第34讲 电解池 金属的腐蚀与防护
一、选择题（本题包括8小题，每小题只有一个选项符合题意）
1.（2024·遵义模拟）电化学原理在生产生活中的用途十分广泛，下列说法正确的是（ ）
A.钢铁发生电化学腐蚀时，铁失去电子生成Fe3＋
B.铅酸蓄电池在放电时，正极与负极质量均增加
C.利用外加电流法保护闸门时，闸门与电源正极相连
D.工业上用离子交换膜电解饱和食盐水时，阳极区pH升高
2.用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是（ ）
A.在铁片上镀铜时，Y是纯铜
B.电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C.制取金属镁时，Z是氯化镁溶液
D.氯碱工业中，若在X电极附近滴入少量淀粉-KI溶液，溶液呈蓝色
3.下列叙述错误的是（ ）
A.工业电解饱和食盐水时，阴极区获得烧碱溶液和氢气
B.电解精炼铜时外电路每通过2 mol e－，阳极质量减少64 g
C.碱性或中性条件下钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－
D.工业上用石墨电极电解熔融Al2O3冶炼铝时，阳极因被氧气氧化需定期更换
4.（2023·浙江6月选考13题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的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
5.（2023·辽宁高考7题）某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，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＋
6.（2023·湖北高考10题）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
7.利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
序号 电解质溶液 实验现象
① 0.1 mol·L－1 CuSO4＋少量H2SO4 阴极表面有无色气体产生，一段时间后阴极表面有红色固体产生，气体减少。经检验电解液中有Fe2＋
② 0.1 mol·L－1 CuSO4＋过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素
下列说法不正确的是（ ）
A.①中气体减少，推测是由于溶液中c（H＋）减小，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触
B.①中检测到Fe2＋，推测可能发生反应：Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu
C.随阴极析出Cu，推测②中溶液c（Cu2＋）减小，Cu2＋＋4NH3[Cu（NH3）4]2＋平衡逆移
D.②中Cu2＋生成[Cu（NH3）4]2＋，使得c（Cu2＋）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密
8.（2024·甘肃高考7题）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2 mol e－能分解1 mol H2O
二、非选择题（本题包括2小题）
9.按要求回答下列问题。
（1）电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为 。
（2）将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图1所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－－2e－S；（n－1）S＋S2－。
①写出电解时阴极的电极反应式： 。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，反应的离子方程式为 。
（3）铈元素（Ce）是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3、＋4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成N、N（二者物质的量之比为1∶1）。可采用电解法将上述吸收液中的N转化为无毒物质，同时再生成Ce4＋，其原理如图2所示。
①Ce4＋从电解槽的 （填字母）口流出，电极反应式： 。
②写出阴极的电极反应式： 。
10.电解原理在化学工业中有广泛应用。
（1）用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图1所示（电极材料为石墨）。
b极的电极反应式为 。
（2）电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图2所示（图中电极均为石墨电极）。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验。
①写出电解时NO2发生反应的电极反应式 。
②若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜（只允许阳离子通过）的H＋为 mol。
第34讲 电解池 金属的腐蚀与防护
1.B A.钢铁发生电化学腐蚀时，铁失去电子生成Fe2＋，错误；B.铅酸蓄电池在放电时，正极与负极均生成硫酸铅沉淀，质量均增加，正确；C.利用外加电流法保护闸门时，闸门与电源负极相连，错误；D.电解饱和食盐水，阴极发生反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，阴极区pH升高，错误。
2.D 在铁片上镀铜时，纯铜应作阳极，X极为阳极，则Y是铁片，A不正确；电解精炼铜时，粗铜中铜、锌、铁等金属都失电子，生成相应的金属离子进入溶液，而阴极只有溶液中的Cu2＋得电子，所以Z溶液中的Cu2＋浓度将减小，B不正确；制取金属镁时，电解氯化镁溶液得不到镁，则Z应是熔融的氯化镁，C不正确；氯碱工业中，X电极为阳极，Cl－在该电极上失电子生成Cl2，滴入少量淀粉-KI溶液，Cl2将I－氧化为I2，使淀粉溶液变蓝色，D正确。
3.B 工业电解饱和食盐水，阴极上H2O得电子生成氢气和OH－，因此阴极区获得烧碱溶液和氢气，A正确；电解精炼铜时外电路每通过2 mol电子，则阴极上生成1 mol铜，阳极为粗铜，除了铜还有其他金属失电子，转移2 mol电子时阳极上并不是消耗1 mol铜，阳极质量减少量不是64 g，B错误；碱性或中性条件下钢铁发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子结合水生成氢氧根离子，正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－，C正确；工业上用石墨电极电解熔融Al2O3冶炼铝时，阳极上生成氧气，石墨电极在高温下容易被氧气氧化，因此需定期更换，D正确。
4.B 电极A发生氧化反应属于阳极，接电源正极；改进设计中增大了氧气的量，通过提高反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗；电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O24OH－，B错误。
5.D 钛网上发生氧化反应，为阳极，则电源a端为正极，电源b端为负极，a端电势高于b端电势，A项错误；理论上每转移2 mol e－，生成1 mol H2，质量为2 g，B项错误；电解总反应式为Cl－＋H2OClO－＋H2↑，电解后ClO－水解使溶液呈碱性，海水pH上升，C项错误；阳极上Cl－放电转化为HClO，电极反应式为Cl－＋H2O－2e－HClO＋H＋，D项正确。
6.D 根据题图可知，b电极与电源负极相连，为阴极，结合题干信息可知，阴极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，A正确；该装置工作时阳极无氯气产生，则阳极反应式为4OH－－4e－2H2O＋O2↑，又知阳极KOH溶液的浓度不变，则需要OH－由阴极移向阳极，故离子交换膜为阴离子交换膜，B正确；动能高的水分子可以变为蒸汽穿过PTFE膜，C正确；由阴、阳极反应式可知，电解总反应式为2H2O2H2↑＋O2↑，已知电解生成氢气的速率为x mol·h－1，则海水为电解池补水的速率也为x mol·h－1，D错误。
7.C 实验①中，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，放电生成的铜覆盖在铁电极上，阻碍氢离子与铁接触时，导致产生的气体减少，可能发生的反应为Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu，A、B正确；四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，随阴极析出铜，四氨合铜离子浓度减小，Cu2＋＋4NH3[Cu（NH3）4]2＋平衡向正反应方向移动，C错误。
8.B 由题图可知，多孔电极1上H2O（g）发生还原反应生成H2（g），则多孔电极1为阴极，电极反应式为2H2O＋4e－2H2↑＋2O2－；多孔电极2上O2－发生氧化反应生成O2，多孔电极2为阳极，电极反应式为2O2－－4e－O2↑。多孔电极表面积大，可增大其与水蒸气的接触面积，A项正确；电极2作阳极，O2－发生氧化反应，电极反应式为2O2－－4e－O2↑，B项错误；电解池中阴离子向阳极移动，即O2－从多孔电极1向多孔电极2移动，C项正确；阴极的电极反应式为2H2O＋4e－2H2↑＋2O2－，则分解2 mol H2O时电路中通过4 mol电子，故理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O，D项正确。
9.（1）Mn2＋＋2H2O－2e－MnO2↓＋4H＋
（2）①2H2O＋2e－H2↑＋2OH－
②＋2H＋（n－1）S↓＋H2S↑
（3）①a Ce3＋－e－Ce4＋
②2N＋8H＋＋6e－N2↑＋4H2O
解析：（1）电解MnSO4溶液可制备MnO2，则阳极是Mn2＋失去电子生成二氧化锰，电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－MnO2↓＋4H＋。（2）①电解时，阴极区溶液中H2O放电生成H2和OH－，则电极反应式：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－；②由题给反应可知，可以理解为（n－1）S＋S2－，则电解后阳极区的溶液中加入稀硫酸生成S单质和H2S气体，离子方程式为＋2H＋（n－1）S↓＋H2S↑。（3）①Ce4＋为氧化产物，在阳极生成，从电解槽的a口流出，阳极的电极反应式：Ce3＋－e－Ce4＋；②在阴极N转化为N2，阴极的电极反应式为2N＋8H＋＋6e－N2↑＋4H2O。
10.（1）S－2e－＋H2OS＋2H＋ （2）①NO2－e－＋H2ON＋2H＋ ②0.1
解析：（1）根据图1可知：阳离子Na＋向a电极区移动，阴离子S向b电极区移动，可知a电极为阴极，b电极为阳极。阳极上S失去电子生成S，b极的电极反应式为S－2e－＋H2OS＋2H＋。（2）①据图2知，电解时，左室生成氢气，则左室为阴极室，阴极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－；右室为阳极室，NO2失去电子生成N，故阳极反应式为NO2－e－＋H2ON＋2H＋；②根据阴、阳两极反应式知，若有标准状况下2.24 L即0.1 mol NO2被吸收，则转移电子0.1 mol，阴极区生成的OH－为0.1 mol，为维持电荷守恒，则通过阳离子交换膜的H＋为0.1 mol。
4 / 4第34讲 电解池 金属的腐蚀与防护
课标要求
1.了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，能设计简单的电解池。
