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电解池 金属的腐蚀与防护
【复习目标】
1．理解电解池的构成、工作原理，能书写电极反应式和总反应方程式
2．掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理
3．知道金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害及防止金属腐蚀的措施
考点一 电解池及工作原理
【核心知识梳理】
1．电解
(1)定义：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能
(2)特点：①电解是不可逆的；②电解质导电一定发生化学变化
2．电解池的构成及工作原理
(1)电解池：把电能转化为化学能的装置，叫做电解池，也叫电解槽
(2)电解池的构成
①有与电源相连的两个电极：与电源正极相连的电极是阳极，在阳极上发生氧化反应；与电源负极相连的电极是阴极，在阴极上发生还原反应
②电解质溶液(或熔融电解质)
③形成闭合回路
(3)电解池工作原理——以惰性电极电解CuCl2溶液为例
电极名称和电极反应式 总反应方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑
电解过程的三个流向 ①电子流向：从电源负极流出后，流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极②离子流向：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极③电流方向：电源正极电解池阳极电解质溶液阴极负极
3．电解规律
(1)阳极放电规律——阳极吸引的是阴离子，比较阴离子还原性的大小
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
a．阴离子的放电顺序：S2－＞SO＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子
b．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——阴极吸引的是阳离子，比较阳离子氧化性的大小
阳离子放电顺序为：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+
【易错提醒】
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)中阳离子放电
②阳极材料若是金属电极(Au、Pt除外)，溶液中的阴离子不反应，电极金属失电子被氧化
③电解水溶液时，Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋+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等金属单质
④电解水溶液时，Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+浓度较大时在H+之前放电
4．惰性电极电解电解质溶液的情况分析
(1)电解电解质型
电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质浓度变化 pH 电解质溶液复原
不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 减小 增大 加入CuCl2固体
阴极 Cu2＋＋2e－===Cu
总反应式 CuCl2Cu＋Cl2↑
无氧酸，如HCl 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 减小 增大 通入HCl气体
阴极 2H＋＋2e－===H2↑
总反应式 2HClH2↑＋Cl2↑
(2)电解电解质和水，生成H2和碱
电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度变化 pH 电解质溶液复原
活泼金属的无氧酸盐，如NaCl、KCl 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 减小并生成新电解质 增大 通入HCl气体
阴极 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应式 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
(3)电解电解质和水，生成O2和酸
电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度变化 pH 电解质溶液复原
不活泼金属的含氧酸盐如CuSO4、AgNO3 阳极 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 减小并生成新电解质 减小 加CuO或CuCO3
阴极 2Cu2＋＋4e－===2Cu
总反应式 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
(4)电解水型
电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质浓度变化 pH 电解质溶液复原
含氧酸，如H2SO4 阳极 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 增大 减小 加水
阴极 4H＋＋4e－===2H2↑
总反应式 2H2O2H2↑＋O2↑
可溶性强碱，如NaOH 阳极 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 增大 增大 加水
阴极 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
总反应式 2H2O2H2↑＋O2↑
活泼金属含氧酸盐，如KNO3、Na2SO4 阳极 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 增大 不变 加水
阴极 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
总反应式 2H2O2H2↑＋O2↑
5．活性电极电解电解质溶液的情况分析——用金属电极电解下列电解质溶液
①铜为电极电解H2SO4溶液 阳极为Cu，属于活性电极，因此阳极反应应为金属失电子阳极：Cu－2e－===Cu2＋阴极：2H＋＋2e－===H2↑总反应：Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑
②用铜作电极电解ZnSO4溶液 阳极反应
阴极反应
总反应
③用铜作电极电解CuSO4溶液 阳极反应
阴极反应
④用铁作电极电解NaOH溶液 阳极反应
阴极反应
总反应
⑤用Ag作电极电解稀盐酸 阳极反应
阴极反应
总反应
⑥以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应
阴极反应
总反应
⑦用Al作电极电解NaOH溶液 阳极反应
阴极反应
总反应
6．混合溶液——用惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合液(CuSO4与NaCl的物质的量为1∶1)，明显分三个阶段，写出三个阶段的阴、阳两极反应式
第一阶段： 阳极反应式：______________________________________________________
阴极反应式：______________________________________________________
总反应化学方程式：________________________________________________
第二阶段： 阳极反应式：______________________________________________________
阴极反应式：______________________________________________________
总反应化学方程式：________________________________________________
第三阶段： 阳极反应式：______________________________________________________
阴极反应式：______________________________________________________
总反应化学方程式：________________________________________________
【精准训练1】
1．用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是(　　)
A．NaBr、CuCl2、Ba(OH)2 B．NaOH、H2SO4、CuSO4
C．KOH、HNO3、Na2SO4 D．NaCl、Cu(NO3)2、MgSO4
2．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有(　　)
①2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑ ②Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
③2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－ ④2H2O2H2↑＋O2↑
A．①②③ B．①④ C．②③④ D.②④
3．用惰性电极进行电解，下列说法正确的是(　　)
A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液的pH不变
B．电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液的pH减小
C．电解NaNO3溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1∶2
D．电解CuCl2溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1
4．某工业碱性废水中含S2－，利用如图装置可将其转化为FeS。下列说法正确的是(　　)
