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高考热考法11　电解原理的多方面应用
考向一　金属的腐蚀及防护
1.(2024·湖北卷)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是(　　)
A.发蓝处理 B.阳极氧化
C.表面渗镀 D.喷涂油漆
2.(2024·浙江卷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。如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(　　)
A.图甲、图乙中,阳极材料本身均失去电子
B.图乙中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O===4OH-
C.图乙中,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.图甲、图乙中,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
3.(2024·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+
考向二　电解原理的多方面应用
4.(2025·河北卷)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCoO2(x<1)再锂化的电化学装置,其示意图如下:
已知:参比电极的作用是确定LixCoO2再锂化为LiCoO2的最优条件,不干扰电极反应。下列说法正确的是(　　)
A.LixCoO2电极上发生的反应:LixCoO2+xe-+xLi+===LiCoO2
B.产生标准状况下5.6 L O2时,理论上可转化 mol的LixCoO2
C.再锂化过程中,S向LixCoO2电极迁移
D.电解过程中,阳极附近溶液pH升高
5.(2025·陕晋宁青卷)我国科研人员采用图示的电解池,由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)。下列说法错误的是(　　)
A.电解时,H+从右室向左室移动
B.电解总反应:TY+H2OTQ+2H2↑
C.以为原料,也可得到TQ
D.用18O标记电解液中的水,可得到
6.(2025·河南卷)一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化,并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素,其工作原理如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.Ⅱ为阳离子交换膜
B.电极a附近溶液的pH减小
C.电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4-+e-===[Fe(CN)6]3-
D.若海水用NaCl溶液模拟,则每脱除58.5 g NaCl,理论上可回收1 mol LiCl
7.(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-+3H2O+3H2↑
D.催化阶段反应产物的物质的量之比为n(Z)∶n(Br-)=3∶2
8.(2024·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,电解原理如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.电解时,OH-向Ni电极移动
B.生成C6的电极反应:2C3N8H4+8OH--4e-===C6+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
一、构建电解池模型,分析电解基本原理
构建如图电解CuCl2溶液模型,通过类比模型,结合氧化还原反应知识(如:化合价的变化、得失电子情况等),能迅速判断电解池的阴、阳极,弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况,准确判断离子的放电顺序并书写电极反应式和电解总反应式,掌握电解基本原理。
二、“两池”中“两极”的判断
判断 依据 电极 材料 电极 反应 电子 流向 离子 移向 电极 现象
原电池 负极 活泼 金属 氧化 反应 流出 阴离子 移向 电极质 量减小
正极 不活泼 金属或 非金属 还原 反应 流入 阳离子 移向 电极增 重或质 量不变
电解池 阳极 与电源正 极相连 氧化 反应 流出 阴离子 移向 电极溶解 或pH减小
阴极 与电源负 极相连 还原 反应 流入 阳离子 移向 电极增重 或pH增大
三、电化学原理的综合判断
1.金属腐蚀原理及防护方法总结
(1)常见的电化学腐蚀有两类。
①形成原电池时,金属作负极,大多数是吸氧腐蚀。
②形成电解池时,金属作阳极。
(2)金属防腐的电化学方法。
①原电池原理——牺牲阳极法:与较活泼的金属相连,较活泼的金属作负极被腐蚀,被保护的金属作正极。
注意:此处是原电池,牺牲了负极保护了正极,但习惯上叫做牺牲阳极法。
②电解池原理——外加电流法:被保护的金属与电池负极相连,形成电解池,作阴极。
2.可充电电池的反应规律
(1)可充电电池有充电和放电两个过程,放电时是原电池反应,充电时是电解池反应。
(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
(3)可充电电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质),即作阴极,连接电源的负极;同理,原正极连接电源的正极,作阳极。简记为负连负,正连正。
高考热考法11
