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第36讲　电解池　金属的腐蚀与防护
INCLUDEPICTURE "复习目标LLL.TIF"
1．理解电解池的构成和工作原理，能书写电极反应和总反应。
2．掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。
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。
INCLUDEPICTURE "考点梳理高效演练.TIF"
考点一　电解原理
INCLUDEPICTURE "必备知识.tif"
1．电解与电解池
INCLUDEPICTURE "学25HXX37.TIF"
2．图解电解池的构成及工作原理(以电解CuCl2溶液为例)
INCLUDEPICTURE "学25HXX38.TIF"
3．电解中的放电规律
(1)阳极放电规律。
①活性电极(除Au、Pt外的金属材料为电极)，电极材料本身失电子，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：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O2。
(2)阴极放电规律。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
①在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等不会在阴极上放电，但在熔融状态下会放电。
②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。
(3)用惰性电极电解各类电解质溶液的规律
类型 电极反应特点 实例 电极反应式 溶液pH变化 溶液复原方法
电解水型 阴极：H2O电离出的H＋(碱或盐溶液中)或酸电离出的H＋放电生成H2阳极：H2O电离出的OH－(酸或盐溶液中)或碱电离出的OH－放电生成O2 含氧酸 H2SO4 阳极：_____________________阴极：______________________总反应：______________________ ____ ________
强碱 NaOH 阳极：______________________阴极：______________________总反应：______________________ ____
活泼金属的含氧酸盐 KNO3 阳极：______________________阴极：______________________总反应：______________________ ____
电解电解质型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 无氧酸(氢氟酸除外) HCl 阳极：______________________阴极：______________________总反应：______________________ ____ ________
不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 阳极：______________________阴极：______________________总反应：______________________ － ______
放氢生碱型 阴极：H2O放出H2生成碱阳极：电解质阴离子放电 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 阳极：______________________阴极：______________________总反应：_____________________ ____ ______
放氧生酸型 阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放出O2生成酸 不活泼金属的含氧酸盐 AgNO3 阳极：______________________阴极：___________________总反应：___________ ____ ______
[答案自填]　电流　氧化还原反应　电　化学　电源　氧化　2Cl－－2e－===Cl2↑　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　4H＋＋4e－===2H2↑　2H2O2H2↑＋O2↑　减小　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－　2H2O2H2↑＋O2↑　增大　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－　2H2O2H2↑＋O2↑　不变　加水　2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑　2H＋＋2Cl－H2↑＋Cl2↑　增大　通入HCl气体　2Cl－－2e－===Cl2↑　Cu2＋＋2e－===Cu　Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑　加CuCl2固体　2Cl－－2e－===Cl2↑　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－　增大　通入HCl气体　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　4Ag＋＋4e－===4Ag　4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋　减小　加入Ag2O固体
[易错秒判]
(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)电解过程中电子流动方向为负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极(　×　)
(3)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(　√　)
(4)电解池中的阳极和原电池的负极均发生氧化反应(　√　)
(5)电解盐酸、硫酸时，H＋放电，溶液的pH逐渐增大(　×　)
(6)用Cu为电极电解盐酸可发生反应：Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑(　√　)
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1．如图所示，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是(　A　)
选项 a极板 b极板 x电极 z
A 锌 石墨 负极 CuSO4
B 石墨 石墨 负极 NaOH
C 银 铁 正极 AgNO3
D 铜 石墨 负极 CuCl2
解析：由题意知，a极板质量增加，a应为阴极，b为阳极，x为电源负极，y为电源正极。电解CuSO4溶液时，a极板有Cu附着，b极板有O2放出，A项符合题意；电解NaOH溶液时，a极板质量无变化，B项不符合题意；阳极为Fe，为活性电极，电解时Fe在阳极放电溶解，无气体生成，C项不符合题意；电解CuCl2溶液时，Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色有刺激性气味的气体，D项不符合题意。
2．(2025·佛山开学考试)通过电解含锰废水可回收Mn、MnO2和H2SO4产品，工作原理如下图所示。下列说法不正确的是(　B　)
A．惰性电极a连接电源的负极
B．膜X为阳离子交换膜
C．Ⅲ室发生的电极反应：Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋
D．当电路中通过1 mol电子时，从溶液中回收锰元素的质量为55 g
解析：由题图可知，在Ⅰ室中Mn2＋得到电子生成Mn，电极反应式为Mn2＋＋2e－===Mn，故惰性电极a是阴极，惰性电极b是阳极，由通过电解含锰废水可回收Mn、MnO2和H2SO4产品可知，Mn2＋在阳极失去电子生成MnO2。由分析可知，惰性电极a是阴极，连接电源的负极，A正确；由分析可知，惰性电极a是阴极，在Ⅰ室中Mn2＋得到电子生成Mn，由电荷守恒可知，多余的SO通过膜X进入Ⅱ室得到H2SO4产品，膜X为阴离子交换膜，B错误；由分析可知，惰性电极b是阳极，Mn2＋在阳极失去电子生成MnO2，电极反应式为Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋，C正确；由惰性电极a、b的电极反应式可知，转移1 mol电子时，生成0.5 mol Mn和0.5 mol MnO2，所以从溶液中回收锰元素的质量为1 mol×55 g/mol＝55 g，D正确。
3．在下图所示的装置中，通直流电5 min时，铜电极的质量增加2.16 g。回答下列问题。
(1)电源中X为直流电源的__________极。
(2)pH变化：A__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B__________，C__________。
(3)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液中溶质的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4)常温下，若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为__________________________________________________
(设电解前后溶液体积无变化)。
答案：(1)负
(2)增大　减小　不变
(3)0.025 mol·L－1
(4)13
[方法技巧]
电化学计算中常用的三种方法
(1)根据总反应计算：
先写出电极反应，再写出总反应，最后根据总反应列出比例式计算。
(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。
如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式：
(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，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
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1．氯碱工业
习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫作氯碱工业。
(1)反应原理。
阳极：____________________(________反应)。
阴极：____________________(________反应)。
总反应离子方程式：_______________________________________。
(2)离子交换膜法的生产过程。
①a、b、c、d加入或流出的物质依次是_______________________、H2O(含少量NaOH)、____________、____________；X、Y分别为________、________。
②阳离子交换膜的作用是阻止__________进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
2．电镀铜和电解精炼铜
类型 电镀铜 电解精炼铜
示意图
电极材料 阳极：镀层金属铜片阴极：待镀金属铁件 阳极：______铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)阴极：纯铜
电极反应 阳极 ______________ Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、________________
阴极 ________________________
电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度____________ CuSO4溶液的浓度________
注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成____________
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。
类型 总反应化学方程式 电极反应
冶炼钠 _______________ 阳极：______________；阴极：_______________
冶炼镁 _______________ 阳极：_________________；阴极：_________________
冶炼铝 ________________ 阳极：__________________；阴极：_______________
