转移的电子数为
15．电解合成1 ，2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是
A．a为电源正极
B．该装置总反应为CH2 =CH2 +2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2
C．X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D．液相反应为CH2 =CH2+2CuCl2 = ClCH2CH2Cl+ 2CuCl(s)
二、金属的电化学腐蚀和防护
16．支撑海港码头基础的钢管桩，常用采用如图所示的方法进行防腐，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是
A．该保护方法叫做外加电流保护法，高硅铸铁的作用是传递电流
B．钢管桩被迫成为阴极而受到保护，其表面的腐蚀电流接近于零
C．通电后，调整外加电压，外电路中的电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁
D．石墨能导电且化学性质不活泼，可用石墨代替高硅铸铁作辅助阳极
17．利用如图装置进行实验，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
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-=Fe2+
18．如图实验，一段时间后，玻璃管口有气泡产生，下列说法正确的是
A．铁电极反应式为Fe-3e→ Fe3＋
B．铁腐蚀过程中化学能转化为电能和热能
C．活性炭的存在可以减缓铁的腐蚀
D．铁发生析氢腐蚀
19．电化学广泛应用于工业领域。下列叙述正确的是
A．电解精炼铜时，与电源正极相连的是精铜
B．锌铜原电池产生电流时，溶液中的阳离子移向Zn电极
C．用惰性电极电解足量的饱和食盐水时，阳极的电极反应式：
D．外接电源保护海水中钢闸门时，应将钢闸门与电源的正极相连
20．下列实验装置(夹持仪器已省略)正确且能达到相应实验目的的是
A．用甲装置比较KMnO4、Cl2、S的氧化性
B．用乙装置验证铁的析氢腐蚀
C．用丙装置构成铜锌双液电池
D．用丁装置进行酸碱中和滴定
三、电解的规律及有关计算
21．科学家近年发明了一种新型水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法正确的是
A．放电时，负极区pH升高
B．放电时，1mol转化为HCOOH，转移的电子数为4mol
C．充电时，Zn电极连电源正极
D．充电时，产生22.4L(标准状况下)，生成的Zn为130g
22．水是鱼类赖以生存的环境，较好的水质能减少鱼类疾病的发生，更有利于鱼类的生长和生存。世界水产养殖协会网介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法，其装置如图所示。下列说法正确的是
A．Y为电源的正极
B．阴极反应式为2+10e-+12H+=N2↑+6H2O
C．将该装置放置于高温下，可以提高其净化效率
D．若BOD为葡萄糖(C6Hl2O6)，则1mol葡萄糖被完全氧化时，理论上电极上流出22mole-
23．全钒液流储能电池是一种新型的绿色环保储能系统。它将电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，并采用质子交换膜作为电池组的隔膜。已知该电池放电时，左罐颜色由黄色变为蓝色。
离子种类 VO VO2+ V3+ V2+
颜色 黄色 蓝色 绿色 紫色
下列说法正确的是A．该电池工作原理为VO+V2++H2OVO2++V3++2OH-
B．a和b接用电器时，左罐电动势小于右罐
C．电池储能时，电池负极溶液颜色变为紫色
D．a和b接电源时，理论上当电路中通过3mole-时，必有3molH+由右侧向左侧迁移
课程标准
基础知识通关
规律与方法
经典例题
基础通关练
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第二十讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
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、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
知识点一　电解池、电解原理
1．电解原理
(1)电解：使________通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在__________引起
____________________的过程。
(2)电解池(也叫电解槽)：把____能转化为________能的装置。
(3)电极名称与电极反应：
与电源正极相连的为________，发生________反应；
与电源负极相连的为________，发生________反应。
2．电解CuCl2溶液(如右图所示)
(1)阳极反应：
________________________________________________________________________
(2)阴极反应：
________________________________________________________________________
(3)总方程式：
________________________________________________________________________
知识点一
1．(1)电流　阴、阳两极　氧化还原反应
(2)电　化学
(3)阳极　氧化　阴极　还原
2．(1)2Cl－－2e－===Cl2↑
(2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)CuCl2Cu＋Cl2↑
知识点二　电解原理的应用
1．电解饱和食盐水
(1)电极反应
阳极反应式：
________________________________________________________________________
(________反应)
阴极反应式：
________________________________________________________________________
(________反应)
(2)总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子反应方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(3)应用：氯碱工业制________、________和________。