2.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。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。
考点一 电解原理
1.电解与电解池
2.电解原理
3.电极上阴、阳离子的放电顺序
（1）阳极放电规律
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：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＋。
【注意】 电解水溶液时，Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋不可能在阴极放电。
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）阳极失去的电子经过直流电源，流向阴极。（ ）
（2）电解池中的电解质可能是熔融状态或固体电解质。（ ）
（3）电解池中的阳极和直流电源中的负极均发生氧化反应。（ ）
（4）用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu（OH）2可使电解质溶液恢复到电解前的情况。（ ）
（5）电解盐酸和稀硫酸，H＋放电，溶液的pH逐渐增大。（ ）
（6）用Cu作电极电解CuSO4溶液的阳极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋。（ ）
一 电解原理
1.用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图所示，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
2.用石墨作电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是（ ）
A.逸出气体的体积：A电极＜B电极
B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体
C.A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色
D.电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
分析电解过程的思维流程
二 电极反应式的书写
3.在新型钴基电催化剂作用下，用石墨、铁作电极材料，可将CO2和水转化为甲酸。其反应原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A.石墨作阴极，铁作阳极
B.阳极的电极反应式：2O2－－4e－O2↑
C.阴极的电极反应式：CO2＋2e－＋2H＋HCOOH
D.电解过程中阳极的质量肯定不变
4.按要求书写电极反应式和总反应方程式：
（1）用惰性电极电解MgCl2溶液
阳极反应式： ；
阴极反应式： ；
总反应离子方程式： 。
（2）以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极反应式： ；
阴极反应式： ；
总反应方程式： 。
（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①电解时的阴极电极反应式为 ；
②电解时的阳极电极反应式为 。
（1）“三看法”正确书写电极反应式
（2）规避“两个失分点”
①书写电解池中电极反应式时，可以以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式，且注明“电解”条件。
②电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。
考点二 电解原理的应用
1.氯碱工业
（1）反应原理： 。
（2）离子交换膜法的生产过程
①加入或流出的物质a、b、c、d分别是精制饱和NaCl溶液、H2O（含少量NaOH）、淡盐水、 ；X、Y分别是 、 。
②阳离子交换膜的作用
阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
2.电镀和电解精炼
（1）电镀
（2）电解精炼
银、金等金属不放电而形成阳极泥，在阴极只有Cu2＋放电，锌、铁、镍较活泼的金属阳离子残留在电解质溶液中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2＋的浓度有所下降。
3.电冶金
总反应方程式 阳极、阴极反应式
冶炼钠 2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑ 阳极： 阴极：
冶炼镁 MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑ 阳极： 阴极：
冶炼铝 2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑ 阳极： 阴极：
【注意】 （1）工业冶炼铝时，冰晶石（Na3AlF6）的作用是降低Al2O3的熔化温度。
（2）冶炼铝时，阳极生成的O2会与石墨电极在高温下反应，因此，石墨电极需不断补充。
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极。（ ）
（2）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。（ ）
（3）电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c（Cu2＋）均保持不变。（ ）
（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）电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。（ ）
（6）用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序：H＋＞Zn2＋，不可能在铁上镀锌。（ ）
1.（氯碱工业）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.（电解精炼镍）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，其电极反应式为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
3.（电冶金）中学阶段介绍的应用电解法制备的金属主要有钠、镁、铝。下列关于这三种金属工业制备方法的说法正确的是（ ）
A.电解法制金属钠的阳极反应式：Na＋＋e－Na
B.工业上电解氯化铝生产铝，阴极反应式：Al3＋＋3e－Al
C.工业上电解氯化镁溶液生产镁，阳极反应式：2Cl－－2e－Cl2↑
D.金属钠的冶炼和氯碱工业都用到了NaCl，在电解时它们的阳极都是Cl－失电子
4.（电镀）电镀是材料表面处理中不可或缺的一部分，解答下列问题：
（1）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是
。
（2）用有机阳离子、Al2C和AlC组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的 极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为
。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。
考点三 金属的腐蚀与防护
1.金属的腐蚀
钢铁电化学腐蚀的实验探究（如图所示）：
（1）若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生 腐蚀，正极反应式为 ，右试管中的现象是 。
（2）若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生 腐蚀，正极反应式为 ，右试管中的现象是 。
（3）钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈（Fe2O3·xH2O）的形成过程中主要发生的反应为4Fe（OH）2＋O2＋2H2O4Fe（OH）3、2Fe（OH）3Fe2O3·xH2O＋（3－x）H2O。
2.金属的防护
（1）分类
（2）电化学保护法
①牺牲阳极法
示例：
②外加电流法
示例：
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀。（ ）
（2）在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属一定发生吸氧腐蚀。（ ）
（3）纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。（ ）
（4）铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀。（ ）
（5）在船体嵌入锌块，减缓船体腐蚀，属于牺牲阳极法。（ ）
（6）镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更易生锈。（ ）
1.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（ ）
A.铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈
B.保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀
C.纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀
D.航海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极法保护金属船体
2.下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是（ ）
A.图甲、乙中钢闸门均为电子输入的一端
B.图甲、乙中钢闸门上均主要发生反应：2H＋＋2e－H2↑
C.图甲是外加电流法，图乙是牺牲阳极法
D.图丙中铜板打上铁铆钉后，铜板易被腐蚀
3.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A.d为石墨，铁片腐蚀加快
B.d为石墨，石墨上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－
C.d为锌块，铁片不易被腐蚀
D.d为锌块，铁片上电极反应式为2H＋＋2e－H2↑
4.（2025·广州模拟）为研究金属的电化学腐蚀机理，某小组同学采用传感器设计如图所示装置。下列说法不正确的是（ ）
A.碳粉作正极
B.负极电极反应式：Fe－2e－Fe2＋
C.若压强传感器显示压强升高，则以吸氧腐蚀为主
D.若将碳粉换成锌粉，则Fe可被保护
电有机合成
【考题】 （2024·湖北高考14题）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
【教材】 （人教版选择性必修1 第四章 第二节 资料卡片）
电有机合成
许多有机化学反应包含电子的转移，使这些反应在电解池中进行时称为电有机合成。例如，制造尼龙-66的原料己二腈[NC（CH2）4CN]用量很大，传统上以乙炔和甲醛为原料经过很长路线才能合成己二腈。如改用电合成法，则先以丙烯为原料制备丙烯腈（CH2CHCN），再用丙烯腈电合成己二腈。电合成己二腈的反应如下。
阳极：H2O－2e－O2↑＋2H＋
阴极：2CH2CHCN＋2H＋＋2e－NC（CH2）4CN
总反应：2CH2CHCN＋H2ONC（CH2）4CN＋O2↑
与其他有机合成相比，电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点。