A．Fe棒连接电源的负极 B．b电极一定是惰性材料
C．阳极反应式为Fe－2e－＋S2－===FeS↓ D．气体X可能是O2
5．用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图，两极均有气体生成，c电极附近产生可燃性气体，澄清石灰水无浑浊现象。下列说法正确的是(　　)
A．a为电源正极 B．c电极附近生成了CH4
C．电子的流动方向：c溶液d D．反应后恢复到原温度，溶液pH不变
6．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M。下列说法错误的是(　　)
A．物质M是NH4NO3 B．补充物质M是因为8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3
C．阳极反应：NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋ D．阴极反应：NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O
7．以惰性电极电解100 mL 0.05 mol·L－1 CuSO4溶液。
(1)阳极产生56 mL(标准状况下)气体时，所得溶液的pH为______(不考虑溶液体积变化)，要使溶液恢复到电解前的状态，可加入______g的______物质
(2)继续通电电解，此时被电解的物质为______，若加入0.005 mol Cu(OH)2可使溶液复原，则电路中转移的电子为______mol
(3)通电一段时间，加入0.002 5 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移的电子为______mol
考点二 电解原理原理的应用
【核心知识梳理】
1．氯碱工业：习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业
装置图
过程分析 阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液
电极反应 阳极(钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层) 2Cl－－2e－===Cl2↑ (氧化反应)
阴极(碳钢网) 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ (还原反应)
化学方程式 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子方程式 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
阳离子交换膜的作用 只允许Na＋等阳离子通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，可以防止阴极产生的H2与阳极产生的Cl2混合发生爆炸，也能避免Cl2与阴极产生的NaOH溶液反应而影响氢氧化钠溶液的产量和质量
2．电镀
(1)概念：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺
(2)目的：增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观
(3)电镀池的构成——以“铁上镀铜”为例
电镀池的构成 镀件作阴极，镀层金属铜作阳极电解质溶液是含有镀层金属离子的溶液(如CuSO4溶液)
装置图
电极反应 阳极：Cu－2e－===Cu2＋阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
(4)特点：阳极溶解，在阴极沉积，电镀液的浓度不变；阳极减少的质量和阴极增加的质量相等；阳极失电子总数和阴极得电子总数相等
3．电解精炼铜——粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质
(1)电极反应及装置图
①电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜②电解质溶液：含Cu2＋的可溶性盐溶液③电极反应阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
(2)除杂原理：在精炼池的阳极，含杂质的铜不断溶解，比铜更活泼的Zn、Fe、Ni等也会失去电子，但Ag、Au等金属杂质由于失去电子能力比Cu弱，难以在阳极溶解，它们会以单质的形式沉积在精炼池底，形成“阳极泥”。“阳极泥”经分离后可以得到Ag、Au等贵重金属。在阴极，由于溶液中的Zn2+、Fe2+、Ni2+、H+等离子得到电子的能力均比Cu2+弱，且物质的量浓度均比Cu2+小，所以只有Cu2+在阴极获得电子而析出Cu，这样，在阴极就得到了纯铜。长时间电解后，电解质溶液的Cu2+浓度中有所减小，且引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去杂质
(3)特点：粗铜中的Ag、Au等以阳极泥的形式沉淀下来，电解液中Cu2＋的浓度减小；阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等；阳极失电子总数和阴极得电子总数相等
4．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
冶炼钠 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Na＋＋e－===Na
冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 阳极：2O2－－4e－===O2↑阴极：Al3＋＋3e－===Al
【易错提醒】
①电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高
②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电
【精准训练2】
1．工业上利用电解食盐溶液制取盐酸和氢氧化钠的装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。下列有关说法错误的是(　　)
A．N表示阴离子交换膜 B．甲室流出的为氢氧化钠溶液
C．电解总反应：NaCl＋H2ONaOH＋HCl D．相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法更环保
2．利用电镀原理，在铁制品上镀上一层镍，下列说法正确的是(　　)
A．X为铁制品，发生还原反应：Ni2＋＋2e－===Ni B．Y为电解质溶液，可以是FeSO4溶液
C．电镀前后，电解质溶液的浓度不变 D．电镀时，溶液中的金属阳离子向X极移动
3．镓(Ga)的化学性质与铝相似，电解精炼法提纯镓的原理如图。已知三种金属活动性顺序为Zn＞Ga＞Fe。下列说法错误的是(　　)
A．阳极泥的主要成分是铁和铜 B．阴极反应式为Ga3＋＋3e－===Ga
C．电子流向为粗Ga→N极、M极→高纯Ga D．若电压过高，阴极可能会产生H2，导致电解效率下降
考点三 金属的腐蚀和防护
【核心知识梳理】
1．金属腐蚀内容：金属的腐蚀是指金属或者合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程
2．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
3．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应 不纯金属或合金跟电解质溶液接触发生原电池反应
本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋
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 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)析氢腐蚀与吸氧腐蚀——以钢铁的腐蚀为例进行分析
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
电极反应 负极(Fe) Fe－2e－===Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋
正极(碳) 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
吸氧腐蚀总反应式：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·xH2O(铁锈主要成分)
根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀：若电解质酸性较强，如：NH4Cl溶液、稀H2SO4等，则发生析氢腐蚀，相当于金属与酸构成原电池；若电解质为弱酸、中性、弱碱，则发生吸氧腐蚀，相当于金属、氧气构成燃料电池
两种腐蚀正极的现象不同：析氢腐蚀正极产生H2，气体压强变大，pH增大；吸氧腐蚀正极吸收O2，气体压强变小，pH增大
4．金属腐蚀快慢的规律
(1)同一金属在相同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：电解原理引起的腐蚀(即电解池的阳极)＞原电池原理引起的腐蚀(即原电池的负极)＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀(即电解池的阴极、原电池的正极及加有镀层的金属等)
(2)同一金属在不同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液
(3)同一金属在相同电解质溶液中，电解质浓度越大，腐蚀越快
(4)活动性不同的两种金属，活动性越强，腐蚀得越快
5．金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极法——原电池原理
方法 正极为被保护金属，负极为比被保护的金属活泼的金属
装置图
工作原理 负极反应式：Zn－2e－===Zn2＋；正极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
