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第28讲
电解池 金属的腐蚀与防护
1.能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。
2.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施。
01
考点一 电解原理及规律
02
考点二 电解原理在工业生产中的应用
03
教考衔接5 离子交换膜电解池模型及
应用
04
考点三 金属的腐蚀与防护
05
经典真题·明考向
06
作业手册
答案速查【听】
答案速查【作】
考点一
电解原理及规律
1.电解和电解池
电流
氧化还原反应
电
化学
2.电解池的构成条件
电源
电解质溶液
熔融电解质
闭合回路
3.电解池工作原理
（1）电极
负极
得到
还原
正极
失去
氧化
（2）电子和离子的移动方向
（3）电解 溶液（惰性电极）
电解总反应的化学方程式:______________________。
阴极
还原
阳极
氧化
［微点拨1］ 电解时,在外电路中有电子通过,而在溶液中是依靠离子
定向移动形成电流,即电子本身不会通过电解质溶液。
4.电解规律
（1）阳极产物的判断
①活性电极（除、 外的金属）作阳极，则活性电极______电子，
发生______反应。
②惰性电极、石墨等 作阳极，要依据阴离子的放电顺序判断。阴
离子的放电顺序如下：
失去
氧化
［微点拨2］ ①利用惰性电极电解，、、、 在阳极放电，
所得产物一般为、、、，而放电则得到和 ；
②在水溶液中，含氧酸根离子、、等、 一般不放电。
③电解水溶液时，、、、、 不能在阴极放电，即
不可能用电解水溶液的方法得到、、、、 等金属。
（2）阴极产物的判断
不考虑电极材料，直接根据溶液中阳离子的放电顺序进行判断。
阳离子的放电顺序如下：
［微点拨3］
①阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”，前提条件是各
种离子的浓度相差不大。
②金属阳离子（除）放电，则得到相应的金属，放电则得到
；放电一般转化为。
5.以惰性电极电解电解质溶液的四种类型
类型 实例 电极反应特点 电解质 浓度 电解质溶
液复原
电解 水型 溶液 阴极： 阳极： 增大 增 大 加水
溶液 阴极： 阳极： 增大 减 小
类型 实例 电极反应特点 电解质 浓度 电解质溶
液复原
电解水 型 溶液 阴极： 阳极： 增大 不 变 加水
续表
类型 实例 电极反应特点 电解质 浓度 电解质溶
液复原
电解电 解质型 溶 液 电解质电离出的阴、阳 离子分别在两极放电 减小 增 大 通氯化氢
溶 液 减小 — 加氯化铜
放 生 碱型 溶 液 阴极：放 生碱 阳极：电解质阴离子放电 生成新 电解质 增 大 通氯化氢
续表
类型 实例 电极反应特点 电解质 浓度 电解质溶
液复原
放 生 酸型 溶液 阴极：电解质阳离子放电 阳极：放 生酸 生成新 电解质 减 小 加氧化铜
续表
【对点自测】
判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）
（1）原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化反应( )
×
（2）电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程( )
√
（3）电解 溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸
变蓝( )
×
[解析] 在阳极生成。
（4）电解盐酸、硫酸溶液等，放电，溶液的 逐渐增大( )
×
[解析] 电解盐酸，变大；电解硫酸溶液，实际是电解水， 变小。
（5）用作电极电解盐酸可发生 ( )
√
（6）电解池工作时电子从电源的负极流出，流入阴极,通过溶液到阳
极，然后从阳极流出，流回电源正极 ( )
×
[解析] 电子不能通过溶液。
题组一 电解原理及规律
1.[2024·广东江门一模] 高氯酸 是制备导弹和
火箭的固体推进剂高氯酸铵 的原料之一，
一种惰性电极电解高纯次氯酸制备高氯酸的模拟装置
如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A. 为电源的正极
B.电极 处发生氧化反应
C. 从左到右穿过质子交换膜
D.电极的电极反应式：
√
[解析] 极次氯酸失去电子发生氧化反应得到高
氯酸，为阳极、 为阴极，则为电源正极、
为电源负极，A错误；
电极 处发生氧化反应，B正确；
电解池中阳离子向阴极迁移，故 从左到右穿过质子交换膜，C正确；
为阴极，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气：
，D正确。
2.[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：
C.工作时 从多孔电极1迁移到多孔电极2
D.理论上电源提供能分解
√
[解析] 多孔电极1上发生得电子的还原反应转化成 ，多孔
电极1为阴极，电极反应为；
多孔电极2上 发生失电子的氧化反应转化成 ，多孔电极2为阳
极，电极反应为 。
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： ，B项
错误；
电解池工作时，阴离子 向阳极移动，即 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，分解转移
电子，则理论上电源提供电子能分解 ，D项正确。
【方法技巧】
判断电解池的阴极和阳极的方法
题组二 电解池中电极反应式的书写
3.某团队直接将室温下的空气 转化为硝酸
（装置如图所示）。下列叙述错误的是( )
已知：极的电极总反应式为
A.极为阳极，产生的可导入 极区作原料
B.和 均是中间产物
C.生成 的反应方程式为
D.每制得 ，阴极还需通入
√
[解析] 极为阳极，电极反应为 ，产生的
可导入极区作原料，A正确；
反应过程中的确存在和 ，但不是最终产物，故
和 均是中间产物，B正确；
和在催化下能生成 ，故该反应的方程式为
，C正确；
根据 电极总反应式可知，每制得
，即，需消耗，电路中转移电子为
，则阳极上能够产生的为 ，故阴极还需通入
，D错误。
4.（1）将溶解在和 的混合
溶液中，得到含 的电解液，电
解溶液生成 的装置如图所示。
写出电解时阴极的电极反应式:
__________________________。
[解析] 电解时阴极上得电子生成 ，其电极反应式为
。
（2）通过电解含、、 等酸性废液可
重新获得 ，装置示意图如图所示。
在__（填“”或“”）极获得 ，电极反应式为
___________________________________。
[解析] 电解酸性废液（含、、等）得到，故
失去电子发生氧化反应得到 ，电极反应式为
，该反应在阳极发生，即在 极
获得 。
【方法点拨】
电解池中电极产物的判断和电极反应式的书写
考点二
电解原理在工业生产中的应用
1.电解饱和食盐水——氯碱工业
（1）电极反应
阳极反应式：___________________
（氧化反应）；
阴极反应式：_____________________
_____（还原反应）;
总反应方程式：__________________________________________。
（2）阳离子交换膜的作用
①允许________通过，能阻止阴离子和 通过，防止发生副反应：
__________________________________；
②防止阳极产生的和阴极产生的 混合，发生爆炸。
阳离子
2.电镀与电解精炼铜
电镀 电解精炼铜
概念 电镀是一种利用电 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 运用电解的方法将粗铜提炼
为纯铜
主要目的 使金属增强抗腐蚀 能力、增加表面硬度 和美观 将粗铜提炼为纯铜
电镀 电解精炼铜
示意图 __________________________________________________ _______________________________________________
续表
电镀 电解精炼铜
构成 条件 阳极 ______金属 ______
阴极 ______金属 ______
电解液 含______金属阳离子 溶液
续表
镀层
粗铜
待镀
纯铜
镀层
电镀 电解精炼铜
电极 反应 阳极 _________________ ，
（比铜活泼
的金属杂质以________形式残
留在溶液中，比铜不活泼的金
属杂质形成________）
阴极 _________________ _________________
电解质溶液的 浓度变化 溶液的浓度 ______ 溶液的浓度______
阳离子
阳极泥
不变
减小
续表
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，如、 、
、 等。
电解总反应 电极反应式
冶炼 钠 _ _________________________ 阳极：_________________
阴极：
电解总反应 电极反应式
冶炼 镁 _ ________________________ 阳极：
阴极：_________________
冶炼 铝 _ ___________________________ 阳极：_________________
阴极：
续表
【对点自测】
判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）
（1）电解精炼铜的阴极反应： ( )
√
（2）电解精炼铜时，电解初期同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极