在教材“资料卡片”中介绍的电有机合成因具有绿色化学“原子经济性”的特点而日益受到命题者的青睐，试题常结合有机物的转化或合成，使有机物在电极上直接生成，也可以在协同转化反应中生成。电有机合成可以在温和条件下高效地实现各种有机反应，具有环保、高效、可控等特点，高考选择这一合成技术命制试题实属情理之中，更能贴合学以致用的理念。因此备考中要熟练掌握电解池的两极反应实质才能正确解答。
（1）有机物中“氢”为＋1价，“氧”为－2价，依据化合物中各元素化合价代数和为零的规则确定有机物中碳元素的化合价，然后根据反应前后碳元素化合价的变化及碳原子数目确定电极反应式中得失电子的数目。
（2）写电极反应式时，注意电解池中各室电解装置所处环境条件，即酸性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋。
（3）电解池装置中，各电极上转移的电子数是相等的。
1.有机物电解池电解苯酚的乙腈（CH3CN）水溶液可在电极上直接合成扑热息痛（），电极材料均为石墨。下列说法错误的是（ ）
A.电极d为阴极
B.装置工作时，乙室中溶液pH增大
C.电极c的电极反应式为
＋CH3CN＋H2O－2e－＋2H＋
D.合成1 mol扑热息痛时，理论上甲室中溶液质量增加96 g
2.（2023·重庆高考12题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是（ ）
A.电极a为阴极
B.H＋从电极b移向电极a
C.电极b发生的反应为＋2H2O－6e－＋6H＋
D.生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸
1.（2024·湖北高考2题）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·广东高考5题）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＋
3.（2024·广东高考16题）一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图），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
4.（2024·北京高考16题节选）研究表明可以用电解法以N2为氨源直接制备HNO3，其原理示意图如下。
电极a表面生成N的电极反应式： 。
5.（2023·湖南高考17题节选）工业上以粗镓为原料，制备高纯镓的部分工艺流程如下：
粗Ga→电解精炼
40～45 ℃→高纯Ga
已知：金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃。“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在40～45 ℃的原因是 ，
阴极的电极反应式为 。
电解原理的创新应用
题型分析
电解原理的创新应用是每年高考的高频考点，此类试题常借助离子交换膜进行物质的制备、物质的分离与提纯、废水的处理等当前工业生产中的热点问题进行考查。题目常以装置图为载体呈现，题材广、信息新、试题具有一定的难度，其中离子交换膜能将工业生产与化学知识有机的融合在一起，其类型主要有阴离子交换膜、阳离子交换膜、质子交换膜和双极膜等，其功能在于选择性透过某些离子和阻断某些离子或隔离某些物质，从而实现物质的制备或提纯。该类试题能很好地考查考生学以致用的能力。
题型一 用于物质的制备
氢碘酸（HI）可用“四室电渗析法”制备，其工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）。下列叙述错误的是（ ）
A.通电后，阴极室溶液的pH增大
B.阳极电极反应式是2H2O－4e－4H＋＋O2↑
C.得到1 mol产品HI，阳极室溶液质量减少8 g
D.通电过程中，NaI溶液的浓度逐渐减小
归纳总结
工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。其中离子交换膜的判断方法如下：
1.有机电化学合成是目前公认的一种绿色可持续性合成策略，电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图。
下列说法错误的是（ ）
A.a为负极，离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜
B.M极发生反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－
C.电路中每通过1 mol e－，理论上消耗14 g乙烯
D.随电解进行，NaOH与NaCl需及时补充
题型二 用于物质的分离与提纯
用电解法可提纯含有某种含氧酸根离子杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A.阳极反应式为4OH－－4e－2H2O＋O2↑
B.通电后阴极区溶液pH会增大
C.K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区
D.纯净的KOH溶液从b口导出
归纳总结
利用电解原理来分离提纯物质是实现物质简单快速分离的一种有效手段，分离物质的同时可得到副产物，因此具有比一般分离方法更高效、实用的优势。分离提纯时可以通过离子间带同种电荷的相互排斥远离，带异性电荷的相互吸引靠近，实现不同离子的定向迁移，从而实现对物质的分离与提纯，并由此判断出离子的移动方向。具体判断方法如下：
2.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：2Cr＋2H＋Cr2＋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 Cr2
题型三 用于废水的处理与环境保护
在直流电源作用下，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，利用双极膜电解池产生强氧化性的羟基自由基（·OH），处理含苯酚废水和含SO2的烟气的工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.电势：N极＞M极
B.阴极电极反应式为O2＋2e－＋2H＋2·OH
C.每处理9.4 g苯酚，理论上有2.8 mol H＋透过膜a
D.若·OH只与苯酚和SO2反应，则参加反应的苯酚和SO2的物质的量之比为1∶14
归纳总结
应用电解的原理处理生产中的废水，可以直接将废水中有害物质通过电解形式分别在阴、阳两极上发生还原和氧化反应转化成为无害物质以实现污水净化；也可采用间接氧化和间接还原方式，即利用电解产生的具有氧化性或还原性的产物与废水中的有害物质发生化学反应，生成不溶于水的沉淀物，以达到污水净化的目的。
3.（2024·扬州模拟）向KNO3溶液中通CO2至饱和，再经电解生成尿素（原理如下图所示）。该技术有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。下列说法错误的是（ ）
A.b极发生氧化反应
B.a极的电极反应式为2N＋16e－＋CO2＋18H＋CO＋7H2O
C.电解时，阴极区溶液的pH增大
D.每1 mol CO2转化为尿素就有18 mol H＋由b极区迁移到a极区
4.在电镀车间的含铬酸性废水中，铬的存在形式有Cr（Ⅵ）和Cr（Ⅲ）两种，其中Cr（Ⅵ）的毒性最大，电解法处理含铬废水的工作原理如图所示，铬最终以Cr（OH）3沉淀除去。下列说法正确的是（ ）
A.Fe棒为阳极，电极反应式为Fe－3e－Fe3＋
B.阴极反应式为Cr2＋7H2O＋6e－2Cr（OH）3↓＋8OH－
C.阳极每转移3 mol电子，可处理Cr（Ⅵ）的物质的量为0.5 mol
D.离子交换膜为质子交换膜，只允许H＋通过
第34讲 电解池 金属的腐蚀与防护
【考点·全面突破】
考点一
必备知识夯实
1.还原 氧化
易错辨析
（1）× （2）√ （3）√ （4）× （5）× （6）×
关键能力突破
1.D 用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液，阳极是水电离出的OH－放电，电极反应式为4OH－－4e－2H2O＋O2↑，阴极是水电离出的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。
2.D 用惰性电极电解稀Na2SO4溶液，A电极为阴极，B电极为阳极。S、OH－移向B电极，在B电极上OH－放电，产生O2，B电极附近c（H＋）＞c（OH－），石蕊溶液变红，Na＋、H＋移向A电极，在A电极上H＋放电产生H2，A电极附近c（OH－）＞c（H＋），石蕊溶液变蓝，产生H2和O2的体积之比为2∶1，A、B、C项错误，D项正确。
3.B 电解反应中，若铁作阳极，铁会溶解，而该电解过程中，阳极上是O2－放电，所以用石墨、铁作电极材料，石墨作阳极，铁作阴极，在阴极上CO2转化为甲酸，发生还原反应，A错误；石墨作阳极，在阳极上O2－放电生成氧气，阳极的电极反应式：2O2－－4e－O2↑，B正确；在阴极上CO2转化为甲酸，发生还原反应，需要水参与反应，同时生成氧离子，氧离子移向阳极，在阳极放电生成氧气，生成甲酸的电极反应式：CO2＋H2O＋2e－HCOOH＋O2－，C错误；电解过程中阳极生成氧气，氧气可能与电极石墨反应，所以阳极的质量可能会减少，D错误。
4.（1）2Cl－－2e－Cl2↑ Mg2＋＋2H2O＋2e－H2↑＋Mg（OH）2↓ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg（OH）2↓＋Cl2↑＋H2↑
（2）2Al－6e－＋3H2OAl2O3＋6H＋ 2H＋＋2e－H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
（3）①2H2O＋2e－2OH－＋H2↑
②I2＋12OH－－10e－2I＋6H2O
解析：（3）①由题图知，阴极电解质溶液为氢氧化钾溶液，实质为电解水，电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑。②依据电解目的，在阳极上发生氧化反应，单质碘失去电子生成I。
考点二
必备知识夯实
1.（1）2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH （2）①浓NaOH溶液 Cl2 H2 2.（2）粗铜 纯铜 Cu－2e－Cu2＋
3.2Cl－－2e－Cl2↑ Na＋＋e－Na 2Cl－－2e－Cl2↑ Mg2＋＋2e－Mg 2O2－－4e－O2↑ Al3＋＋3e－Al
易错辨析
（1）× （2）× （3）× （4）× （5）√ （6）×
关键能力突破
1.C 由题图可知，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.D 电解时，阳极上Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；阴极的电极反应式为Ni2＋＋2e－Ni，因氧化性：Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故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，二者不相等，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。
3.D 电解法制金属钠时，电解的是熔融的NaCl，阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－Cl2↑，A错误；氯化铝为共价化合物，熔融状态下不导电，工业上电解氧化铝生成铝，B错误；工业上电解熔融状态的氯化镁生产镁，C错误；金属钠的冶炼和氯碱工业都用到了NaCl，在电解时它们的阳极都是Cl－失电子，D正确。
4.（1）用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定
（2）负 4Al2C＋3e－Al＋7AlC H2