【易错提醒】阳极、阴极是根据发生的是氧化反应还是还原反应界定的，“牺牲阳极法”利用的是原电池原理，负极发生的是氧化反应，也称“阳极”
②外加电流法
方法 阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极属
装置图
工作原理 阳极反应式：Fe－2e－===Fe2＋(废铁)、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(河水)、2Cl－－2e－===Cl2↑(海水)　阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　
【易错提醒】 惰性铸铁相当于惰性电极
(2)改变金属的内部结构：可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金
(3)覆盖保护层：可以通过喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离
【精准训练3】
1．钢铁在潮湿的空气中会形成原电池而被腐蚀，下列说法正确的是(　　)
A．原电池的正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．原电池的负极反应为：Fe－3e－===Fe3＋
C．钢铁设备上连接铜块可以防止腐蚀
D．钢铁与外加直流电源的正极相连可以防止腐蚀
2．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(　　)
A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
3．在潮湿的深层中性土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌可促使SO与H2反应生成S2－，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图Ⅰ所示，因此埋在地下的钢管常需要加以保护，使其免受腐蚀，所用装置如图Ⅱ所示。下列说法正确的是(　　)
A．图Ⅱ中钢管附近土壤的pH可能会上升
B．图Ⅰ中钢管腐蚀的含铁产物只有FeS
C．图Ⅱ中金属棒X可能为铜，可使钢管表面腐蚀电流接近于零
D．图Ⅱ中金属棒X的作用是作为损耗正极材料和传递电流
4．金属腐蚀造成的损失约占国民生产总值的2％～4％。下列有关说法错误的是(　　)
A．改变金属的结构可将金属制成防腐的合金
B．喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化是金属防护的物理方法
C．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿与金属的电化学防护有关
D．将钢闸门连接直流电源的负极可以起到防护作用
考点四 有关电化学的计算
【核心知识梳理】
1．计算类型：电解的相关计算包括两极产物的定量计算(如质量、气体的体积、某元素的化合价、溶液的pH及物质的量浓度等)
2．电解计算的依据
(1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数
(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等
(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等
3．电解计算的方法
(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比例式计算
(2)根据电子守恒法计算
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：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式
以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
【微点拨】在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19 C来计算电路中通过的电量
【精准训练4】
1．将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(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．4×10－3 mol·L－1 B．2×10－3 mol·L－1 C．1×10－3 mol·L－1 D．1×10－7 mol·L－1
2．在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中，c(NO)＝6 mol·L－1，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是(　　)
A．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol B．向电解后的溶液中加入98 g的Cu(OH)2可恢复为原溶液
C．原混合溶液中c(K＋)＝4 mol·L－1 D．电解后溶液中c(H＋)＝2 mol·L－1
3．将1 L含有0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出19.2 g Cu；此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)(　　)
A．3.36 L B．5.6 L C．6.72 L D．13.44 L
4．两个惰性电极插入500 mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)，电极上析出银的质量最大为(　　)
A．27 mg B．54 mg C．106 mg D．216 mg
5．以石墨电极电解200 mL CuSO4溶液，电解过程中转移电子的物质的量n(e－)与产生气体总体积V(标准状况)的关系如图所示，下列说法中正确的是(　　)
A．电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2 mol·L－1
B．忽略溶液体积变化，电解后所得溶液中c(H＋)＝2 mol·L－1
C．当n(e－)＝0.6 mol时，V(H2)∶V(O2)＝3∶2
D．向电解后的溶液中加入16 g CuO，则溶液可恢复到电解前的浓度
【高考真题演练】
1．(2024·湖北卷)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为
HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－＝HCOO－＋H·。下列说法错误的是( )
A．电解一段时间后阳极区c(OH－)减小
B．理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离
C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－＝2HCOO－＋H2↑＋2H2O
D．阴极区存在反应H2C2O4＋2H+＋2e－＝CHOCOOH＋H2O
2．(2024·黑吉辽卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是( )
A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B．阴极反应：2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑
C．电解时OH 通过阴离子交换膜向b极方向移动
D．阳极反应：2HCHO＋4OH－－2e ＝2HCOO－＋2H2O＋H2↑
3．(2024·山东卷)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．电极a连接电源负极 B．加入Y的目的是补充NaBr
C．电解总反应式为Br－＋3H2OBrO＋3H2↑ D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br－)＝3∶2
4．(2024·广东卷)一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，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
5．(2024·甘肃卷)某固体电解池工作原理如图所示，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2mole－能分解1 mol H2O
6．(2024·浙江6月)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图，下列说法正确的是(　　)
图1 图2
A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
7．(2024·广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“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＋
8．(2024·浙江1月)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，下列说法不正确的是( )
A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B．随着腐蚀的进行，溶液pH变大
C．铁电极上的电极反应式为：2NH3＋2e－＝H2↑＋2NH
D．每生成标准状况下22.4 mL H2，消耗0.010 mol Zn
【课时精练】
1．化学与人类生产、生活密切相关，下列说法错误的是(　　)
A．“暖宝宝”工作时将化学能转化为热能
B．在铁中添加一定量的镍制成的金属硬币不易被腐蚀
C．海轮船壳上镶入锌块，利用的防护方法是外接电流法
D．铜、铝电线连接起来使用易出现断电现象
2．用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是(　　)
选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论
A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色