析出铜的质量小( )
√
（3）电解精炼铜时，若阴极得到电子数为 个，则阳极质量减少
（设 为阿伏伽德罗常数的值）( )
×
（4）电解精炼铜时，、 等金属沉积于电解槽的底部，形成阳极
泥( )
√
（5）阳离子交换膜（以电解溶液为例）允许阳离子、 通
过，而阻止阴离子、和分子 通过( )
√
（6）用作阳极，作阴极， 溶液作电解质溶液，由于放电顺
序 ，不可能在铁上镀锌( )
×
题组一 电解原理的应用
1.[2023·浙江卷] 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
C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度
较高的 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
√
[解析] 电极A上氯离子转变为氯气，氯元素的化合价升高，失去电子，
发生氧化反应，则电极A作电解池阳极，接电源正极，故A正确；
电极B为阴极，通入的氧气得到电子，其电极反应式为
，故B错误；
右室生成氢氧根离子，应选用阳离子交换膜，左室的钠离子进入右室，
在右室获得浓度较高的 溶液，故C正确；
改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物
的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。
2.[2024·贵州卷] 一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工
作原理如图。光阳极发生反应：，
。体系中与（Ⅱ）/ （Ⅳ ）
发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是( )
A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能 电能 化学能
B.阴极反应式为
C.光阳极每消耗，体系中生成
D.在（Ⅱ）/ （Ⅳ ）的循环反应中表现出氧化性和还原性
√
[解析] 该装置为电解池，利用光能提供能量转化为电能，在电解池中
将电能转化为化学能，A正确；
由图可知，阴极上氧气得电子和氢离子生成过氧化氢，电极反应式为
，B正确；
由光阳极发生的反应可知，每消耗，电路中转移 电子，
阳极和阴极各生成，则体系中生成 ，C错误；
（Ⅳ）和转化为（Ⅱ）过程中，锰元素化合价降低，
作还原剂，表现还原性，（Ⅱ）和转化为（Ⅳ）时，
中 元素化合价降低，作氧化剂，表现氧化性，D正确。
题组二 与电解有关的计算
3.[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：
B.阴极区溶液中 浓度逐渐升高
C.理论上每消耗，阳极室溶液减少
D.理论上每消耗，阴极室物质最多增加
√
[解析] 该新型电解池基于氯碱工艺，可用于湿法冶铁，左侧电极为阴
极，发生还原反应，在碱性条件下转化为 ，电极反应为
；
右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极为阳极，放电产生氯气，电极
反应为 ；
中间为阳离子交换膜， 由
阳极向阴极移动。
由分析可知，阳极反应为 ，A正确；
阴极反应为，消耗水产生 ，
阴极区溶液中浓度逐渐升高，B正确；
理论上每消耗，转移 电子，产生，同时有
由阳极室转移至阴极
室，则阳极室溶液减少
，C错误；
理论上每消耗，转移电子，有 由阳极室转移
至阴极室，阴极室物质最多增加 ，D正确。
4.[2025·河北邢台名校联盟联考] 间接电解法可对大气污染物 进行
无害化处理，其工作原理如图所示，质子膜允许和 通过。下列
有关说法正确的是( )
A.电极 Ⅱ 的材料可用铁、铜等导电材料替换
B.电极 Ⅰ 的电极反应为
C.电解过程中电极 Ⅱ 附近溶液的 增大
D.工作时有通过质子膜时可处理
√
[解析] 电极Ⅱ有产生，是电解质溶液中 失电子，电极Ⅱ作阳极，
若用铁、铜作电极，则是铁、铜本身失去电子，A错误；
电极Ⅰ的电极反应为 ，B正确；
电极Ⅱ上的反应为，故电解过程中电极Ⅱ附
近溶液的 减小，C错误；
工作时有通过质子膜时转移
电子，据得失电子守恒，消耗
，但未指明是否是标准状况，
无法得出消耗 的体积，D错误。
教考衔接5
离子交换膜电解池模型及应用
人教·选择性必修1· 第四章第二节
离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图
（1）判断电极：根据、 移动方向推测，左侧是阳极，右侧是
阴极。
（2）电极反应： （阴极），
（阳极）。
（3）离子移向：阳离子、 阴极，阴离子
、 阳极。
（4）隔膜作用：此处应用阳离子交换膜，只允许阳离子通过，阻止阴离子和 通过，防止发生化学反应。
应用1 单交换膜电解池及分析
1.[2023·湖北卷] 我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接
制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且 溶液的浓
度不变，电解生成氢气的速率为 。下列说法错误的是
( )
A.电极反应式为
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 膜
D.海水为电解池补水的速率为
√
[解析] 由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置， 电极与电源正
极相连，为电解池的阳极， 电极与电源负极相连，为电解池的阴极，
阴极反应为 ，阳极反应为
，电解池总反应为 ，
据此解答。
电极为阴极，发生还原反应， 电极反应式为
，故A正确；
该装置工作时阳极无 生成且 溶液的浓度不变，阳极发生的电极
反应为，为保持 浓度不变，则阴极产
生的 要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交
换膜，故B正确；
膜可透气但不透液态水，电解时电解槽中不断有水被消耗，海水
中动能高的水分子即气态水而非液态水可穿过 膜，为电解池补水，
使 溶液的浓度不变，故C正确；
由电解总反应可知，每生成要消耗，生成的速率
为 ，则补水的速率也应是 ，故D错误。
电极与电源正极相连、作阳极， 电极与负极相连、作阴极；
②工作时阳极无生成且 溶液的浓度不变。
应用2 多交换膜电解池及分析
2.[2021·天津卷] 如图所示电解装置中，通电后石墨电极 Ⅱ 上有 生
成， 逐渐溶解。下列判断错误的是( )
A. 是电源的负极
B.通电一段时间后，向石墨电极 Ⅱ 附近滴加石蕊溶液，出现红色
C.随着电解的进行， 溶液浓度变大
D.当完全溶解时，至少产生气体 （折合成标准
状况下）
√
[解析] 通电后石墨电极Ⅱ上有生成， 逐渐溶解，则石墨电极Ⅱ
为阳极，石墨电极Ⅰ为阴极；结合电极的连接方式可知， 为电源正
极， 为电源负极，A正确；
石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生和 ，故向石墨电极Ⅱ
附近滴加石蕊溶液，出现红色，B正确；
随着电解的进行，在阴极得电子生成铜单质， 通过阴离子交
换膜进入中间室，则溶液浓度变小，C错误；
当 完全溶解时，消耗 ，根据阳极电极反应
，产生 ，在标准状况下的体
积为 ，D正确。
①石墨电极Ⅱ上有生成，发生氧化反应 电极Ⅱ是阳极；
逐渐溶解 中间室溶液呈酸性。
考点三
金属的腐蚀与防护
1.金属腐蚀的本质
金属原子__________变为金属阳离子，金属发生______反应。
失去电子
氧化
2.金属腐蚀的类型
（1）化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
金属腐 蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 金属与其表面接触的一些 物质直接反应 不纯金属与电解质溶液接触
会发生________反应
区别 ____电流产生 ____微弱电流产生
实质与 联系 ①实质都是__________失去电子被氧化而损耗； ②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但 ____________更普遍、危害性更大、腐蚀速率更快
原电池
无
有
金属原子
电化学腐蚀
（2）钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
水膜性质 ______ __________________
负极反应 _________________
正极反应 __________________ __________________
______________
总反应 _______________________ __________________
________________
酸性
酸性很弱或呈中性
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
其他反应及产物
普遍性 __________更普遍
吸氧腐蚀
续表
3.金属的防护
负
正
阴
阳
【对点自测】
判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）
（1）[2024·安徽卷] 清洗铁锅后及时擦干，能减缓铁锅因发生吸氧腐
蚀而生锈( )
√
（2）镀锌铁皮的镀层破损后，铁皮会加速腐蚀( )
×
（3）钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀( )
√
（4）在潮湿空气中,钢铁表面形成水膜,金属发生的一定是吸氧腐蚀