1.D　解析　发蓝处理技术通常用于钢铁等黑色金属,通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中来实现,可在金属表面形成一层极薄的氧化膜,这层氧化膜能有效防锈,A项不符合题意;阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接,在金属表面形成一层氧化膜的过程,B项不符合题意;表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质(金属或非金属元素)通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法,C项不符合题意;喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面并没有在表面形成钝化膜,D项符合题意。
2.B　解析　图甲为牺牲阳极法,阳极一般为较活泼金属,其作为原电池的负极,失去电子被氧化;图乙为外加电流法,阳极材料为辅助阳极,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项不正确。图乙中,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,故可发生反应O2+4e-+2H2O===4OH-,B项正确。图乙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项不正确。图甲、图乙中,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,但是牺牲阳极发生了氧化反应,辅助阳极上也发生了氧化反应,D项不正确。
3.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,A项错误;Zn失去电子,发生氧化反应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,B项错误;该方法为牺牲阳极法,C项错误;Zn失去电子,发生氧化反应Zn-2e-===Zn2+,D项正确。
4.B　解析　由装置图可知,该装置有直流电源,为电解池,则LixCoO2转化为LiCoO2,Co的化合价降低,LixCoO2电极作阴极,电极反应式为LixCoO2+(1-x)Li++(1-x)e-===LiCoO2;H2O中O失电子,化合价升高,Pt电极作阳极,电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+。由电池分析知,A项错误;由电极反应式可知,每产生标准状况下5.6 L(0.25 mol)O2时转移1 mol电子,根据得失电子守恒,理论上转化的LixCoO2的物质的量为 mol,B项正确;S为阴离子,向阳极(即Pt电极)迁移,C项错误;由阳极的电极反应式知,电解过程中阳极有H+生成,且消耗H2O,故阳极附近溶液pH降低,D项错误。
5.D　解析　结合TY和TQ的结构简式可知,电极b上TY转化为TQ,发生“得氧失氢”的氧化反应,故电极b为电解池的阳极,结合电极b表面上的主要反应历程图可得,电极反应式为+H2O-4e-===+4H+,电极a为电解池的阴极,电极反应式为4H++4e-===2H2↑。电解池中,阳离子移向阴极,故H+通过质子交换膜移向电极a,即从右室移向左室,A项正确;电解的总反应=阳极的电极反应式+阴极的电极反应式,结合上述分析可知,电解总反应为TY+H2OTQ+2H2↑,B项正确;根据反应历程图可知,TY中酚羟基转化为酮羰基,水中—OH连在酚羟基的对位上,进而转化为酮羰基,结合的结构并联系反应机理可知,也可以转化为TQ,C项正确;根据反应历程图可知,位于甲基邻位的酮羰基上的氧原子来自水,故若用18O标记电解液中的水,则可得到,D项错误。
6.D　解析　根据电解池装置图分析可知,左侧为阴极,发生反应:O2+4e-+2H2O===4OH-,右侧为阳极,发生反应:Li4[Fe(CN)6]-e-===Li3[Fe(CN)6]+Li+。为实现海水的淡化,海水中Na+应通过离子交换膜Ⅰ进入最左侧,以LiCl形式回收锂元素,海水中Cl-应通过离子交换膜Ⅱ向右侧迁移,Li+应通过离子交换膜Ⅲ向左侧迁移,故离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜,A项错误;由阴极反应知,电极a附近溶液的pH增大,B项错误;由上述分析知,C项错误;每脱除58.5 g(1 mol)NaCl,溶液中有1 mol Na+、1 mol Cl-和1 mol Li+迁移,所以可回收1 mol LiCl,D项正确。
7.B　解析　电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成,电极b为阳极,电极反应为Br--6e-+3H2O===+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-+3H2O+3H2↑;催化循环阶段被还原成Br-循环使用,同时生成O2,实现高效制H2和O2,即Z为O2。电极a为阴极,连接电源负极,A项正确;电解过程中消耗H2O和Br-,而催化阶段被还原成Br-循环使用,故加入Y的目的是补充H2O,维持NaBr溶液为一定浓度,B项错误;电解总反应式为Br-+3H2O+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,反应产物的物质的量之比为n(O2)∶n(Br-)=6∶4=3∶2,D项正确。
8.B　解析　由电解原理图可知,Ni电极产生氢气,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项错误;Pt电极上C3N8H4失去电子生成C6,电解质溶液为KOH水溶液,电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-===C6+8H2O,B项正确;阳极主要反应为2C3N8H4-4e-+8OH-===C6+8H2O,阴极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,则电解过程中发生的总反应主要为2C3N8H4+4OH-===C6+4H2O+2H2↑,反应消耗OH-生成H2O,电解一段时间后,溶液pH降低,C项错误;根据电解总反应2C3N8H4+4OH-===C6+4H2O+2H2↑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,发生电极反应4OH--4e-===O2↑+2H2O,则生成1 mol H2时得到的部分电子是由OH-放电产生O2提供,所以生成的K4C6N16小于0.5 mol,D项错误。(共33张PPT)