[答案自填]　2Cl－－2e－===Cl2↑　氧化　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　还原　2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑　精制饱和NaCl溶液　淡盐水　NaOH溶液　Cl2　H2
OH－　粗　Cu－2e－===Cu2＋　Cu－2e－===Cu2＋　Cu2＋＋2e－===Cu　基本不变　变小　阳极泥　2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑　2Cl－－2e－===Cl2↑　2Na＋＋2e－===2Na　MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑　2Cl－－2e－===Cl2↑　Mg2＋＋2e－===Mg　2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑　6O2－－12e－===3O2↑　4Al3＋＋12e－===4Al
[易错秒判]
(1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(　×　)
(2)在镀件上电镀铜时，可以用惰性材料为阳极，用硫酸铜溶液为电解液(　×　)
(3)根据得失电子守恒可知，电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等(　×　)
(4)电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3，也可以电解熔融的MgO和AlCl3(　×　)
(5)用Zn为阳极，Fe为阴极，ZnCl2溶液为电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌(　×　)
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1．若要在铜片上镀银，下列叙述中正确的是(　B　)
①将铜片接在电源的正极
②将银片接在电源的正极
③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag
④在银片上发生的反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
⑤可用CuSO4溶液作为电解质溶液
⑥可用AgNO3溶液作为电解质溶液
A．①③⑥ B．②③⑥
C．①④⑤ D．②③④⑥
解析：根据电镀原理，若要在铜片上镀银，铜为电解池的阴极，与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银；银为电解池的阳极，与电源正极相连，银失电子发生氧化反应生成银离子；电解质溶液为硝酸银溶液。
2．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。下列叙述正确的是(已知氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(　D　)
A．阳极发生还原反应，电极反应为Ni2＋＋2e－===Ni
B．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
解析：电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性：Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极的电极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，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，二者质量不相等，B项错误；电解后溶液中存在的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。
3．(2025·茂名月考)硝酸盐电解还原生成氨是实现硝酸盐废水资源化利用的有效途径。一种采用双室电解法电解硝酸盐酸性废水生成NH3的装置如下图所示，P、Q均连接惰性电极。下列说法错误的是(　B　)
A．Q连接外接电源的正极
B．电解一段时间后，左室溶液的pH将减小
C．两室产生的气体可作为硝酸工业的原料
D．理论上每生成1 mol NH3时，有8 mol H＋通过质子交换膜
解析：由题图可知，P所连惰性电极上NO转化为NH，N元素的化合价降低被还原，该电极为阴极，电极反应为NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O；Q所连惰性电极为阳极，发生氧化反应，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。由分析可知，Q所连惰性电极为阳极，故Q连接外接电源的正极，A正确；由分析可知，P所连惰性电极为阴极，电极反应为NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O，电解过程中每反应10 mol H＋，电路中通过8 mol电子，有8 mol H＋由右室经质子交换膜进入左室，故电解一段时间后，左室溶液的pH将增大，B错误；由题图结合分析可知，两室产生的气体为NH3和O2，可作为硝酸工业的原料，C正确；由题图结合分析可知，理论上每生成1 mol NH3时，电路上通过8 mol电子，有8 mol H＋通过质子交换膜，D正确。
考点三　金属的腐蚀与防护
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1．金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，发生________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
概念 金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀 当不纯的金属与______________接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀
现象 ______电流产生 ________电流产生
本质 金属被________ 较活泼的金属被______
联系 二者往往同时发生，但______腐蚀更普遍
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁制品锈蚀为例)。
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 ________环境 钢铁表面吸附的水膜酸性很______或呈______性，但溶有一定量的氧气
电极反应 负极 _________________
正极 ________________ ___________________
总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系 ________腐蚀更普遍
3.金属的防护
(1)改变金属材料的组成，如制成合金等。
(2)在金属表面覆盖保护层，如在金属表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料、电镀、发蓝或表面钝化等。
(3)电化学保护法。
①牺牲阳极法——____________原理
a．________：比被保护金属活泼的金属；
b．________：被保护的金属设备。
②外加电流法——________原理
a．________：被保护的金属设备；
b．________：惰性电极。
[答案自填]　氧化　电解质溶液　无　有微弱　氧化　氧化　电化学　酸性　弱　中　Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　吸氧　原电池　负极　正极　电解　阴极　阳极
[易错秒判]
(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈的腐蚀原理相同(　×　)
(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Fe3＋(　×　)
(4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损，则完全失去了对金属的保护作用(　×　)
(5)牺牲阳极法利用原电池原理，能有效地保护金属，不易被腐蚀(　√　)
(6)把金属铬、镍等加入普通钢中能增强钢铁的耐腐蚀性(　√　)
(7)钢铁的发蓝处理能增强其耐腐蚀性(　√　)
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1．下列防止金属腐蚀的方法属于电化学防护的是　(　D　)
A．船体表面刷漆
B．加入铬、锰、硅等制成不锈钢
C．自行车链条涂油
D．水中的钢闸门连接电源的负极
解析：水中的钢闸门连接电源的负极，是外加电流法，是防止金属腐蚀的电化学方法，D项符合题意。
2．关于研究生铁的锈蚀实验，下列分析不正确的是(　D　)
序号 ① ② ③
实验
现象 8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀
A．①中，NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀
B．②中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2O　
C．③中正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．对比①②③，说明苯能隔绝O2
解析：①是密闭体系，NaCl溶液中溶解的O2较少，不足以使生铁片明显锈蚀，A项正确；苯属于非电解质，②中无电解质溶液，不满足电化学腐蚀的条件，B项正确；根据③中现象，铁在中性环境下发生吸氧腐蚀，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C项正确；①③NaCl溶液中均溶解有氧气，③中观察到明显锈蚀的现象，说明苯不能隔绝O2，D项错误。
3．(2025·江门开学考试)尘埃落在平整的铁制品的表面上，水蒸气在尘粒下形成薄水层，尘粒覆盖的中心部分供氧较少，而在尘粒的边缘有较多的O2，实际腐蚀情况如下图所示。下列说法不正确的是(　B　)
A．空气中含有的CO2、SO2会加快腐蚀
B．铁制品被腐蚀的最终产物是FeO
C．铁制品的溶解主要发生在尘粒的中部
D．边缘区反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析：空气中CO2、SO2会与水反应生成碳酸和亚硫酸，会加快铁的腐蚀，A正确；铁制品被腐蚀的最终产物是Fe2O3，B错误；根据题图可知，铁制品的溶解主要发生在尘粒的中部，C正确；根据题图可知，边缘区反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正确。
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1．(2024·新高考广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是(　D　)
A．钢铁外壳为负极
B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法
D．锌发生反应：Zn－2e－===Zn2＋
解析：钢铁外壳、锌块、海水形成原电池，锌比铁活泼，锌为负极，钢铁外壳为正极，A项错误；镶嵌的锌块为负极，发生氧化反应转化为Zn2＋，需要定期更换，B项错误；该法利用原电池原理，为牺牲阳极法，C项错误；锌为负极，发生反应：Zn－2e－===Zn2＋，D项正确。
2．(2024·新高考广东卷)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如下图所示)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是(　C　)
A．阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
B．阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高
C．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室溶液减少213 g
D．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g