( )
×
[解析] 若水膜酸性较强,可发生析氢腐蚀。
（5）外加电流法是将被保护金属接在直流电源的正极( )
×
[解析] 被保护金属应与电源负极相连。
题组一 金属的腐蚀
1.[2024·浙江卷] 破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成
和 ，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 变大
C.铁电极上的电极反应式：
D.每生成标准状况下，消耗
√
[解析] 氨水浓度越大，越容易生成 ，腐蚀趋势越大，A
正确；
腐蚀的总反应为
，有 生
成，溶液变大，B正确；
该电化学腐蚀中作负极， 作正极，正极上水得电子生成氢气，铁
电极上的电极反应式为 ，C错误；
根据得失电子守恒，每生成标准状况下，转移电子的物质
的量为 ，消耗 ，D正确。
2.[2025·辽宁名校联盟联考] 钢铁工业是我国国民经济的基础产业，研
究钢铁的防腐有着重要的意义。某课题组进行如下实验：
实验 装置 时现象 时现象
Ⅰ ____________________________ 铁钉表面及周边 未见明显变化 铁钉周边出现少量红色
和蓝色区域，有少量红棕
色铁锈生成
实验 装置 时现象 时现象
Ⅱ ___________________________ 铁钉周边出现红 色区域，未见蓝色 出现，锌片周边未 见明显变化 铁钉周边红色加深，区
域变大，未见蓝色出现，
锌片周边未见明显变化
续表
下列说法正确的是( )
A.实验 Ⅱ 中正极的电极反应式为
B.实验 Ⅱ 中 时出现红色区域，说明铁钉腐蚀速率比 Ⅰ 快
C.由 中心离子的配位数可推出，其空间结构为正六面体形
D.若将 Ⅱ 中片换成片，推测 片周边会出现红色，铁钉周边会
出现蓝色
√
[解析] 实验Ⅱ中铁为原电池的正极，水分子作用下氧气在正极得到电
子发生还原反应生成，电极反应式为 ，
A错误；
实验Ⅱ中锌是原电池的负极而被损耗，铁作正极被保护，使铁的腐蚀
速率比实验Ⅰ慢，B错误；
由 中心离子的配位数为6可知，配离子的空间结构为正八
面体形，C错误；
若将Ⅱ中锌片换成铜片，金属性强于铜的铁为原电池的负极，失去电子
发生氧化反应生成的亚铁离子能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色物质，
铜为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧
根离子，使溶液变为红色，D正确。
【规律小结】
判断金属腐蚀快慢的规律
（1）对同一电解质溶液来说,腐蚀速率的快慢：
电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防腐
措施的腐蚀。
（2）对同一金属来说,在不同溶液中腐蚀速率的快慢：
强电解质溶液中 弱电解质溶液中 非电解质溶液中。
（3）活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀速率越快。
（4）对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀速率越快。
题组二 金属的防护
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：
√
[解析] 钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性 ，即锌块为负
极，钢铁为正极，形成原电池， 失去电子，发生氧化反应，
，从而保护钢铁，延缓其腐蚀。
由于金属活动性，钢铁外壳为正极，锌块为负极，故A错误；
失去电子，发生氧化反应， ，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，
D正确；
由分析得，该方法为牺牲阳极法，故C错误。
4.[2024·浙江卷] 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( )
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：
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
√
[解析] 图甲为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电
池的负极，易失去电子被氧化；图乙为外加电流法，阳极材料为辅助
阳极，其通常是惰性电极，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 ，A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 放电外，海水
中溶解的也会竞争放电，故可发生反应
，B正确。
图乙为外加电流法，理论上只要能抵消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。
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反应 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不正确。
经典真题·明考向
1.[2023·辽宁卷] 某无隔膜流动海水电解法制 的装置如下图所示，其
中高选择性催化剂可抑制 产生。下列说法正确的是( )
A.端电势高于 端电势
B.理论上转移生成
C.电解后 下降
D.阳极发生：
√
[解析] 由图可知，右侧电极产生氢气，则右侧钛箔 电极为阴
极，电极为负极，左侧钛网电极为阳极， 电极为正极，以此
解题。由分析可知，为正极，为负极，则端电势高于 端电势，A
错误；
阴极发生反应 ，则理论上转移时，
生成的质量为，B错误；
高选择性催化剂 可抑制产生，则阳极上的电极反应式为
，结合阴极反应式可知，电解总反应为
，增大，电解后 上升，
C错误，D正确。
2.[2024·湖南卷] 在水溶液中，电化学方法合成高能物质
时，伴随少量 生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是( )
A.电解时，向 电极移动
B.生成 的电极反应：
C.电解一段时间后，溶液 升高
D.每生成的同时，生成
√
[解析] 由电解原理图可知， 电极产生氢气，作阴极，发生还原反应，
电解质溶液为 水溶液，则电极反应为
；电极作阳极， 失去电子生成
，电极反应为 ，同
时，电极还伴随少量 生成，电极反应为
。
由分析可知，电极为阴极， 电极为阳极，电解过程中，阴离子向
阳极移动，即向 电极移动，A错误；
在阳极失去电子生成，电解质溶液为 水溶液，电极
反应为 ，B正确；
电解过程中发生的主要反应为
，
反应消耗 ，生成，电解一段时间后，
溶液 降低，C错误；
根据C项主要电解反应可知，每生成需要得到，理论
生成 ，但电极伴随少量 生成，发生电极反应：
，则阳极失去的 有部分电子由
放电产生提供，所以生成的小于 ，D错误。
3.[2023·全国甲卷] 用可再生能源电还原时，采用高浓度的 抑制
酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物（乙烯、乙醇等）的生成率，
装置如下图所示。下列说法正确的是( )
A.析氢反应发生在 电极上
B.从电极迁移到 电极
C.阴极发生的反应有：
D.每转移电子，阳极生成 气体（标准状况）
√
[解析] 结合图示装置中电源正负极连接情况，可知 电极为阳
极，电极为阴极，析氢时得电子被还原，该反应应在 电极上
进行，A错误；
质子交换膜不允许通过，B错误；
左侧的 可通过质子交换膜进入阴极区，酸性条件下 在阴极发生
还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有
，C正确；
阳极上放电，电极反应式为 ，生成标准
状况下气体，其物质的量为 ，此时电路中转移 电子，
D错误。
4.[2024·湖北卷] 我国科学家设计了一种双位点 电催化剂，用
和电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中 解
离的和在电场作用下向两极迁移。已知在 溶液中，甲醛转
化为，存在平衡。
电极上发生的电子转移反应为 。下
列说法错误的是( )
A.电解一段时间后阳极区 减小
B.理论上生成双极膜中有 解离
C.阳极总反应式为
D.阴极区存在反应
√
[解析] 在溶液中 转化为 ，存在平衡， 电极上的电极反应式为 ，两个 结合成， 电极为阳极；
电极为阴极，首先
在 上发生得
电子的还原反应转化为
，
酸性条件下，转化为，与 反应生成 ，在 上发生得电子的还原反应转化成
。
由上述分析可知，阳极总反应为，转移 电子消耗，从双极膜中只能产生，故阳极区 减小，A、C项正确；
阴极区的总反应为
，故理
论上生成双极膜中有 解离，B项错误；
阴极区的上发生反应 ，
D项正确。
1.[2025·湖南长沙一中检测] 为检验牺牲阳极法对钢铁防腐的效果，将
镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的 溶液中。一段时间后，取溶
液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是( )
A.加入 溶液产生沉淀
B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C.加入 溶液无红色出现
D.加入 溶液无蓝色沉淀生成
√
[解析] 溶液中含有，加入 溶液后，不管铁片是否被腐蚀，
均会出现白色沉淀，A错误；
加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现，说明溶液中没有氧化性强于碘离子的