专题四　电化学
高考热考法11
电解原理的多方面应用
考向一　金属的腐蚀及防护
1.(2024·湖北卷)2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是(　　)
A.发蓝处理 B.阳极氧化
C.表面渗镀 D.喷涂油漆
真题试练——品考向
发蓝处理技术通常用于钢铁等黑色金属，通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中来实现，可在金属表面形成一层极薄的氧化膜，这层氧化膜能有效防锈，A项不符合题意；阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接，在金属表面形成一层氧化膜的过程，B项不符合题意；表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质(金属或非金属元素)通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法，C项不符合题意；喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面并没有在表面形成钝化膜，D项符合题意。
解析
2.(2024·浙江卷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。如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(　　)
A.图甲、图乙中，阳极材料本身均失去电子
B.图乙中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2+4e-+2H2O ===4OH-
C.图乙中，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.图甲、图乙中，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
图甲为牺牲阳极法，阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，失去电子被氧化；图乙为外加电流法，阳极材料为辅助阳 极，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项不正确。图乙中，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，故可发生反应O2+4e-+2H2O===4OH-，B项正确。图乙为外加电流的阴极保护法，理论
解析
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项不正确。图甲、图乙中，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，但是牺牲阳极发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D项不正确。
解析
3.(2024·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+
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，A项错误；Zn失去电子，发生氧化反应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，B项错误；该方法为牺牲阳极法，C项错 误；Zn失去电子，发生氧化反应Zn-2e-===Zn2+，D项正确。
解析
考向二　电解原理的多方面应用
4.(2025·河北卷)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCoO2(x<1)再锂化的电化学装置，其示意图如下：
已知：参比电极的作用是确定LixCoO2再锂化为LiCoO2的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是(　　)
A.LixCoO2电极上发生的反应：LixCoO2+xe-+xLi+===LiCoO2
B.产生标准状况下5.6 L O2时，理论上可转化 mol的LixCoO2
C.再锂化过程中，S向LixCoO2电极迁移
D.电解过程中，阳极附近溶液pH升高
由装置图可知，该装置有直流电源，为电解池，则LixCoO2转化为LiCoO2，Co的化合价降低，LixCoO2电极作阴极，电极反应式为LixCoO2+(1-x)Li++(1-x)e-===LiCoO2；H2O中O失电子，化合价升 高，Pt电极作阳极，电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+。由电池分析知，A项错误；由电极反应式可知，每产生标准状况下5.6 L(0.25 mol)O2时转移1 mol电子，根据得失电子守恒，理论上转化的LixCoO2的物质的量为 mol，B项正确；S为阴离子，向阳极 (即Pt电极)迁移，C项错误；由阳极的电极反应式知，电解过程中阳极有H+生成，且消耗H2O，故阳极附近溶液pH降低，D项错误。
解析
5.(2025·陕晋宁青卷)我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)。下列说法错误的是(　　)
解析
解析
解析
6.(2025·河南卷)一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.Ⅱ为阳离子交换膜
B.电极a附近溶液的pH减小
C.电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4-+e-===[Fe(CN)6]3-