解析：（2）在钢制品上电镀铝，则铝作阳极，钢制品作阴极，接电源的负极，阳极反应式为Al－3e－＋7AlC4Al2C，阴极反应式为4Al2C＋3e－Al＋7AlC。
考点三
必备知识夯实
1.（1）析氢 2H＋＋2e－H2↑ 有气泡冒出 （2）吸氧 O2＋4e－＋2H2O4OH－ 导管内液面上升
易错辨析
（1）× （2）× （3）× （4）√ （5）√ （6）√
关键能力突破
1.D 水滴内部比边缘溶氧量少，不易发生吸氧腐蚀，不容易生锈，A错误；保暖贴在发热过程中主要发生了电化学腐蚀——吸氧腐蚀，B错误；纯银器长时间暴露在空气中，会与空气中的H2S、O2反应生成黑色的Ag2S，发生的是化学腐蚀，C错误。
2.A 题图甲、乙中钢闸门被保护，为电子输入的一端，A正确；图甲是原电池，海水呈弱碱性，发生吸氧腐蚀，O2在钢闸门上得电子：O2＋2H2O＋4e－4OH－，图乙是电解池，H2O在钢闸门上得电子：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，B错误；图甲有活泼金属，是牺牲阳极法，图乙有外接电源，是外加电流法，C错误；铁比铜活泼，铁作原电池的负极，故铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀，D错误。
3.D A项，铁、石墨及海水构成原电池，此时相比没有形成原电池时铁片的腐蚀速率加快，正确；B项，d为石墨，在弱碱性海水中发生吸氧腐蚀，石墨上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，正确；C项，由于金属活动性：Zn＞Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，在弱碱性海水中发生吸氧腐蚀，铁片上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，错误。
4.C 如题图所示装置，碳粉作正极，得电子发生还原反应，铁作负极，失电子发生氧化反应，电极反应式：Fe－2e－Fe2＋，A、B正确；若压强传感器显示压强升高，说明装置内有气体生成，可能发生的是析氢腐蚀，不会是吸氧腐蚀，C错误；由于金属活动性：Zn＞Fe，所以Zn为负极，从而使铁得到保护，D正确。
教考衔接6 电有机合成
研真题扣教材
【考题】 B 左侧PbCu电极的Pb表面HOOC—COOH转化为HOOC—CHO，发生脱氧的还原反应，Cu表面
HOOC—CHN—OH转化为HOOC—CH2—N＋H3，发生脱氧、加氢的还原反应，因此PbCu电极为阴极；根据题干信息，右侧Cu电极上发生失电子的氧化反应，因此Cu电极为阳极。根据题干信息可知，Cu电极所在的阳极区先后发生反应：HCHO＋OH－HOCH2O－、HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O、[OCH2O]2－－e－HCOO－＋H·，H·可转化为H2，则阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C正确；根据阳极总反应可知，每消耗4个OH－，电路中通过2e－，根据电荷守恒，双极膜中有2个OH－向阳极迁移，即阳极区c（OH－）减小，A正确；由题给信息知，阴极总反应物为H2C2O4、NH2OH，总产物为H3N＋CH2COOH，电极反应式为H2C2O4＋NH2OH＋6e－＋7H＋H3N＋CH2COOH＋3H2O，每生成1 mol H3N＋CH2COOH，电路中通过6 mol e－，双极膜中需有6 mol H2O解离出6 mol H＋向阴极迁移，B错误；双极膜中H2O解离出的H＋向阴极移动，因此H2C2O4在阴极PbCu电极的Pb表面转化为OHCCOOH的反应为H2C2O4＋2H＋＋2e－OHCCOOH＋H2O，D正确。
练思维提素能
1.D
由上述分析可知，电极a为负极，故电极a的电极反应式为H2O2－2e－＋2OH－2H2O＋O2↑，合成1 mol扑热息痛时，电路中转移2 mol电子，理论上有1 mol S由乙室转入甲室，同时甲室生成1 mol O2逸出，则理论上甲室中溶液质量增加1 mol×96 g·mol－1－1 mol×32 g·mol－1＝64 g，D错误。
2.D 该装置是电解池，电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中“加氧少氢”，发生氧化反应，则电极b为阳极，电极a为阴极，阴极电极反应式为＋2e－＋2H＋，A、C正确；电解池中阳离子移向阴极，则H＋移向电极a，B正确；根据得失电子守恒可得关系式：～6e－～，因此生成6 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸，D错误。
【真题·体验品悟】
1.D 发蓝处理是将钢在空气中加热或直接浸在浓氧化性溶液中，使其表面产生极薄的氧化物膜的材料保护技术，A不符合题意；阳极氧化是使阳极材料表面形成一层氧化膜的过程，B不符合题意；表面渗镀是向金属中渗入一种或几种元素以在表面形成一层扩散合金层，C不符合题意；喷涂油漆是利用油漆隔绝空气中的水蒸气和氧气，不形成表面钝化膜，D符合题意。
2.D 钢铁外壳、锌块、海水形成原电池，锌比铁活泼，锌块为负极，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。
3.C 该装置用于湿法冶铁，则左侧电极为阴极，电极反应式为Fe2O3＋6e－＋3H2O2Fe＋6OH－，右侧电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑。由上述分析知，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，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，质量为58.5 g·mol－1×6 mol＝351 g，阴极室增加的质量为23 g·mol－1×6 mol＝138 g，C项错误，D项正确。
4.N2－10e－＋6H2O2N＋12H＋
解析：由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为N2－10e－＋6H2O2N＋12H＋。
5.电解精炼温度需在镓的熔点以上 [Ga（OH）4]－＋3e－Ga＋4OH－
解析：镓的熔点为29.8 ℃，电解精炼温度需高于镓的熔点以便高纯Ga流出，因此电解池温度控制在40～45 ℃。Ga和Al的性质相似，电解精炼过程中粗镓在阳极失电子产生的Ga3＋在NaOH溶液中形成[Ga（OH）4]－，[Ga（OH）4]－迁移到阴极，得电子被还原为Ga，故阴极反应式为[Ga（OH）4]－＋3e－Ga＋4OH－。
题型突破5 电解原理的创新应用
题型一
典题示例研析
【例1】 C 通电后，阴极电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，则溶液的pH增大，A正确；阳极上发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－4H＋＋O2↑，B正确；根据阳极电极反应式可知，若得到1 mol产品HI，则外电路中转移1 mol电子，阳极室产生0.25 mol O2并向产品室迁移1 mol H＋，阳极室溶液质量共减少9 g，C错误；通电过程中，原料室中的Na＋移向阴极室，I－移向产品室，所以NaI溶液的浓度逐渐减小，D正确。
迁移应用演练
1.D 根据图示，惰性电极N上，CuCl→CuCl2，发生氧化反应，N为阳极，则b为正极，a为负极，CuCl→CuCl2时，消耗Cl－，离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，Cl－由NaCl溶液进入阳极室（N），为了平衡电荷，Na＋由NaCl溶液进入阴极室（M），离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜。a为负极，惰性电极M发生的电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。随着电解进行，NaCl溶液需要补充，而NaOH不需要补充。电路中每通过1 mol e－，理论上生成1 mol CuCl2，消耗14 g乙烯。
题型二
典题示例研析
【例2】 C 阳极区为粗KOH溶液，阳极上OH－失电子发生氧化反应：4OH－－4e－2H2O＋O2↑，A项正确；阴极上H2O得电子发生还原反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，阴极区附近溶液中c（OH－）增大，pH增大，B项正确；电解时阳离子向阴极区移动，故K＋通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区，C项错误；阴极区生成KOH，故纯净的KOH溶液从b口导出，D项正确。
迁移应用演练
2.D 电解时，阳极上水电离出的氢氧根离子放电：2H2O－4e－O2↑＋4H＋，故Cr通过阴离子交换膜（即b离子交换膜）向阳极移动，从而从浆液中分离出来，因存在2Cr＋2H＋Cr2＋H2O，则分离后含铬元素的粒子是Cr、Cr2；阴极上水电离出的氢离子放电：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，混合物浆液中的钠离子通过阳离子交换膜（即a离子交换膜）进入阴极，故阴极反应生成氢气和NaOH。由于生成Cr2的反应为可逆反应，阳极室生成Cr2的物质的量小于0.5 mol，D错误。
题型三
典题示例研析
【例3】 C M极上O2得电子生成羟基自由基（·OH），说明M极为阴极，连接电源的负极，N极为阳极，故电势：N极＞M极，A正确；M极为阴极，阴极上O2得电子生成羟基自由基（·OH），电极反应式为O2＋2e－＋2H＋2·OH，B正确；1 mol苯酚转化为CO2，转移28 mol电子，每处理9.4 g苯酚（即0.1 mol），理论上有2.8 mol电子转移，则有2.8 mol H＋透过膜b，C错误；若·OH只与苯酚和SO2反应，相同数目的苯酚和SO2转移的电子数之比为28∶2，则参加反应的苯酚和SO2的物质的量之比为1∶14，D正确。
迁移应用演练
3.D 由图可知，a极为阴极，b极为阳极，阴极反应式为2N＋16e－＋CO2＋18H＋CO＋7H2O，阳极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，A、B正确；电解一段时间后，阴极区溶液消耗18 mol H＋，通过质子交换膜迁移过来的H＋只有16 mol，阴极区H＋浓度减小，pH增大，C正确，D错误。
4.C 在电解过程中，阳极上铁发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，A错误；Cr2在阳极区被Fe2＋还原为Cr3＋，阴极上水放电生成氢气和OH－，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，B错误；阳极每转移3 mol电子，有1.5 mol Fe2＋生成，由离子方程式Cr2＋6Fe2＋＋14H＋2Cr3＋＋7H2O＋6Fe3＋可知，1.5 mol Fe2＋可还原0.25 mol Cr2，即可处理Cr（Ⅵ）的物质的量为0.5 mol，C正确；Cr2在阳极区与Fe2＋反应生成Cr3＋和Fe3＋，阴极区水放电生成氢气和OH－，Cr3＋和Fe3＋通过阳离子交换膜进入阴极区，与OH－反应生成氢氧化物沉淀，该离子交换膜不是质子交换膜而是阳离子交换膜，D错误。
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第34讲 电解池 金属的腐蚀与防护
高中总复习·化学
课标要求
1. 了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体
应用，能设计简单的电解池。
2. 了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止
金属腐蚀的措施。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。