解析：该装置用于湿法冶铁，故左侧电极为阴极，电极反应式为Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－，右侧电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确；阴极反应产生OH－，阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高，B项正确；理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，阳极室有6 mol Cl－放电生成气体，同时有6 mol Na＋透过阳离子交换膜进入阴极室，阳极室减少6 mol NaCl，减少的质量为58.5 g·mol－1×6 mol＝351 g，C项错误；理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，有6 mol Na＋透过阳离子交换膜进入阴极室，阴极室增加的质量为23 g·mol－1×6 mol＝138 g，D项正确。
3．(2024·新高考甘肃卷)某固体电解池工作原理如下图所示。下列说法错误的是(　B　)
A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B．电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－===2O2－
C．工作时O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2
D．理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O
解析：电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，电极1为阴极，电极反应式为2H2O(g)＋4e－===2H2＋2O2－；电极2上O2－发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，电极2为阳极，电极反应式为2O2－－4e－===O2↑。电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A正确；根据分析可知，电极2是阳极，发生氧化反应：2O2－－4e－===O2↑，B错误；工作时，O2－向阳极移动，即O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2，C正确；根据分析可知，电解总反应为2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)，分解2 mol H2O转移4 mol电子，理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O，D正确。
4．(2024·新高考湖南卷)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如下图所示。下列说法正确的是(　B　)
A．电解时，OH－向Ni电极移动
B．生成C6N的电极反应：2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6N＋8H2O
C．电解一段时间后，溶液pH升高
D．每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16　
解析：由题图可知，Ni电极上产生H2，故Ni电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；Pt电极上C3N8H4失去电子生成C6N，故Pt电极为阳极，电极反应为2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6N＋8H2O，同时，Pt电极还伴随少量O2生成，电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，故电解过程中发生的总反应主要为2C3N8H4＋4OH－===C6N＋4H2O＋2H2↑，反应消耗OH－，生成H2O，电解一段时间后，溶液pH降低，B正确，C错误；Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即OH－向Pt电极移动，A错误；根据电解总反应可知，每生成1 mol H2，生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极伴随少量O2生成，发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，即生成1 mol H2时得到的部分电子由OH－放电产生O2提供，所以生成K4C6N16的物质的量小于0.5 mol，D错误。
5．(2023·新高考辽宁卷)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(　D　)
A．b端电势高于a端电势
B．理论上转移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＋
课时跟踪练36
[基础巩固]
1．电解原理在工业生产中应用广泛，下列有关电解原理的应用正确的是(　A　)
A．工业上用电解饱和食盐水制备烧碱、氯气等化工原料
B．可通过电解熔融 AlCl3冶炼铝
C．电镀时，镀层金属作为阴极，待镀金属作为阳极
D．电解精炼铜时，用纯铜板作为阳极，粗铜板作为阴极
解析：A．烧碱、氯气等化工原料是通过氯碱工业，即电解饱和食盐水得到的，选项A正确；B．AlCl3是共价化合物，熔融状态下不能电离出 Al3＋，不能通过电解熔融AlCl3冶炼铝，选项B错误；C．电镀时，待镀金属作为阴极，镀层金属作为阳极，选项C错误；D．电解精炼铜时，应用粗铜板作为阳极，纯铜板作为阴极，选项D错误。
2．(2022·新高考天津卷)实验装置如下图所示。接通电源后，用碳棒(a′、b′)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，a′端的字迹呈白色。
下列结论正确的是(　B　)
A．a为负极
B．b′端的字迹呈蓝色
C．电子流向为b→b′→a′→a
D．如果将a′、b′换成铜棒，与碳棒作为电极时的现象相同
解析：A．a′端的字迹呈白色，说明a′端生成了氯气，氯离子失去电子，为阳极，故a为正极，A错误；B．b′端为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子，石蕊变蓝，B正确；C．电子沿导线由b流向b′，由a′流向a，但电子不能在电解质溶液中移动，不会由b′流向a′，C错误；D．如果换成铜棒，铜棒作为阳极，铜放电生成Cu2＋，现象与碳棒作为电极时不相同，D错误。
3．(2025·广州摸底考试)合理的防腐蚀措施对延长跨海大桥使用年限，提高安全性和降低维修成本至关重要。下列说法不正确的是(　B　)
A．涂覆新型聚氨酯系列防腐涂料，能够有效防止大气、海水和阳光对大桥部件的侵蚀
B．采用热浸镀锌对钢材进行防腐蚀处理，以起到永久防护效果
C．水下钢段可以连接外加电源的负极
D．桥梁浪溅区应选择耐腐蚀合金钢
解析：涂覆新型聚氨酯系列防腐涂料，能够隔绝空气和水，具有防腐作用，A正确；热浸镀锌对钢材进行防腐蚀处理利用了牺牲阳极法，锌会逐渐被消耗，失去防腐效果，无法永久防护，B错误；水下钢段可以作为阴极连接外加电源的负极，利用外加电流法进行防腐处理，C正确；桥梁浪溅区最易被腐蚀，耐腐蚀合金钢改良了钢材的结构，具有防腐的作用，D正确。
4．某氨工业生产的绿色程序如下：将适当比例的空气和水蒸气通入阴极，两者均进行电解，氧气转化为O2－，水蒸气转化为H2和O2－，O2－通过氧离子交换膜在阳极反应。将甲中气体通过除水装置后直接导入哈伯法工艺即可制氨。
下列说法错误的是(　A　)
A．电解时水蒸气被氧化
B．甲部分的气体除水蒸气外，主要还有H2和N2
C．阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑
D．在实验室中可以用碱石灰吸收水蒸气
解析：A．电解时水蒸气转化为H2和O2－，说明水蒸气发生得电子的还原反应，故A错误；B．将适当比例的空气和水蒸气通入阴极，两者均进行电解，氧气转化为O2－，水蒸气转化为H2和O2－，故剩余气体中主要还有H2和N2，故B正确；C．O2－通过氧离子交换膜进入阳极发生反应，电极反应式为2O2－－4e－===O2↑，故C正确；D．在实验室中可以用碱石灰吸收水蒸气，故D正确。
5．电解法制取Na2FeO4的总反应为Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，工作原理如下图所示。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(　B　)
A．铁电极为阳极，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1 mol电子时，阴极区有11.2 L H2生成
解析：由题给信息可知，电解法制取Na2FeO4的总反应为Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，电解过程中Fe为电解池的阳极，Ni为阴极，碱性溶液中阳极电极反应为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，阴极电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A错误，B正确；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；阴极电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当电路中通过1 mol电子时，阴极区有0.5 mol H2生成，但H2所处状况未知，故无法计算H2的体积，D错误。
6.某电化学装置如右图所示，a、b分别接直流电源两极。下列说法正确的是(　D　)
A．电解质溶液中电子从B极移向A极
B．若B为粗铜，A为精铜，则溶液中c(Cu2＋)保持不变
C．若A、B均为石墨电极，则通电一段时间后，溶液的pH增大
D．若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等
解析：A项，电解质溶液通过离子定向移动导电，电解质溶液中没有电子移动，故A错误；B项，若B为粗铜，A为精铜，电解质溶液是硫酸铜溶液，则该装置为电解精炼铜装置，溶液中c(Cu2＋)减小，故B错误；C项，若A、B均为石墨电极，则电解总反应的化学方程式是2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，通电一段时间后，溶液的pH减小，故C错误。
7．(2025·揭阳模拟)某同学进行以下实验：
操作 现象
取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)]6的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如下图所示“斑痕”。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
下列说法正确的是(　C　)
A．腐蚀过程中有H2生成
B．边缘处为红色，说明：Fe－3e－===Fe3＋
C．两色环交界处出现铁锈，说明发生了氧化还原反应
D．反应过程中化学能完全转化为电能
解析：食盐水为中性溶液，生铁片发生吸氧腐蚀，没有H2生成，A错误；边缘处为红色，说明边缘区域为正极，O2得电子生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B错误；在两色环交界处出现铁锈是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁，氢氧化铁失水形成铁锈，故发生了氧化还原反应，C正确；生铁片发生吸氧腐蚀的原理是原电池原理，但化学能不能完全转化为电能，D错误。
8．(2025·广东联考)微酸性次氯酸水广泛应用于果蔬、医疗器械等的消毒，具有安全环保的特点。市面上出现了一种家用电解装置制备微酸性次氯酸水的电解设备(装置示意图如下)。电解过程中，下列说法正确的是(　B　)
A．电极b的电极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
B．A、B离子交换膜分别是阴、阳离子交换膜
C．理论上每转移2 mol电子，阴极室增重46 g
D．制备微酸性次氯酸水的离子方程式为Cl2＋H2O 2H＋＋Cl－＋ClO－
解析：由题图可知，电解过程中，左室有HClO生成，说明中间室的Cl－向左室移动，因此电极a为阳极，发生氧化反应；电极b为阴极，发生还原反应。由分析可知，电极b为阴极，水放电生成H2和OH－，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A错误；Cl－向左室移动，A离子交换膜为阴离子交换膜，右室生成OH－，故Na＋向右室移动，B离子交换膜为阳离子交换膜，B正确；转移2 mol电子，电极b会生成1 mol H2，右室减少2 g，同时2 mol Na＋向右室迁移，右室又增重46 g，故右室净增重46 g－2 g＝44 g，C错误；次氯酸是弱酸，不能拆成离子形式，离子方程式应为Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO，D错误。
