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第三节　电解池　金属的腐蚀与防护
第六章
化学反应与能量
课标要求 核心素养
1.能分析、解释电解池
的工作原理，能设计简
单的电解池。
2.能利用电化学原理解
释金属腐蚀现象，选择
并设计防腐措施。 1.证据推理与模型认知：认识化学变化的本质是
有新物质生成，并伴有能量的转化；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。
2.科学探究与创新意识：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作出正确
的价值判断。
[目标导航]
[自主测评]
1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1)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。(
)
(2)电解时，电子的移动方向：电源负极→阴极→阳极→电源
正极。(
)
(
)
(3)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大。
(4)电解精炼时，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，不可
能在铁上镀锌。(
)
(6)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中 c(Cu2+)均保持不变。
(
)
答案：(1)× 错因：阳极逸出的气体是 Cl2，能够使湿润的淀
粉碘化钾试纸变蓝色。
(2)×
源正极。
(3)×
错因：电子的移动方向：电源负极→阴极、阳极→电
错因：电解硫酸实质是电解水，所以溶液的 pH 逐渐
减小。
(4)√
(6)×　错因：电解精炼铜时电解质溶液中 c(Cu2+)减小。
向b电极移动，Cl－向c电极运动
2.如图所示，a、b、c、d 均为石墨电极，通电进行电解。下
列说法正确的是(
)
A.电路中电子流向：负极→d→c→b→a→
正极
B.a、c 两极产生气体的物质的量相等
C.SO
2-
4
D.通电后向烧杯中滴入酚酞溶液，d 极附近会变红
答案：D
答案：C
3.下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是(　　)
A.牺牲阳极的阴极保护法利用了电解池原理
B.金属的化学腐蚀的实质：M－ne－===Mn＋，电子直接转移给还原剂
C.外加直流电源的阴极保护法，在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零
D.铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时，负极的电极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
4.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
B.阴极逸出气体
C.阳极附近溶液呈蓝色
D.溶液的 pH 变小
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。
答案：D
考点一 电解原理及规律
还原
阴
阳
氧化
1.电解池工作原理
注意：电子不下水，离子不上线。
项目 电解池 原电池
能否自发 使“不能”变为“能”或
使“能”变为“易” 能自发进行
能量转化 _____能转化为_____能 ______能转化为____能
装置 有外加电源 无外加电源
电极 由外加电源决定
阳极：连电源的______；
阴极：连电源的______ 由电极或反应物性质决定，
称为正极或负极
2.电解池与原电池的比较
电
化学
化学
电
正极
负极
项目 电解池 原电池
反应类型 阳极：____反应
阴极：____反应 负极：____反应
正极：____反应
离子移动 阳离子移向____
阴离子移向____ 阳离子移向____
阴离子移向____
相同点 都是电极上的氧化还原反应，都必须有离子导体
(续表)
氧化
还原
氧化
还原
阴极
阳极
正极
负极
3.电解规律
(1)阳极产物的判断
①活性电极(除 Au、Pt 以外的金属材料作电极)：电极材料失
电子，生成金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、石墨)：要依据阴离子的放电顺序加以判
断。
阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2-＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
S2-、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若
OH－放电，则得到H2O和O2。
(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3+＞Cu2+＞H＋(酸)＞Fe2+＞Zn2+＞
H＋(水)＞Al3+＞Mg2+。　
①若金属阳离子(Fe3+除外)放电，则得到相应金属单质；若
H＋放电，则得到H2。
②放电顺序本质上遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。
[方法技巧]电极放电顺序
(1)阴极：(与电极材料无关)
(2)阳极：
①活性电极作阳极，活性电极失电子。
②惰性电极作阳极，放电顺序为
考点二 电解原理的应用
1.氯碱工业(电解饱和食盐水)
(1)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
(2)阳离子交换膜的作用
①阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===
NaCl＋NaClO＋H2O；②阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
(3)电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
类型 电镀(Fe表面镀Cu) 电解精炼铜
阳极 电极材料 镀层金属铜 ______(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)
电极反应 Cu－2e－===Cu2+ ①Zn－2e－===Zn2+；