2．电镀
右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____极，镀层金属银作____极。
(2)电解质溶液是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)电极反应：
阳极：
________________________________________________________________________；
阴极：
________________________________________________________________________。
(4)特点：____极溶解，____极沉积，电镀液的浓度
________________________________________________________________________。
3．电解精炼铜
(1)电极材料：阳极为________；阴极为________。
(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
(3)电极反应：
阳极为
________________________________________________________________________；
阴极为
________________________________________________________________________。
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)2Na＋Cl2↑
电极反应：
阳极：
________________________________________________________________________，
阴极：
________________________________________________________________________。
(2)冶炼铝
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
电极反应：
阳极：
________________________________________________________________________，
阴极：
________________________________________________________________________。
知识点二
1．(1)2Cl－－2e－===Cl2↑　氧化　2H＋＋2e－===H2↑　还原
(3)烧碱　氯气　氢气
2．(1)阴　阳
(2)AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的溶液
(3)Ag－e－===Ag＋
Ag＋＋e－===Ag
(4)阳　阴　不变
3．(1)粗铜　纯铜
(3)Cu－2e－===Cu2＋　Cu2＋＋2e－===Cu
4．(1)2Cl－－2e－===Cl2↑
2Na＋＋2e－===2Na
(2)6O2－－12e－===3O2↑　4Al3＋＋12e－===4Al
知识点三　金属的腐蚀和防护
1．金属腐蚀的本质
金属原子________变为________，金属发生________。
2．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
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
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件
电极反应 负极
正极
总反应式
联系 ________更普遍
3．金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阴极的阳极保护法—________原理
a．________：比被保护金属活泼的金属；
b．________：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法—________原理
a．________：被保护的金属设备；
b．________：惰性金属。
(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。
知识点三
1．失去电子　金属阳离子　氧化反应
2．(1)
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 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较强(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或中性
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.(1)①原电池　a．负极　b．正极　②电解　a．阴极　b．阳极
一、电解池的电极及电极产物的判断
疑难点一、如何分析电解池中的两极变化？
疑难解析：
分析电解池中两极的变化，首先要看清楚电解池的电极，一般Pt、Au、石墨为惰性电极，其他的金属电极均为非惰性电极；与电源正极相连的是电解池的阳极，金属电极或电解质提供的自由移动的阴离子将在该极上失电子发生氧化反应；与电源负极相连的是电解池的阴极，电解质提供的自由移动的阳离子在该极上得电子发生还原反应。
疑难点二、如何判断电解池的电极产物及书写电极反应式和总反应式？
疑难解析：
首先要看清楚电解池的电极。在阳极：如果阳极是活泼金属(除金、铂外)形成的活性电极，则电解时，阳极是电极放电，即电极溶解变为金属阳离子；如果是惰性电极，可以按下列步骤分析电极反应：
(1)分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组。
(2)分别对阴、阳离子排出放电顺序，写出各电极的电极反应式。
①阳极电极式的书写：
溶液中，阴离子放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－。按此顺序依次放电，若溶液中有Cl－和OH－，则Cl－先放电，反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，只有当Cl－反应完了才发生反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。