9．(1)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。
①用石墨作为电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图甲所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应：__________________________________________________________。
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为__________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)粗银精炼装置如图乙所示，电解质溶液为稀硫酸，下列说法正确的是__________(填字母)。
A．体系中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s)===2Ag＋(aq)＋SO(aq)
B．阳极的电极反应为Ag－e－===Ag＋
C．钛电极电势高
D．阴极区可获得超细银粉的原理：Ti3＋＋Ag＋===Ag＋Ti4＋
E．电解液中添加Ti3＋/Ti4＋，可实现Ti3＋/Ti4＋循环利用
解析：(1)①由题意可知，阳极上Cl－放电生成ClO2，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成H＋，阳极的电极反应为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋。②阴极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成氢气的物质的量为＝0.005 mol，所以通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.005 mol×2＝0.01 mol。
(2)体系中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s) 2Ag＋(aq)＋SO(aq)，故A错误；阳极的电极反应为2Ag－2e－＋SO===Ag2SO4，故B错误；钛电极是阴极，电势低，故C错误；电解液中添加Ti3＋/Ti4＋，阴极上：Ti4＋＋e－===Ti3＋，溶液中的Ag＋又将Ti3＋氧化：Ti3＋＋Ag＋===Ag＋Ti4＋，可获得超细银粉，也可实现Ti3＋/Ti4＋循环利用，故D、E正确。
答案：(1)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋　②0.01　阴极上H2O电离的H＋放电产生H2，H＋浓度减小，使得H2O OH－＋H＋的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大　(2)DE
10．我国力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。
(1)在稀硫酸中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图甲所示。
①阳极的电极反应为___________________________________。
②铜电极上产生CH4的电极反应为________________________，若铜电极上只生成5.6 g CO，则铜极区溶液质量变化了________g。
③若铜电极上只生成0.3 mol CH3CHO和0.4 mol HCOOH，则电路中转移电子的物质的量为________mol。
(2)我国科学家报道了机理如图乙所示的电化学过程。
①Ni电极为________，电极反应为____________________。
②理论上，每有1 mol CO2与O2－结合，电路中转移电子数为________(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
解析：(1)①阳极为铂电极，电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。②铜电极为阴极，其中生成甲烷的电极反应为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，若铜电极上只生成CO，则电极反应为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，当有1 mol CO生成时，铜极区溶液的质量变化为44 g＋2 g－28 g＝18 g，故有5.6 g即0.2 mol CO生成时，铜极区溶液质量变化了3.6 g。③铜电极上每生成1 mol CH3CHO，转移10 mol电子，每生成1 mol HCOOH，转移2 mol电子，若只生成0.3 mol CH3CHO和0.4 mol HCOOH，则电路中转移电子的物质的量为3.8 mol。(2)①Ni电极上CO转化为C和O2－，为阴极，电极反应为CO＋4e－===C＋3O2－。②理论上，每有1 mol CO2与O2－结合生成1 mol CO，电路中有4 mol电子转移，故电路中转移电子数为4NA。
答案：(1)①2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　②CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O　3.6　③3.8
(2)①阴极　CO＋4e－===C＋3O2－　②4NA
[素养提升]
11．CO2资源化利用是实现碳中和的一种有效途径，下图是 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　(　D　)
A．a电极与电源的正极相连
B．每消耗22.4 L(标准状况下)CO2，NA个 SO透过阴离子交换膜进入b极区(NA表示阿伏加德罗常数的值)
C．a极区中c(CO)逐渐增大，b极区中 c(CH3COO－)逐渐增大
D．外电路转移1 mol电子，阳极区溶液质量增加48 g
解析：根据题图可知，a电极上CO2→CO，碳元素的化合价降低，得电子，发生还原反应，因此a电极为阴极，b电极为阳极。A．根据分析可知，a电极为阴极，应与电源的负极相连，故A错误；B．根据题图可知，a电极上CO2和HCO均放电，电极反应为CO2＋4e－＋4HCO===H2＋CO＋4CO＋H2O，消耗1 mol CO2时，转移4 mol e－，透过阴离子交换膜的SO的数目为2NA，故B错误；C．由a电极的电极反应可知，电解过程中，a极区c(CO)逐渐增大，b电极为阳极，电极反应为C6H5CH2OH－2e－＋2CH3COO－===C6H5CHO＋2CH3COOH，b极区c(CH3COO－)逐渐减小，故C错误；D．由电荷守恒可知，外电路转移1 mol电子，有0.5 mol SO由左侧向右侧迁移，阳极区溶液质量增加0.5 mol×96 g/mol＝48 g，故D正确。
12．(2025·湛江模拟)一种应用间接电氧化红曲红(M)合成新型红曲黄色素(N)的装置如下图所示。下列说法正确的是(　C　)
已知：由M到N的反应可表示为M＋WO===N＋WO(已配平)。
A．该合成方法中的能量转换形式是电能全部转化为化学能
B．b极为阳极，电极反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O2
C．理论上a极生成的氧气与b极消耗的氧气的质量之比为1∶2
D．反应前后c(WO)保持不变
解析：电解池工作时，电能不可能完全转化为化学能，故该合成方法中的能量转换形式是电能转化为化学能和热能等，A错误；由电解池装置图可知，a极发生氧化反应，为阳极，电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，b极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H＋＋O2＋2e－===H2O2，B错误；根据电子守恒可知，理论上a极生成的氧气与b极消耗的氧气的质量之比为1∶2，C正确；根据反应H2O2＋WO===WO＋H2O、M＋WO===N＋WO可知，阴极区产生H2O，即反应后c(WO)变小，D错误。
13．为探究电解过程中溶液pH的变化，某化学兴趣小组设计了如下实验。装置、所得数据结果如下图所示。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(　B　)
A．0～t1时：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3；t1～t2时：2H2O2H2↑＋O2↑
B．若进行到t2时刻共有0.224 L气体(标准状况)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：A．该装置为电解装置，t1时刻前发生反应：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，溶质由AgNO3变为HNO3，溶液pH减小，当Ag＋消耗完时，H2O放电，即t1～t2时刻发生反应：2H2O2H2↑＋O2↑，溶液pH基本不变，故A正确；B．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＋转移0.01 mol电子，由得失电子守恒可得，此过程生成氧气的物质的量为n(O2)＝0.002 5 mol，在标准状况下的体积V(O2)＝0.002 5 mol×22.4 L·mol－1＝0.056 L，t1～t2 电解水生成的气体体积为0.224 L－0.056 L＝0.168 L，其中氧气和氢气体积之比为1∶2，故电解水生成的氧气体积为0.056 L，氧气的物质的量为n(O2)＝＝0.002 5 mol，转移0.01 mol电子，共转移0.02 mol电子，故B错误；C．若使用氢氧燃料电池为电源，则氢气与通过电子的关系为H2～2e－，t1时，转移0.01 mol电子，理论上负极消耗氢气的物质的量为0.005 mol，故C正确；D．电解到t1时刻，析出了0.01 mol 银、0.002 5 mol氧气，应加入0.005 mol Ag2O可使溶液复原，即加入1.16 g Ag2O可使溶液复原，故D正确。
14．电化学原理被广泛应用于生产、生活的许多方面，利用电解法脱除煤中的含硫物质(主要是FeS2)的原理如下图所示。
(1)阴极石墨棒上有无色气体产生，该气体是__________。
(2)阳极的电极反应为________________________________________。
(3)补全脱硫反应的离子方程式：
FeS2＋__________＋__________===SO＋__________＋__________
(4)相同反应时间，FeCl3对脱硫率的影响如下图所示。
①电解脱硫过程中，FeCl3的作用是催化剂，结合简单碰撞理论说明使用FeCl3能增大反应速率的原因：__________________________________________________________
__________________________________________________________。
②FeCl3的质量分数大于1.5%时，脱硫率随FeCl3浓度的增大而下降，解释原因：________________________________________________
__________________________________________________________。
(5)研究发现，电解时若电压过高，阳极有副反应发生，造成电解效率降低。电解效率η的定义：η(B)＝×100%。某电压下电解100 mL煤浆 FeCl3 H2SO4混合液，煤浆中除FeS2外不含其他含硫物质，混合液中H2SO4浓度为0.01 mol·L－1，FeCl3的质量分数为1.5%。当阴极收集到224 mL(标准状况)气体时(阴极无副反应发生)，测得溶液中 c(SO)＝0.02 mol·L－1，η(SO)＝__________________________________________________________
(忽略电解前后溶液的体积变化)。
(6)综上，电解法脱硫的优点有__________________________________________________________
_______________________________________________(写出两点)。
解析：(1)由题图可知，阳极石墨棒上，Fe2＋发生氧化反应转化为Fe3＋，Fe3＋和FeS2反应生成Fe2＋、SO和H＋，阴极石墨棒上有无色气体产生，阴极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极上产生的气体为H2。
(2)阳极石墨棒上，Fe2＋发生氧化反应转化为Fe3＋，电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋。