D.若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收 1 mol LiCl
根据电解池装置图分析可知，左侧为阴极，发生反应：O2+4e-+2H2O===4OH-，右侧为阳极，发生反应：Li4[Fe(CN)6]-e-===Li3[Fe(CN)6]+Li+。为实现海水的淡化，海水中Na+应通过离子交换膜Ⅰ进入最左侧，以LiCl形式回收锂元素，海水中Cl-应通过离子交换膜Ⅱ向右侧迁移，Li+应通过离子交换膜Ⅲ向左侧迁移，故离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，A项错误；由阴极反应知，电极a附近溶液的pH增大，B项错误；由上述分析知，C项错误；每脱除58.5 g(1 mol)NaCl，溶液中有1 mol Na+、1 mol Cl-和1 mol Li+迁移，所以可回收1 mol LiCl，D项正确。
解析
解析
解析
8.(2024·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，电解原理如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.电解时，OH-向Ni电极移动
B.生成C6的电极反应：2C3N8H4+
8OH--4e-===C6+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
由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，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项错 误；Pt电极上C3N8H4失去电子生成C6，电解质溶液为KOH水溶液，电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-===C6+8H2O，B项正 确；阳极主要反应为2C3N8H4-4e-+8OH-===C6+8H2O，阴极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，则电解过程中发生的总反应主要为2C3N8H4+4OH-===C6+4H2O+2H2↑，反应消耗OH-生成H2O，
解析
电解一段时间后，溶液pH降低，C项错误；根据电解总反应2C3N8H4+4OH-===C6+4H2O+2H2↑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，发生电极反应4OH--4e-===O2↑+2H2O，则生成1 mol H2时得到的部分电子是由OH-放电产生O2提供，所以生成的K4C6N16小于0.5 mol，D项错 误。
解析
一、构建电解池模型，分析电解基本原理
核心整合——抓关键
构建如图电解CuCl2溶液模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断电解池的阴、阳极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情 况，准确判断离子的放电顺序并书写电极反应式和电解总反应式，掌握电解基本原理。
二、“两池”中“两极”的判断
判断 依据 电极 材料 电极 反应 电子 流向 离子 移向 电极
现象
原电池 负极 活泼 金属 氧化 反应 流出 阴离子 移向 电极质
量减小
正极 不活泼 金属或 非金属 还原 反应 流入 阳离子 移向 电极增
重或质
量不变
电解池 阳极 与电源正 极相连 氧化 反应 流出 阴离子 移向 电极溶解
或pH减小
阴极 与电源负 极相连 还原 反应 流入 阳离子 移向 电极增重
或pH增大
三、电化学原理的综合判断
1.金属腐蚀原理及防护方法总结
(1)常见的电化学腐蚀有两类。
①形成原电池时，金属作负极，大多数是吸氧腐蚀。
②形成电解池时，金属作阳极。
(2)金属防腐的电化学方法。
①原电池原理——牺牲阳极法：与较活泼的金属相连，较活泼的金属作负极被腐蚀，被保护的金属作正极。
注意：此处是原电池，牺牲了负极保护了正极，但习惯上叫做牺牲阳极法。
②电解池原理——外加电流法：被保护的金属与电池负极相连，形成电解池，作阴极。
2.可充电电池的反应规律
(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
(3)可充电电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接电源的负极；同理，原正极连接电源的正极，作阳极。简记为负连负，正连正。微练11　电解原理的多方面应用
选择题:每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2025·深圳模拟)把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和K3[Fe(CN)6]试液混合溶液的培养皿中,经过一段时间后,下列说法正确的是(提示:Fe2+遇K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀)
A.Ⅰ附近产生黄绿色气体
B.Ⅱ附近铁受保护而几乎不被腐蚀
C.Ⅲ附近开始时无明显现象
D.Ⅳ附近很快出现蓝色沉淀
2.(2025·山西模拟)家用暖气片大多用低碳钢材料制成,一旦生锈不仅影响美观,也会造成安全隐患。下列防止生锈的方法中,存在安全隐患的是(　　)
A.在暖气片表面镀锡
B.在暖气片表面涂漆
C.在暖气片表面涂铝粉
D.非供暖期在暖气内充满弱碱性的无氧水
3.(2025·茂名模拟)利用如图所示的电化学装置可捕捉废气中的CO2,并将其转为CaCO3,同时得到高浓度的盐酸、H2和O2。在直流电源的作用下,双极膜中的H2O可自动解离为H+和OH-。下列说法不正确的是(　　)
A.电极b连接电源正极
B.Ⅱ、Ⅲ室之间为阴离子交换膜
C.Ⅱ室中发生反应:Ca2++C===CaCO3↓
D.理论上,每转移2 mol e-,双极膜上共解离2 mol H2O