考点·全面突破
01
教考衔接 6
02
真题·体验品悟
03
题型突破 5
04
课时·跟踪检测
05
考点·全面突破
锁定要点，聚焦应用
考点一 电解原理
1. 电解与电解池
2. 电解原理
3. 电极上阴、阳离子的放电顺序
（1）阳极放电规律
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：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＋。
【注意】 电解水溶液时，Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋不可能在阴极放电。
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）阳极失去的电子经过直流电源，流向阴极。 （ × ）
（2）电解池中的电解质可能是熔融状态或固体电解质。 （ √ ）
（3）电解池中的阳极和直流电源中的负极均发生氧化反应。 （ √ ）
（4）用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu（OH）2可使电解质
溶液恢复到电解前的情况。 （ × ）
（5）电解盐酸和稀硫酸，H＋放电，溶液的pH逐渐增大。 （ × ）
（6）用Cu作电极电解CuSO4溶液的阳极反应式为2H2O－4e－ O2↑＋4H
＋。 （ × ）
×
√
√
×
×
×
一 电解原理
1. 用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图所示，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
√
解析： 用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液，阳极是水电离出的OH－放电，
电极反应式为4OH－－4e－ 2H2O＋O2↑，阴极是水电离出的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。
2. 用石墨作电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是（ ）
A. 逸出气体的体积：A电极＜B电极
B. 一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体
C. A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色
D. 电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
√
解析： 用惰性电极电解稀Na2SO4溶液，A电极为阴极，B电极为阳极。
S 、OH－移向B电极，在B电极上OH－放电，产生O2，B电极附近c（H
＋）＞c（OH－），石蕊溶液变红，Na＋、H＋移向A电极，在A电极上H＋
放电产生H2，A电极附近c（OH－）＞c（H＋），石蕊溶液变蓝，产生H2
和O2的体积之比为2∶1，A、B、C项错误，D项正确。
分析电解过程的思维流程
二 电极反应式的书写
3. 在新型钴基电催化剂作用下，用石墨、铁作电极材料，可将CO2和水转
化为甲酸。其反应原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 石墨作阴极，铁作阳极
B. 阳极的电极反应式：2O2－－4e－ O2↑
C. 阴极的电极反应式：CO2＋2e－＋2H＋ HCOOH
D. 电解过程中阳极的质量肯定不变
√
解析： 电解反应中，若铁作阳极，铁会溶解，而该电解过程中，阳极
上是O2－放电，所以用石墨、铁作电极材料，石墨作阳极，铁作阴极，在
阴极上CO2转化为甲酸，发生还原反应，A错误；石墨作阳极，在阳极上
O2－放电生成氧气，阳极的电极反应式：2O2－－4e－ O2↑，B正确；在
阴极上CO2转化为甲酸，发生还原反应，需要水参与反应，同时生成氧离
子，氧离子移向阳极，在阳极放电生成氧气，生成甲酸的电极反应式：
CO2＋H2O＋2e－ HCOOH＋O2－，C错误；电解过程中阳极生成氧气，
氧气可能与电极石墨反应，所以阳极的质量可能会减少，D错误。
4. 按要求书写电极反应式和总反应方程式：
（1）用惰性电极电解MgCl2溶液
阳极反应式： ；
阴极反应式： ；
总反应离子方程式：
。
2Cl－－2e－ Cl2↑
Mg2＋＋2H2O＋2e－ H2↑＋Mg（OH）2↓
Mg2＋＋2Cl－＋2H2O Mg（OH）2↓＋Cl2↑＋
H2↑
（2）以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极反应式： ；
阴极反应式： ；
总反应方程式： 。
2Al－6e－＋3H2O Al2O3＋6H＋
2H＋＋2e－ H2↑
2Al＋3H2O Al2O3＋3H2↑
（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①电解时的阴极电极反应式为 ；
②电解时的阳极电极反应式为
。
2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑
I2＋12OH－－10e－ 2I ＋
6H2O
解析： ①由题图知，阴极电解质溶液为氢氧化钾溶液，实质为电解
水，电极反应式为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑。②依据电解目的，在阳极
上发生氧化反应，单质碘失去电子生成I 。
（1）“三看法”正确书写电极反应式
①书写电解池中电极反应式时，可以以实际放电的离子表示，但书写
总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式，且注明“电解”条件。
②电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参
与放电。
（2）规避“两个失分点”
考点二 电解原理的应用
1. 氯碱工业
（1）反应原理： 。
2NaCl＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2NaOH
（2）离子交换膜法的生产过程
①加入或流出的物质a、b、c、d分别是精制饱和NaCl溶液、H2O（含少量
NaOH）、淡盐、 ；X、Y分别是 、 。
②阳离子交换膜的作用
浓NaOH溶液
Cl2
H2
阻止OH－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. 电镀和电解精炼
（1）电镀
（2）电解精炼
银、金等金属不放电而形成阳极泥，在阴极只有Cu2＋放电，锌、铁、镍较
活泼的金属阳离子残留在电解质溶液中，故能够将杂质除去。电解过程
中，Cu2＋的浓度有所下降。
3. 电冶金
总反应方程式 阳极、阴极反应式
冶炼
钠 2NaCl（熔融） 2Na＋Cl2↑ 阳极：
阴极：
冶炼
镁 MgCl2（熔融） Mg＋Cl2↑ 阳极：
阴极：
冶炼
铝 2Al2O3（熔融） 4Al＋3O2↑ 阳极：
阴极：
2Cl－－2e－Cl2↑
Na＋＋e－ Na
2Cl－－2e－Cl2↑
Mg2＋＋2e－ Mg
2O2－－4e－O2↑
Al3＋＋3e－ Al
【注意】 （1）工业冶炼铝时，冰晶石（Na3AlF6）的作用是降低Al2O3的
熔化温度。
（2）冶炼铝时，阳极生成的O2会与石墨电极在高温下反应，因此，石墨
电极需不断补充。
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极。 （ × ）
（2）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。 （ × ）
（3）电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c（Cu2＋）均保持不变。
（ × ）
（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）电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。 （ √ ）
√
（6）用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序：H＋＞
Zn2＋，不可能在铁上镀锌。 （ × ）
×
1. （氯碱工业）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＋H2O NaOH＋HCl
D. 相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法更环保
√
解析： 由题图可知，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2H2O 2H2↑＋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. （电解精炼镍）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，其电极反应式为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，阳极上Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错
误；阴极的电极反应式为Ni2＋＋2e－ Ni，因氧化性：Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2
＋，故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，二者不相等，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还
有Ni2＋和H＋，C项错误。
3. （电冶金）中学阶段介绍的应用电解法制备的金属主要有钠、镁、铝。
下列关于这三种金属工业制备方法的说法正确的是（ ）
A. 电解法制金属钠的阳极反应式：Na＋＋e－ Na
B. 工业上电解氯化铝生产铝，阴极反应式：Al3＋＋3e－ Al
C. 工业上电解氯化镁溶液生产镁，阳极反应式：2Cl－－2e－ Cl2↑
D. 金属钠的冶炼和氯碱工业都用到了NaCl，在电解时它们的阳极都是Cl－
失电子
√
解析： 电解法制金属钠时，电解的是熔融的NaCl，阳极发生氧化反
应：2Cl－－2e－ Cl2↑，A错误；氯化铝为共价化合物，熔融状态下不导
电，工业上电解氧化铝生成铝，B错误；工业上电解熔融状态的氯化镁生
产镁，C错误；金属钠的冶炼和氯碱工业都用到了NaCl，在电解时它们的
阳极都是Cl－失电子，D正确。
4. （电镀）电镀是材料表面处理中不可或缺的一部分，解答下列问题：
（1）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因
是 。
用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定
（2）用有机阳离子、Al2C 和AlC 组成的离子液体作电解液时，可在钢
制品上电镀铝。钢制品应接电源的 极，已知电镀过程中不产生其他
离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为
。
若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。
解析： 在钢制品上电镀铝，则铝作阳极，钢制品作阴极，接电源的
负极，阳极反应式为Al－3e－＋7AlC 4Al2C ，阴极反应式为
4Al2C ＋3e－ Al＋7AlC 。
负
4Al2C ＋3e－ Al＋7AlC
H2
考点三 金属的腐蚀与防护
1. 金属的腐蚀
钢铁电化学腐蚀的实验探究（如图所示）：
（1）若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生 腐蚀，正极反应式为
，右试管中的现象是 。