(3)由题图可知，Fe3＋和FeS2反应生成Fe2＋、SO和H＋，根据质量守恒定律可知，产物H＋来自H2O，即该反应的反应物有Fe3＋、FeS2和H2O，生成物有Fe2＋、SO、H＋，该反应的离子方程式为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===2SO＋15Fe2＋＋16H＋。
(4)①催化剂FeCl3能改变反应历程，降低FeS2直接在电极放电反应中的活化能，增大单位体积内反应物分子中活化分子的数目，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率增大，故使用FeCl3能增大反应速率。②FeCl3的质量分数大于1.5% 时，脱硫率随FeCl3浓度的增大而下降，可能是因为随着FeCl3浓度的增大，发生Fe3＋在阴极放电或者Cl－在阳极放电等副反应，导致与FeS2反应的Fe3＋浓度减小，脱硫率降低；也可能是因为随着FeCl3浓度的增大，平衡Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋正向移动，产生更多Fe(OH)3胶体，导致煤浆聚沉，脱硫率降低。
(5)当阴极收集到224 mL(标准状况)气体时，n(H2)＝＝0.01 mol，根据阴极的电极反应2H＋＋2e－===H2↑可知，通过电极的电子的物质的量为0.02 mol；混合溶液的体积为100 mL，电解前后，Δc(SO)＝0.02 mol·L－1－0.01 mol·L－1＝0.01 mol·L－1，生成的SO的物质的量为0.01 mol·L－1×0.1 L＝0.001 mol，由FeS2反应生成0.001 mol SO转移0.007 mol电子，故η(SO)＝×100%＝35%。
(6)电解法脱硫的优点有联产高纯H2、Fe3＋可循环利用、脱硫速率大等。
答案：(1)H2　(2)Fe2＋－e－===Fe3＋　(3)1　14　Fe3＋　8　H2O　2　15　Fe2＋　16　H＋
(4)①催化剂能改变反应历程，降低FeS2直接在电极放电反应中的活化能，增大单位体积内反应物分子中活化分子的数目，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率增大　②随着FeCl3浓度的增大，可能发生Fe3＋在阴极放电或者Cl－在阳极放电等副反应，导致与FeS2反应的Fe3＋浓度减小，脱硫率降低[或随着FeCl3浓度的增大，平衡Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋正向移动，产生更多Fe(OH)3胶体，导致煤浆聚沉，脱硫率降低]　(5)35%
(6)联产高纯H2、Fe3＋可循环利用、脱硫速率大(答案合理即可)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)课时跟踪练36
[基础巩固]
1．电解原理在工业生产中应用广泛，下列有关电解原理的应用正确的是(　A　)
A．工业上用电解饱和食盐水制备烧碱、氯气等化工原料
B．可通过电解熔融 AlCl3冶炼铝
C．电镀时，镀层金属作为阴极，待镀金属作为阳极
D．电解精炼铜时，用纯铜板作为阳极，粗铜板作为阴极
解析：A．烧碱、氯气等化工原料是通过氯碱工业，即电解饱和食盐水得到的，选项A正确；B．AlCl3是共价化合物，熔融状态下不能电离出 Al3＋，不能通过电解熔融AlCl3冶炼铝，选项B错误；C．电镀时，待镀金属作为阴极，镀层金属作为阳极，选项C错误；D．电解精炼铜时，应用粗铜板作为阳极，纯铜板作为阴极，选项D错误。
2．(2022·新高考天津卷)实验装置如下图所示。接通电源后，用碳棒(a′、b′)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，a′端的字迹呈白色。
下列结论正确的是(　B　)
A．a为负极
B．b′端的字迹呈蓝色
C．电子流向为b→b′→a′→a
D．如果将a′、b′换成铜棒，与碳棒作为电极时的现象相同
解析：A．a′端的字迹呈白色，说明a′端生成了氯气，氯离子失去电子，为阳极，故a为正极，A错误；B．b′端为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子，石蕊变蓝，B正确；C．电子沿导线由b流向b′，由a′流向a，但电子不能在电解质溶液中移动，不会由b′流向a′，C错误；D．如果换成铜棒，铜棒作为阳极，铜放电生成Cu2＋，现象与碳棒作为电极时不相同，D错误。
3．(2025·广州摸底考试)合理的防腐蚀措施对延长跨海大桥使用年限，提高安全性和降低维修成本至关重要。下列说法不正确的是(　B　)
A．涂覆新型聚氨酯系列防腐涂料，能够有效防止大气、海水和阳光对大桥部件的侵蚀
B．采用热浸镀锌对钢材进行防腐蚀处理，以起到永久防护效果
C．水下钢段可以连接外加电源的负极
D．桥梁浪溅区应选择耐腐蚀合金钢
解析：涂覆新型聚氨酯系列防腐涂料，能够隔绝空气和水，具有防腐作用，A正确；热浸镀锌对钢材进行防腐蚀处理利用了牺牲阳极法，锌会逐渐被消耗，失去防腐效果，无法永久防护，B错误；水下钢段可以作为阴极连接外加电源的负极，利用外加电流法进行防腐处理，C正确；桥梁浪溅区最易被腐蚀，耐腐蚀合金钢改良了钢材的结构，具有防腐的作用，D正确。
4．某氨工业生产的绿色程序如下：将适当比例的空气和水蒸气通入阴极，两者均进行电解，氧气转化为O2－，水蒸气转化为H2和O2－，O2－通过氧离子交换膜在阳极反应。将甲中气体通过除水装置后直接导入哈伯法工艺即可制氨。
下列说法错误的是(　A　)
A．电解时水蒸气被氧化
B．甲部分的气体除水蒸气外，主要还有H2和N2
C．阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑
D．在实验室中可以用碱石灰吸收水蒸气
解析：A．电解时水蒸气转化为H2和O2－，说明水蒸气发生得电子的还原反应，故A错误；B．将适当比例的空气和水蒸气通入阴极，两者均进行电解，氧气转化为O2－，水蒸气转化为H2和O2－，故剩余气体中主要还有H2和N2，故B正确；C．O2－通过氧离子交换膜进入阳极发生反应，电极反应式为2O2－－4e－===O2↑，故C正确；D．在实验室中可以用碱石灰吸收水蒸气，故D正确。
5．电解法制取Na2FeO4的总反应为Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，工作原理如下图所示。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(　B　)
A．铁电极为阳极，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1 mol电子时，阴极区有11.2 L H2生成
解析：由题给信息可知，电解法制取Na2FeO4的总反应为Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，电解过程中Fe为电解池的阳极，Ni为阴极，碱性溶液中阳极电极反应为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，阴极电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A错误，B正确；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；阴极电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当电路中通过1 mol电子时，阴极区有0.5 mol H2生成，但H2所处状况未知，故无法计算H2的体积，D错误。
6.某电化学装置如右图所示，a、b分别接直流电源两极。下列说法正确的是(　D　)
A．电解质溶液中电子从B极移向A极
B．若B为粗铜，A为精铜，则溶液中c(Cu2＋)保持不变
C．若A、B均为石墨电极，则通电一段时间后，溶液的pH增大
D．若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等
解析：A项，电解质溶液通过离子定向移动导电，电解质溶液中没有电子移动，故A错误；B项，若B为粗铜，A为精铜，电解质溶液是硫酸铜溶液，则该装置为电解精炼铜装置，溶液中c(Cu2＋)减小，故B错误；C项，若A、B均为石墨电极，则电解总反应的化学方程式是2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，通电一段时间后，溶液的pH减小，故C错误。
7．(2025·揭阳模拟)某同学进行以下实验：
操作 现象
取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)]6的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如下图所示“斑痕”。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
下列说法正确的是(　C　)
A．腐蚀过程中有H2生成
B．边缘处为红色，说明：Fe－3e－===Fe3＋
C．两色环交界处出现铁锈，说明发生了氧化还原反应
D．反应过程中化学能完全转化为电能
解析：食盐水为中性溶液，生铁片发生吸氧腐蚀，没有H2生成，A错误；边缘处为红色，说明边缘区域为正极，O2得电子生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B错误；在两色环交界处出现铁锈是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁，氢氧化铁失水形成铁锈，故发生了氧化还原反应，C正确；生铁片发生吸氧腐蚀的原理是原电池原理，但化学能不能完全转化为电能，D错误。
8．(2025·广东联考)微酸性次氯酸水广泛应用于果蔬、医疗器械等的消毒，具有安全环保的特点。市面上出现了一种家用电解装置制备微酸性次氯酸水的电解设备(装置示意图如下)。电解过程中，下列说法正确的是(　B　)
A．电极b的电极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
B．A、B离子交换膜分别是阴、阳离子交换膜
C．理论上每转移2 mol电子，阴极室增重46 g
D．制备微酸性次氯酸水的离子方程式为Cl2＋H2O 2H＋＋Cl－＋ClO－
解析：由题图可知，电解过程中，左室有HClO生成，说明中间室的Cl－向左室移动，因此电极a为阳极，发生氧化反应；电极b为阴极，发生还原反应。由分析可知，电极b为阴极，水放电生成H2和OH－，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A错误；Cl－向左室移动，A离子交换膜为阴离子交换膜，右室生成OH－，故Na＋向右室移动，B离子交换膜为阳离子交换膜，B正确；转移2 mol电子，电极b会生成1 mol H2，右室减少2 g，同时2 mol Na＋向右室迁移，右室又增重46 g，故右室净增重46 g－2 g＝44 g，C错误；次氯酸是弱酸，不能拆成离子形式，离子方程式应为Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO，D错误。
9．(1)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。
①用石墨作为电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图甲所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应：__________________________________________________________。
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为__________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)粗银精炼装置如图乙所示，电解质溶液为稀硫酸，下列说法正确的是__________(填字母)。
A．体系中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s)===2Ag＋(aq)＋SO(aq)
B．阳极的电极反应为Ag－e－===Ag＋
C．钛电极电势高
D．阴极区可获得超细银粉的原理：Ti3＋＋Ag＋===Ag＋Ti4＋
E．电解液中添加Ti3＋/Ti4＋，可实现Ti3＋/Ti4＋循环利用
解析：(1)①由题意可知，阳极上Cl－放电生成ClO2，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成H＋，阳极的电极反应为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋。②阴极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成氢气的物质的量为＝0.005 mol，所以通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.005 mol×2＝0.01 mol。