②阴极电极式的书写：
直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反，其中Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋。其电极反应式为Mn＋＋ne－===M。
(3)分析各电极反应，找出放电物质(或离子)的来源，写出总反应方程式。
【规律总结】
二、电解类型及有关计算
1．用惰性电极电解电解质溶液的类型如下表所示：
类型 电极反应特点 实例 电解对象 电解质浓度 pH 电解质溶液复原
电解水型 阴：4H＋＋4e－===2H2↑阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ NaOH H2SO4 Na2SO4
电解电解质型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 HCl
CuCl2
放H2生碱型 阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电 NaCl
放O2生酸型 阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸 CuSO4
2.电解池中有关量的计算或判断
电解池中有关量的计算或判断主要包括以下方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失电子守恒。
3．比较金属腐蚀快慢
判断金属腐蚀快慢的规律
(1)电解池原理引起的腐蚀>__________引起的腐蚀>________腐蚀>有防护措施的腐蚀。
(2)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
(3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越________。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度
________________________________________________________________________，
腐蚀越快。
【答案】
二、1.
类型 电极反应特点 实例 电解对象 电解质浓度 pH 电解质溶液复原
电解水型 阴：4H＋＋4e－===2H2↑阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ NaOH 水 增大 增大 加水
H2SO4 水 增大 减小 加水
Na2SO4 水 增大 不变 加水
电解电解质型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 HCl 电解质 减小 增大 通氯化氢
CuCl2 电解质 减小 加氯化铜
放H2生碱型 阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电 NaCl 电解质和水 生成新电解质 增大 通氯化氢
放O2生酸型 阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸 CuSO4 电解质和水 生成新电解质 减小 加氧化铜
3.(1)原电池原理　化学
(3)快
(4)越大
【典例】1．Ⅰ.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，节能超过，在此工艺中，物料传输和转化关系如图，其中电极未标出，所用离子交换膜只允许阳离子通过。
(1)分析比较图示中与的大小：___________(填“＞”“＜”或“=”)。
(2)写出燃料电池B中的正极的电极反应：___________。
(3)图中Y是___________(填化学式)，若电解产生(标准状况)该物质，则至少转移电子___________；X元素的基态原子的电子排布式为___________。
Ⅱ．某实验小组同学利用如图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。
(4)甲池装置为___________(填“原电池”或“电解池”)。
(5)甲池反应前两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差，导线中通过___________电子。
(6)实验过程中，甲池左侧烧杯中的浓度___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(7)若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中加入___________。(填化学式)
【答案】(1)＜
(2)O2＋4e-＋2H2O=4OH-
(3) H2 1 1s22s22p63s23p5
(4)原电池
(5)0.1
(6)增大
(7)Ag2O或Ag2CO3
【解析】
(1)燃料电池中，通入Y气体的电极为负极，电解饱和食盐水生成的Y为氢气，X为Cl2，由于燃料电池正极发生O2+4e-+2H2O＝4OH-，燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%＜b%；
(2)燃料电池B中的正极是氧气得到电子，电极反应为O2+4e-+2H2O＝4OH-。
(3)根据以上分析可知图中Y是H2，若电解产生(标准状况)该物质，氢气的物质的量是0.5mol，则至少转移电子1.0；X是氯气，其中氯元素的基态原子的电子排布式为。
(4)甲池装置是铜和银构成的原电池，即装置为原电池。
(5)甲池反应前两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差，设消耗铜的物质的量是xmol，则同时生成银的物质的量是2xmol，则有64x+108×2x＝14，解得x＝0.05，所以导线中通过0.05mol×2＝0.1电子。
(6)原电池中阴离子向负极移动，则实验过程中硝酸根离子移向左池，甲池左侧烧杯中的浓度增大。
(7)若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液，惰性电极电解硝酸银溶液生成硝酸、氧气和银，因此工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中加入Ag2O或Ag2CO3。
【典例】2．金属腐蚀在生活中随处可见，常见的有化学腐蚀和电化学腐蚀．