4.(2025·清远模拟)利用多膜装置通过电解法可以制备KNO3,同时获得一定的副产品,其电解装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.Y膜为阳离子交换膜
B.阴极室溶液中OH-浓度逐渐降低
C.理论上每生成标准状况下22.4 L Cl2,阳极室内溶液质量减少149 g
D.理论上每生成1 mol Cl2,阴极室溶液质量增加46 g
5.(2025·梅州模拟)某实验小组利用如图所示装置制备Fe(OH)2。已知甲装置的工作原理为2Na2S2+NaBr3===Na2S4+3NaBr,电极a、b采用石墨或Fe。下列说法不正确的是(　　)
A.乙装置中电极a应为Fe,电极b为石墨
B.乙装置中可用CuCl2溶液代替NaCl溶液
C.电极b发生的反应:2H2O+2e-===H2↑+2OH-
D.理论上每生成9.0 g Fe(OH)2,甲装置中将有0.2 mol Na+向惰性电极Ⅱ移动
6.(2025·泸州模拟)据报道,我国科学家将钙钛矿晶格作为电催化的活性位点平台,用于氧还原选择性合成H2O2,其电化学装置如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)
A.a极与外加电源的正极相连
B.H+由a极区通过质子交换膜移向b极区
C.相同条件下,消耗的O2与生成的O2体积比为1∶1
D.该电解池的总反应为O2+2H2O2H2O2
7.(2025·自贡模拟)烟酸是B族维生素,可以预防和治疗多种疾病。利用碳封装过渡金属电极可电催化将3-甲基吡啶氧化为烟酸,工作原理如图所示。双极膜由阴、阳离子交换膜组成,在电场作用下,双极膜中离子向两极迁移。
下列说法正确的是(　　)
A.碳封装过渡金属电极能催化提高b电极上还原反应的速率
B.该装置工作时,OH-向a极移动
C.a极的电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑
D.制备0.1 mol烟酸时双极膜中质量减少3.6 g
8.(2025·宝坻模拟)电化学合成是对环境友好的合成方法,以对硝基苯甲酸()为原料,采用惰性电极电解法合成对氨基苯甲酸()的装置如图。下列说法正确的是(　　)
A.直流电源a极为正极
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.每生成0.2 mol对氨基苯甲酸,阳极室电解液质量减少9.6 g
D.生成的总反应为+4H2O+6I-===+3I2+6OH-
9.(2025·兰州模拟)科学家为消除酸性工业废水中甲醛的危害,利用驱动耦合电催化实现了CO2与HCHO转化为高附加值的产品HCOOH。如图是耦合电催化反应系统原理图示。下列有关说法不正确的是(　　)
A.Cu箔负载Cu纳米绒电极为阴极
B.反应过程中H+从左极室向右极室移动
C.电路中通过2 mol电子时,在装置中可生成1 mol HCOOH
D.阳极的电极反应式为HCHO+H2O-2e-===HCOOH+2H+
10.(2025·内江模拟)《自然》杂志报道了一种充放电的铝离子电池,该电池的电解质为含有AlC的离子液体(AlC),放电时泡沫石墨电极中释放AlC。下列说法正确的是(　　)
A.放电时,电流由铝电极经负载流向泡沫石墨电极
B.充电时,泡沫石墨电极与外电源的负极相连
C.充电时,阴极反应:4Al2C+3e-===Al+7AlC
D.放电时,铝电极质量减少27 g,则泡沫石墨电极质量减少169 g
微练11　电解原理的多方面应用
1.C　解析　由实验装置图可知,左图为电解池,其中Zn与电源的负极相连,为阴极,Fe与电源的正极相连,作阳极,Ⅰ处H+得电子生成H2,Ⅱ处铁失电子生成Fe2+;右图为原电池,其中Zn比Fe活泼,因此Zn作负极,Fe作正极,Ⅲ附近Zn失电子生成Zn2+,Ⅳ附近O2得电子,生成OH-,据此分析判断。溶液中的H+在Ⅰ处得电子,Ⅰ附近产生氢气,为无色气体,A项错误;Ⅱ附近铁为阳极,铁失电子生成亚铁离子,铁被腐蚀,B项错误;第二个装置是原电池,Zn为负极,失电子生成锌离子,所以开始时,Ⅲ附近无明显现象,C项正确;第二个装置是原电池,Zn为负极,Fe为正极,Ⅳ附近O2得电子生成OH-,溶液中没有亚铁离子,不会出现蓝色沉淀,D项错误。
2.A　解析　根据金属活动顺序表,铁比锡活泼,破损后构成原电池,铁作负极,加速铁的腐蚀,存在安全隐患,A项符合题意;表面涂漆,避免铁与空气接触,可以防止铁生锈,不存在安全隐患,B项不符合题意;铝比铁活泼,保护铁不生锈,对铁起保护作用,不存在安全隐患,C项不符合题意;充满弱碱性的无氧水,避免构成原电池,保护铁不生锈,不存在安全隐患,D项不符合题意。
3.D　解析　左侧双极膜中H+移向电极a,即电极a为阴极,电极b为阳极,连接电源正极,A项正确;右侧双极膜中H+移向Ⅲ室,Ⅱ室中Cl-也移向Ⅲ室,Ⅲ室中才能获得高浓度盐酸,Ⅱ、Ⅲ室之间为阴离子交换膜,B项正确;C通过阴离子交换膜移向Ⅱ室,Ⅱ室中发生反应:Ca2++C===CaCO3↓,C项正确;理论上,每转移2 mol e-,每个双极膜上解离2 mol H2O,两个双极膜上共解离4 mol H2O,D项错误。
4.C　解析　阳极室:2Cl--2e-===Cl2↑;阴极室:2H2O+2e-===2OH-+H2↑。电解法可以制备KNO3,根据图示,阳极室中的钾离子进入硝酸钾溶液,NaNO3溶液中硝酸根离子进入硝酸钾溶液、钠离子进入阴极室生成氢氧化钠。NaNO3中N通过Y膜向左移生成KNO3,Y膜为阴离子交换膜,A项错误;阴极室发生反应2H2O+2e-===2OH-+H2↑,NaNO3溶液中钠离子进入阴极室生成氢氧化钠,B项错误;生成标准状况下22.4 L Cl2即转移2 mol电子,同时有2 mol K+移向硝酸钾溶液,则阳极室内减少2 mol KCl,即溶液质量减少149 g,C项正确;生成1 mol Cl2时,转移2 mol电子,阴极室内生成1 mol H2,但补充了2 mol Na+,因此阴极室溶液质量增加44 g,D项错误。