(2)体系中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s) 2Ag＋(aq)＋SO(aq)，故A错误；阳极的电极反应为2Ag－2e－＋SO===Ag2SO4，故B错误；钛电极是阴极，电势低，故C错误；电解液中添加Ti3＋/Ti4＋，阴极上：Ti4＋＋e－===Ti3＋，溶液中的Ag＋又将Ti3＋氧化：Ti3＋＋Ag＋===Ag＋Ti4＋，可获得超细银粉，也可实现Ti3＋/Ti4＋循环利用，故D、E正确。
答案：(1)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋　②0.01　阴极上H2O电离的H＋放电产生H2，H＋浓度减小，使得H2O OH－＋H＋的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大　(2)DE
10．我国力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。
(1)在稀硫酸中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图甲所示。
①阳极的电极反应为___________________________________。
②铜电极上产生CH4的电极反应为________________________，若铜电极上只生成5.6 g CO，则铜极区溶液质量变化了________g。
③若铜电极上只生成0.3 mol CH3CHO和0.4 mol HCOOH，则电路中转移电子的物质的量为________mol。
(2)我国科学家报道了机理如图乙所示的电化学过程。
①Ni电极为________，电极反应为____________________。
②理论上，每有1 mol CO2与O2－结合，电路中转移电子数为________(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
解析：(1)①阳极为铂电极，电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。②铜电极为阴极，其中生成甲烷的电极反应为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，若铜电极上只生成CO，则电极反应为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，当有1 mol CO生成时，铜极区溶液的质量变化为44 g＋2 g－28 g＝18 g，故有5.6 g即0.2 mol CO生成时，铜极区溶液质量变化了3.6 g。③铜电极上每生成1 mol CH3CHO，转移10 mol电子，每生成1 mol HCOOH，转移2 mol电子，若只生成0.3 mol CH3CHO和0.4 mol HCOOH，则电路中转移电子的物质的量为3.8 mol。(2)①Ni电极上CO转化为C和O2－，为阴极，电极反应为CO＋4e－===C＋3O2－。②理论上，每有1 mol CO2与O2－结合生成1 mol CO，电路中有4 mol电子转移，故电路中转移电子数为4NA。
答案：(1)①2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　②CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O　3.6　③3.8
(2)①阴极　CO＋4e－===C＋3O2－　②4NA
[素养提升]
11．CO2资源化利用是实现碳中和的一种有效途径，下图是 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　(　D　)
A．a电极与电源的正极相连
B．每消耗22.4 L(标准状况下)CO2，NA个 SO透过阴离子交换膜进入b极区(NA表示阿伏加德罗常数的值)
C．a极区中c(CO)逐渐增大，b极区中 c(CH3COO－)逐渐增大
D．外电路转移1 mol电子，阳极区溶液质量增加48 g
解析：根据题图可知，a电极上CO2→CO，碳元素的化合价降低，得电子，发生还原反应，因此a电极为阴极，b电极为阳极。A．根据分析可知，a电极为阴极，应与电源的负极相连，故A错误；B．根据题图可知，a电极上CO2和HCO均放电，电极反应为CO2＋4e－＋4HCO===H2＋CO＋4CO＋H2O，消耗1 mol CO2时，转移4 mol e－，透过阴离子交换膜的SO的数目为2NA，故B错误；C．由a电极的电极反应可知，电解过程中，a极区c(CO)逐渐增大，b电极为阳极，电极反应为C6H5CH2OH－2e－＋2CH3COO－===C6H5CHO＋2CH3COOH，b极区c(CH3COO－)逐渐减小，故C错误；D．由电荷守恒可知，外电路转移1 mol电子，有0.5 mol SO由左侧向右侧迁移，阳极区溶液质量增加0.5 mol×96 g/mol＝48 g，故D正确。
12．(2025·湛江模拟)一种应用间接电氧化红曲红(M)合成新型红曲黄色素(N)的装置如下图所示。下列说法正确的是(　C　)
已知：由M到N的反应可表示为M＋WO===N＋WO(已配平)。
A．该合成方法中的能量转换形式是电能全部转化为化学能
B．b极为阳极，电极反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O2
C．理论上a极生成的氧气与b极消耗的氧气的质量之比为1∶2
D．反应前后c(WO)保持不变
解析：电解池工作时，电能不可能完全转化为化学能，故该合成方法中的能量转换形式是电能转化为化学能和热能等，A错误；由电解池装置图可知，a极发生氧化反应，为阳极，电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，b极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H＋＋O2＋2e－===H2O2，B错误；根据电子守恒可知，理论上a极生成的氧气与b极消耗的氧气的质量之比为1∶2，C正确；根据反应H2O2＋WO===WO＋H2O、M＋WO===N＋WO可知，阴极区产生H2O，即反应后c(WO)变小，D错误。
13．为探究电解过程中溶液pH的变化，某化学兴趣小组设计了如下实验。装置、所得数据结果如下图所示。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(　B　)
A．0～t1时：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3；t1～t2时：2H2O2H2↑＋O2↑
B．若进行到t2时刻共有0.224 L气体(标准状况)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：A．该装置为电解装置，t1时刻前发生反应：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，溶质由AgNO3变为HNO3，溶液pH减小，当Ag＋消耗完时，H2O放电，即t1～t2时刻发生反应：2H2O2H2↑＋O2↑，溶液pH基本不变，故A正确；B．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＋转移0.01 mol电子，由得失电子守恒可得，此过程生成氧气的物质的量为n(O2)＝0.002 5 mol，在标准状况下的体积V(O2)＝0.002 5 mol×22.4 L·mol－1＝0.056 L，t1～t2 电解水生成的气体体积为0.224 L－0.056 L＝0.168 L，其中氧气和氢气体积之比为1∶2，故电解水生成的氧气体积为0.056 L，氧气的物质的量为n(O2)＝＝0.002 5 mol，转移0.01 mol电子，共转移0.02 mol电子，故B错误；C．若使用氢氧燃料电池为电源，则氢气与通过电子的关系为H2～2e－，t1时，转移0.01 mol电子，理论上负极消耗氢气的物质的量为0.005 mol，故C正确；D．电解到t1时刻，析出了0.01 mol 银、0.002 5 mol氧气，应加入0.005 mol Ag2O可使溶液复原，即加入1.16 g Ag2O可使溶液复原，故D正确。
14．电化学原理被广泛应用于生产、生活的许多方面，利用电解法脱除煤中的含硫物质(主要是FeS2)的原理如下图所示。
(1)阴极石墨棒上有无色气体产生，该气体是__________。
(2)阳极的电极反应为________________________________________。
(3)补全脱硫反应的离子方程式：
FeS2＋__________＋__________===SO＋__________＋__________
(4)相同反应时间，FeCl3对脱硫率的影响如下图所示。
①电解脱硫过程中，FeCl3的作用是催化剂，结合简单碰撞理论说明使用FeCl3能增大反应速率的原因：__________________________________________________________
__________________________________________________________。
②FeCl3的质量分数大于1.5%时，脱硫率随FeCl3浓度的增大而下降，解释原因：________________________________________________
__________________________________________________________。
(5)研究发现，电解时若电压过高，阳极有副反应发生，造成电解效率降低。电解效率η的定义：η(B)＝×100%。某电压下电解100 mL煤浆 FeCl3 H2SO4混合液，煤浆中除FeS2外不含其他含硫物质，混合液中H2SO4浓度为0.01 mol·L－1，FeCl3的质量分数为1.5%。当阴极收集到224 mL(标准状况)气体时(阴极无副反应发生)，测得溶液中 c(SO)＝0.02 mol·L－1，η(SO)＝__________________________________________________________
(忽略电解前后溶液的体积变化)。
(6)综上，电解法脱硫的优点有__________________________________________________________
_______________________________________________(写出两点)。
解析：(1)由题图可知，阳极石墨棒上，Fe2＋发生氧化反应转化为Fe3＋，Fe3＋和FeS2反应生成Fe2＋、SO和H＋，阴极石墨棒上有无色气体产生，阴极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极上产生的气体为H2。
(2)阳极石墨棒上，Fe2＋发生氧化反应转化为Fe3＋，电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋。
(3)由题图可知，Fe3＋和FeS2反应生成Fe2＋、SO和H＋，根据质量守恒定律可知，产物H＋来自H2O，即该反应的反应物有Fe3＋、FeS2和H2O，生成物有Fe2＋、SO、H＋，该反应的离子方程式为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===2SO＋15Fe2＋＋16H＋。
(4)①催化剂FeCl3能改变反应历程，降低FeS2直接在电极放电反应中的活化能，增大单位体积内反应物分子中活化分子的数目，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率增大，故使用FeCl3能增大反应速率。②FeCl3的质量分数大于1.5% 时，脱硫率随FeCl3浓度的增大而下降，可能是因为随着FeCl3浓度的增大，发生Fe3＋在阴极放电或者Cl－在阳极放电等副反应，导致与FeS2反应的Fe3＋浓度减小，脱硫率降低；也可能是因为随着FeCl3浓度的增大，平衡Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋正向移动，产生更多Fe(OH)3胶体，导致煤浆聚沉，脱硫率降低。
(5)当阴极收集到224 mL(标准状况)气体时，n(H2)＝＝0.01 mol，根据阴极的电极反应2H＋＋2e－===H2↑可知，通过电极的电子的物质的量为0.02 mol；混合溶液的体积为100 mL，电解前后，Δc(SO)＝0.02 mol·L－1－0.01 mol·L－1＝0.01 mol·L－1，生成的SO的物质的量为0.01 mol·L－1×0.1 L＝0.001 mol，由FeS2反应生成0.001 mol SO转移0.007 mol电子，故η(SO)＝×100%＝35%。
(6)电解法脱硫的优点有联产高纯H2、Fe3＋可循环利用、脱硫速率大等。
答案：(1)H2　(2)Fe2＋－e－===Fe3＋　(3)1　14　Fe3＋　8　H2O　2　15　Fe2＋　16　H＋