②Fe－2e－===Fe2+；
③Ni－2e－===Ni2+；
④Cu－2e－===Cu2+
2.电镀和电解精炼铜
粗铜
类型 电镀(Fe 表面镀 Cu) 电解精炼铜
阴极 电极材料 待镀金属铁 纯铜
电极反应 Cu2+＋2e－===Cu
电解质溶液 含Cu2+的盐溶液
注：电解精炼铜时，粗铜中 Ag、Au 等不反应，沉积在电解池底
部形成阳极泥
(续表)
物质 总反应化学方程式 阳极、阴极反应式
钠 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
镁 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Mg2+＋2e－===Mg
3.电冶金
利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属 Na、Ca、
Mg、Al 等。
物质 总反应化学方程式 阳极、阴极反应式
铝 2Al2O3(熔融)
4Al＋3O2↑ 阳极：6O2-－12e－===3O2↑
阴极：4Al3+＋12e－===4Al
(续表)
注意：冶炼镁不可用 MgO 作原料；冶炼铝不可用 AlCl3 作原
料。
考点三 金属腐蚀与防护
1.金属的腐蚀
(1)金属腐蚀的本质
氧化
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生______反应。
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 金属与其表面接触到的物质
直接发生化学反应 不纯的金属接触到电解质溶
液发生原电池反应
本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋
现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀
区别 无电流产生 有微弱电流产生
联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更
严重
(2)金属腐蚀的类型
①化学腐蚀与电化学腐蚀
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
②析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)
根据介质判断电化学腐蚀类型
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、酸性很弱或中性的溶液中发生吸氧腐蚀；
NH4Cl 溶液、稀硫酸等酸性溶液中发生析氢腐蚀。
钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成
过程中主要发生的反应为 4Fe(OH)2 ＋O2 ＋2H2O===4Fe(OH)3 ，
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
2.金属的防护
原电池
负
正
(1)电化学保护法
①牺牲阳极法——________原理
a.____极：比被保护金属活泼的金属；
b.____极：被保护的金属设备。
②外加电流法——__________原理
a.____极：被保护的金属设备；
b.____极：惰性电极。
电解池
阴
阳
(2)改变金属材料的组成，如制成防腐的合金等。
(3)在金属表面覆盖致密的保护层，如在金属表面喷油漆、涂
油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
考向 1 电解池的组成及工作原理分析
1.(2023 年鹰潭二模)为探究电解过程中溶液 pH 的变化。装置、
所得数据结果如图所示。电解过程中，充分搅拌使溶液均匀，忽
略溶液体积的变化。下列说法错误的是(
)
A.0～t1 时：4AgNO3＋2H2O
4Ag＋O2↑＋4HNO3，t1～t2
时：2H2O
2H2↑＋O2↑
B.若进行到 t2 时刻共有 0.224 L 气体(标准状况下)产生，则外
电路有 0.04 mol 电子通过
C.若使用氢氧燃料电池为电源，t1 时，理论上负极消耗的气体
物质的量为 0.005 mol
D.电解到 t1 时刻，加入 1.16 g Ag2O 可使溶液复原
解析：银离子氧化性大于氢离子的氧化性，所以溶液中银离
子先被还原，水电离出的OH－被氧化生成氧气，0～t1时：4AgNO3
＋2H2O 　　　　　　　　4Ag＋O2↑＋4HNO3，当银离子被电解完，水电离出来的氢离子被还原生成氢气，t1～t2时，2H2O 　　　　　　　2H2↑＋O2↑，
A正确；进行到t1时银离子被完全还原，溶液的pH为1，硝酸银溶液中c(Ag＋)＝0.1 mol·L-1，n(Ag＋)＝0.1 mol·L-1×0.1 L＝0.01 mol，由反应得消耗0.01 mol Ag＋电子转移0.01 mol，设此过程生成氧气的物质的量为n(O2)，
4Ag+
~
O2
4
0.01 mol
1 ，
n(O2)
t1 时，电子转移 0.01 mol，理论上负极消耗的氢气物质的量为
0.005 mol，C 正确；电解到 t1 时刻，生成了 0.01 mol 的银和
0.025 mol 氧气，0.01 mol 硝酸，加入 1.16 g Ag2O 其物质的量为
mol＝0.005 mol，0.005 mol Ag2O 与 0.01 mol 硝酸恰好完全反
应生成 0.01 mol 硝酸银和 0.005 mol 水，可使溶液复原，D 正确。
若使用氢氧燃料电池为电源，氢气与通过电子的关系为H2～2e－，
答案：B
2.(热点情境题)CO2 资源化利用是实现碳中和的一种有效途
径，如图是 CO2 在电催化下产生合成气(CO 和 H2)的一种方法(不
考虑 CO2 的溶解)。下列说法正确的是(
)
答案：D
[方法技巧]分析电解过程的思维流程
考向 2 电解池的电极反应式书写及相关计算
3.实验室模拟工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸
(HOOC—CHO)，原理如下图 1 所示，该装置中 M、N 均为惰性电
极，两极室均可产生乙醛酸。直流电源可用普通锌锰干电池，简
===[Zn(NH3)2]2+＋Mn2O3＋H2O。下列说法正确的是(　　)
A.干电池提供的电流很弱时，可接入电源充电后再使用
B.以干电池为电源进行粗铜电解精炼时，金属锌质量减少
6.5 g时，理论上精炼池阳极质量减少6.4 g