B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出
D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低
3．环己烷()是一种重要的有机溶剂。一种以苯()为原料电化学合成环己烷的装置如图(M、N均为Pt电极)所示。下列说法错误的是(　　)
A．b为直流电源的正极
B．电解一段时间后阳极区溶液中c增大
C．M极的电极反应式为＋6e－＋6H＋===
D．若N极产生2.24 L(标准状况)气体，则电路中转移0.2 mol电子
4．我国科学家采用双极膜实现连续合成氨，电解装置工作原理如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在电流作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是(　　)
A．催化电极a上的电势低于催化电极b
B．工作一段时间后，右室中c(OH－)不变
C．生成氨气和氧气的质量比为17∶64
D．若使用铅酸蓄电池作电源，获得1 mol NH3时，铅酸蓄电池中有8 mol H2O生成
5．如图为电解法处理含有Cl－、NO的酸性废水的工作示意图。已知在铁的化合物的催化机理中，H＋吸附到b电极表面获得电子形成活性H再参与反应。下列说法错误的是(　　)
A．起催化作用的是Fe(Ⅲ) B．b极的电极反应式为：10H＋＋NO＋8e－===NH＋3H2O
C．阳极附近的pH变小 D．废水处理过程中Cl－浓度基本不变
6．我国科学家以石墨烯壳层封装钴镍纳米粒子的“铠甲”催化剂作电极，实现了合成气中H2S杂质的高效去除，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．x为电源负极，阴极区溶液的pH增大
B．为同时实现氢气和硫粉的分离与回收，隔膜为阳离子交换膜
C．阳极的电极反应式为H2S－2e－===S↓＋2H＋
D．通电一段时间后，阴极区的溶液可以补充到阳极区，实现电解液的再生
7．过硫酸铵[(NH4)2S2O8]可用作氧化剂、漂白剂。利用电解法在两极分别生产过硫酸铵和过氧化氢的装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．a为外接电源的负极
B．电解总反应：O2＋2H＋＋2SOH2O2＋S2O
C．阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代
D．电解池工作时，Ⅰ室溶液质量理论上逐渐减小
8．科学家利用多晶铜高效催化电解CO2制乙烯，原理如图所示。已知：电解前后电解液浓度几乎不变。下列说法正确的是(　　)
A．铂电极为阳极，产生的气体是O2和CO2
B．多晶铜电极的电极反应式为2CO2＋12HCO＋12e－===C2H4＋12CO＋4H2O
C．通电过程中，溶液中HCO通过阴离子交换膜向右槽移动
D．当电路中通过0.6 mol电子时，理论上能产生C2H4 1.12 L
9．对氨基苯酚(，俗称PAP)是一种重要的精细化工中间体，工业上常采用电解硝基苯的方法制取，其装置原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．b点电势高于a点
B．乙醇的作用是促进硝基苯的溶解
C．电极c上的反应为：＋3H2O＋4e－===＋4OH－
D．当生成1 mol 时，右侧生成的CO2在标准状况下的体积为22.4 L
10．北京化工大学的科研工作者研究出将CO2转化为甲酸，同时将5－羟甲基糠醛转化为2，5－呋喃二羧酸的电化学增值装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是(　　)
A．双极膜中间层中的OH－在外电场作用下向电极b方向迁移
B．阴极上的反应式为＋6e－＋6OH－===＋4H2O
C．制得1 mol羧基，理论上外电路中迁移了3 mol电子
D．工作时，电极b区域pH不变
11．电解法常用于分离提纯物质，某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置(如图)，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液进行回收利用(已知：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O)，下列说法不正确的是(　　)
A．阴极室生成的物质为NaOH和H2
B．阳极发生的电极反应是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
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
12．电催化还原CO2以制备高附加值化学品是实现碳中和的有效方法之一。一种采用金属有机框架(MOF)催化剂电催化还原CO2为CO的装置原理如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A．装置图中外电路箭头方向表示电流的方向
B．电极b的电极反应式为CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－
C．电极a上生成1 mol O2时，理论上可还原44.8 L CO2
D．选用合适的催化剂，利用该装置也可能将CO2转化为CH4、CH3OH等
13．利用库仑测硫仪测定气体中SO2的体积分数，其原理如图所示。待测气体进入电解池后，SO2将I还原，测硫仪便自动电解，溶液中保持不变。若有标准状况下V mL气体通入电解池(其他气体不反应)，反应结束后消耗x库仑电量(已知：电解转移1 mol电子所消耗的电量为96 500库仑)。下列说法正确的是(　　)
A．M接电源的负极 B．阳极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
C．反应结束后溶液的pH增大 D．混合气体中SO2的体积分数为×100%
14．氯碱工业的原理改进方法分如图两个阶段进行，下列说法错误的是(　　)
A．阶段Ⅰ中，电源a为正极、b为负极
B．阶段Ⅱ中阴极的电极反应为Na0.44－xMnO2＋xe－＋xNa＋===Na0.44MnO2
C．比传统氯碱工业减少了阳离子交换膜，避免氢气和氯气混合，且便于提纯NaOH
D．阶段Ⅰ和Ⅱ的反应不能都在饱和食盐水中进行
15．关于研究生铁的锈蚀实验，下列分析不正确的是(　　)
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中正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．对比①②③，说明苯能隔绝O2
16．利用电解池原理可将CO2转化为燃料或者化学品。如图通过将CO2与辛胺反应耦合，实现了两电极体系中产物的高选择性合成。下列说法正确的是(　　)
A．装置中b电极为阴极，发生还原反应
B．电极a的电极反应可能为CO2＋H2O＋2e－ ===HCOO－＋OH
C．中间的离子交换膜一定是质子交换膜
D．电解过程中，a、b两极反应物物质的量之比为2∶1
17．己二腈[NC(CH2)4CN]是合成尼龙66的重要中间体。利用电解技术将丙烯腈(CH2==CHCN)转化为己二腈的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．石墨电极1是阴极
B．电解过程中稀硫酸浓度减小
C．石墨电极2的电极反应式为2CH2==CHCN＋2H＋＋2e－NC(CH2)4CN
D．制备1 mol NC(CH2)4CN，生成O2的体积为22.4 L(标准状况)
18．某医用超声清洗器带有臭氧消毒功能，其臭氧电解发生器的原理如图所示。下列叙述不正确的是(　　)
A．阳极可能的副产物有O2 B．阴极电极反应为O2＋4e－＋4HR===2H2O＋4R－
C．装置所用的离子交换膜是阳离子交换膜 D．容器内壁可用不锈钢、陶瓷、橡胶等材质
19．某研究团队用HCl CuCl2混合溶液作腐蚀液，处理工业废铜，提升经济效益，其方法如图所示，水在BDD电极上生成一种具有强氧化性的羟基自由基(HO·)，下列有关说法错误的是(　　)
A．X为盐酸
B．BDD电极反应式：H2O－e－===HO·＋H＋
C．蚀铜槽中发生的反应：CuCl2＋Cu＋4HCl===2H2CuCl3
D．当SS电极生成32 g Cu时，将交换1 mol Cl－到BDD电极区域
20．二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过用惰性电极电解氯化铵溶液和盐酸的方法制备ClO2的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．a极与电源的负极连接，在b极区流出的Y溶液是浓盐酸
B．电解池a极上发生的电极反应为NH＋ 6e－＋3Cl－ === NCl3＋4H＋
C．当有0.3 mol阴离子通过阴离子交换膜时，二氧化氯发生器中产生1.12 L NH3
D．二氧化氯发生器内发生的氧化还原反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶6
21．在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g。试回答下列问题。
(1)电源中X电极为直流电源的________极
(2)pH变化：A：________，B：________，C：________(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)通电5min时，B中共收集224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)
(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为__________(设电解前后溶液体积无变化)
22．按要求填空
(1)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺
①用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应式：