(4)①催化剂能改变反应历程，降低FeS2直接在电极放电反应中的活化能，增大单位体积内反应物分子中活化分子的数目，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率增大　②随着FeCl3浓度的增大，可能发生Fe3＋在阴极放电或者Cl－在阳极放电等副反应，导致与FeS2反应的Fe3＋浓度减小，脱硫率降低[或随着FeCl3浓度的增大，平衡Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋正向移动，产生更多Fe(OH)3胶体，导致煤浆聚沉，脱硫率降低]　(5)35%
(6)联产高纯H2、Fe3＋可循环利用、脱硫速率大(答案合理即可)
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第36讲　电解池　
金属的腐蚀与防护
1．理解电解池的构成和工作原理，能书写电极反应和总反应。
2．掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。
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。
01
考点梳理 高效演练
考点一　电解原理

1．电解与电解池
电流
氧化还原反应
电
化学
电源
2．图解电解池的构成及工作原理(以电解CuCl2溶液为例)
氧化
2Cl－－2e－===Cl2↑
还原
Cu2＋＋2e－===Cu
3．电解中的放电规律
(1)阳极放电规律。
①活性电极(除Au、Pt外的金属材料为电极)，电极材料本身失电子，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：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O2。
(2)阴极放电规律。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
①在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等不会在阴极上放电，但在熔融状态下会放电。
②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。
(3)用惰性电极电解各类电解质溶液的规律
类型 电极反
应特点 实例 电极反应式 溶液
pH变化
电解
水型 阴极：H2O电离出的H＋(碱或盐溶液中)或酸电离出的H＋放电生成H2
阳极：H2O电离出的OH－(酸或盐溶液中)或碱电离出的OH－放电生成O2 含
氧
酸 H2SO4 阳极：
____________________________
阴极：
____________________________
总反应：____________________________ ____
2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
4H＋＋4e－===2H2↑
减小
类型 电极反
应特点 实例 电极反应式 溶液
pH变化
电解
水型 阴极：H2O电离出的H＋(碱或盐溶液中)或酸电离出的H＋放电生成H2
阳极：H2O电离出的OH－(酸或盐溶液中)或碱电离出的OH－放电生成O2 强碱 NaOH 阳极：
____________________________
阴极：
____________________________
总反应：____________________________ ____
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
增大
类型 电极反
应特点 实例 电极反应式 溶液
pH变化
电解
水型 阴极：H2O电离出的H＋(碱或盐溶液中)或酸电离出的H＋放电生成H2
阳极：H2O电离出的OH－(酸或盐溶液中)或碱电离出的OH－放电生成O2 活泼金属的含
氧酸盐 KNO3 阳极：
____________________________
阴极：
____________________________
总反应：____________________________ ____
2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
不变
溶液复原方法
_____________
加水
类型 电极反
应特点 实例 电极反应式 溶液
pH变化 溶液复
原方法
电解电解质型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 无氧酸(氢氟酸除外) HCl 阳极：____________________
阴极：_______________
总反应：__________________________ ____ ________________
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑
增大
通入HCl
气体
类型 电极反
应特点 实例 电极反应式 溶液
pH变化 溶液复
原方法
电解电解质型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 阳极：____________________
阴极：___________________
总反应：
__________________________ － ________________
2Cl－－2e－===Cl2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
加CuCl2
固体
类型 电极反
应特点 实例 电极反应式 溶液
pH变化 溶液复
原方法
放氢生碱型 阴极：H2O放出H2生成碱
阳极：电解质阴离子放电 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 阳极：_________________
阴极：_________________
_______________________
总反应：_______________
_______________________ _______ ________________
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－===H2↑
＋2OH－
H2↑＋Cl2↑＋2OH－
增大
通入HCl
气体
类型 电极反
应特点 实例 电极反应式 溶液
pH变化 溶液复
原方法
放氧生酸型 阴极：电解质阳离子放电
阳极：H2O放出O2生成酸 不活泼金属的含氧酸盐 AgNO3 阳极：________________
______________________
阴极：___________________
总反应：______________
______________________ _______ ________________
2H2O－4e－===
4H＋＋O2↑
4Ag＋＋4e－===4Ag
4Ag＋＋2H2O
减小
加入Ag2O
固体
[易错秒判]
(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)电解过程中电子流动方向为负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极(　　)
(3)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(　　)
(4)电解池中的阳极和原电池的负极均发生氧化反应(　　)
(5)电解盐酸、硫酸时，H＋放电，溶液的pH逐渐增大(　　)
√
×
√
√
×
√
√
解析：由题意知，a极板质量增加，a应为阴极，b为阳极，x为电源负极，y为电源正极。电解CuSO4溶液时，a极板有Cu附着，b极板有O2放出，A项符合题意；电解NaOH溶液时，a极板质量无变化，B项不符合题意；阳极为Fe，为活性电极，电解时Fe在阳极放电溶解，无气体生成，C项不符合题意；电解CuCl2溶液时，Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色有刺激性气味的气体，D项不符合题意。
2．(2025·佛山开学考试)通过电解含锰废水可回收Mn、MnO2和H2SO4产品，工作原理如下图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．惰性电极a连接电源的负极
B．膜X为阳离子交换膜
C．Ⅲ室发生的电极反应：
Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋
D．当电路中通过1 mol电子时，
从溶液中回收锰元素的质量为55 g
√
3．在下图所示的装置中，通直流电5 min时，铜电极的质量增加2.16 g。回答下列问题。
(1)电源中X为直流电源的__________极。
(2)pH变化：A__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B__________，C__________。
(3)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液中溶质的物质的量浓度为______________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4)常温下，若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为_______(设电解前后溶液体积无变化)。
负
增大
减小
不变
0.025 mol·L－1
13
[方法技巧]
电化学计算中常用的三种方法
(1)根据总反应计算：
先写出电极反应，再写出总反应，最后根据总反应列出比例式计算。
(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。
如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式：

(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，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
习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫作氯碱工业。
(1)反应原理。
阳极：____________________(________反应)。
阴极：____________________________(________反应)。
总反应离子方程式：_______________________________________。
2Cl－－2e－===Cl2↑
氧化
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
还原
(2)离子交换膜法的生产过程。
①a、b、c、d加入或流出的物质依次是_______________________、H2O(含少量NaOH)、____________、____________；X、Y分别为________、________。
②阳离子交换膜的作用是阻止__________进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
精制饱和NaCl溶液
淡盐水
NaOH溶液
Cl2
　H2
OH－
粗
类型 电镀铜 电解精炼铜
电极反应 阳极 ___________________ Zn－2e－===Zn2＋、
Fe－2e－===Fe2＋、
Ni－2e－===Ni2＋、
________________
阴极 ________________________
电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度____________ CuSO4溶液的浓度________
注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成____________
Cu－2e－===Cu2＋
Cu－2e－===Cu2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
基本不变
变小
阳极泥
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。
类型 总反应化学方程式 电极反应
冶炼
钠 ____________________________ 阳极：_________________；
阴极：__________________
冶炼
镁 ____________________________ 阳极：__________________；
阴极：_________________
冶炼
铝 ____________________________ 阳极：__________________；
阴极：__________________
2Cl－－2e－===Cl2↑
2Na＋＋2e－===2Na
2Cl－－2e－===Cl2↑
Mg2＋＋2e－===Mg