C.N电极上的电极反应式：HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===
HOOC－CHO＋H2O
D.若有2 mol H＋通过质子交换膜并完全参与反应，则电解生成的乙醛酸为1 mol
装置中根据H＋的移向可判断M电极是阳极，而N电极是阴极；
根据Zn＋2NH ＋2MnO2===[Zn(NH3)2]2+＋Mn2O3＋H2O，判断得
解析：电解池中阳离子向阴极移动，“双极室成对电解法”
出 Zn 失去电子发生氧化反应，该电极为负极，石墨电极上二氧化
锰得到电子发生还原反应，该电极为正极。干电池属于一次电池，
发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后，不能再使用，A 错误；
金属锌质量减少 6.5 g，即减少 0.1 mol Zn，转移 0.2 mol 电子，而
电解精炼铜时，阳极上金属铜和比铜活泼的金属杂质都失去电子，
答案：C
则消耗的Cu不是0.1 mol，阳极质量减少不一定是6.4 g，B错误；N电极为阴极，发生还原反应，即HOOC—COOH得电子生成HOOC—CHO，电极反应式为HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===
HOOC—CHO＋H2O，C正确；根据电解池的总反应OHC—CHO
＋HOOC—COOH===2HOOC—CHO可推知，若有2 mol H＋通过质子交换膜并完全参与反应时，电路中有2 mol e－发生转移，可生成2 mol乙醛酸，D错误。
4.(2022 年山东卷改编)设计如图所示装置回收金属钴。保持细
菌所在环境 pH 稳定，借助其降解
乙酸盐生成 CO2，将废旧锂离子
电池的正极材料LiCoO2(s)转化为
Co2+，工作时保持厌氧环境，并定
时将乙室溶液转移至甲室。已知电
极材料均为石墨材质，右侧装置为
原电池。下列说法错误的是(
)
C.乙室电极反应式为LiCoO2＋2H2O＋e－===Li＋＋Co2+＋4OH－
A.装置工作时，甲室溶液 pH 逐渐减小
B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
D.若甲室Co2+减少200 mg，乙室Co2+增加300 mg，则此时已
进行过溶液转移
解析：由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是
原电池，甲室是电解池，然后根据原电池、电解池反应原理分析
解答。电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧
化为CO2气体，同时生成H＋，电极反应式为CH3COO－－8e－＋
2H2O===2CO2↑＋7H＋，H＋通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co2+＋2e－===Co，因此，甲室溶液pH逐渐减小，A正确；对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li＋，其中的O2-与溶液中的H＋结合H2O，电极反应式为2LiCoO2＋2e－＋8H＋===2Li＋＋2Co2+＋4H2O，负极发生的反应为CH3COO－－
8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，负极产生的H＋通过阳膜进入正
极室，但是乙室的H＋浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时
答案：C
[思维建模]1.电解池中电极反应式的书写
注意：①阴极只起导电作用，本身不参与反应，一般是溶液
(或熔融电解质)中的阳离子放电。②最常用、最重要的放电顺序为
Al3+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。
阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2+>H＋。③电解水溶液时，K＋～
2.电解池相关计算的“3 个方法”
考向 3 金属的腐蚀与防护
5.(2023 年天津一中模拟)2023 年天津一中化学组开设了“传
感器实验”选修课，其中几位同学利用数字化实验进行铁的电化
学腐蚀实验探究，实验结果如图所示，以下说法中正确的是(
)
A.pH＝2.0 时，体系压强增大的主要原因是反应放热
B.整个过程中，铁是负极，参与反应生成铁离子
C.pH＝4.0 时，只发生析氢腐蚀，不发生吸氧腐蚀
D.pH＝6.0时，正极可能发生的电极反应为O2＋4e－＋4H＋===
2H2O
原反应生成水O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D正确。
解析：pH＝2.0时，溶液酸性较强，铁发生析氢腐蚀生成氢气，
体系压强增大的主要原因是反应放出氢气，A 错误。整个过程中，
铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，是负极，B 错误。析氢
腐蚀生成氢气，导致压强变大；吸氧腐蚀，消耗氧气导致压强变
小；结合图像可知，pH＝4.0时，装置中压强几乎不变，故同时发
生析氢腐蚀、吸氧腐蚀，C 错误。pH＝6.0 时，装置中压强减小，
溶解氧减小，则正极可能发生的电极反应为氧气得到电子发生还
答案：D
6.(2022 年广东卷)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐
的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的 3%NaCl 溶液中。
)
一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是(
A.加入 AgNO3 溶液产生沉淀
B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C.加入 KSCN 溶液无红色出现
D.加入 K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成
解析：镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入到酸化的
3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，作原电池的负
极，而铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸
化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成。氯化
钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是
否被腐蚀，均会出现白色沉淀，A 不符合题意；淀粉碘化钾溶液
可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质与
碘化钾发生反应，B不符合题意；KSCN溶液可检测铁离子的存在，
上述现象中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入
KSCN 溶液后，均无红色出现，C 不符合题意；K3[Fe(CN)6]是用
于检测 Fe2+的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁
离子，则加入 K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，D符合题意。
答案：D
[方法技巧]金属电化学保护的两种方法
考向 4 通过电化学法利用离子交换膜除杂
B.阳极发生的电极反应是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
A.阴极室生成的物质为 NaOH 和 H2
C.a 离子交换膜为阳离子交换膜
D.当外电路中转移 2 mol 电子时，阳极室可生成 1 mol Cr2O
答案：D
8.(2023 年辽宁模拟)工业上，常用电渗析法淡化海水。某小组
模拟淡化海水原理，设计如图所示装置。锂电池反应为 xLi＋
Li1－xMn2O4===LiMn2O4。下列叙述错误的是(　　)
B.锂电池放电时，负极的电极反应式为Li－e－＝Li＋
A.M 极为阳极，膜 2 为阳离子交换膜
C.基态锰原子中有 15 种不同运动状态的电子
D.N 极收集到 11.2 L 气体(标准状况)时理论上转移 1 mol 电子
解析：由题干信息可知，电极 M 与锂离子电池的正极相连，
是阳极，电极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，电极N与锂离子电池的负极相连，是阴极，电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，阳离子由M极移向N极，阴离子由N极移向M极，即膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜。由分析可知，M极为阳极，膜2为阳离子交换膜，A正确；由题干信息可知，锂电池反应为：xLi＋Li1－xMn2O4＝LiMn2O4，故放电时，负极的电极反应式为：Li－e－===Li＋，B正确；已知Mn是25号元素，其核外有25个电子，
答案：C
考向 5 通过电化学法利用离子交换膜制备物质
9.(2023年广东卷)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KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，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：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH
B.每生成 1 mol NH3·H2O，双极膜处有 9 mol 的 H2O 解离
C.电解过程中，阳极室中 KOH 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
解析：由信息大电流催化电解 KNO3 溶液制氨可知，在电极a
处KNO3放电生成NH3·H2O，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为NO ＋8e－＋9H＋===NH3·H2O＋2H2O，电极b为阳极，电极方程式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。由分析中阴、阳极电极方程式可知，电解总反应为KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，A正确；每生成1 mol NH3·H2O，阴极得8 mol e－，同时双极膜处有8 mol H＋进入阴极室，即有8 mol的H2O解离，
答案：B
B错误；电解过程中，阳极室每消耗4 mol OH－，同时有4 mol
OH－通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，C正确；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H2O被催化解离成H＋和OH－，可提高氨生成速率，D正确。
10.(2023 年长沙一中模拟)四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用
作电子工业清洗剂，下图为以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，
利用光伏并网发电装置采用电渗析法合成(CH3)4NOH，下列叙述
正确的是(
)
A.a极电极反应式：2(CH3)4N＋＋2H2O－2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑
B.制备0.4 mol(CH3)4NOH时，两极共产生6.72 L气体(标准状况)
C.c为阳离子交换膜，d，e均为阴离子交换膜
D.保持电流恒定，升高温度可以加快合成(CH3)4NOH的反应速率
解析：根据 de 池中浓度变化得出，钠离子从 b 极池通过 e 膜，
氯离子从 cd 池通过 d 膜，由电解池中阳离子向阴极移动，阴离子
向阳极移动，则 a 为阴极，b 为阳极，a 与 N 型半导体相连，b 与
P 型半导体相连，所以 N 型半导体为负极，P 型半导体为正极。由
题中信息可知，a为阴极，发生得电子的还原反应，其电极反应式
为2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑，A错误；a极电极反应式为2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑，收集氢气0.2 mol，转移电子为0.4 mol，b极电极反应式为4OH－－
答案：B