物质如 ，有可能含有亚铁离子，不能说明铁片没有被腐蚀，B错误；
溶液可检测 是否存在，钢铁被腐蚀生成，无论铁片是否
被腐蚀，加入 溶液后，均无红色出现，C错误；
是用于检测 的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不
会生成，则加入 溶液就不会出现蓝色沉淀，D正确。
2.利用 与 电解转化法从烟气中分
离 的原理如图所示。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通
过。下列说法错误的是( )
A.为电源负极
B.溶液中 的物质的量保持不变
C.在极被还原
D.分离出的 从出口2排出
√
[解析] 由题干信息可知，极发生的是由 转化
为 的过程，该过程是一个还原反应，故 极为阴极，
电极反应式为 ，故与 极相连
的电极为负极， 极为阳极，电极反应
式为 ，
极为电源正极。
由分析可知， 为电源负极，A项正确；
由分析可知，根据得失电子守恒，溶
液中 的物质的量保持不变，B项正确；
由分析可知，整个过程未被还原，
在 极发生反应，C项错误；
由题干信息可知，极上 发生反应被吸收，
向阳极移动， 极附近发生反应，故
分离出的 从出口2排出，D项正确。
3.的酸性水溶液随着浓度的增大会转化为 。电解法制
备 的原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.电解时只允许 通过离子交换膜
B.生成和的质量比为
C.电解一段时间后阴极区溶液 的浓度增大
D. 的生成反应为
√
[解析] 左侧生成为阳极区，电极反应为,
导致阳极区浓度增大， ，因此电解
时不能通过离子交换膜，通过离子交换膜的是 ，A项错误，D项
正确；
阴极区电极反应为 ，根据得失电子守恒，
由阳极反应和阴极反应知，生成和 的物质的量之比为，生成
和的质量比为 ，B项正确；
阴极区电极反应为 ，电解一段时间后阴
极区溶液 的浓度增大，C项正确。
4.[2024·福建厦门二模] 太阳能驱动和制备 的装置如
图所示。下列说法错误的是( )
A.阳极区电极反应式为
B.双极膜替换为阳离子交换膜可提高制备效率
C.在阳极区中补充 可提高制备效率
D.理论上，每生成 （已折算为标准状况）时，阴极区溶液质
量增加
√
[解析] 由图示信息可知，阳极区 转化为氧气，电极反应为
，A正确；
双极膜左侧为阴离子交换膜，右侧为阳离子交换膜，在电场作用下双
极膜间的水向阳极区和阴极区分别提供和 ，能实现阴阳离子的
同时传递和分离，若换成阳离子交换膜，左侧水电离产生失电子，
剩余 再通过阳离子交换膜向右迁移，会降低制备效率，B错误；
水解可产生 ，使阳极区溶液呈碱性，提高阳极区 的浓度，
从而可提高制备效率，C正确；
标准状况下为，生成氧气转移 电子，阴极区
电极反应式为 ，
阴极区溶液增加的质量为二氧化碳和转移的氢离子的总质量，总质量
为 ，D正确。
5.钴 的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。下图为
水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是( )
A.工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的 均增大
B.生成，Ⅰ室溶液质量理论上减少
C.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D.电解总反应：
√
[解析] 阳极是水放电，电极反应式为 ，Ⅰ室
的 经阳离子交换膜向Ⅱ室中移动，则工作时，Ⅰ室硫酸浓度增大，Ⅱ
室浓度增大，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均减小，A项错误。
生成 ，则整个电路中转移电子，Ⅰ室溶液质量理论上减少
和，共减少 ，B项错误。
移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应是 ，
C项错误。
工作时，阳极是水放电，阴极是 放电，其电解总反应为
，D项正确。
Exercise
作业手册
考点一 电解原理及简单应用
1.用惰性电极电解等物质的量的、、 的混合液，最先
从阴极和阳极上析出的物质分别是( )
A.和 B.和 C.和 D.和
[解析] 等物质的量的、、混合液中与 等物质
的量反应生成沉淀，溶液变为、 混合溶液，则电解
时相当于电解水，阴极和阳极析出的物质分别为、 ，C项正确。
√
2.[2024·湖北武汉华师一附中模拟] 如图所示、 分别
是直流电源的两极，通电后发现电极质量增加， 电极
处有无色无味气体放出，符合这一情况的是( )
选项 溶液
A 锌 石墨 负极
B 石墨 石墨 负极
C 银 铁 正极
D 铜 石墨 负极
√
[解析] 通电后发现极质量增加，金属阳离子在极上得电子， 极是
阴极，溶液中金属元素在金属活动性顺序中处于铝元素后边；
极是阳极， 极处有无色无味气体放出，即溶液中氢氧根离子或水放
电生成氧气，电极必须是惰性电极，电解质溶液中的阴离子必须是
或含氧酸根离子，A符合题意。
3.电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图表示
一个电解池，装有电解液，、 是两块电极板，通
过导线与直流电源相连。请回答下列问题：
（1）若、都是惰性电极，是饱和 溶液，实
验开始时，同时在两侧各滴加几滴酚酞溶液，则：
[解析] 若、是惰性电极，是饱和 溶液。
①电解池中 极上的电极反应式为___________________________，在
极附近观察到的现象是____________________。
产生气泡，溶液变红
[解析] 极与电源负极相连，则 极是阴极，发生还原反应，电极反应
式为 ，由于生成
和， 极附近溶液呈碱性，观察到 极产
生气泡，溶液变成红色。
② 极上的电极反应式为___________________，检验该电极反应产物
的方法是____________________________________________。
将湿润的淀粉试纸接近极出气口，试纸变蓝
[解析] 极与电源的正极相连，则极是阳极， 在阳极上发生氧化
反应生成，电极反应式为 ；
利用湿润的淀粉试纸检验生成的 ，试纸变成
蓝色。
（2）若用电解法精炼粗铜，电解液选用 溶液，则有：
[解析] 电解精炼粗铜时，纯铜作阴极，粗铜作阳极。
① 极的材料是______，电极反应式为_________________。
纯铜
[解析] 极是纯铜，在该电极上发生还原反应生成 ，电极反应
式为 。
② 极的材料是______，电极反应式为_________________（说明：杂
质发生的电极反应不必写出）。
粗铜
[解析] 极是粗铜，失电子发生氧化反应，则主要电极反应式为
。
考点二 应用电解原理进行物质制备
4.[2025·河北保定定州中学检测] 用惰性电极电解制备 的实验装置
如图所示，口导入溶液，口导入 溶液，下列叙述正确的是
( )
A.外加电源 极为负极
B.阴极区的电极反应式为
C.当电路中通过电子时，会有 的
从左区移到右区
D.浓溶液从 口导出
√
[解析] 用惰性电极电解制备的实验装置如题图，口导入 溶
液，溶液中氯离子失电子发生反应： ，故左电极
为阳极，为电源的正极；
口导入 溶液，水得电子发生反应为
，右电极为
阴极；
锂离子通过阳离子交换膜移向阴极，和阴
极区域附近氢氧根离子产生。
极为正极，A错误；
在阴极附近产生的是氢气，电极反应为 ，
B错误；
根据分析可知左区为阳极区，右区为阴极区，内电路中阳离子移向阴
极，外电路中通过 电子时，会
有的 从左区移到右区，C错
误；
锂离子移向阴极，在阴极区域附近
与结合产生，浓溶液
从 口导出，D正确。
5.[2025·辽宁朝阳调研] 电解
溶液制取 溶液和
溶液的装置如图所示，下列
说法不正确的是( )
A.阴极产生的物质A是
B.溶液中 由阳极室向阴极室迁移
C.阳极放电，浓度增大，转化为
D.物质B是 ，其作用是增强溶液导电性
√
[解析] 左侧阳极电极附近氢氧根离子放电生成氧气，溶液中氢离子浓
度增大，与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，右侧阴极电极附近水放电生成
氢气，溶液中氢氧根离子浓度增大，与阳极迁移过来的钠离子结合生
成氢氧化钠，阳离子交换膜允许阳离子通过，阴离子不能通过。阴极
产生的物质A是 ，A正确；
阳离子交换膜允许阳离子通过，电解过程中溶液中由阳极室向阴
极室迁移，B正确；
阳极 放电，水电离平衡正向进行，溶液中浓度增大，氢离子和
反应转化为 ，C正确；
水为弱电解质，导电能力弱，加入物质B，增强溶液导电性，若B是
会引入 ，引入杂质，D错误。
6.[2025·湖南名校联盟联考] 间接电解法合成苯甲醛的原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.电极 与电源负极相连
B.“氧化池”中发生反应：
C.电解结束后，电解池阴极区溶液 升高
（忽略溶液体积变化）
D.氧化池中产生的苯甲醛对 极反应没有干扰
√
[解析] 根据图中信息可知，左侧电极反应为 ，电
极是阳极，与电源正极相连，电极 为阴极，A错误；
阳极得到的 进入“氧化池”将甲苯氧化为苯甲醛，发生的反应
为 ，B正确；
电解过程中阴极即电极发生反应 ，同时阳极溶液
中有等量的通过质子交换膜进入阴极区，从而电解池阴极区溶液的
几乎不变（忽略溶液体积变化），C错误；
苯甲醛有强还原性，容易在电解池阳极上放电，用有机溶剂分离出苯
甲醛，避免其在电解池中放电发生副反应引起干扰，D错误。
7.[2025·河北省级重点校联考] 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所示