_______________________________
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，则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)粗银精炼装置如图所示，电解液为稀H2SO4，下列说法正确的是__________
A．体系中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s)2Ag＋(aq)＋SO(aq)
B．阳极的电极反应式为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
(3)工业上用PbSiF6、H2SiF6混合溶液作电解液，用电解法实现粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Fe、Zn，杂质总质量分数约为4%)提纯，装置示意图如图所示。
①电解产生的阳极泥的主要成分为_______，工作一段时间后，溶液中c(Pb2＋)______(填“增大”“减小”或“不变”)
②铅的电解精炼需要调控好电解液中的c(H2SiF6)。其他条件相同时，测得槽电压(槽电压越小，对应铅产率越高)随起始时溶液中c(H2SiF6)的变化趋势如图所示。由图可推知，随c(H2SiF6)增大，铅产率先增大后减小，减小的原因可能是_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
(4)利用铜基配合物催化剂电催化还原CO2制备碳基燃料（包括CO、烷烃和酸等），是减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用的关键手段之一，其装置原理如图所示。
①电解池工作过程中，Pt电极附近溶液的pH_____(填“增大”或“减小”)
②电路中每转移2 mol电子，阴极室溶液质量增加_____g
(5)利用电解装置可以将汽车尾气中的NO转化为尿素 CO(NH2)2，其工作原理如图所示
①阴极的电极反应式为__________________________________________________________
②反应一段时间后，阳极区溶液的pH基本不变，结合化学用语解释原因_____________________________
__________________________________________________________________________________________
(6)工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染，模拟工艺如图所示，写出电解时铁电极发生的电极反应：______
________________________，随后，铁电极附近有无色气体产生，写出有关反应的离子方程式_______________
【电解池 金属的腐蚀与防护】答案
5．活性电极电解电解质溶液的情况分析——用金属电极电解下列电解质溶液
②阳极：Cu－2e－===Cu2＋ 阴极：Zn2＋＋2e－===Zn 总：Cu＋ZnSO4CuSO4＋ZnSO4
③阳极：Cu－2e－===Cu2＋ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
④阳极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总：Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑
⑤阳极：2Ag－2e－＋2Cl－===2AgCl　 阴极：2H＋＋2e－===H2↑
总：2Ag＋2H＋＋2Cl－2AgCl＋H2↑
⑥阳极：2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋　 阴极：6H＋＋6e－===3H2↑
总：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
⑦阳极：2Al－6e－＋8OH－===2[Al(OH)4]－ 阴极：6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
总：2Al＋6H2O＋2OH－2[Al(OH)4]－＋3H2↑
6．混合溶液
第一阶段：阴：Cu2＋＋2e－===Cu 阳：2Cl－－2e－===Cl2↑
第二阶段： 阴：Cu2＋＋2e－===Cu 阳：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
第三阶段： 阴：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 阳：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
【精准训练1】
1．C
2．C。解析：用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积之比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，假设n(CuSO4)＝1 mol，则n(NaCl)＝3 mol，n(CuSO4)＝n(Cu2＋)＝1 mol，n(NaCl)＝n(Cl－)＝3 mol。第一阶段：阳极上Cl－放电，阴极上Cu2＋放电，当铜离子完全反应时消耗2 mol Cl－，所以还剩余1 mol Cl－，此阶段发生的电解反应式为②；第二阶段：阳极上Cl－放电，阴极上H2O放电，当Cl－完全反应前，发生的电解反应式为③；第三阶段：电解Na2SO4和NaOH的混合溶液，发生的电解反应式为④。
3．D。解析：电解稀硫酸，实质上是电解水，溶剂的质量减小，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，H＋的浓度增大，溶液的pH变小，A项错误；电解稀NaOH溶液，实质上是电解水，溶剂的质量减小，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，OH－的浓度增大，溶液的pH变大，B项错误；电解NaNO3溶液，实质上是电解水，阴极上H＋得电子生成氢气，阳极上OH－失电子生成氧气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为2∶1，C项错误；电解CuCl2溶液时，阴极上Cu2＋得电子生成铜，阳极上Cl－失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1，D项正确。
4．C
5．D。解析：用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液，阳极是水电离的OH－放电，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极是水电离的H＋放电，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c电极附近产生可燃性气体，则c电极为阴极，d电极为阳极，a为电源负极，b为电源正极。
6．A。解析：电解池中阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，结合电解质溶液可进行如下分析：
由以上分析可知，电解总反应为8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，因此要使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充NH3，NH3与HNO3反应生成NH4NO3，A项错误；B项正确；由上述分析知，C、D项正确。
7．(1)1　0.4　CuO(或0.62　CuCO3)　
(2)水(或H2O) 0.02　
(3)0.015
解析：(1)阳极生成O2 56 mL(标准状况)即0.002 5 mol，依据总反应式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液中生成0.01 mol H＋，c(H＋)＝0.1 mol·L－1，pH＝1；电解生成0.002 5 mol O2 和0.005 mol Cu，故要使溶液复原可加0.005 mol CuO，质量为0.4 g，或加0.005 mol CuCO3，质量为0.62 g。(2)继续通电电解，电解质溶液为H2SO4溶液，故实际被电解的物质为H2O；加入0.005 mol Cu(OH)2可使溶液复原，相当于加入0.005 mol CuO和0.005 mol H2O，故转移电子为(0.005×2＋0.005×2) mol＝0.02 mol。(3)Cu2(OH)2CO3相当于2CuO·H2O·CO2，故转移的电子为0.005 mol×2＋0.002 5 mol×2＝0.015 mol。
【精准训练2】
1．C。解析：由图可知，左边石墨电极为阴极，右边石墨电极为阳极，Na＋由乙室向甲室迁移，OH－由双极膜向甲室迁移，甲室流出的为氢氧化钠溶液，M为阳离子交换膜，氯离子由乙室向丙室迁移，氢离子由双极膜向丙室迁移，丙室流出的是盐酸，N为阴离子交换膜，A、B项正确；电解总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，C项错误；相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法无氯气产生，更环保，D项正确。
2．C。解析：电镀时，X作阳极，为镍，Z作阴极，为铁制品，Y可以为NiSO4溶液。X为镍，发生氧化反应：Ni－2e－===Ni2＋，A项错误；Y为电解质溶液，不能是FeSO4溶液，可以是NiSO4溶液，B项错误；由电镀原理知，电镀前后，电解质溶液的浓度不变，C项正确；电镀时，溶液中的金属阳离子向阴极移动，Z为阴极，向Z极移动，D项错误。
3．B。解析：　
【精准训练3】
1．A
2．C。解析：由题图可知，②③④装置是原电池，②④中金属铁作负极，③中金属铁作正极，作负极的腐蚀速率快，并且两个电极金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀速率越快，正极被保护，并且原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀，所以腐蚀速率④＞②＞①，⑤⑥装置是电解池，⑤中金属铁为阳极，⑥中金属铁为阴极，阳极金属被腐蚀速率快，阴极被保护，即腐蚀速率⑤＞⑥，根据电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀及外加电流法的防腐效果强于牺牲阳极法的防腐效果知，铁被腐蚀由快到慢的顺序为⑤④②①③⑥。