I．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率，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所示。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(完成表中空格)：
编号 实验目的 炭粉质量/g 铁粉质量/g 醋酸质量分数/%
① 为以下实验作参照 0.5 2.0 90.0
② 醋酸浓度的影响 0.5 _________ 36.0
③ ______________ 0.2 2.0 90.0
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了________________(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向________；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)图中U形管左端红墨水柱先下降，一段时间后又上升，请解释开始下降的原因是_______。
(4)图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
①腐蚀过程中，负极是______(填“a”“b”或“c”)。
②环境中的扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈，其离子方程式为____________。
【答案】(1) 2.0 炭粉含量的影响
(2) 吸氧 还原
(3)的雨水显酸性，铁发生析氢腐蚀，产生氢气，试管内压强增大
(4) c
【解析】
(1)探究弱酸条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率，如图所示。②探究醋酸浓度的影响，故铁粉质量不变，为2.0g；③炭粉质量变化，可知探究炭粉含量的影响；
(2)t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极，铁为负极，电子转移的方向为，碳电极氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为；
(3)的雨水显酸性，铁发生析氢腐蚀，产生氢气，试管内压强增大，故U形管左端红墨水柱下降。
(4)①根据图知，O2得电子生成OH-，Cu失电子生成Cu2+，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极，即c是负极。
②Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈，负极上生成Cu2+、正极上生成OH-，所以该离子反应为。
【典例】3．回答下列问题：
(1)我国某科研团队设计了一种电解装置，将CO2和NaCl高效转化为CO和NaClO，原理如图1所示：
通入CO2气体的一极为_______(填“阴极”、“阳极”、“正极”或“负极”)，写出该极的电极反应式：_______。
(2)全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应，其电池结构如图2所示。已知酸性溶液中钒以VO(黄色)、V2+(紫色)、VO2+(蓝色)、V3+(绿色)的形式存在。放电过程中，电池的正极反应式为________，右侧储液罐中溶液颜色变化为_______。
(3)如果用全钒液流电池作为图1电解装置的电源，则催化电极b应与该电池的_______极(填“X’或“Y’)相连；若电解时电路中转移0.4mol电子，则理论上生成NaClO的质量为_______g；电池左储液罐溶液中n(H+)的变化量为_______。
【答案】(1) 阴极 2H++CO2+2e-=CO+H2O
(2) 2H++VO+e-=VO2++H2O 溶液由紫色变为绿色
(3) X 14.9 0.4mol
【解析】
(1)该装置为电解池，CO2→CO，碳元素化合价降低，发生还原反应，则通入CO2气体的一极为阴极，电极反应式：2H++CO2+2e-=CO+H2O；
(2)由电子流入的一极为正极，则X为正极，放电时正极上反应式：2H++VO+e-=VO2++H2O；放电过程中，右罐为负极，反应式：V2+-e-═V3+，则溶液颜色逐渐由紫色变为绿色；
(3)图2是原电池，Y极电子流出，则Y为负极，X为正极，图1是电解池，催化电极b是阳极，由电解池的阳极接原电池的正极，则催化电极b应与该电池的X极，催化电极b的电极反应式为：H2O+Cl--2e-=HClO+H+，电路中转移0.4mol电子，则理论上生成0.2mol NaClO，质量为m=nM=0.2mol×74.5g/mol=14.9g，充电时，左槽正极上反应式：2H++VO+e-=VO2++H2O，若转移电子0.4mol，消耗氢离子为0.8mol，通过交换膜定向移动通过0.4mol电子，则左槽溶液中n(H+)的变化量为0.8mol-0.4mol=0.4mol。
一、电解原理及其应用
1．我国研发的高效低压电催化还原CO2法居世界领先水平，工作原理如图所示，工作时总反应为NaCl + CO2CO + NaClO。a、b均为涂装催化剂的惰性电极。下列说法错误的是
A．工作时，电能转化为化学能
B．工作时，NaClO产生在a极区
C．若用铜-锌原电池作电源，则X极反应为Zn-2e→Zn2+
D．消耗0.05mol CO2时，有0.1mol H+通过质子交换膜
【答案】C
【解析】
A．该装置为电解池，工作时，电能转化为化学能，A正确；
B．NaCl →NaClO，Cl化合价升高，发生氧化反应，在阳极区域，根据氢离子移动的方向可判断b为阴极，a为阳极，所以工作时，NaClO产生在a极区，B正确；
C．结合B选项，a为阳极，所以X为正极，电池的正极应该发生还原反应，而Y电极应该发生反应：Zn-2e→Zn2+，C错误；
D．CO2→CO2e-，1molCO2参加反应转移电子数为2mol，而转移的电子数等于质子交换膜通过的氢离子数，所以耗0.05mol CO2时，有0.1mol H+通过质子交换膜，D正确；
故选C。
2．一种采用和为原料制备的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是
A．在b电极上，被还原
B．金属Ag可作为a电极的材料
C．改变工作电源电压，反应速率不变
D．电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少
【答案】A
【解析】
由装置可知，b电极的N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a为阳极，电极反应式为2O2-+4e-=O2，据此分析解答；