5.B　解析　分析甲装置的工作原理可知惰性电极Ⅰ为负极,惰性电极Ⅱ为正极,乙装置目的是制备Fe(OH)2,需要Fe2+,电极a应为Fe作阳极失电子生成Fe2+,b电极为阴极,可采用石墨,A项正确;若用CuCl2溶液代替NaCl溶液,在阴极Cu2+得电子生成Cu,无法生成OH-,就不能生成Fe(OH)2,B项错误;电极b为阴极,溶液中的H2O得电子发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,C项正确;9.0 g Fe(OH)2的物质的量为n===0.1 mol,根据Fe-2e-===Fe2+,Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓,生成0.1 mol Fe(OH)2,电路中转移0.2 mol电子,甲装置中阳离子向正极(惰性电极Ⅱ)移动,根据电荷守恒,有0.2 mol Na+向惰性电极Ⅱ移动,D项正确。
6.C　解析　a极发生氧化反应,为阳极,b极为阴极,发生还原反应,质子(H+)由阳极区向阴极区迁移,b极反应式为O2+2e-+2H2O===H2O2+2OH-,a极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,以此分析。由以上分析可知a极为阳极,与电源正极相连,A项正确;质子(H+)由阳极区向阴极区迁移,即由a极区通过质子交换膜移向b极区,B项正确;由上述电极方程式可知,转移相同电子时,消耗的O2与生成的O2体积比为2∶1,C项错误;由上述电极反应可知,电池总反应为O2+2H2O2H2O2,D项正确。
7.C　解析　由题干图示信息可知,3-甲基吡啶转化为烟酸发生氧化反应,则b为电解池阳极,电极反应为-6e-+6OH-===+4H2O,a为电解池阴极,电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,据此分析解题。由分析可知,b电极为阳极,阳极上发生氧化反应,即碳封装过渡金属电极能防止阳极电极自身放电,提高b电极3-甲基吡啶转化为烟酸氧化反应的速率,A项错误;由分析可知,a为电解池阴极,b为电解池阳极,故该装置工作时,OH-向b极移动,B项错误;由分析可知,a极的电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,C项正确;由分析可知,制备0.1 mol烟酸时转移电子为0.6 mol,根据电子守恒可知,双极膜中有0.6 mol OH-移向阳极,0.6 mol H+移向阴极,即质量减少0.6 mol×18 g/mol=10.8 g,D项错误。
8.A　解析　根据图示,N电极I2得电子发生还原反应生成I-,N是阴极,则直流电源b为负极、a为正极。电解池M极为阳极,M极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+。由分析可知,a极为正极,A项正确;M极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,H+透过离子交换膜进入阴极区,阴极区发生反应+6I-+6H++3I2+2H2O,离子交换膜为阳离子交换膜,B项错误;根据+6I-+6H++3I2+2H2O,每生成0.2 mol对氨基苯甲酸,消耗1.2 mol I-,根据电极反应式I2+2e-===2I-可知电路中转移1.2 mol电子,阳极发生反应2H2O-4e-===O2↑+4H+,阳极产生0.3 mol O2,向N极迁移1.2 mol H+,阳极室电解质液质量减少10.8 g,C项错误;生成的总反应为+6I-+6H++3I2+2H2O,D项错误。
9.C　解析　b连接的左侧中加入HCHO,生成HCOOH,C元素化合价升高,此电极为阳极,连接正极(b),电极反应为HCHO-2e-+H2O===HCOOH+2H+,则右侧为阴极,连接电源负极(a),电极反应CO2+2e-+2H+===HCOOH,据此分析。根据分析可知,Cu箔负载Cu纳米绒电极为阴极,A项正确;反应过程中阳离子H+从阳极向阴极移动,即从左极室向右极室移动,B项正确;电路中通过2 mol电子时,在装置中可生成2 mol HCOOH,C项错误;根据分析可知,阳极的电极反应式为HCHO+H2O-2e-===HCOOH+2H+,D项正确。
10.C　解析　由题干图示电池装置可知,放电时属于原电池,铝为负极,被氧化生成Al2C,负极反应式为Al+7AlC-3e-===4Al2C,泡沫石墨为正极,正极反应式为Cn[AlCl4]+e-===Cn+AlC,其逆过程就是充电时,属于电解池,阴极反应式为4Al2C+3e-===Al+7AlC,阳极反应式为Cn+AlC-e-===Cn[AlCl4],据此分析。放电时,电流由正极流向负极,即由泡沫石墨电极经负载流向铝电极,A项错误;充电时,泡沫石墨电极为阳极,与外电源的正极相连,B项错误;根据分析可知,充电时,阴极反应:4Al2C+3e-===Al+7AlC,C项正确;放电时,铝电极质量减少27 g,转移3 mol电子,则泡沫石墨电极质量减少3 mol×169 g/mol=507 g,D项错误。(共32张PPT)
微练11　电解原理的多方面应用
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选择题：每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2025·深圳模拟)把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和K3[Fe(CN)6]试液混合溶液的培养皿中，经过一段时间后，下列说法正确的是(提示：Fe2+遇K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀)
A.Ⅰ附近产生黄绿色气体
B.Ⅱ附近铁受保护而几乎不被腐蚀
C.Ⅲ附近开始时无明显现象
D.Ⅳ附近很快出现蓝色沉淀
由实验装置图可知，左图为电解池，其中Zn与电源的负极相连，为阴极，Fe与电源的正极相连，作阳极，Ⅰ处H+得电子生成H2，Ⅱ处铁失电子生成Fe2+；右图为原电池，其中Zn比Fe活泼，因此Zn作负极，Fe作正极，Ⅲ附近Zn失电子生成Zn2+，Ⅳ附近O2得电子，生成OH-，据此分析判断。溶液中的H+在Ⅰ处得电子，Ⅰ附近产生氢气，为无色气体，A项错误；Ⅱ附近铁为阳极，铁失电