3．A。解析：题图Ⅱ中没有外加电源，采用的是牺牲阳极法，根据原电池原理，金属棒X应作负极，金属棒X的活泼性应大于铁，才能保护钢管，使其免受腐蚀，若金属棒X是铜，则形成Fe Cu原电池，会加速铁的腐蚀；题图Ⅱ中钢管作正极，正极上H2O发生还原反应生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，故钢管附近土壤中的c(OH－)会增大，pH可能会上升，A正确，C错误；题图Ⅰ钢管腐蚀的过程中，负极上Fe失去电子发生氧化反应生成的Fe2＋与正极周围的S2－和OH－反应分别生成FeS和Fe(OH)2，B错误；由上述分析可知，金属棒X应作负极，D错误。
4．B。解析：A项，在金属中添加其他金属或非金属，改变金属的结构，可以制成优异的抗腐蚀性合金，正确；B项，喷油漆、涂油脂是金属防护的物理方法，而电镀或表面钝化是金属防护的化学保护方法，错误；C项，铜锌合金中，铜锌可构成原电池，锌作负极，铜作正极，延缓铜的腐蚀，与金属的电化学防护有关，正确；D项，将钢闸门连接直流电源的负极，这是用外加电流法把钢铁设备作为阴极而被保护，正确。
【精准训练4】
1．A。解析：由题意可知，n(H＋)＝2n(H2SO4)＝2n(Cu)＝2×＝0.002 mol，c(H＋)＝＝4×10－3 mol·L－1。
2．B。解析：石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，n(O2)＝＝1 mol，阳极发生反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成1 mol氧气转移4 mol电子，阴极发生反应Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，生成1 mol氢气，转移2 mol电子，因此还要转移2 mol电子生成1 mol铜，电解得到的Cu的物质的量为1 mol，故A错误；c(Cu2＋)＝＝2 mol·L－1，由电荷守恒可知，原混合溶液中c(K＋)为6 mol·L－1－2 mol·L－1×2＝2 mol·L－1，故C错误；开始电解时发生反应2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，n(H＋)＝2n(Cu)＝2 mol，当Cu2＋消耗完后，电解HNO3、KNO3溶液，实质上是电解水，n(H＋)＝2 mol不变，电解后溶液中c(H＋)为＝4 mol·L－1，故D错误。
3．B。解析：阴极析出铜0.3 mol，由Cu2＋＋2e－===Cu知Cu2＋得到0.6 mol电子，根据2Cl－－2e－===Cl2↑，求出当溶液中Cl－全部参与电极反应时，放出Cl2 0.2 mol，失去电子0.4 mol。因此在阳极还有OH－放电，根据4OH－－4e－===2H2O＋O2↑和电子守恒，在阳极有0.05 mol O2放出，即阳极共放出0.25 mol、标准状况下为5.6 L的气体。
4．B。解析：首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应：阳极4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；阴极4Ag＋＋4e－===4Ag，电解的总反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。由电解的总反应式可知，电解过程中生成的n(Ag)＝n(HNO3)＝n(H＋)＝(10－3mol·L－1－10－6mol·L－1)×0.5L≈5×10－4mol，m(Ag)＝5×10－4mol×108g·mol－1＝0.054g＝54 mg。
5．B。解析：电解CuSO4溶液时，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，若阴极上没有氢离子放电，则图中气体体积与转移电子物质的量的关系曲线是直线，而题图中是折线，说明阴极上还发生反应：2H＋＋2e－===H2↑。当转移0.4 mol电子时，Cu2＋恰好完全反应，n(Cu2＋)＝＝0.2 mol，根据铜原子守恒得，c(CuSO4)＝c(Cu2＋)＝＝1 mol·L－1，A错误；当转移0.4 mol电子时，生成n(H2SO4)＝0.2 mol，随后相当于电解水，因为忽略溶液体积变化，所以电解后所得溶液中c(H＋)＝＝2 mol·L－1，B正确；当n(e－)＝0.6 mol时，发生反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4、2H2O2H2↑＋O2↑，n(H2)＝0.1 mol，n(O2)＝0.1 mol＋0.05 mol＝0.15 mol，所以V(H2)∶V(O2)＝0.1 mol∶0.15 mol＝2∶3，C错误；因电解后从溶液中析出Cu、O2、H2，所以只加入CuO不能使溶液恢复到电解前的浓度，D错误。
【高考真题演练】
1．B。解析：在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O－：HCHO＋OH－HOCH2O－，存在平衡
HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－===HCOO－＋H ，H 结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC－COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为
OHC－COOH：H2C2O4＋2e－＋2H+===OHC－COOH＋H2O，OHC－COOH与HO－N+H3反应生成HOOC－CH==N－OH：OHC－COOH＋HO－N+H3HOOC－CH==N－OH＋H2O＋H+，HOOC－CH==N－OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC－CH==N－OH＋4e－＋5H+===H3N+CH2COOH＋H2O。A．根据分析，电解过程中，阳极区消耗OH－、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH－)减小，A项正确；B．根据分析，阴极区的总反应为H2C2O4＋HO－N+H3＋6e－＋6H+===H3N+CH2COOH＋3H2O，1molH2O解离成1 mol H+和1 mol OH－，故理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离，B项错误；C．根据分析，结合装置图，阳极总反应为2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C项正确；D．根据分析，阴极区的Pb上发生反应H2C2O4＋2e－＋2H+===OHC－COOH＋H2O，D项正确；答案选B。
2．A。解析：　
电极 电极名称 电极反应式
a 阴极 2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
b 阳极 2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑
传统电解水过程中每转移4 mol e－可制得2 mol H2，耦合HCHO高效制H2过程中每转移4 mol e－，阴、阳极均可产生2 mol 氢气，则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误；由上述分析可知，阴极的电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；综合图像中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知，OH－通过交换膜向b极区移动，C正确；由上述分析可知，D正确。
3．B。解析：电极b上Br－发生失电子的氧化反应转化成BrO，电极b为阳极，电极反应为Br－ －6e－＋3H2O===BrO＋6H＋；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H＋＋6e－===3H2↑；电解总反应式为Br－＋3H2OBrO＋3H2↑；催化循环阶段BrO被还原成Br－循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。根据分析，电极a为阴极，连接电源负极，A项正确；根据分析，电解过程中消耗H2O和Br－，而催化阶段BrO被还原成Br－循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，B项错误；根据分析，电解总反应式为Br－＋3H2OBrO＋3H2↑，C项正确；催化阶段，Br元素的化合价由＋5价降至－1价，生成1 mol Br－得到6 mol电子，O元素的化合价由－2价升至0价，生成1 mol O2失去4 mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2) ∶n(Br－)＝6∶4＝3∶2，D项正确。
4．C。解析：右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极产生气体，则右侧电极为阳极，Cl－放电产生氯气，电极反应为：Cl－－2e－＝Cl2↑；左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为：
Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－；中间为阳离子交换膜，Na+由阳极向阴极移动。A．由分析可知，阳极反应为：Cl－－2e－===Cl2↑，A正确；B．由分析可知，阴极反应为：Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－，消耗水产生