A．由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；
B．a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；
C．改变工作电源的电压，电流强度发生改变，反应速率也会改变，C错误；
D．电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反应式为2O2-+4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D错误；
答案选A。
3．为了探究电极活性对离子放电的影响，化学小组做了如下实验，实验装置如下(烧杯内的溶液均为饱和食盐水)，实验①②都用1.5V电压，同时接通电源。
① ② ③
两极均产生气泡 两极均产生大量气泡 两极始终没有气泡产生
下列说法中不正确的是A．检验实验①阳极产生的气体可以用润湿的淀粉碘化钾试纸
B．实验①铜电极上的电极反应为：
C．通过实验①②证明，相同条件下阴极上放电难易程度可能与金属活动性有关
D．实验③是实验②的对比实验，为了排除铁电极与饱和食盐水反应的可能
【答案】B
【解析】
A． 实验①阳极产生的气体为氯气，检验氯气可以用润湿的淀粉碘化钾试纸，A正确；
B． 实验①铜电极为阴极，则氢离子放电产生氢气，电极反应为：，B错误；
C． 实验①②中唯一的不同是阴极材料不同，而反应现象不同，则通过实验①②证明，相同条件下阴极上放电难易程度可能与金属活动性有关，C正确；
D． 实验②③中唯一的不同时有没有外接直流电源，则通过②③的对比实验，排除铁电极与饱和食盐水反应的可能，从而便于探究电极材料对离子放电的影响，D正确；
答案选B。
4．我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。某高校研究团队提出，利用TiO2基催化剂光催化还原CO2转化为甲醇，并利用产生的电能进一步电解制备新型高效净水剂Na2FeO4其原理如图所示。下 列说法正确的是
A．电极c为负极，发生还原反应。
B．电极d的电极反应式为2H2O+4e -=O2↑+ 4H+
C．Fe电极的电势高于Cu电极的电势
D．离子交换膜n、m分别为阴、阳离子交换膜
【答案】C
【解析】
电极c上CO2转化为甲醇其中C元素化合价降低，则c为正极，电极d上水转化为氧气，O元素化合价升高，则d为负极，与电源负极相连的是电解池的阴极，则Cu为阴极，Fe为阳极；
A．电极c上CO2转化为甲醇其中C元素化合价降低，c为正极，A错误；
B．电极d上水转化为氧气，O元素化合价升高，则d为负极，发生氧化反应，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+ 4H+，B错误；
C．与电源负极相连的是电解池的阴极，则Cu为阴极，Fe为阳极，则Fe电极的电势高于Cu电极的电势，C正确；
D．电解池中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，则钠离子移向Cu极，n为阳离子交换膜，D错误；
故选：C。
5．据报道，最近有科学家设计了一种在常压下运行的集成BaZrO3基质子陶瓷膜反应器( PCMR) ，将PCMR与质子陶瓷燃料电池相结合进行电化学法合成氨的原理如图所示，下列说法正确的是
A．阳极的电极反应式为CH4+2H2O+8e-=CO2 +8H+
B．阴极可能发生副反应2H+ +2e- =H2 ↑
C．质子(H+)通过交换膜由阴极区向阳极区移动
D．理论上电路中通过3 mol电子时阴极最多产生22.4 L NH3
【答案】B
【解析】
A. 根据图中信息分析，CH4化合价升高变为CO2，因此左边为阳极，阳极的电极反应式为CH4+2H2O 8e－ = CO2 +8H+，故A错误；
B. 根据A选项分析，左边为阳极，右边为阴极，阴极主要是氮气得到电子变为氨气，可能发生副反应2H+ +2e－=H2 ↑，故B正确；
C. 根据电解池“异性相吸”原理，质子(H+)通过交换膜由阳极区向阴极区移动，故C错误；
D. 缺少标准状况，无法计算气体体积，故D错误。
综上所述，答案为B。
6．工业上通过惰性电极电解Na2SO4浓溶液来制备NaOH和H2SO4，a、b为离子交换膜，装置如图所示。下列说法正确的是
A．c电极与电源负极相连
B．从d口得到H2SO4(aq)
C．若生成1 mol O2，有2 mol Na+穿过a
D．电解总反应：2Na2SO4+6H2O2H2SO4+4NaOH+O2↑+2H2↑
【答案】D
【解析】
由图可知，c极产生氧气，发生氧化反应，故c极为阳极，则左侧电极为阴极，阳极反应式为：2H2O-4e- =O2↑+4H+，阴极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，Na+通过a膜移向阴极室，SO通过b膜移向阳极室，则a膜为阳离子离子交换膜、b膜为阴离子交换膜，以此来解析；
A．c极产生氧气，发生氧化反应，故c极为阳极，c电极连接电源的正极，A错误；
B．左侧溶液生成NaOH，从d口流出NaOH溶液，右室有硫酸生成，硫酸从右室上口流出，B错误；
C．若生成1molO2，电路中转移4mol电子，由电荷守恒可知，将有4molNa+穿过阳离子交换膜，C错误；
D．左室生成氢氧化钠和氢气，右室生成氧气和硫酸，电解总反应：2Na2SO4+6H2O 2H2SO4+4NaOH+O2↑+2H2↑， D正确；
故选D。
7．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是
A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O]
C．NaCl[NaCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
【答案】B
【解析】
A．电解硝酸银溶液，总电极反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，恢复到原来的成分和浓度，需要加入Ag2O，故A错误；
B．电解NaOH溶液，实质上电解水，恢复到原来的成分和浓度，需要加入一定的水，故B正确；
C．电解NaCl溶液，总电极反应式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，恢复到原来的成分和浓度，需要通入一定量的HCl气体，故C错误；
D．电解硫酸铜溶液，总电极反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，恢复到原来的成分和浓度，需要加入一定量的CuO或CuCO3，故D错误；