（2）若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生 腐蚀，正极反应式为
，右试管中的现象是 。
（3）钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈
（Fe2O3·xH2O）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＋（3－x）H2O。
析氢
2H
＋＋2e－ H2↑
有气泡冒出
吸氧
O2
＋4e－＋2H2O 4OH－
导管内液面上升
2. 金属的防护
（1）分类
（2）电化学保护法
①牺牲阳极法
示例：
②外加电流法
示例：
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀。 （ × ）
（2）在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属一定发生吸氧腐蚀。
（ × ）
（3）纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。 （ × ）
（4）铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀。 （ √ ）
（5）在船体嵌入锌块，减缓船体腐蚀，属于牺牲阳极法。 （ √ ）
（6）镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更易生锈。 （ √ ）
×
×
×
√
√
√
1. 下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（ ）
A. 铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈
B. 保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀
C. 纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀
D. 航海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极法保护金属船体
解析： 水滴内部比边缘溶氧量少，不易发生吸氧腐蚀，不容易生锈，A
错误；保暖贴在发热过程中主要发生了电化学腐蚀——吸氧腐蚀，B错
误；纯银器长时间暴露在空气中，会与空气中的H2S、O2反应生成黑色的
Ag2S，发生的是化学腐蚀，C错误。
√
2. 下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是（ ）
A. 图甲、乙中钢闸门均为电子输入的一端
B. 图甲、乙中钢闸门上均主要发生反应：2H＋＋2e－ H2↑
C. 图甲是外加电流法，图乙是牺牲阳极法
D. 图丙中铜板打上铁铆钉后，铜板易被腐蚀
√
解析： 题图甲、乙中钢闸门被保护，为电子输入的一端，A正确；图甲
是原电池，海水呈弱碱性，发生吸氧腐蚀，O2在钢闸门上得电子：O2＋
2H2O＋4e－ 4OH－，图乙是电解池，H2O在钢闸门上得电子：2H2O＋
2e－ H2↑＋2OH－，B错误；图甲有活泼金属，是牺牲阳极法，图乙有
外接电源，是外加电流法，C错误；铁比铜活泼，铁作原电池的负极，故
铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀，D错误。
3. 研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A. d为石墨，铁片腐蚀加快
B. d为石墨，石墨上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－
4OH－
C. d为锌块，铁片不易被腐蚀
D. d为锌块，铁片上电极反应式为2H＋＋2e－ H2↑
√
解析： A项，铁、石墨及海水构成原电池，此时相比没有形成原电池时
铁片的腐蚀速率加快，正确；B项，d为石墨，在弱碱性海水中发生吸氧腐
蚀，石墨上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－，正确；C项，由于金
属活动性：Zn＞Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，
铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，在弱碱性海水中发
生吸氧腐蚀，铁片上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－，错误。
4. （2025·广州模拟）为研究金属的电化学腐蚀机理，某小组同学采用传
感器设计如图所示装置。下列说法不正确的是（ ）
A. 碳粉作正极
B. 负极电极反应式：Fe－2e－ Fe2＋
C. 若压强传感器显示压强升高，则以吸氧腐蚀为主
D. 若将碳粉换成锌粉，则Fe可被保护
√
解析： 如题图所示装置，碳粉作正极，得电子发生还原反应，铁作负
极，失电子发生氧化反应，电极反应式：Fe－2e－ Fe2＋，A、B正确；
若压强传感器显示压强升高，说明装置内有气体生成，可能发生的是析氢
腐蚀，不会是吸氧腐蚀，C错误；由于金属活动性：Zn＞Fe，所以Zn为负
极，从而使铁得到保护，D正确。
教考衔接 6
电有机合成
【考题】 （2024·湖北高考14题）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
√
解析：左侧PbCu电极的Pb表面HOOC—COOH转化为HOOC—CHO，发生
脱氧的还原反应，Cu表面HOOC—CH N—OH转化为HOOC—CH2—N
＋H3，发生脱氧、加氢的还原反应，因此PbCu电极为阴极；根据题干信
息，右侧Cu电极上发生失电子的氧化反应，因此Cu电极为阳极。根据题干
信息可知，Cu电极所在的阳极区先后发生反应：HCHO＋OH－ HOCH2O
－、HOCH2O－＋OH－ [OCH2O]2－＋H2O、[OCH2O]2－－e－ HCOO－
＋H·，H·可转化为H2，则阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－
2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C正确；
根据阳极总反应可知，每消耗4个OH－，电路中通过2e－，根据电荷守恒，
双极膜中有2个OH－向阳极迁移，即阳极区c（OH－）减小，A正确；由题
给信息知，阴极总反应物为H2C2O4、NH2OH，总产物为H3N＋CH2COOH，
电极反应式为H2C2O4＋NH2OH＋6e－＋7H＋ H3N＋CH2COOH＋3H2O，
每生成1 mol H3N＋CH2COOH，电路中通过6 mol e－，双极膜中需有6 mol
H2O解离出6 mol H＋向阴极迁移，B错误；双极膜中H2O解离出的H＋向阴
极移动，因此H2C2O4在阴极PbCu电极的Pb表面转化为OHCCOOH的反应为
H2C2O4＋2H＋＋2e－ OHCCOOH＋H2O，D正确。
【教材】 （人教版选择性必修1 第四章 第二节 资料卡片）
电有机合成
许多有机化学反应包含电子的转移，使这些反应在电解池中进行时称
为电有机合成。例如，制造尼龙-66的原料己二腈[NC（CH2）4CN]用量很
大，传统上以乙炔和甲醛为原料经过很长路线才能合成己二腈。如改用电
合成法，则先以丙烯为原料制备丙烯腈（CH2 CHCN），再用丙烯腈
电合成己二腈。电合成己二腈的反应如下。
阴极：2CH2 CHCN＋2H＋＋2e－ NC（CH2）4CN
总反应：2CH2 CHCN＋H2O NC（CH2）4CN＋ O2↑
与其他有机合成相比，电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯净
和生产效率高等优点。
阳极：H2O－2e－ O2↑＋2H＋
在教材“资料卡片”中介绍的电有机合成因具有绿色化学“原子经济
性”的特点而日益受到命题者的青睐，试题常结合有机物的转化或合成，
使有机物在电极上直接生成，也可以在协同转化反应中生成。电有机合成
可以在温和条件下高效地实现各种有机反应，具有环保、高效、可控等特
点，高考选择这一合成技术命制试题实属情理之中，更能贴合学以致用的
理念。因此备考中要熟练掌握电解池的两极反应实质才能正确解答。
（1）有机物中“氢”为＋1价，“氧”为－2价，依据化合物中各元素化
合价代数和为零的规则确定有机物中碳元素的化合价，然后根据反应前后
碳元素化合价的变化及碳原子数目确定电极反应式中得失电子的数目。
（2）写电极反应式时，注意电解池中各室电解装置所处环境条件，即酸
性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋。
（3）电解池装置中，各电极上转移的电子数是相等的。
1. 有机物电解池电解苯酚的乙腈（CH3CN）水溶液可在电极上直接合成扑热息痛（ ），电极材料均为石墨。下列说法错误的是（ ）
A. 电极d为阴极
B. 装置工作时，乙室中溶液pH增大
C. 电极c的电极反应式为 ＋CH3CN＋H2O－2e－
＋2H＋
D. 合成1 mol扑热息痛时，理论上甲室中溶液质量增加96 g
√
解析：D
由上述分析可知，电极a为负极，故电极a的电极反应式为H2O2－2e－＋
2OH－ 2H2O＋O2↑，合成1 mol扑热息痛时，电路中转移2 mol电
子，理论上有1 mol S 由乙室转入甲室，同时甲室生成1 mol O2逸
出，则理论上甲室中溶液质量增加1 mol×96 g·mol－1－1 mol×32
g·mol－1＝64 g，D错误。
2. （2023·重庆高考12题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是（ ）
A. 电极a为阴极
B. H＋从电极b移向电极a
C. 电极b发生的反应为 ＋2H2O－6e－ ＋6H＋
D. 生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸
√
解析： 该装置是电解池，电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中“加氧
少氢”，发生氧化反应，则电极b为阳极，电极a为阴极，阴极电极反应式
为 ＋2e－＋2H＋ ，A、C正确；电
解池中阳离子移向阴极，则H＋移向电极a，B正确；根据得失电子守恒可
得关系式： ～6e－～ ，因此生成6 mol半胱
氨酸的同时生成1 mol烟酸，D错误。
真题·体验品悟
感悟高考，明确方向
1. （2024·湖北高考2题）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
√
解析： 发蓝处理是将钢在空气中加热或直接浸在浓氧化性溶液中，使
其表面产生极薄的氧化物膜的材料保护技术，A不符合题意；阳极氧化是
使阳极材料表面形成一层氧化膜的过程，B不符合题意；表面渗镀是向金
属中渗入一种或几种元素以在表面形成一层扩散合金层，C不符合题意；
喷涂油漆是利用油漆隔绝空气中的水蒸气和氧气，不形成表面钝化膜，D
符合题意。
2. （2024·广东高考5题）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，锌块为负
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。
3. （2024·广东高考16题）一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图），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
√
解析： 该装置用于湿法冶铁，则左侧电极为阴极，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↑。由上述分析知，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，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，质量为58.5 g·mol－1×6 mol＝351 g，阴极