OH－，阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高，B正确；C．由分析可知，理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，产生3 mol Cl2，同时有6 mol Na+由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少3×71g＋6×23g＝351 g，C错误；D．由分析可知，理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，有6 mol Na+由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加6×23g＝138 g，D正确；故选C。
5．B。解析：多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为
2H2O＋4e－===2H2＋2O2－；多孔电极2上O2－发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2为阳极，电极反应为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项正确；根据分析，电极2为阳极，发生氧化反应：2O2－－4e－===O2，B项错误；工作时，阴离子O2－向阳极移动，即O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2，C项正确；根据分析，电解总反应为2H2O(g)2H2＋O2，分解2 mol H2O转移4 mol电子，则理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O，D项正确；故选B。
6．B。解析：A项，图1为牺牲阳极的阴极瓮中保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，其失去电子被氧化；图2为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，其本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的Cl－，A不正确；B项，图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H+放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生生O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正确；C项，图2为外加电流的阴极保护法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确；D项，图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe－2e－===Fe2＋的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极和发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D不正确；故选B。
7．D。解析：钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性Zn＞Fe，即锌块为负极，钢铁为正极，形成原电池，Zn失去电子，发生还原反应，Zn－2e－===Zn2+，从而保护钢铁，延缓其腐蚀。A．由于金属活动性Zn＞Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，故A错误；B．Zn失去电子，发生还原反应，Zn－2e－===Zn2+，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，故B错误；C．由分析得，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，故C错误；D．Zn失去电子，发生还原反应：Zn－2e－＝Zn2+，故D正确；故选D。
8．C。解析：A项，Zn比Fe活泼，在氨水中二者可形成原电池，电化学腐蚀的总反应方程式为Zn＋4NH3·H2O===[Zn(NH3)4]2＋＋H2↑＋2H2O＋2OH－，氨水浓度越大，生成[Zn(NH3)4]2＋的速率越快，腐蚀趋势越大，A正确；B项，总反应方程式中有OH－生成，故溶液pH变大，B正确；C项，Zn生成[Zn(NH3)4]2＋，发生氧化反应，作负极，则Fe作正极，正极上水解离出来的H＋得电子生成氢气，结合电解液为氨水知Fe电极上发生的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C错误；D项，根据总反应方程式，可得关系式：H2～Zn，故每生成标准状况下224 mL(0.010 mol)H2，消耗0.010 mol Zn，D正确；故选C。
【课时精练】
1．C。解析：“暖宝宝”的工作原理是利用原电池加快氧化反应速度，将化学能转化为热能，A项正确；在铁中添加一定量的镍改变了内部结构，使得制成的金属硬币不易被腐蚀，B项正确；在海轮船壳上镶入锌块，此时锌作负极，铁作为原电池的正极而被保护，不易腐蚀，是利用了牺牲阳极的阴极保护法，C项错误；铜、铝电线连接起来使用，接头在潮湿空气中形成原电池，铝线表面被氧化而不导电，出现断电现象，D项正确。
2．C。解析：电解Na2SO4溶液时，阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，即a管中OH－放电，酸性增强，酸遇酚酞不变色，即a管中呈无色，A项错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋发生得电子的还原反应，即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B项错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl－发生失电子的氧化反应，即b管中Cl－放电，产生Cl2，C项正确；电解NaOH溶液时，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH升高，D项错误。
3．D。解析：由苯生成环己烷可知，其中碳的化合价降低，则M极为阴极，N极为阳极，则b为电源的正极，A项正确；阳极电解水，生成O2，H＋移向M极，HClO4浓度增大，c增大，B项正确；M极发生还原反应，其电极反应式为＋6e－＋6H＋===，C项正确；N极产生的是O2，产生2.24 L(标准状况)O2，转移0.4 mol电子，D项错误。
4．B。解析：由示意图可知，催化电极a上的电极反应式为6H2O＋NO＋8e－===NH3↑＋9OH－，电极a为阴极；催化电极b上的电极反应式为8OH－－8e－===2O2↑＋4H2O，电极b为阳极。催化电极a(阴极)上的电势低于催化电极b(阳极)，A项正确；当电路中转移8 mol e－时，右室消耗8 mol OH－，同时生成4 mol H2O，且双极膜会向右室迁移8 mol OH－，因此右室中c减小，B项错误；由电极方程式可知，8e－～NH3～2O2，因此生成的m∶m＝17∶32×2＝17∶64，C项正确；铅酸蓄电池放电方程式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O～2e－。当生成1 mol NH3时，电路中转移8 mol e－，由铅酸蓄电池的方程式可知铅酸蓄电池对应生成8 mol H2O，D项正确。
5．D。解析：由题图分析，H＋在阴极得电子生成活性H，H与Fe(Ⅲ)反应生成Fe(Ⅱ)，Fe(Ⅱ)还原NO生成Fe(Ⅲ)和NH，Cl－在阳极失电子生成HClO，NH与HClO反应生成N2，A正确；b电极发生反应NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O，B正确；a电极发生反应4Cl－－8e－＋4H2O===4HClO＋4H＋，C正确；根据a、b电极反应，再根据HClO氧化NH反应的离子方程式2NH＋3HClO===N2↑＋3Cl－＋5H＋＋3H2O，分析生成的4 mol HClO中有1.5 mol HClO变为氯离子，还有2.5 mol HClO在溶液中，因此在处理过程中Cl－浓度不断降低，D错误。
6．C。解析：据图可知与电源y连接的电极上H2S发生氧化反应转化为S，所以y为电源正极，x为电源负极，阴极发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，所以阴极区溶液的pH增大，A正确；阳极发生氧化反应，电极反应式为H2S＋2CO－2e－===S↓＋2HCO，C错误；通电一段时间后，阴极区得到氢氧化钠溶液，阳极区得到NaHCO3，NaHCO3溶液与NaOH溶液反应生成Na2CO3，所以将阴极区溶液补充到阳极区可实现电解液的再生，D正确。
7．C。解析：由(NH4)2SO4(NH4)2S2O8，氧元素化合价升高被氧化，故右侧Pt电极为阳极，b为外接电源正极，a为外接电源负极，左侧Pt电极为阴极。阴极氧气被还原，阳极硫酸根离子被氧化，电解总反应正确，B正确；根据阳极产物可知，反应需要消耗硫酸根离子，阴离子交换膜不可用阳离子交换膜替代，C错误；电解池工作时，Ⅰ室发生反应：O2＋2e－＋2H＋===H2O2，同时SO移向阳极，故Ⅰ室溶液质量理论上逐渐减小，D正确。
8．A。解析：该电解池的总反应方程式为2CO2＋2H2O===C2H4＋3O2，多晶铜电极为阴极，该电极的电极反应式为14CO2＋8H2O＋12e－===C2H4＋12HCO，铂电极为阳极，该电极的反应式为12HCO－12e－===12CO2＋3O2＋6H2O。HCO在铂电极发生反应，并且电解前后电解液浓度几乎不变，所以溶液中HCO通过阴离子交换膜向左槽移动，故C错误；由多晶铜电极电极反应式分析可知，当电路中通过0.6 mol电子时，理论上能产生0.05 mol C2H4，该题目没有说明条件为标准状况，故D错误。
9．C。解析：　
10．A。解析：由题图分析，电极a上发生还原反应，为阴极，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，电极b为阳极，电极反应式为－6e－＋6OH－===＋4H2O。双极膜中H＋移向阴极，OH－移向阳极，A正确；由上述分析可知，B错误；电路中转移6 mol电子时，共生成5 mol羧基(3 mol HCOOH和1 mol )，C错误；电极b区域生成了羧酸，使得pH减小，D错误。