答案为B。
8．利用如图的电解装置分离含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4的混合物浆液，使其分离成固体混合物和含铬元素溶液。下列有关分析错误的是
A．电解装置工作时，石墨2应该连接铅蓄电池的PbO2电极
B．分离后，含铬元素的粒子有CrO和Cr2O，存在于阳极室中
C．每转移1mole-时，阴极室电解质溶液的质量增加23g
D．阴极室生成的物质可用于固体混合物Al(OH)3和MnO2的分离
【答案】C
【解析】
A．由图可知，左侧电极氢失去电子发生还原反应生成氢气，为阴极，则右侧为阳极；铅蓄电池的PbO2电极为正极，连接阳极区电极石墨2，A正确；
B．含铬元素的粒子有CrO和Cr2O，阴离子向阳极运动，分离后，存在于阳极室中，B正确；
C．阴极发生的电极反应为2H2O+2e- =2OH-+H2↑，同时钠离子通过阳离子膜进入阴极室，每转移1mole-时，生成H20.5mol质量为1g，同时进入钠离子1mol质量为23g，则阴极室电解质溶液的质量增加23-1=22g，C错误；
D．阴极室生成的物质为氢氧化钠，氢氧化铝可溶于强碱氢氧化钠而二氧化锰不溶，故可用于固体混合物Al(OH)3和MnO2的分离，D正确；
故选C。
9．氯化氢回收氯气技术近年来为科学研究的热点，一种新的氯化氢电解回收氯气的过程如图。下列说法正确的是
A．石墨电极连接电源正极
B．H+透过交换膜从石墨电极向铂电极移动
C．石墨电极区域的电极反应为Fe3++e- =Fe2+
D．随着反应的进行，阴阳两极电解质溶液pH均升高。
【答案】D
【解析】
石墨电极中Fe3+转化为Fe2+，得电子则在电解池中作为阴极，连接电源的负极，氧气将生成的Fe2+氧化为Fe3+；铂电极为阳极，氯化氢失电子产生氯气。
A．根据离子转化关系，石墨电极为阴极，连接电源负极，选项A错误；
B．H+透过交换膜从阳极(铂电极)向阴极(石墨电极)移动，选项B错误；
C．该过程Fe3+循环再生，石墨电极实际上是氧气得电子，电极反应为4H++O2+4e-=2H2O，选项C错误；
D．随着反应的进行，阳极氢离子向阴极移动，移动过来的H+在阴极又参与反应生成了水，所以阴阳两极电解质溶液pH均升高，选项D正确；
答案选D。
10．以对硝基苯甲酸()为原料， 用铅蓄电池电解 合成对氨基苯甲酸()的装置如图。下列说法中错误的是
A．电子由金属阳极DSA经导线流入直流电源
B．阴极的主要电极反应式为+ 6e-+ 6H+= + 2H2O
C．每转移4mol电子时，阳极电解质溶液的质量减少32g
D．生成对氨基苯甲酸的同时还产生少量H2
【答案】C
【解析】
金属阳极DSA发生反应2H2O-4e-=O2+4H+，阴极电极反应式为+6e-+6H+= +2H2O，由此作答。
A．阳极上H2O失电子生成氧气，电子由金属阳极DSA经导线流入直流电源，A正确；
B．观察图可知，阴极上原材料为对硝基苯甲酸，生成对氨基苯甲酸，则主要电极反应式为+6e-+6H+= +2H2O，B正确；
C．由金属阳极DSA反应2H2O-4e-=O2+4H+可知，每转移4mole-，消耗2mol水，生成氧气1mol，即32g，通过阳离子交换膜的氢离子为4g，故阳极电解质溶液质量减少36g，C错误；
D．阴极区的溶液呈酸性，可以和铅合金反应生成少量的氢气，D正确；
故答案选C。
11．类比法是化学上研究物质的重要方法之一，下列类比的结果正确的是
A．分子中存在N≡N，化学性质稳定，则CH≡CH的化学性质稳定
B．工业上电解熔融的冶炼镁，则电解熔融的冶炼铝
C．的空间构型为正四面体型，则碳骨架的空间构型为正四面体型
D．镁和铝与稀硫酸所形成的原电池中镁作负极，则镁和铝与氢氧化钠溶液所形成的原电池中镁作负极
【答案】C
【解析】
A． 分子中存在N≡N，化学性质稳定，但CH≡CH中碳碳三键中有2个π键容易断裂、化学性质较活泼，A错误；
B． 氯化镁是离子化合物、氯化铝是共价化合物，工业上电解熔融的冶炼镁，电解熔融的氧化铝冶炼铝，B错误；
C． 的空间构型为正四面体型，4个甲基等同、则碳骨架的空间构型为正四面体型，C正确；
D． 镁和铝与稀硫酸所形成的原电池中镁作负极，则镁和铝与氢氧化钠溶液所形成的原电池中、总反应为铝与氢氧化钠溶液反应、则金属铝作负极，D错误；
答案选C。
12．为节约资源，许多重要的化工产品可以进行联合生产。如氯碱工业、金属钛的冶炼工业、甲醇的合成工业可以进行联合生产。联合生产时的物质转化如下图所示：
部分反应的热化学方程式为：
下列关于联合生产的有关说法正确的是
A．电解饱和食盐水时，阳极附近溶液升高
B．反应在任何条件下均不能自发进行
C．还原反应时，每生成，反应共转移电子
D．通过电解溶液可以实现镁的再生
【答案】B
【解析】
A．电解饱和食盐水时，阳极反应为：2Cl- -2e-=Cl2↑，阴极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故阴极附近溶液升高，阳极附近溶液pH基本不变，A错误；
B．由题干可知，反应I：，反应II：，则II-I可得反应，则根据盖斯定律可知=+141kJ/mol，即该反应正反应，，故该反应在任何条件下均不能自发进行，B正确；
C．还原反应时，即2Mg+TiCl4=2MgCl2+Ti，每生成即为=1mol，则反应共转移4mol电子，C错误；
D．通过电解溶液反应方程式为：MgCl2+2H2OMg(OH)2+Cl2↑+H2↑，故不可实现镁的再生，D错误；
故答案为：B。
13．利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象
① 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有
② 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无元素
下列说法不正确的是A．①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触
B．①中检测到，推测可能发生反应：
C．随阴极析出，推测②中溶液减少，平衡逆移
D．②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密
【答案】C
【解析】
由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，一段时间后，铜离子在阴极失去电子发生还原反应生成铜；实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层。