、均为电极 。下列说法错误的是( )
A. 为直流电源的正极
B.电解一段时间后阳极区溶液中 增大
C. 极的电极反应式为
D.若极产生 （标准状况）气体，则电路中
转移 电子
√
[解析] 由苯生成环己烷可知，加氢还原，则极为阴极， 极为阳极，
则为电源的正极，A正确；
阳极电解水生成，移向 极，消耗水，体积减小，浓度增
大，增大，B正确；
极发生还原反应，其电极反应式为
，C正确；
极产生的是，产生（标准状
况），转移 电子，D错误。
8.[2025·湖北武汉部分重点校联考] 某团队研制出了一套光电催化装置，
实现了高效烯烃环氧化，其原理如图所示，下列说法错误的是( )
A.该装置实现了电能和光能转化为化学能
B.与溴化铵相比，四丁基溴化铵更能促进有机物
的溶解
C.阳极区发生的总反应为
D.理论上每产生，同时可生成
√
[解析] 该装置实现了电能和光能转化为化学能，A正确；
四丁基溴化铵中含有四个丁基，利于有机物的溶解，故与溴化铵相比，
四丁基溴化铵更能促进有机物的溶解，B正确；
溴离子在阳极失去电子发生氧化反应生成，
再与 反应生成 ，总反应为
，C正确；
阴极反应为， 理论上每产生即，转移
电子为 ，根据电子守恒可知，同时可生成 ，其质量
为 ，D错误。
考点三 应用电解原理进行污染处理
9.[2025·广东佛山调研] 应用电解法对煤进行脱硫处理的基本原理如图
所示。转化为，与煤中的含硫物质 发生反应：
，下列说
法错误的是( )
A. 为电源正极
B.阴极的电极反应式为
C.电解处理，电路中转移 电子
D.电解过程，混合溶液 升高
√
[解析] 该电解池中，左侧石墨电极上，元素化合价从 价升高至
价，发生氧化反应，则左侧石墨电极为阳极，阳极与外接电源的正
极相连， 为电源的正极，A正确；
阴极发生还原反应： ，B正确；
由反应 和
阳极反应可知，电解处理即物质的量为 ，则电路中转
移 电子，C正确；
混合液中发生反应：
，由电子守恒，阴极电解消耗的比混合液中生成的
少，故电解过程中，混合溶液中的物质的量浓度将增大，混合
溶液 降低，D错误。
10.[2024·吉林延边州一模] 电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的
高级氧化技术，可用于降解去除酸性废水中的持久性有机污染物［如
（苯酚）］，其工作原理如图所示（ 表示自由基，
有强氧化性）。下列说法正确的是( )
A. 应与电源的正极相连
B. 在该电芬顿工艺中作催化剂
C. 上电极反应式之一为
D.若处理 苯酚，则理论上电路中通过
电子
√
[解析] ，，发生还原反应， 为电解池
的阴极，接电源的负极，A错误；
转化为， 和过氧化氢生成和， 在反应前后
没有改变，是该电芬顿工艺的催化剂， 为中间产物，B错误；
由图可知，阴极发生反应、
，C正确；
由反应 ，
和、
可知，消耗 苯酚，电路中转移 ，
D错误。
11.[2025·辽宁沈阳郊联体联考] 用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装
的电解池可实现大电流催化电解氯化铵废水，同时制得盐酸和氨水。
工作时，在双极膜界面处被催化解离成和 ，有利于电解反
应顺利进行，装置如图所示（、 均为惰性电极）。下列说法正确
的是( )
A.膜是阳离子交换膜， 膜是阴离子交换膜
B.Ⅰ 室生成氨水，Ⅱ 室生成盐酸
C.每生成，双极膜处共有 解离
D.与平面结构相比，“卯榫”结构双极膜表面积大，更有利于电子通过
√
[解析] 极是阳极，电极反应式为， 极是
阴极，电极反应式为 ，阳离子向阴极移动、
阴离子向阳极移动，氯离子透过 膜进入Ⅰ室，与双极膜迁移过来的氢
离子结合得到盐酸，铵根离子透过 膜进入Ⅱ室，与双极膜迁移过来的
氢氧根离子结合得到氨水，膜是阴离子交换膜、 膜是阳离子交换膜，
A、B错误；
生成，Ⅰ室处双极膜有 解离、Ⅱ室处双极膜有
解离，故双极膜处共有 解离，C正确；
与平面结构的双极膜相比，“卯榫”结构增大双极膜面积，可提高产品
生成速率，电子不能通过双极膜，D错误。
12.[2024·湖南雅礼中学模拟] 和 是主
要大气污染物，利用如图所示装置可同时吸
收和 。下列有关说法错误的是( )
A. 极为直流电源的负极，与其相连的电极发生还原反应
B.阴极得到电子时，通过阳离子交换膜的为
C.吸收池中发生反应的离子方程式为
D.阳极的电极反应式为
√
[解析] 阴极发生还原反应，亚硫酸氢根离子得
电子生成， 是直流电源的负极，A正确；
阴极发生还原反应，电极反应式为
，阴极得到 电子时，通过
阳离子交换膜的为，B正确；
与一氧化氮发生氧化还原反应生成氮气和 ，离子方程式为
，C正确；
阳极发生失去电子的氧化反应，D错误。
13.[2024·湖南永州二模] 利用电解原理，采用中性红试剂直接捕获空
气中的二氧化碳的装置如图所示。
已知：中性红 ， 。下列说法不
正确的是( )
A.若用铅酸蓄电池进行电解，极接铅酸蓄电池的 极
B.电解时，极的电极反应式为
C.装置中离子交换膜为阳离子交换膜
D.左储液罐发生反应的离子方程式为
√
[解析] 根据题目所给图示，电极上： ，得氢发生还原反
应，则电极作阴极，电极作阳极， 电极的电极反应式为
，则 电极的电极反应式为
。
若用铅酸蓄电池进行电解，极是负极，极是正极，故电极应
连接正极，即 极，A错误；
电极上发生还原反应，其电极反应式为
，B正确；
由 电极的电极反应式可知，氢氧根离子浓度增大，要保持溶液中电
荷守恒，故需要将 电极产生的氢离子转移到 极区，则装置中离子交
换膜为阳离子交换膜，C正确；
由 电极的电极反应式可知，反应物需要碳
酸氢根离子和，阴极产生的 进入
左储液罐，还需要产生碳酸氢根离子，捕获
空气中的 ，则左储液罐发生反应的离子
方程式为 ，D正确。
考点四 金属的腐蚀与防护
14.[2025·福建泉州六校联考] 炒过菜的铁锅未
及时洗净（残液中含 ），不久便会因被腐
蚀而出现红褐色锈斑，腐蚀原理如图所示，下
列说法正确的是( )
A.腐蚀过程中，负极是，发生电极反应：
B.该过程为金属的吸氧腐蚀
C.正极的电极反应式为
D.C是正极， 在C表面上发生氧化反应
√
[解析] 腐蚀过程中，由于电极活动性：
，则负极是 ，发生电极反应：
，A错误；
在钢铁表面的电解质溶液为 的中性
溶液，该过程为金属的吸氧腐蚀，B正确；
在正极C上， 得到电子发生还原反应，正极的电极反应式为
，C、D错误。
15.[2024·北京朝阳区统考] 探究铁钉在不同溶液中的腐蚀情况，实验
装置与数据如下：
实验装置 实验数据
_______________________________ _______________________________________________________
下列说法不正确的是( )
A.①的负极反应：
B.③的正极反应：
C.②可能同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀
D.金属的电化学腐蚀以哪种类型为主与溶液的 有关
√
[解析] 铁钉在强酸性环境下发生析氢腐蚀，生成氢气，装置压强增大；
在弱酸性、中性或碱性环境下发生吸氧腐蚀，消耗氧气，装置内压强
下降。 ①发生析氢腐蚀，负极反应： ，A错误；
③发生吸氧腐蚀，正极氧气放电，电极反应式为
，B正确；
相比于中性和强酸性环境，②的压强变化介于两者之间，故可能同时
发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，C正确；
据表可知，金属的电化学腐蚀以哪种类型为主与溶液的 有关，D正确。
16.[2025·山东菏泽调研] 某小组同学为探究电极对金属腐蚀与防护的
影响，设计如下实验：将饱和食盐水与琼脂（凝固剂，不参与反应）
的混合液置于两个培养皿中，向其中滴入少量酚酞溶液和
溶液，混合均匀。分别将包裹锌片和铜片的铁钉放入两个培养皿中，
观察现象如表。
变红 _____________________ 变蓝 变红
_______________________
ⅰ.包裹锌片的铁钉 ⅱ.包裹铜片的铁钉
已知：遇到 能产生蓝色沉淀。下列对有关实验现象及
分析正确的是( )
A.两个培养皿中金属均发生吸氧腐蚀，且 中铁钉腐蚀速率快
B.随着反应的进行，培养皿和 中均出现红褐色浑浊
C.培养皿 中对铁钉的防护是牺牲阳极法
D.该探究实验证明金属的防护需要给金属表面镀活泼性比被保护金属
强的金属
√
[解析] 两个培养皿中金属均发生吸氧腐蚀， 中锌为负极，铁为正
极， 中铁为负极，铜为正极，因此ⅱ中铁钉腐蚀速率快，A错误；
随着反应的进行，培养皿ⅰ中铁受到了保护，锌为负极，铁为正极，不
会出现红褐色浑浊，中铁为负极，失电子变为，和 反
应生成，和氧气反应生成 ，因此会出现红褐
色浑浊，B错误；
培养皿ⅱ中铁钉是原电池负极，没有对铁进行防护，加速了铁的腐蚀，
C错误；
培养皿ⅰ是对铁进行了保护，用锌作原电池的负极来保护铁，是牺牲阳
极法，而ⅱ中铁作负极，未受到保护，该探究实验证明金属的防护需要
给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金属，D正确。
快速核答案
第28讲 电解池 金属的腐蚀与防护
考点一 电解原理及规律
夯实必备知识
1.电流 氧化还原反应 电 化学
2.电源 电解质溶液 熔融电解质 闭合回路
3.（1）负极 得到 还原 正极 失去 氧化
（3）阴极 还原 阳极 氧化
4.失去 氧化
【对点自测】
（1）× （2）√ （3）× （4）× （5）√ （6）×
提升关键能力
题组一 电解原理及规律
1.A 2.B
题组二 电解池中电极反应式的书写
3.D
4.（1）
（2）
考点二 电解原理在工业生产中的应用
夯实必备知识
1.（1）
（2）阳离子
2.镀层 粗铜 待镀 纯铜 镀层 阳离子
阳极泥 不变 减小
3.