11．D。解析：电解时，阳极上水中的氢氧根离子放电：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故CrO通过阴(b)离子交换膜向阳极移动，因2CrO＋2H＋??Cr2O＋H2O为可逆反应，故外电路中转移2 mol电子时，阳极室生成的Cr2O小于1 mol；阴极上水中的氢离子放电：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，混合物浆液中的Na＋通过阳(a)离子交换膜进入阴极，故阴极反应生成H2和NaOH。
12．D。解析：
由分析可知，A、B项错误；根据得失电子守恒可得关系式O2～4e－～2CO2，若生成1 mol O2，则可还原2 mol CO2，其体积在标准状况下为44.8 L，但题中未注明气体所处状况，C项错误；不同的催化剂具有不同的选择性，使用合适的催化剂，利用该装置也可能将CO2还原为CH4、CH3OH等，D项正确。
13．D。解析：由图可知，在M电极I－转化为I，发生氧化反应，则M电极为阳极，N电极为阴极，M接电源的正极，A错误；阳极反应式为3I－－2e－===I，B错误；二氧化硫在电解池中与溶液中的I反应，离子方程式为SO2＋I＋2H2O===3I－＋SO＋4H＋，此时转移2个电子，同时生成4个氢离子，而在阴极转移2个电子时消耗2个氢离子，则溶液中氢离子浓度增大，pH减小，C错误；由关系式：SO2～I～2e－，电解消耗x库仑电量，则二氧化硫的体积分数为×100%＝×100%，D正确。
14．A。解析：阶段Ⅰ中阴极上H2O→H2，阳极上Na0.44MnO2→Na0.44－xMnO2，则电源a为负极、b为正极，A项错误；阶段Ⅰ中阴极生成H2，阶段Ⅱ中阳极生成Cl2，避免氢气和氯气混合，且有利于提纯NaOH，C项正确；若阶段Ⅰ在饱和食盐水中进行，则阴极和阳极分别产生H2和Cl2，达不到改进目的，D项正确。
15．D。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，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C项正确；根据现象可知，③中发生吸氧腐蚀，③中观察到明显锈蚀，说明苯不能隔绝O2，D项错误。
16．B。解析：a极为阴极，CO2转化为燃料或者化学品，b极为阳极，辛胺转化为辛腈。装置中b电极为阳极，失去电子，发生氧化反应，故A错误；电极a为阴极，电极反应可能为CO2＋H2O＋2e－ ===HCOO－＋OH－，故B正确；若电解液为中性时，中间的离子交换膜是质子交换膜，若电解液为碱性时，中间的离子交换膜是阴离子交换膜，故C错误；电解过程中，a极CO2转化为燃料或者化学品，b极辛胺转化为辛腈，由于电极a的产物不确定，则两极反应物物质的量之比不确定，故D错误。
17．C。解析：石墨电极2的电极反应式：2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－―→NC(CH2)4CN，发生还原反应，为阴极，则石墨电极1是阳极，A错误；石墨电极1为阳极，电极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，消耗水，稀硫酸浓度增大，B错误；根据反应式2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－―→NC(CH2)4CN，知生成1 mol NC(CH2)4CN，转移2 mol电子，再根据反应式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，知生成0.5 mol O2，标准状况下体积为11.2 L，D错误。
18．D。解析：A项，由题图知，阳极上H2O转化为O3，氧元素化合价升高，发生氧化反应，也可能生成O2，正确；B项，阴极上O2得电子转化为H2O，由电荷守恒知，需用H＋平衡电荷，由于是固体酸，HR不可拆开，正确；C项，阳极反应式为3H2O－6e－===O3↑＋6H＋，生成的H＋要移向阴极，故所用的离子交换膜是阳离子交换膜，正确；D项，橡胶会被O3氧化，错误。
19．D。解析：阳极(BDD电极)上发生反应：H2O－e－===H＋＋HO·，羟基自由基与H2CuCl3发生反应：H2CuCl3＋HO·===CuCl2＋H2O＋HCl，CuCl2进入蚀刻液中发生反应：CuCl2＋Cu＋4HCl===2H2CuCl3；阴极(SS电极)上发生反应：H2CuCl3＋e－===Cu＋2H＋＋3Cl－，产物中部分Cl－通过阴离子交换膜由阴极向阳极移动，HCl进入蚀铜槽中循环利用。根据SS电极的电极反应可知，SS电极生成32 g Cu时，转移电子0.5 mol，因此将交换0.5 mol Cl－到BDD电极区域，D错误。
20．D。解析：由装置图可知，a极NH4Cl转化为NCl3，N元素化合价升高，发生氧化反应，a极为阳极，电极反应式为NH－6e－＋3Cl－===NCl3＋4H＋，b极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B项错误。a极为阳极，与电源的正极连接，在b极区氢离子得电子生成氢气，氯离子通过阴离子交换膜移向a极，所以在b极区流出的Y溶液是稀盐酸，A项错误。未说明氨气是否在标准状况下，不能确定气体体积，C项错误。二氧化氯发生器内发生的氧化还原反应为6ClO＋NCl3＋3H＋===6ClO2↑＋NH3↑＋3Cl－，其中氧化剂为NCl3，还原剂为ClO，二者物质的量之比为 1∶6，D项正确。
21．(1)负　
(2)增大　减小　不变　
(3)0.025mol·L－1　
(4)13
解析：(1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。(2)电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋浓度基本不变，pH不变。(3)通电5min时，C中析出0.02molAg，电路中通过0.02mol电子。B中共收集0.01mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04mol电子，电子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，则4x＋4y＝0.02mol(电子转移守恒)，x＋3y＝0.01mol(气体体积之和)，解得x＝y＝0.0025mol，所以n(CuSO4)＝2×0.0025mol＝0.005mol，c(CuSO4)＝0.005mol÷0.2L＝0.025mol·L－1。(4)通电5min时，A中放出0.01molH2，溶液中生成0.02molKOH，c(OH－)＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol·L－1，pH＝13。
22．(1)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋
②0.01　在阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，H＋浓度减小，使得平衡H2OOH－＋H＋向右移动，
OH－浓度增大，pH增大　
(2)ADE　
(3)①Cu、Ag　减小　
②c(H2SiF6)增大，电解液中c(H＋)增大，阴极发生副反应：2H＋＋2e－===H2↑，影响Pb2＋放电，使铅产率减小
(4)①减小
②46
(5)①CO2＋2NO＋10H＋＋10e－===CO（NH2）2＋3H2O
②阳极发生反应：H2－2e－===2H＋，产生的H＋通过质子交换膜移向阴极，因此阳极区溶液的pH基本不变
(6)Fe－2e－===Fe2＋　 2NO＋8H＋＋6Fe2＋===N2↑＋6Fe3＋＋4H2O
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＋，阳极的电极反应式为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋。②在阴极发生反应：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)阳极的电极反应式为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＋，溶液中的银离子又将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。(3)①粗铅杂质中的Cu、Ag活泼性比Pb差，故电解产生的阳极泥的主要成分为Cu和Ag；阳极上溶解的金属有Pb、Fe、Zn，阴极上析出的金属只有Pb，两极上得失电子守恒，故工作一段时间后，溶液中Pb2＋浓度有所下降。②pH越小，c(H＋)越大，则阴极上氢离子得电子的可能性越大，故铅产率减小的原因可能是c(H2SiF6)增大，电解液中c(H＋)增大，阴极发生副反应：2H＋＋2e－===H2↑，影响
Pb2＋放电。
(4)①电解池工作过程中，Pt电极发生氧化反应，作阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，生成的H＋会通过质子交换膜迁移至阴极，故Pt电极附近溶液中H＋的物质的量不变，但反应消耗了H2O，使H＋的浓度增大，故Pt电极附近溶液的pH减小。②石墨烯电极为阴极，阴极反应式是CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，电路中每转移2 mol电子，阴极室溶液吸收1 mol CO2，从阳极室移入2 mol H＋，所以阴极室溶液质量增加46 g。(5)①由题图2知，阴极是CO2和NO反应生成CO（NH2）2，则电极反应式为CO2＋2NO＋10H＋＋10e－===CO（NH2）2＋3H2O。②阳极是H2失电子放电，电极反应式为H2－2e－===2H＋，每转移 2 mol电子，就有2 mol H＋通过质子交换膜移向阴极，因此反应一段时间后，阳极区溶液的pH基本不变。
(6)根据电解原理，阳离子向阴极移动，由装置图可知，A为电源的正极，B为电源的负极，铁作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；NO在酸性条件下具有强氧化性，能将Fe2＋氧化，本身被还原成N2，其反应的离子方程式为2NO＋8H＋＋6Fe2＋===N2↑＋6Fe3＋＋4H2O。
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