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子生成亚铁离子，铁被腐蚀，B项错误；第二个装置是原电池，Zn为负极，失电子生成锌离子，所以开始时，Ⅲ附近无明显现象,
C项正确；第二个装置是原电池，Zn为负极，Fe为正极，Ⅳ附近O2得电子生成OH-，溶液中没有亚铁离子，不会出现蓝色沉淀，D项错误。
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2.(2025·山西模拟)家用暖气片大多用低碳钢材料制成，一旦生锈不仅影响美观，也会造成安全隐患。下列防止生锈的方法中，存在安全隐患的是(　　)
A.在暖气片表面镀锡
B.在暖气片表面涂漆
C.在暖气片表面涂铝粉
D.非供暖期在暖气内充满弱碱性的无氧水
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根据金属活动顺序表，铁比锡活泼，破损后构成原电池，铁作负极，加速铁的腐蚀，存在安全隐患，A项符合题意；表面涂漆，避免铁与空气接触，可以防止铁生锈，不存在安全隐患，B项不符合题意；铝比铁活泼，保护铁不生锈，对铁起保护作用，不存在安全隐患，C项不符合题意；充满弱碱性的无氧水，避免构成原电池，保护铁不生锈，不存在安全隐患，D项不符合题意。
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3.(2025·茂名模拟)利用如图所示的电化学装置可捕捉废气中的CO2,并将其转为CaCO3，同时得到高浓度的盐酸、H2和O2。在直流电源的作用下，双极膜中的H2O可自动解离为H+和OH-。下列说法不正确的是(　　)
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A.电极b连接电源正极
B.Ⅱ、Ⅲ室之间为阴离子交换膜
C.Ⅱ室中发生反应：Ca2++C===CaCO3↓
D.理论上，每转移2 mol e-，双极膜上共解离2 mol H2O
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左侧双极膜中H+移向电极a，即电极a为阴极，电极b为阳极，连接电源正极，A项正确；右侧双极膜中H+移向Ⅲ室，Ⅱ室中Cl-也移向Ⅲ室，Ⅲ室中才能获得高浓度盐酸，Ⅱ、Ⅲ室之间为阴离子交换膜，B项正确；C通过阴离子交换膜移向Ⅱ室，Ⅱ室中发生反应：Ca2++C===CaCO3↓，C项正确；理论上，每转移2 mol
e-，每个双极膜上解离2 mol H2O，两个双极膜上共解离4 mol H2O,
D项错误。
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4.(2025·清远模拟)利用多膜装置通
过电解法可以制备KNO3，同时获得
一定的副产品，其电解装置如图所
示。下列说法正确的是(　　)
A.Y膜为阳离子交换膜
B.阴极室溶液中OH-浓度逐渐降低
C.理论上每生成标准状况下22.4 L Cl2，阳极室内溶液质量减少149 g
D.理论上每生成1 mol Cl2，阴极室溶液质量增加46 g
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阳极室：2Cl--2e-===Cl2↑；阴极室：2H2O+2e-===2OH-+H2↑。电解法可以制备KNO3，根据图示，阳极室中的钾离子进入硝酸钾溶液，NaNO3溶液中硝酸根离子进入硝酸钾溶液、钠离子进入阴极室生成氢氧化钠。NaNO3中N通过Y膜向左移生成KNO3，Y膜为阴离子交换膜，A项错误；阴极室发生反应2H2O+2e-===2OH-+H2↑，NaNO3溶液中钠离子进入阴极室生成氢氧化钠，B项错误;
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生成标准状况下22.4 L Cl2即转移2 mol电子，同时有2 mol K+移向硝酸钾溶液，则阳极室内减少2 mol KCl，即溶液质量减少149 g,
C项正确；生成1 mol Cl2时，转移2 mol电子，阴极室内生成1 mol H2，但补充了2 mol Na+，因此阴极室溶液质量增加44 g，D项错误。
解析
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5.(2025·梅州模拟)某实验小组利用如图所示装置制备Fe(OH)2。已知甲装置的工作原理为2Na2S2+NaBr3===Na2S4+3NaBr，电极a、b采用石墨或Fe。下列说法不正确的是(　　)
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A.乙装置中电极a应为Fe，电极b为石墨
B.乙装置中可用CuCl2溶液代替NaCl溶液
C.电极b发生的反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH-
D.理论上每生成9.0 g Fe(OH)2，甲装置中将有0.2 mol Na+向惰性电极Ⅱ移动
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分析甲装置的工作原理可知惰性电极Ⅰ为负极，惰性电极Ⅱ为正极，乙装置目的是制备Fe(OH)2，需要Fe2+，电极a应为Fe作阳极失电子生成Fe2+，b电极为阴极，可采用石墨，A项正确；若用CuCl2溶液代替NaCl溶液，在阴极Cu2+得电子生成Cu，无法生成OH-，就不能生成Fe(OH)2，B项错误；电极b为阴极，溶液中的H2O得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，C项正
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确；9.0 g Fe(OH)2的物质的量为n===0.1 mol，根据Fe-2e-===Fe2+，Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓，生成0.1 mol Fe(OH)2，电路中转移0.2 mol电子，甲装置中阳离子向正极(惰性电极Ⅱ)移动，根据电荷守恒，有0.2 mol Na+向惰性电极Ⅱ移动，D项正确。