A．由分析可知，实验①时，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，反应和放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A正确；
B．由分析可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，可能发生的反应为，故B正确；
C．由分析可知，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，随阴极析出铜，四氨合铜离子浓度减小，平衡向正反应方向移动，故C错误；
D．由分析可知，实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层，故D正确；
故选C。
14．用表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述中正确的是
A．盐酸与足量共热，转移的电子数为
B．电解精炼铜时，若阳极质量减少64g，则阴极得到的电子数为
C．0.1mol和0.1mol于密闭容器中充分反应后，其分子总数为
D．反应中生成3mol转移的电子数为
【答案】C
【解析】
A．二氧化锰只能与浓盐酸反应，和稀盐酸不反应，即盐酸不能反应完全，故转移电子数小于0.3NA，A错误；
B．电解精炼铜时，阳极上放电的不止是铜，故当阳极上减少64g时，转移的电子数并不是2NA个，阴极上得到的电子数也不是2NA个，B错误；
C．氢气和碘反应生成碘化氢是分子数不变的反应，所以将0.1mol氢气和0.1mol碘于密闭容器中充分反应，其分子总数为0.2NA，C正确；
D．在该反应中，碘酸根离子中的碘从+5价变为0价，碘化氢中的碘从-1价变为0价，生成3mol碘单质，转移电子数为5mol，D错误；
故答案选C。
15．电解合成1 ，2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是
A．a为电源正极
B．该装置总反应为CH2 =CH2 +2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2
C．X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D．液相反应为CH2 =CH2+2CuCl2 = ClCH2CH2Cl+ 2CuCl(s)
【答案】C
【解析】
图中电源b端所连电极发生反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，说明这一极为电解池的阴极，b为电源负极，NaCl溶液中的Na+通过阳离子交换膜Y进入右侧阴极区生成NaOH，NaCl溶液中的Cl-通过阴离子交换膜X进入左侧阳极区发生反应CH2 =CH2+2Cl--2e- = ClCH2CH2Cl，据此可分析解答。
A．据分析可知Cl-在此失电子被氧化，因此a所连电极为电解质的阳极，a为电源正极，A选项正确；
B．该装置中阳极反应式CH2 =CH2+2Cl--2e- = ClCH2CH2Cl，阴极反应式2H2O+2e-=H2↑+2OH-，总反应式为CH2 =CH2 +2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2，B选项正确；
C．据题目分析可知X、Y依次为阴离子交换膜、阳离子交换膜，C选项错误；
D．由物质进出方向可知液相反应为CH2 =CH2+2CuCl2 = ClCH2CH2Cl+ 2CuCl(s)，D选项正确；
二、金属的电化学腐蚀和防护
16．支撑海港码头基础的钢管桩，常用采用如图所示的方法进行防腐，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是
A．该保护方法叫做外加电流保护法，高硅铸铁的作用是传递电流
B．钢管桩被迫成为阴极而受到保护，其表面的腐蚀电流接近于零
C．通电后，调整外加电压，外电路中的电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁
D．石墨能导电且化学性质不活泼，可用石墨代替高硅铸铁作辅助阳极
【答案】C
【解析】
A．依图示，该防腐利用了外接直流电源，属于外加电流法防腐，高硅铸铁为惰性辅助阳极起到传递电流作用，A项正确；
B．外接直流电源的负极与钢管桩连接，钢管桩被迫成为阴极而受到保护，其表面的腐蚀电流接近于零，B项正确；
C．外电路中的电子被强制从外接直流电源的负极流向钢管桩，高硅铸铁上海水中阴离子失去电子流向外接直流电源的正极，与海水中离子的移动构成整个防腐电流回路，C项错误；
D．高硅铸铁为惰性辅助阳极起到传递电流作用，也可用石墨代替，D项正确；
答案选C。
17．利用如图装置进行实验，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
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-=Fe2+
【答案】C
【解析】
A．U型管左边装置是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀，右边装置是酸性溶液发生析氢腐蚀，故A正确；
B．左边装置发生吸氧腐蚀时，消耗氧气导致气体压强减小，右边装置发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，所以右边的液体向左边移动，所以一段时间后，a管液面高于b管液面，故B正确；
C．a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以a处pH不变；b处溶液变成硫酸亚铁溶液，溶液的pH值变大，故C错误；
D．a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，所以负极上具有相同的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+，故D正确；
故答案选C。
18．如图实验，一段时间后，玻璃管口有气泡产生，下列说法正确的是
A．铁电极反应式为Fe-3e→ Fe3＋
B．铁腐蚀过程中化学能转化为电能和热能
C．活性炭的存在可以减缓铁的腐蚀
D．铁发生析氢腐蚀
【答案】B
【解析】
NaCl溶液显中性，图中铁发生吸氧腐蚀，铁做负极，活性炭为正极，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，正极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-；