【对点自测】
（1）√ （2）√ （3）× （4）√ （5）√ （6）×
提升关键能力
题组一 电解原理的应用
1.B 2.C
题组二 与电解有关的计算
3.C 4.B
教考衔接5 离子交换膜电解池模型及应用
教材模型
链接高考
应用1 单交换膜电解池及分析
1.D
应用2 多交换膜电解池及分析
2.C
考点三 金属的腐蚀与防护
夯实必备知识
1.失去电子 氧化
2.（1）原电池 无 有 金属原子 电化学腐蚀
（2）酸性 酸性很弱或呈中性
吸氧腐蚀
3.负 正 阴 阳
【对点自测】
（1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）×
提升关键能力
题组一 金属的腐蚀
1.C 2.D
题组二 金属的防护
3.D 4.B
经典真题·明考向
1.D 2.B 3.C 4.B
教师备用习题
1.D 2.C 3.A 4.B 5.D
作业手册
考点一 电解原理及简单应用
1.C
2.A
3.（1）① 产生气泡，溶液变红
② 将湿润的淀粉试纸接近极出气口，试纸
变蓝
（2）①纯铜 ②粗铜
考点二 应用电解原理进行物质制备
4.D 5.D 6.B 7.D 8.D
考点三 应用电解原理进行污染处理
9.D 10.C 11.C 12.D 13.A
考点四 金属的腐蚀与防护
14.B 15.A 16.D第28讲 电解池 金属的腐蚀与防护
考点一
● 夯实必备知识
1.电流 氧化还原反应 电 化学
2.①电源 ②电解质溶液 熔融电解质 ③闭合回路
3.(1)负极 得到 还原 正极 失去 氧化
(3)阴极 还原 Cu2++2e-Cu 阳极 氧化 2Cl--2e-Cl2↑ CuCl2Cu+Cl2↑
4.(1)①失去 氧化
【对点自测】
(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)×
[解析] (3)Cl2在阳极生成。
(4)电解盐酸,pH变大;电解硫酸溶液,实际是电解水,pH变小。
(6)电子不能通过溶液。
● 提升关键能力
题组一
1.A [解析] M极次氯酸失去电子发生氧化反应得到高氯酸,M为阳极、N为阴极,则a为电源正极、b为电源负极,A错误;电极M处发生氧化反应,B正确;电解池中阳离子向阴极迁移,故H+从左到右穿过质子交换膜,C正确;N为阴极,氢离子得到电子发生还原反应生成氢气:2H++2e-H2↑,D正确。
2.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H2O+2e-H2+O2-;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;电解池工作时,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。
题组二
3.D [解析] a极为阳极,电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,产生的O2可导入b极区作原料,A正确;反应过程中的确存在H2O2和H2N2O2,但不是最终产物HNO3,故H2O2和H2N2O2均是中间产物,B正确;H2O2和N2在Fe2+催化下能生成H2N2O2,故该反应的方程式为H2O2+N2O2,C正确;根据b电极总反应式3O2+N2+2H++2e-2HNO3可知,每制得63 g HNO3,即1 mol HNO3,需消耗1.5 mol O2,电路中转移电子为1 mol,则阳极上能够产生的O2为0.25 mol,故阴极还需通入1.5 mol-0.25 mol=1.25 mol O2,D错误。
4.(1)PbC+2e-Pb↓+4Cl-
(2)a Mn2+-2e-+2H2OMnO2↓+4H+
[解析] (1)电解时阴极上PbC得电子生成Pb,其电极反应式为PbC+2e-Pb↓+4Cl-。(2)电解酸性废液(含Mn2+、S、Cl-等)得到MnO2,故Mn2+失去电子发生氧化反应得到MnO2,电极反应式为Mn2+-2e-+2H2OMnO2↓+4H+,该反应在阳极发生,即在a极获得MnO2。
考点二
● 夯实必备知识
1.(1)2Cl--2e-Cl2↑ 2H2O+2e-H2↑+2OH- 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)①阳离子 2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O
2.镀层 粗铜 待镀 纯铜 镀层 Cu-2e-Cu2+ 阳离子 阳极泥 Cu2++2e-Cu Cu2++2e-Cu 不变 减小
3.2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 2Cl--2e-Cl2↑ MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ Mg2++2e-Mg 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 2O2--4e-O2↑
【对点自测】
(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)×
● 提升关键能力
题组一
1.B [解析] 电极A上氯离子转变为氯气,氯元素的化合价升高,失去电子,发生氧化反应,则电极A作电解池阳极,接电源正极,故A正确;电极B为阴极,通入的氧气得到电子,其电极反应式为2H2O+4e-+O24OH-,故B错误;右室生成氢氧根离子,应选用阳离子交换膜,左室的钠离子进入右室,在右室获得浓度较高的NaOH溶液,故C正确;改进设计中增大了氧气的量,提高了电极B处的氧化性,通过反应物的氧化性来降低电解电压,减少能耗,故D正确。
2.C [解析] 该装置为电解池,利用光能提供能量转化为电能,在电解池中将电能转化为化学能,A正确;由图可知,阴极上氧气得电子和氢离子生成过氧化氢,电极反应式为O2+2H++2e-H2O2,B正确;由光阳极发生的反应可知,每消耗1 mol H2O,电路中转移1 mol电子,阳极和阴极各生成0.5 mol H2O2,则体系中生成1 mol H2O2,C错误;Mn(Ⅳ)和H2O2转化为Mn(Ⅱ)过程中,锰元素化合价降低,H2O2作还原剂,表现还原性,Mn(Ⅱ)和H2O2转化为Mn(Ⅳ)时,H2O2中O元素化合价降低,作氧化剂,表现氧化性,D正确。
题组二
3.C [解析] 该新型电解池基于氯碱工艺,可用于湿法冶铁,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-+3H2O2Fe+6OH-;右侧溶液为饱和食盐水,右侧电极为阳极,Cl-放电产生氯气,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑;中间为阳离子交换膜,Na+由阳极向阴极移动。由分析可知,阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,A正确;阴极反应为Fe2O3+6e-+3H2O2Fe+6OH-,消耗水产生OH-,阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高,B正确;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+由阳极室转移至阴极室,则阳极室溶液减少3 mol×71 g·mol-1+6 mol×23 g·mol-1=351 g,C错误;理论上每消耗1 mol Fe2O3,转移6 mol电子,有6 mol Na+由阳极室转移至阴极室,阴极室物质最多增加6 mol×23 g·mol-1=138 g,D正确。
4.B [解析] 电极Ⅱ有O2产生,是电解质溶液中H2O失电子,电极Ⅱ作阳极,若用铁、铜作电极,则是铁、铜本身失去电子,A错误;电极Ⅰ的电极反应为2HS+2e-+2H+S2+2H2O,B正确;电极Ⅱ上的反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,故电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH减小,C错误;工作时有0.2 mol H+通过质子膜时转移0.2 mol电子,据得失电子守恒,消耗0.1 mol NO,但未指明是否是标准状况,无法得出消耗NO的体积,D错误。
教考衔接5
【链接高考】
1.D [解析] 由图可知,该装置为电解水制取氢气的装置,a电极与电源正极相连,为电解池的阳极,b电极与电源负极相连,为电解池的阴极,阴极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,阳极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O,电解池总反应为2H2O2H2↑+O2↑,据此解答。b电极为阴极,发生还原反应,b电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,故A正确;该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,阳极发生的电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O,为保持OH-浓度不变,则阴极产生的OH-要通过离子交换膜进入阳极室,即离子交换膜应为阴离子交换膜,故B正确;PTFE膜可透气但不透液态水,电解时电解槽中不断有水被消耗,海水中动能高的水分子即气态水而非液态水可穿过PTFE膜,为电解池补水,使KOH溶液的浓度不变,故C正确;由电解总反应可知,每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O,生成H2的速率为x mol·h-1,则补水的速率也应是x mol·h-1,故D错误。