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6.(2025·泸州模拟)据报道，我国科学家将钙
钛矿晶格作为电催化的活性位点平台，用于
氧还原选择性合成H2O2，其电化学装置如图
所示。下列有关说法不正确的是(　　)
A.a极与外加电源的正极相连
B.H+由a极区通过质子交换膜移向b极区
C.相同条件下，消耗的O2与生成的O2体积比为1∶1
D.该电解池的总反应为O2+2H2O 2H2O2
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a极发生氧化反应，为阳极，b极为阴极，发生还原反应，质子(H+)由阳极区向阴极区迁移，b极反应式为O2+2e-+2H2O===H2O2
+2OH-，a极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+，以此分析。由以上分析可知a极为阳极，与电源正极相连，A项正确；质子(H+)由阳极区向阴极区迁移，即由a极区通过质子交换膜移向b极区，B项正
确；由上述电极方程式可知，转移相同电子时，消耗的O2与生成的O2体积比为2∶1，C项错误；由上述电极反应可知，电池总反应为O2+2H2O 2H2O2，D项正确。
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7.(2025·自贡模拟)烟酸是B族维生素，可以预防和治疗多种疾病。利用碳封装过渡金属电极可电催化将3-甲基吡啶氧化为烟酸，工作原理如图所示。双极膜由阴、阳离子交换膜组成，在电场作用下，双极膜中离子向两极迁移。
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下列说法正确的是(　　)
A.碳封装过渡金属电极能催化提高b电极上还原反应的速率
B.该装置工作时，OH-向a极移动
C.a极的电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑
D.制备0.1 mol烟酸时双极膜中质量减少3.6 g
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OH-向b极移动，B项错误；由分析可知，a极的电极反应式为2H2O
+2e-===2OH-+H2↑，C项正确；由分析可知，制备0.1 mol烟酸时转移电子为0.6 mol，根据电子守恒可知，双极膜中有0.6 mol OH-移向阳极，0.6 mol H+移向阴极，即质量减少0.6 mol×18 g/mol=
10.8 g，D项错误。
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9.(2025·兰州模拟)科学家为消除酸性工业废水中甲醛的危害，利用驱动耦合电催化实现了CO2与HCHO转化为高附加值的产品HCOOH。如图是耦合电催化反应系统原理图示。下列有关说法不正确的是
(　　)
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A.Cu箔负载Cu纳米绒电极为阴极
B.反应过程中H+从左极室向右极室移动
C.电路中通过2 mol电子时，在装置中可生成1 mol HCOOH
D.阳极的电极反应式为HCHO+H2O-2e-===HCOOH+2H+
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b连接的左侧中加入HCHO，生成HCOOH，C元素化合价升高，此电极为阳极，连接正极(b)，电极反应为HCHO-2e-+H2O===HCOOH
+2H+，则右侧为阴极，连接电源负极(a)，电极反应CO2+2e-+2H+
===HCOOH，据此分析。根据分析可知，Cu箔负载Cu纳米绒电极为阴极，A项正确；反应过程中阳离子H+从阳极向阴极移动，即从左极室向右极室移动，B项正确；电路中通过2 mol电子时，在装置中可生成2 mol HCOOH，C项错误；根据分析可知，阳极的电极反应式为HCHO+H2O-2e-===HCOOH+2H+，D项正确。
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10.(2025·内江模拟)《自然》杂志报道了一种充放电的铝离子电池，
该电池的电解质为含有AlC的离子液体( AlC，放电
时泡沫石墨电极中释放AlC。下列说法正确的是(　　)
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A.放电时，电流由铝电极经负载流向泡沫石墨电极
B.充电时，泡沫石墨电极与外电源的负极相连
C.充电时，阴极反应：4Al2C+3e-===Al+7AlC
D.放电时，铝电极质量减少27 g，则泡沫石墨电极质量减少169 g
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由题干图示电池装置可知，放电时属于原电池，铝为负极，被氧化生成Al2C，负极反应式为Al+7AlC-3e-===4Al2C，泡沫石墨为正极，正极反应式为Cn[AlCl4]+e-===Cn+AlC，其逆过程就
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是充电时，属于电解池，阴极反应式为4Al2C+3e-===Al+7AlC,阳极反应式为Cn+AlC-e-===Cn[AlCl4]，据此分析。放电时，电流由正极流向负极，即由泡沫石墨电极经负载流向铝电极，A项错
误；充电时，泡沫石墨电极为阳极，与外电源的正极相连，B项
错误；根据分析可知，充电时，阴极反应：4Al2C+3e-===Al+
7AlC，C项正确；放电时，铝电极质量减少27 g，转移3 mol电
子,则泡沫石墨电极质量减少3 mol×169 g/mol=507 g，D项错误。
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