A．根据上述分析，A项错误；
B．铁腐蚀过程中为原电池反应，同时该反应为放热反应，故化学能转化为电能和热能，B项正确；
C．原电池反应会加快化学反应速率，故活性炭的存在加快了铁的腐蚀，C项错误；
D．NaCl溶液做电解质溶液，铁发生吸氧腐蚀，D项错误；
答案选B。
19．电化学广泛应用于工业领域。下列叙述正确的是
A．电解精炼铜时，与电源正极相连的是精铜
B．锌铜原电池产生电流时，溶液中的阳离子移向Zn电极
C．用惰性电极电解足量的饱和食盐水时，阳极的电极反应式：
D．外接电源保护海水中钢闸门时，应将钢闸门与电源的正极相连
【答案】C
【解析】
A．精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，因此精铜与电源的负极相连，故A错误；
B．根据原电池工作原理，溶液中的阳离子向正极移动，锌筒原电池中锌金属性比铜强，锌作负极，铜作正极，即溶液中的阳离子向Cu电极移动，故B错误；
C．用惰性材料作电极电解饱和食盐水，阳极上失电子，发生氧化反应，根据放电原理，Cl-先放电，即电极反应式为2Cl-－2e-=Cl2↑，故C正确；
D．外接电源保护钢闸门，这是电解装置，根据电解原理，钢闸门应与电源的负极相连，这种方法叫外加电流法，故D错误；
答案为C。
20．下列实验装置(夹持仪器已省略)正确且能达到相应实验目的的是
A．用甲装置比较KMnO4、Cl2、S的氧化性
B．用乙装置验证铁的析氢腐蚀
C．用丙装置构成铜锌双液电池
D．用丁装置进行酸碱中和滴定
【答案】A
【解析】
A．甲中发生的反应方程式为2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O、Cl2+Na2S=S↓+2NaCl，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性这一规律可得，氧化性：KMnO4 > Cl2 > S，A选项正确；
B．食盐水浸泡过的铁钉表面水膜呈中性，可验证铁的吸氧腐蚀而不是析氢腐蚀，B选项错误；
C．使用盐桥搭建原电池，Zn电极的烧杯内应盛装ZnSO4溶液，Cu电极的烧杯内应盛装CuSO4溶液，C选项错误；
D．NaOH溶液应装入碱式滴定管，而不是酸式滴定管，D选项错误；
答案选A。
三、电解的规律及有关计算
21．科学家近年发明了一种新型水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法正确的是
A．放电时，负极区pH升高
B．放电时，1mol转化为HCOOH，转移的电子数为4mol
C．充电时，Zn电极连电源正极
D．充电时，产生22.4L(标准状况下)，生成的Zn为130g
【答案】D
【解析】
A．负极上Zn失电子，生成Zn2+，Zn2+结合OH-生成，消耗了溶液中的氢氧根离子，负极区pH下降，A错误；
B．放电时，正极反应为，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2mol，B错误；
C．充电时，Zn电极连接电源负极，阴极反应为，C错误；
D．充电时总反应式为，生成1mol氧气的同时，生成Zn2mol，即生成的Zn为130g，D正确；
故答案选D。
22．水是鱼类赖以生存的环境，较好的水质能减少鱼类疾病的发生，更有利于鱼类的生长和生存。世界水产养殖协会网介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法，其装置如图所示。下列说法正确的是
A．Y为电源的正极
B．阴极反应式为2+10e-+12H+=N2↑+6H2O
C．将该装置放置于高温下，可以提高其净化效率
D．若BOD为葡萄糖(C6Hl2O6)，则1mol葡萄糖被完全氧化时，理论上电极上流出22mole-
【答案】B
【解析】
从装置图中可知，X电极连接的电极上发生反应是微生物作用下BOD、H2O生成CO2，Y电极连接电极上，微生物作用下，硝酸根离子生成了氮气，氮元素化合价降低，发生还原反应，为电解池的阴极，则Y为负极，X为正极。
A．Y电极连接电极上，微生物作用下，硝酸根离子生成了氮气，氮元素化合价降低，发生还原反应，为电解池的阴极，则Y为电源的负极，故A错误；
B．阴极是硝酸根离子生成了氮气，氮元素化合价降低，发生还原反应，阴极反应式为2+10e-+12H+=N2↑+6H2O，故B正确；
C．若该装置在高温下进行，催化剂微生物被灭活，则净化效率将降低，故C错误；
D．若BOD为葡萄糖(C6Hl2O6)，则1mol葡萄糖被完全氧化时，碳元素化合价0价变化为+4价，理论上电极上流出电子的物质的量：4e-×6=24mol e-，故D错误；
故选：B。
23．全钒液流储能电池是一种新型的绿色环保储能系统。它将电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，并采用质子交换膜作为电池组的隔膜。已知该电池放电时，左罐颜色由黄色变为蓝色。
离子种类 VO VO2+ V3+ V2+
颜色 黄色 蓝色 绿色 紫色
下列说法正确的是A．该电池工作原理为VO+V2++H2OVO2++V3++2OH-
B．a和b接用电器时，左罐电动势小于右罐
C．电池储能时，电池负极溶液颜色变为紫色
D．a和b接电源时，理论上当电路中通过3mole-时，必有3molH+由右侧向左侧迁移
【答案】C
【解析】
该电池负载工作时，左罐颜色由黄色变为蓝色，即左罐溶液主要含有离子，放电时，得电子生成VO2+，正极上的反应为+2H++e-═VO2++H2O，负极反应为V2+-e-═V3+，所以电池总反应为+V2++2H+=VO2++V3++H2O，原电池工作时，电解质溶液中的阳离子透过阳离子交换膜移向正极；充电时电解池总反应、阴阳极反应与原电池的总反应、负正极恰好相反，以此来解答。
A．由题干信息中电池中使用质子交换膜可知，原电池放电不可能生成OH-，由分析可知，该电池工作原理为+V2++2H+VO2++V3++H2O，A错误；
B．由分析可知，放电时左罐是正极，则充电时a为正极，故a和b接用电器时，左罐电动势高于右罐，B错误；
C．电池储能时即充电过程，原电池原负极变为阴极，电极反应为：V3++e-═V2+，则电池负极溶液颜色变为紫色，C正确；
D．a和b接电源时即为电解池，a为电源正极，左侧为阳极区，右侧为阴极区，根据反应方程式+V2++2H+VO2++V3++H2O可知，根据电子守恒，理论上当电路中通过3mole-时，必有3molH+由左侧向右侧迁移，D错误；
故答案为：C。
课程标准
基础知识通关
规律与方法
经典例题
基础通关练
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