2.C [解析] 通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐渐溶解,则石墨电极Ⅱ为阳极,石墨电极Ⅰ为阴极;结合电极的连接方式可知,b为电源正极,a为电源负极,A正确;石墨电极Ⅱ为阳极,通电一段时间后,产生O2和H+,故向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现红色,B正确;随着电解的进行,Cu2+在阴极得电子生成铜单质,Cl-通过阴离子交换膜进入中间室,则CuCl2溶液浓度变小,C错误;当0.01 mol Fe2O3完全溶解时,消耗0.06 mol H+,根据阳极电极反应2H2O-4e-4H++O2↑,产生0.015 mol O2,在标准状况下的体积为0.015 mol×22.4 L·mol-1=0.336 L=336 mL,D正确。
考点三
● 夯实必备知识
1.失去电子 氧化
2.(1)原电池 无 有 金属原子 电化学腐蚀
(2)酸性 酸性很弱或呈中性 Fe-2e-Fe2+ 2H++2e-H2↑ 2H2O+O2+4e-4OH-
Fe+2H+Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2 吸氧腐蚀
3.负 正 阴 阳
【对点自测】
(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)×
[解析] (4)若水膜酸性较强,可发生析氢腐蚀。
(5)被保护金属应与电源负极相连。
● 提升关键能力
题组一
1.C [解析] 氨水浓度越大,越容易生成[Zn(NH3)4]2+,腐蚀趋势越大,A正确;腐蚀的总反应为Zn+4NH3·H2O[Zn(NH3)4]2++H2↑+2H2O+2OH-,有OH-生成,溶液pH变大,B正确;该电化学腐蚀中Zn作负极,Fe作正极,正极上水得电子生成氢气,铁电极上的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,C错误;根据得失电子守恒,每生成标准状况下224 mL H2,转移电子的物质的量为=0.020 mol,消耗0.010 mol Zn,D正确。
2.D [解析] 实验Ⅱ中铁为原电池的正极,水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成OH-,电极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-,A错误;实验Ⅱ中锌是原电池的负极而被损耗,铁作正极被保护,使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢,B错误;由[Fe(CN)6]3-中心离子的配位数为6可知,配离子的空间结构为正八面体形,C错误;若将Ⅱ中锌片换成铜片,金属性强于铜的铁为原电池的负极,失去电子发生氧化反应生成的亚铁离子能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色物质,铜为正极,水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子,使溶液变为红色,D正确。
题组二
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,形成原电池,Zn失去电子,发生氧化反应,Zn-2e-Zn2+,从而保护钢铁,延缓其腐蚀。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;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,故B错误,D正确;由分析得,该方法为牺牲阳极法,故C错误。
4.B [解析] 图甲为牺牲阳极法,牺牲阳极一般为较活泼金属,其作为原电池的负极,易失去电子被氧化;图乙为外加电流法,阳极材料为辅助阳极,其通常是惰性电极,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。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-+2H2O4OH-,B正确。图乙为外加电流法,理论上只要能抵消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。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反应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不正确。
经典真题·明考向
1.D [解析] 由图可知,右侧电极产生氢气,则右侧钛箔-MnOx电极为阴极,b电极为负极,左侧钛网-PRT电极为阳极,a电极为正极,以此解题。由分析可知,a为正极,b为负极,则a端电势高于b端电势,A错误;阴极发生反应2H2O+2e-H2↑+2OH-,则理论上转移2 mol e-时,生成H2的质量为2 g,B错误;高选择性催化剂PRT可抑制O2产生,则阳极上的电极反应式为Cl-+H2O-2e-HClO+H+,结合阴极反应式可知,电解总反应为Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-,c(OH-)增大,电解后海水pH上升,C错误,D正确。
2.B [解析] 由电解原理图可知,Ni电极产生氢气,作阴极,发生还原反应,电解质溶液为KOH水溶液,则电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-;Pt电极作阳极,C3N8H4失去电子生成C6,电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-C6+8H2O,同时,Pt电极还伴随少量O2生成,电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O。由分析可知,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;C3N8H4在阳极失去电子生成C6,电解质溶液为KOH水溶液,电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-C6+8H2O,B正确;电解过程中发生的主要反应为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错误;根据C项主要电解反应可知,每生成1 mol H2需要得到2 mol e-,理论生成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,则阳极失去的2 mol e-有部分电子由OH-放电产生O2提供,所以生成的K4C6N16小于0.5 mol,D错误。
3.C [解析] 结合图示装置中电源正负极连接情况,可知IrOx-Ti电极为阳极,Cu电极为阴极,析氢时H+得电子被还原,该反应应在Cu电极上进行,A错误;质子交换膜不允许Cl-通过,B错误;左侧的H+可通过质子交换膜进入阴极区,酸性条件下CO2在阴极发生还原反应生成乙烯、乙醇等,电极反应式有2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O,C正确;阳极上H2O放电,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,生成标准状况下11.2 L气体,其物质的量为0.5 mol,此时电路中转移2 mol电子,D错误。
4.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电极上的电极反应式为[OCH2O]2--e-HCOO-+H·,两个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,酸性条件下,NH2OH转化为HO—N+H3,OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CHN—OH:OHC—COOH+HO—N+H3HOOC—CHN—OH+H2O+H+,HOOC—CHN—OH在Cu上发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH:HOOC—CHN—OH+4e-+5H+H3N+CH2COOH+H2O。由上述分析可知,阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+H2↑+2H2O,转移2 mol电子消耗4 mol OH-,从双极膜中只能产生2 mol OH-,故阳极区c(OH-)减小,A、C项正确;阴极区的总反应为H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+H3N+CH2COOH+3H2O,故理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离,B项错误;阴极区的Pb上发生反应H2C2O4+2e-+2H+OHC—COOH+H2O,D项正确。第28讲 电解池 金属的腐蚀与防护
1.C [解析] 等物质的量的Na2SO4、AgNO3、KCl混合液中Cl-与Ag+等物质的量反应生成AgCl沉淀,溶液变为Na2SO4、KNO3混合溶液,则电解时相当于电解水,阴极和阳极析出的物质分别为H2、O2,C项正确。
2.A [解析] 通电后发现a极质量增加,金属阳离子在a极上得电子,a极是阴极,溶液中金属元素在金属活动性顺序中处于铝元素后边;b极是阳极,b极处有无色无味气体放出,即溶液中氢氧根离子或水放电生成氧气,电极必须是惰性电极,电解质溶液中的阴离子必须是OH-或含氧酸根离子,A符合题意。