室增加的质量为23 g·mol－1×6 mol＝138 g，C项错误，D项正确。
4. （2024·北京高考16题节选）研究表明可以用电解法以N2为氨源直接制
备HNO3，其原理示意图如下。
电极a表面生成N 的电极反应式： 。
解析：由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电
极a为阳极，电极反应式为N2－10e－＋6H2O 2N ＋12H＋。
N2－10e－＋6H2O 2N ＋12H＋
5. （2023·湖南高考17题节选）工业上以粗镓为原料，制备高纯镓的部分工艺流程如下：
电解精炼
40～45 ℃
已知：金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃。“电解精炼”
装置如图所示，电解池温度控制在40～45 ℃的原因是
，阴极的电极反应式为
。
电解精炼温度需在
镓的熔点以上
[Ga（OH）4]－＋3e－ Ga＋
4OH－
→高纯Ga
粗Ga→
解析：镓的熔点为29.8 ℃，电解精炼温度需高于镓的熔点以便高纯Ga流
出，因此电解池温度控制在40～45 ℃。Ga和Al的性质相似，电解精炼过程
中粗镓在阳极失电子产生的Ga3＋在NaOH溶液中形成[Ga（OH）4]－，[Ga
（OH）4]－迁移到阴极，得电子被还原为Ga，故阴极反应式为[Ga（OH）
4]－＋3e－ Ga＋4OH－。
题型突破 5
电解原理的创新应用
题型分析
电解原理的创新应用是每年高考的高频考点，此类试题常借助离
子交换膜进行物质的制备、物质的分离与提纯、废水的处理等当前工
业生产中的热点问题进行考查。题目常以装置图为载体呈现，题材
广、信息新、试题具有一定的难度，其中离子交换膜能将工业生产与
化学知识有机的融合在一起，其类型主要有阴离子交换膜、阳离子交
换膜、质子交换膜和双极膜等，其功能在于选择性透过某些离子和阻
断某些离子或隔离某些物质，从而实现物质的制备或提纯。该类试题
能很好地考查考生学以致用的能力。
题型一 用于物质的制备
氢碘酸（HI）可用“四室电渗析法”制备，其工作原理如图所示（阳
膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）。下列叙述错误的是（ C ）
C
A. 通电后，阴极室溶液的pH增大
B. 阳极电极反应式是2H2O－4e－ 4H＋＋O2↑
C. 得到1 mol产品HI，阳极室溶液质量减少8 g
D. 通电过程中，NaI溶液的浓度逐渐减小
解析：通电后，阴极电极反应式为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑，则溶液的
pH增大，A正确；阳极上发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－ 4H
＋＋O2↑，B正确；根据阳极电极反应式可知，若得到1 mol产品HI，则外电
路中转移1 mol电子，阳极室产生0.25 mol O2并向产品室迁移1 mol H＋，阳
极室溶液质量共减少9 g，C错误；通电过程中，原料室中的Na＋移向阴极
室，I－移向产品室，所以NaI溶液的浓度逐渐减小，D正确。
归纳总结
工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选
择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，
将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合
成的目的。其中离子交换膜的判断方法如下：
1. 有机电化学合成是目前公认的一种绿色可持续性合成策略，电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图。
下列说法错误的是（ ）
A. a为负极，离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜
B. M极发生反应：2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－
C. 电路中每通过1 mol e－，理论上消耗14 g乙烯
D. 随电解进行，NaOH与NaCl需及时补充
√
解析： 根据图示，惰性电极N上，CuCl→CuCl2，发生氧化反应，N为
阳极，则b为正极，a为负极，CuCl→CuCl2时，消耗Cl－，离子交换膜Ⅱ为
阴离子交换膜，Cl－由NaCl溶液进入阳极室（N），为了平衡电荷，Na＋由
NaCl溶液进入阴极室（M），离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜。a为负极，惰
性电极M发生的电极反应为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－。随着电解进行，
NaCl溶液需要补充，而NaOH不需要补充。电路中每通过1 mol e－，理论上
生成1 mol CuCl2，消耗14 g乙烯。
题型二 用于物质的分离与提纯
用电解法可提纯含有某种含氧酸根离子杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A. 阳极反应式为4OH－－4e－ 2H2O＋O2↑
B. 通电后阴极区溶液pH会增大
C. K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区
D. 纯净的KOH溶液从b口导出
√
解析：阳极区为粗KOH溶液，阳极上OH－失电子发生氧化反应：4OH－－
4e－ 2H2O＋O2↑，A项正确；阴极上H2O得电子发生还原反应：2H2O＋
2e－ H2↑＋2OH－，阴极区附近溶液中c（OH－）增大，pH增大，B项
正确；电解时阳离子向阴极区移动，故K＋通过阳离子交换膜从阳极区移向
阴极区，C项错误；阴极区生成KOH，故纯净的KOH溶液从b口导出，D项
正确。
归纳总结
利用电解原理来分离提纯物质是实现物质简单快速分离的一种有效手
段，分离物质的同时可得到副产物，因此具有比一般分离方法更高效、实
用的优势。分离提纯时可以通过离子间带同种电荷的相互排斥远离，带异
性电荷的相互吸引靠近，实现不同离子的定向迁移，从而实现对物质的分
离与提纯，并由此判断出离子的移动方向。具体判断方法如下：
2. 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
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 Cr2
铬元素溶液进行回收利用（已知：2Cr ＋2H＋ Cr2 ＋H2O）。下列说法不正确的是（ ）
√
解析： 电解时，阳极上水电离出的氢氧根离子放电：2H2O－4e－
O2↑＋4H＋，故Cr 通过阴离子交换膜（即b离子交换膜）向阳极移动，
从而从浆液中分离出来，因存在2Cr ＋2H＋ Cr2 ＋H2O，则分离后
含铬元素的粒子是Cr 、Cr2 ；阴极上水电离出的氢离子放电：2H2O
＋2e－ H2↑＋2OH－，混合物浆液中的钠离子通过阳离子交换膜（即a离
子交换膜）进入阴极，故阴极反应生成氢气和NaOH。由于生成Cr2 的
反应为可逆反应，阳极室生成Cr2 的物质的量小于0.5 mol，D错误。
题型三 用于废水的处理与环境保护
在直流电源作用下，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，利用双极膜电解池产生强氧化性的羟
基自由基（·OH），处理含苯酚废水
和含SO2的烟气的工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 电势：N极＞M极
B. 阴极电极反应式为O2＋2e－＋2H＋ 2·OH
C. 每处理9.4 g苯酚，理论上有2.8 mol H＋透过膜a
D. 若·OH只与苯酚和SO2反应，则参加反应的苯酚和SO2的物质的量之比
为1∶14
√
解析：M极上O2得电子生成羟基自由基（·OH），说明M极为阴极，连接
电源的负极，N极为阳极，故电势：N极＞M极，A正确；M极为阴极，阴
极上O2得电子生成羟基自由基（·OH），电极反应式为O2＋2e－＋2H＋
2·OH，B正确；1 mol苯酚转化为CO2，转移28 mol电子，每处理9.4 g苯酚
（即0.1 mol），理论上有2.8 mol电子转移，则有2.8 mol H＋透过膜b，C
错误；若·OH只与苯酚和SO2反应，相同数目的苯酚和SO2转移的电子数之
比为28∶2，则参加反应的苯酚和SO2的物质的量之比为1∶14，D正确。
归纳总结
应用电解的原理处理生产中的废水，可以直接将废水中有害物质通过
电解形式分别在阴、阳两极上发生还原和氧化反应转化成为无害物质以实
现污水净化；也可采用间接氧化和间接还原方式，即利用电解产生的具有
氧化性或还原性的产物与废水中的有害物质发生化学反应，生成不溶于水
的沉淀物，以达到污水净化的目的。
3. （2024·扬州模拟）向KNO3溶液中通CO2至饱和，再经电解生成尿素（原理如图所示）。该技术有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。下列说法错误的是（ ）
A. b极发生氧化反应
B. a极的电极反应式为2N ＋16e－＋CO2＋18H＋ CO ＋7H2O
C. 电解时，阴极区溶液的pH增大
D. 每1 mol CO2转化为尿素就有18 mol H＋由b极区迁移到a极区
√
解析： 由图可知，a极为阴极，b极为阳极，阴极反应式为2N ＋16e
－＋CO2＋18H＋ CO ＋7H2O，阳极反应式为2H2O－4e－
O2↑＋4H＋，A、B正确；电解一段时间后，阴极区溶液消耗18 mol H＋，通
过质子交换膜迁移过来的H＋只有16 mol，阴极区H＋浓度减小，pH增大，
C正确，D错误。
4. 在电镀车间的含铬酸性废水中，铬的存在形式有Cr（Ⅵ）和Cr（Ⅲ）两
种，其中Cr（Ⅵ）的毒性最大，电解法处理含铬废水的工作原理如图所示，铬最终以Cr（OH）3沉淀除去。下列说法正确的是（ ）
A. Fe棒为阳极，电极反应式为Fe－3e－ Fe3＋
B. 阴极反应式为Cr2 ＋7H2O＋6e－ 2Cr（OH）3↓＋8OH－
C. 阳极每转移3 mol电子，可处理Cr（Ⅵ）的物质的量为0.5 mol
D. 离子交换膜为质子交换膜，只允许H＋通过
√
解析： 在电解过程中，阳极上铁发生氧化反应生成亚铁离子，电极反
应式为Fe－2e－ Fe2＋，A错误；Cr2 在阳极区被Fe2＋还原为Cr3＋，
阴极上水放电生成氢气和OH－，电极反应式为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH
－，B错误；阳极每转移3 mol电子，有1.5 mol Fe2＋生成，由离子方程式
Cr2 ＋6Fe2＋＋14H＋ 2Cr3＋＋7H2O＋6Fe3＋可知，1.5 mol Fe2＋可还
原0.25 mol Cr2 ，即可处理Cr（Ⅵ）的物质的量为0.5 mol，C正确；
Cr2 在阳极区与Fe2＋反应生成Cr3＋和Fe3＋，阴极区水放电生成氢气和
OH－，Cr3＋和Fe3＋通过阳离子交换膜进入阴极区，与OH－反应生成氢氧化
物沉淀，该离子交换膜不是质子交换膜而是阳离子交换膜，D错误。
课时·跟踪检测
培优集训，提升素养
一、选择题（本题包括8小题，每小题只有一个选项符合题意）
1. （2024·遵义模拟）电化学原理在生产生活中的用途十分广泛，下列说
法正确的是（ ）
A. 钢铁发生电化学腐蚀时，铁失去电子生成Fe3＋
B. 铅酸蓄电池在放电时，正极与负极质量均增加
C. 利用外加电流法保护闸门时，闸门与电源正极相连
D. 工业上用离子交换膜电解饱和食盐水时，阳极区pH升高
1
2
3
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5
6
7
8
9
10
√
解析： A. 钢铁发生电化学腐蚀时，铁失去电子生成Fe2＋，错误；B.