4e－===O2↑＋2H2O，收集氧气为0.1 mol，标准状况下两极可得气体体积为0.3 mol×22.4 L/mol＝6.72 L ，B正确；由题中图示信息可知，Na＋离子通过e膜，Cl－通过d膜，(CH3)4N＋通过c膜，所以c、e膜为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，C错误；保持电流恒定，则单位时间a极得到的电子数目是恒定的，升高温度，电极反应2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑的速率不变，D错误。
1.(2023年全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋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IrOx Ti电极上
B.Cl－从Cu电极迁移到IrOx Ti电极
C.阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
D.每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况)
解析：由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的
IrOx－Ti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2H2O－4e－===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。析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，A错误；离子交换膜为
答案：C
质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl－不能通过，B错误；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，C正确；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2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，每转移1 mol电子，生成0.25 mol O2，在标况下体积为5.6 L，D错误。
2.(2023 年湖北卷)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 Cl2 生成且
KOH 溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为 x mol·h-1。下列说
法错误的是(
)
A.b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
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2x mol·h-1
解析：由题图可知，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
室，即离子交换膜应为阴离子交换膜，B 正确；电解时电解槽中
不断有水被消耗，海水中的动能高的水为气态时可穿过 PTFE 膜，
为电解池补水，C 正确；由电解总反应可知，每生成 1 mol H2 要
消耗1 mol H2O，生成H2的速率为x mol·h-1，则补水的速率也应
是 x mol·h-1，D 错误。
答案：D
3.(2023 年浙江 6 月选考)氯碱工业能耗大，通过如图所示的改
进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2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH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
＋4e－＋O2===4OH－，B错误；右室生成氢氧根离子，应选用阳离
解析：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，A正确；
电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为2H2O
子交换膜，左室的钠离子进入到右室，在右室获得浓度较高的
NaOH 溶液，C正确；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，
D 正确。
答案：B
4.(2023 年辽宁卷)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.b端电势高于a端电势
B.理论上每转移2 mol e－生成4 g H2
C.电解后海水pH下降
D.阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
解析：由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，
答案：D
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。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；右侧电极上产生氢气的电极方程式为2H＋＋2e－===H2↑，则理论上每转移2 mol e－生成2 g H2，B错误；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；由图可知，阳极上的电极反应为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正确。
5.(2023 年江苏卷节选)催化电解吸收 CO2 的 KOH 溶液可将
CO2 转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电
解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如
图所示。
解析：(1)当电解电压为 U1 V 时，电解过程中含碳还原产物的
FE%为 0，说明氢离子得电子变成氢气。(2)当电解电压为 U2 V 时，
根据得失电子守恒、元素守恒和电荷守恒可知，碱性条件下阴极
答案：(1)H2

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