6O2－－12e－===3O2↑
4Al3＋＋12e－===4Al
[易错秒判]
(1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(　　)
(2)在镀件上电镀铜时，可以用惰性材料为阳极，用硫酸铜溶液为电解液
(　　)
(3)根据得失电子守恒可知，电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等(　　)
(4)电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3，也可以电解熔融的MgO和AlCl3(　　)
(5)用Zn为阳极，Fe为阴极，ZnCl2溶液为电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌(　　)
×
×
×
×
×
1．若要在铜片上镀银，下列叙述中正确的是(　　)
①将铜片接在电源的正极
②将银片接在电源的正极
③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag
④在银片上发生的反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
⑤可用CuSO4溶液作为电解质溶液
⑥可用AgNO3溶液作为电解质溶液
A．①③⑥　　　　　 B．②③⑥
C．①④⑤ D．②③④⑥
√
解析：根据电镀原理，若要在铜片上镀银，铜为电解池的阴极，与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银；银为电解池的阳极，与电源正极相连，银失电子发生氧化反应生成银离子；电解质溶液为硝酸银溶液。
2．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。下列叙述正确的是(已知氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜
Cu2＋)(　　)
A．阳极发生还原反应，电极反应为Ni2＋＋2e－===Ni
B．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
√
解析：电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性：Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极的电极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，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，二者质量不相等，B项错误；电解后溶液中存在的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。
3．(2025·茂名月考)硝酸盐电解还原生成氨是实现硝酸盐废水资源化利用的有效途径。一种采用双室电解法电解硝酸盐酸性废水生成NH3的装置如下图所示，P、Q均连接惰性电极。下列说法错误的是(　　)
A．Q连接外接电源的正极
B．电解一段时间后，左室溶液的pH将减小
C．两室产生的气体可作为硝酸工业的原料
D．理论上每生成1 mol NH3时，
有8 mol H＋通过质子交换膜
√
由题图结合分析可知，两室产生的气体为NH3和O2，可作为硝酸工业的原料，C正确；由题图结合分析可知，理论上每生成1 mol NH3时，电路上通过8 mol电子，有8 mol H＋通过质子交换膜，D正确。
考点三　金属的腐蚀与防护

1．金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，发生________反应。
氧化　
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
概念 金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀 当不纯的金属与______________接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀
电解质溶液　
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
现象 ______电流产生 ________电流产生
本质 金属被________ 较活泼的金属被______
联系 二者往往同时发生，但______腐蚀更普遍
无　
有微弱　
氧化　
氧化　
电化学　
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁制品锈蚀为例)。
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 ________环境 钢铁表面吸附的水膜酸性很______或呈______性，但溶有一定量的氧气
电极
反应 负极 _________________
正极 ________________ _________________________
总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系 ________腐蚀更普遍
酸性　
弱　
中　
Fe－2e－===Fe2＋　
2H＋＋2e－===H2↑　
O2＋2H2O＋4e－===4OH－　
吸氧　
3.金属的防护
(1)改变金属材料的组成，如制成合金等。
(2)在金属表面覆盖保护层，如在金属表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料、电镀、发蓝或表面钝化等。
(3)电化学保护法。
①牺牲阳极法——____________原理
a．________：比被保护金属活泼的金属；
b．________：被保护的金属设备。
②外加电流法——________原理
a．________：被保护的金属设备；
b．________：惰性电极。
原电池　
负极　
正极　
电解　
阴极　
阳极
[易错秒判]
(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈的腐蚀原理相同(　　)
(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Fe3＋(　　)
(4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损，则完全失去了对金属的保护作用(　　)
(5)牺牲阳极法利用原电池原理，能有效地保护金属，不易被腐蚀(　　)
(6)把金属铬、镍等加入普通钢中能增强钢铁的耐腐蚀性(　　)
(7)钢铁的发蓝处理能增强其耐腐蚀性(　　)
×
×
×
×
√
√
√
1．下列防止金属腐蚀的方法属于电化学防护的是　(　　)
A．船体表面刷漆
B．加入铬、锰、硅等制成不锈钢
C．自行车链条涂油
D．水中的钢闸门连接电源的负极
解析：水中的钢闸门连接电源的负极，是外加电流法，是防止金属腐蚀的电化学方法，D项符合题意。
√
A．①中，NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀
B．②中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2O　
C．③中正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．对比①②③，说明苯能隔绝O2
√
解析：①是密闭体系，NaCl溶液中溶解的O2较少，不足以使生铁片明显锈蚀，A项正确；苯属于非电解质，②中无电解质溶液，不满足电化学腐蚀的条件，B项正确；根据③中现象，铁在中性环境下发生吸氧腐蚀，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C项正确；①③NaCl溶液中均溶解有氧气，③中观察到明显锈蚀的现象，说明苯不能隔绝O2，D项错误。
3．(2025·江门开学考试)尘埃落在平整的铁制品的表面上，水蒸气在尘粒下形成薄水层，尘粒覆盖的中心部分供氧较少，而在尘粒的边缘有较多的O2，实际腐蚀情况如下图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．空气中含有的CO2、SO2会加快腐蚀
B．铁制品被腐蚀的最终产物是FeO
C．铁制品的溶解主要发生在尘粒的中部
D．边缘区反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
√
解析：空气中CO2、SO2会与水反应生成碳酸和亚硫酸，会加快铁的腐蚀，A正确；铁制品被腐蚀的最终产物是Fe2O3，B错误；根据题图可知，铁制品的溶解主要发生在尘粒的中部，C正确；根据题图可知，边缘区反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正确。
02
真题研做 高考通关
1．(2024·新高考广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是(　　)
A．钢铁外壳为负极
B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法
D．锌发生反应：Zn－2e－===Zn2＋
√
解析：钢铁外壳、锌块、海水形成原电池，锌比铁活泼，锌为负极，钢铁外壳为正极，A项错误；镶嵌的锌块为负极，发生氧化反应转化为Zn2＋，需要定期更换，B项错误；该法利用原电池原理，为牺牲阳极法，C项错误；锌为负极，发生反应：Zn－2e－===Zn2＋，D项正确。
2．(2024·新高考广东卷)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如下图所示)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是(　　)
A．阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
B．阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高
C．理论上每消耗1 mol Fe2O3，
阳极室溶液减少213 g
D．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g
√
解析：该装置用于湿法冶铁，故左侧电极为阴极，电极反应式为Fe2O3＋
6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－，右侧电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确；阴极反应产生OH－，阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高，B项正确；理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，阳极室有6 mol Cl－放电生成气体，同时有6 mol Na＋透过阳离子交换膜进入阴极室，阳极室减少6 mol NaCl，减少的质量为58.5 g·mol－1×6 mol＝351 g，C项错误；理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，有6 mol Na＋透过阳离子交换膜进入阴极室，阴极室增加的质量为23 g·mol－1×6 mol＝138 g，D项正确。
3．(2024·新高考甘肃卷)某固体电解池工作原理如下图所示。下列说法错误的是(　　)
A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B．电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－===2O2－
C．工作时O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2
D．理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O
√
√
Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即OH－向Pt电极移动，A错误；根据电解总反应可知，每生成1 mol H2，生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极伴随少量O2生成，发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，即生成1 mol H2时得到的部分电子由OH－放电产生O2提供，所以生成K4C6N16的物质的量小于0.5 mol，D错误。
5．(2023·新高考辽宁卷)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＋
√

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