铅酸蓄电池在放电时，正极与负极均生成硫酸铅沉淀，质量均增加，正
确；C. 利用外加电流法保护闸门时，闸门与电源负极相连，错误；D. 电
解饱和食盐水，阴极发生反应：2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，阴极区pH升
高，错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2. 用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是
（ ）
A. 在铁片上镀铜时，Y是纯铜
B. 电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C. 制取金属镁时，Z是氯化镁溶液
D. 氯碱工业中，若在X电极附近滴入少量淀粉-KI溶液，溶液呈蓝色
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
解析： 在铁片上镀铜时，纯铜应作阳极，X极为阳极，则Y是铁片，A
不正确；电解精炼铜时，粗铜中铜、锌、铁等金属都失电子，生成相应的
金属离子进入溶液，而阴极只有溶液中的Cu2＋得电子，所以Z溶液中的Cu2
＋浓度将减小，B不正确；制取金属镁时，电解氯化镁溶液得不到镁，则Z
应是熔融的氯化镁，C不正确；氯碱工业中，X电极为阳极，Cl－在该电极
上失电子生成Cl2，滴入少量淀粉-KI溶液，Cl2将I－氧化为I2，使淀粉溶液
变蓝色，D正确。
1
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5
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10
3. 下列叙述错误的是（ ）
A. 工业电解饱和食盐水时，阴极区获得烧碱溶液和氢气
B. 电解精炼铜时外电路每通过2 mol e－，阳极质量减少64 g
C. 碱性或中性条件下钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的反应为O2＋4e－
＋2H2O 4OH－
D. 工业上用石墨电极电解熔融Al2O3冶炼铝时，阳极因被氧气氧化需定期
更换
√
1
2
3
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5
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8
9
10
解析： 工业电解饱和食盐水，阴极上H2O得电子生成氢气和OH－，因
此阴极区获得烧碱溶液和氢气，A正确；电解精炼铜时外电路每通过2 mol
电子，则阴极上生成1 mol铜，阳极为粗铜，除了铜还有其他金属失电子，
转移2 mol电子时阳极上并不是消耗1 mol铜，阳极质量减少量不是64 g，B
错误；碱性或中性条件下钢铁发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子结合水生
成氢氧根离子，正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O 4OH－，C正确；
工业上用石墨电极电解熔融Al2O3冶炼铝时，阳极上生成氧气，石墨电极在
高温下容易被氧气氧化，因此需定期更换，D正确。
1
2
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5
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10
4. （2023·浙江6月选考13题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的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
√
1
2
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5
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7
8
9
10
解析： 电极A发生氧化反应属于阳极，接电源正极；改进设计中增大了
氧气的量，通过提高反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗；电极B
为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O2
4OH－，B错误。
1
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9
10
5. （2023·辽宁高考7题）某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，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＋
√
1
2
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10
解析： 钛网上发生氧化反应，为阳极，则电源a端为正极，电源b端
为负极，a端电势高于b端电势，A项错误；理论上每转移2 mol e－，生
成1 mol H2，质量为2 g，B项错误；电解总反应式为Cl－＋H2O
ClO－＋H2↑，电解后ClO－水解使溶液呈碱性，海水pH上升，C项错
误；阳极上Cl－放电转化为HClO，电极反应式为Cl－＋H2O－2e－
HClO＋H＋，D项正确。
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10
6. （2023·湖北高考10题）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
√
1
2
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5
6
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9
10
解析： 根据题图可知，b电极与电源负极相连，为阴极，结合题干信息
可知，阴极反应式为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑，A正确；该装置工作时
阳极无氯气产生，则阳极反应式为4OH－－4e－ 2H2O＋O2↑，又知阳极
KOH溶液的浓度不变，则需要OH－由阴极移向阳极，故离子交换膜为阴离
子交换膜，B正确；动能高的水分子可以变为蒸汽穿过PTFE膜，C正确；
由阴、阳极反应式可知，电解总反应式为2H2O 2H2↑＋O2↑，已知电解
生成氢气的速率为x mol·h－1，则海水为电解池补水的速率也为x mol·h－1，
D错误。
1
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10
7. 利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
序号 电解质溶液 实验现象
① 0.1 mol·L－1 CuSO4
＋少量H2SO4 阴极表面有无色气体产生，一段时间后阴
极表面有红色固体产生，气体减少。经检
验电解液中有Fe2＋
② 0.1 mol·L－1 CuSO4
＋过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极
表面有致密红色固体。经检验电解液中无
Fe元素
1
2
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4
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6
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9
10
A. ①中气体减少，推测是由于溶液中c（H＋）减小，且Cu覆盖铁电极，
阻碍H＋与铁接触
B. ①中检测到Fe2＋，推测可能发生反应：Fe＋2H＋ Fe2＋＋H2↑、Fe＋
Cu2＋ Fe2＋＋Cu
C. 随阴极析出Cu，推测②中溶液c（Cu2＋）减小，Cu2＋＋4NH3 [Cu
（NH3）4]2＋平衡逆移
D. ②中Cu2＋生成[Cu（NH3）4]2＋，使得c（Cu2＋）比①中溶液的小，Cu
缓慢析出，镀层更致密
下列说法不正确的是（ ）
√
1
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10
解析： 实验①中，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中
氢离子浓度减小，放电生成的铜覆盖在铁电极上，阻碍氢离子与铁接触
时，导致产生的气体减少，可能发生的反应为Fe＋2H＋ Fe2＋＋H2↑、
Fe＋Cu2＋ Fe2＋＋Cu，A、B正确；四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢
发生还原反应生成铜，随阴极析出铜，四氨合铜离子浓度减小，Cu2＋＋
4NH3 [Cu（NH3）4]2＋平衡向正反应方向移动，C错误。
1
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10
8. （2024·甘肃高考7题）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2 mol e－能分解1 mol H2O
√
1
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解析： 由题图可知，多孔电极1上H2O（g）发生还原反应生成H2
（g），则多孔电极1为阴极，电极反应式为2H2O＋4e－ 2H2↑＋2O2－；
多孔电极2上O2－发生氧化反应生成O2，多孔电极2为阳极，电极反应式为
2O2－－4e－ O2↑。多孔电极表面积大，可增大其与水蒸气的接触面
积，A项正确；电极2作阳极，O2－发生氧化反应，电极反应式为2O2－－4e
－ O2↑，B项错误；电解池中阴离子向阳极移动，即O2－从多孔电极1向
多孔电极2移动，C项正确；阴极的电极反应式为2H2O＋4e－ 2H2↑＋
2O2－，则分解2 mol H2O时电路中通过4 mol电子，故理论上电源提供2 mol
电子能分解1 mol H2O，D项正确。
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二、非选择题（本题包括2小题）
9. 按要求回答下列问题。
（1）电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为
。
解析： 电解MnSO4溶液可制备MnO2，则阳极是Mn2＋失去电子生成二
氧化锰，电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－ MnO2↓＋4H＋。
Mn2＋＋
2H2O－2e－ MnO2↓＋4H＋
1
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10
（2）将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图1所示的电解池的阳极区进
行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－－2e－ S；（n－1）S
＋S2－ 。
①写出电解时阴极的电极反应式： 。
2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－
1
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10
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，反应的离子方程式
为 。
解析： ①电解时，阴极区溶液中H2O放电生成H2和OH－，则电极反应
式：2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－；②由题给反应可知， 可以理解为
（n－1）S＋S2－，则电解后阳极区的溶液中加入稀硫酸生成S单质和H2S
气体，离子方程式为 ＋2H＋ （n－1）S↓＋H2S↑。
＋2H＋ （n－1）S↓＋H2S↑
1
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10
（3）铈元素（Ce）是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3、＋4
两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生
成N 、N （二者物质的量之比为1∶1）。可采用电解法将上述吸收液
中的N 转化为无毒物质，同时再生成Ce4＋，其原理如图2所示。
1
2
3
4
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10
①Ce4＋从电解槽的 （填字母）口流出，电极反应式：
。
②写出阴极的电极反应式： 。
解析： ①Ce4＋为氧化产物，在阳极生成，从电解槽的a口流出，阳极
的电极反应式：Ce3＋－e－ Ce4＋；②在阴极N 转化为N2，阴极的电
极反应式为2N ＋8H＋＋6e－ N2↑＋4H2O。
a
Ce3＋－e－
Ce4＋
2N ＋8H＋＋6e－ N2↑＋4H2O
1
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10
10. 电解原理在化学工业中有广泛应用。
（1）用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可
循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图1所示（电极材料为石
墨）。
b极的电极反应式为 。
S －2e－＋H2O S ＋2H＋
1
2
3
4
5
6
7
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9
10
解析： 根据图1可知：阳离子Na＋向a电极区移动，阴离子S 向b电
极区移动，可知a电极为阴极，b电极为阳极。阳极上S 失去电子生成
S ，b极的电极反应式为S －2e－＋H2O S ＋2H＋。
1
2
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5
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7
8
9
10
（2）电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图2所示（图中电极均为
石墨电极）。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验。
①写出电解时NO2发生反应的电极反应式 。
②若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜（只允许阳离子
通过）的H＋为 mol。
NO2－e－＋H2O N ＋2H＋
0.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
解析： ①据图2知，电解时，左室生成氢气，则左室为阴极室，阴极
反应式为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－；右室为阳极室，NO2失去电子生成
N ，故阳极反应式为NO2－e－＋H2O N ＋2H＋；②根据阴、阳两
极反应式知，若有标准状况下2.24 L即0.1 mol NO2被吸收，则转移电子
0.1 mol，阴极区生成的OH－为0.1 mol，为维持电荷守恒，则通过阳离子
交换膜的H＋为0.1 mol。
1
2
3
4
5
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THANKS
演示完毕 感谢观看