3.(1)①2H2O+2e-2OH-+H2↑ 产生气泡,溶液变红 ②2Cl--2e-Cl2↑ 将湿润的淀粉-KI试纸接近Y极出气口,试纸变蓝
(2)①纯铜 Cu2++2e-Cu ②粗铜 Cu-2e-Cu2+
[解析] (1)若X、Y是惰性电极,a是饱和NaCl溶液。①X极与电源负极相连,则X极是阴极,发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑,由于生成H2和OH-,X极附近溶液呈碱性,观察到X极产生气泡,溶液变成红色。②Y极与电源的正极相连,则Y极是阳极,Cl-在阳极上发生氧化反应生成Cl2,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑;利用湿润的淀粉-KI试纸检验生成的Cl2,试纸变成蓝色。(2)电解精炼粗铜时,纯铜作阴极,粗铜作阳极。①X极是纯铜,Cu2+在该电极上发生还原反应生成Cu,电极反应式为Cu2++2e-Cu。②Y极是粗铜,失电子发生氧化反应,则主要电极反应式为Cu-2e-Cu2+。
4.D [解析] 用惰性电极电解制备LiOH的实验装置如题图,a口导入LiCl溶液,溶液中氯离子失电子发生反应:2Cl--2e-Cl2↑,故左电极为阳极,m为电源的正极;b口导入LiOH溶液,水得电子发生反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,右电极为阴极;锂离子通过阳离子交换膜移向阴极,和阴极区域附近氢氧根离子产生LiOH。m极为正极,A错误;在阴极附近产生的是氢气,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,B错误;根据分析可知左区为阳极区,右区为阴极区,内电路中阳离子移向阴极,外电路中通过1 mol电子时,会有1 mol的Li+从左区移到右区,C错误;锂离子移向阴极,在阴极区域附近与OH-结合产生LiOH,LiOH浓溶液从d口导出,D正确。
5.D [解析] 左侧阳极电极附近氢氧根离子放电生成氧气,溶液中氢离子浓度增大,与碳酸钠反应生成碳酸氢钠,右侧阴极电极附近水放电生成氢气,溶液中氢氧根离子浓度增大,与阳极迁移过来的钠离子结合生成氢氧化钠,阳离子交换膜允许阳离子通过,阴离子不能通过。阴极产生的物质A是H2,A正确;阳离子交换膜允许阳离子通过,电解过程中溶液中Na+由阳极室向阴极室迁移,B正确;阳极OH-放电,水电离平衡正向进行,溶液中H+浓度增大,氢离子和C反应转化为HC,C正确;水为弱电解质,导电能力弱,加入物质B,增强溶液导电性,若B是NaCl会引入Cl-,引入杂质,D错误。
6.B [解析] 根据图中信息可知,左侧a电极反应为Mn2+-e-Mn3+,电极a是阳极,与电源正极相连,电极b为阴极,A错误;阳极得到的Mn3+进入“氧化池”将甲苯氧化为苯甲醛,发生的反应为+4Mn3++H2O+4Mn2++4H+,B正确;电解过程中阴极即电极b发生反应2H++2e-H2↑,同时阳极溶液中有等量的H+通过质子交换膜进入阴极区,从而电解池阴极区溶液的pH几乎不变(忽略溶液体积变化),C错误;苯甲醛有强还原性,容易在电解池阳极上放电,用有机溶剂分离出苯甲醛,避免其在电解池中放电发生副反应引起干扰,D错误。
7.D [解析] 由苯生成环己烷可知,加氢还原,则M极为阴极,N极为阳极,则b为电源的正极,A正确;阳极电解水生成O2,H+移向M极,消耗水,体积减小,HClO4浓度增大,c(H+)增大,B正确;M极发生还原反应,其电极反应式为+6H++6e-,C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错误。
8.D [解析] 该装置实现了电能和光能转化为化学能,A正确; 四丁基溴化铵中含有四个丁基,利于有机物的溶解,故与溴化铵相比,四丁基溴化铵更能促进有机物的溶解,B正确;溴离子在阳极失去电子发生氧化反应生成BrO-,BrO-再与反应生成,总反应为-2e-+H2O +2H+,C正确;阴极反应为2H++2e-H2↑,理论上每产生2 g H2即1 mol,转移电子为2 mol,根据电子守恒可知,同时可生成1 mol ,其质量为120 g,D错误。
9.D [解析] 该电解池中,左侧石墨电极上,Mn元素化合价从+2价升高至+3价,发生氧化反应,则左侧石墨电极为阳极,阳极与外接电源的正极相连,a为电源的正极,A正确;阴极发生还原反应:2H++2e-H2↑,B正确;由反应FeS2+15Mn3++8H2OFe3++15Mn2++2S+16H+和阳极反应可知,电解处理120 g FeS2即物质的量为1 mol,则电路中转移15 mol电子,C正确;混合液中发生反应:FeS2+15Mn3++8H2OFe3++15Mn2++2S+16H+,由电子守恒,阴极电解消耗的H+比混合液中生成的H+少,故电解过程中,混合溶液中H+的物质的量浓度将增大,混合溶液pH降低,D错误。
10.C [解析] Fe3+→Fe2+,O2→H2O2,发生还原反应,HMC-3为电解池的阴极,接电源的负极,A错误;Fe3+转化为Fe2+,Fe2+和过氧化氢生成·OH和Fe3+,Fe3+在反应前后没有改变,是该电芬顿工艺的催化剂,Fe2+为中间产物,B错误;由图可知,阴极发生反应Fe3++e-Fe2+、O2+2H++2e-H2O2,C正确;由反应C6H6O+28·OH6CO2↑+17H2O,H++Fe2++H2O2H2O+·OH+Fe3+和O2+2H++2e-H2O2、Fe3++e-Fe2+可知,消耗1 mol苯酚,电路中转移84 mol e-,D错误。
11.C [解析] M极是阳极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,N极是阴极,电极反应式为2H2O+2e-
H2↑+2OH-,阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动,氯离子透过a膜进入Ⅰ室,与双极膜迁移过来的氢离子结合得到盐酸,铵根离子透过b膜进入Ⅱ室,与双极膜迁移过来的氢氧根离子结合得到氨水,a膜是阴离子交换膜、b膜是阳离子交换膜,A、B错误;生成0.1 mol HCl,Ⅰ室处双极膜有0.1 mol H2O解离、Ⅱ室处双极膜有0.1 mol H2O解离,故双极膜处共有0.2 mol H2O解离,C正确;与平面结构的双极膜相比,“卯榫”结构增大双极膜面积,可提高产品生成速率,电子不能通过双极膜,D错误。
12.D [解析] 阴极发生还原反应,亚硫酸氢根离子得电子生成S2,a是直流电源的负极,A正确;阴极发生还原反应,电极反应式为2HS+2e-+2H+S2+2H2O,阴极得到2 mol电子时,通过阳离子交换膜的H+为2 mol,B正确;S2与一氧化氮发生氧化还原反应生成氮气和HS,离子方程式为2NO+2S2+2H2ON2+4HS,C正确;阳极发生失去电子的氧化反应,D错误。
13.A [解析] 根据题目所给图示,b电极上:NR→NRH2,得氢发生还原反应,则b电极作阴极,a电极作阳极,b电极的电极反应式为NR+2e-+2H2ONRH2+2OH-,则a电极的电极反应式为NRH2-2e-+HCNR+H++CO2↑+H2O。若用铅酸蓄电池进行电解,Pb极是负极,PbO2极是正极,故a电极应连接正极,即PbO2极,A错误;b电极上发生还原反应,其电极反应式为NR+2e-+2H2ONRH2+2OH-,B正确;由b电极的电极反应式可知,氢氧根离子浓度增大,要保持溶液中电荷守恒,故需要将a电极产生的氢离子转移到b极区,则装置中离子交换膜为阳离子交换膜,C正确;由a电极的电极反应式可知,反应物需要碳酸氢根离子和NRH2,阴极产生的NRH2进入左储液罐,还需要产生碳酸氢根离子,捕获空气中的CO2,则左储液罐发生反应的离子方程式为CO2+OH-HC,D正确。
14.B [解析] 腐蚀过程中,由于电极活动性:Fe>C,则负极是Fe,发生电极反应:Fe-2e-Fe2+,A错误;在钢铁表面的电解质溶液为NaCl的中性溶液,该过程为金属的吸氧腐蚀,B正确;在正极C上,O2得到电子发生还原反应,正极的电极反应式为 O2+2H2O+4e-4OH-,C、D错误。
15.A [解析] 铁钉在强酸性环境下发生析氢腐蚀,生成氢气,装置压强增大;在弱酸性、中性或碱性环境下发生吸氧腐蚀,消耗氧气,装置内压强下降。 ①发生析氢腐蚀,负极反应:
Fe-2e-Fe2+,A错误; ③发生吸氧腐蚀,正极氧气放电,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,B正确;相比于中性和强酸性环境,②的压强变化介于两者之间,故可能同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀,C正确; 据表可知,金属的电化学腐蚀以哪种类型为主与溶液的pH有关,D正确。
16.D [解析] 两个培养皿中金属均发生吸氧腐蚀,ⅰ中锌为负极,铁为正极,ⅱ中铁为负极,铜为正极,因此ⅱ中铁钉腐蚀速率快,A错误;随着反应的进行,培养皿ⅰ中铁受到了保护,锌为负极,铁为正极,不会出现红褐色浑浊,ⅱ中铁为负极,失电子变为Fe2+,Fe2+和OH-反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2和氧气反应生成Fe(OH)3,因此会出现红褐色浑浊,B错误;培养皿ⅱ中铁钉是原电池负极,没有对铁进行防护,加速了铁的腐蚀,C错误;培养皿ⅰ是对铁进行了保护,用锌作原电池的负极来保护铁,是牺牲阳极法,而ⅱ中铁作负极,未受到保护,该探究实验证明金属的防护需要给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金属,D正确。第28讲 电解池 金属的腐蚀与防护
1.能分析、解释电解池的工作原理,能设计简单的电解池。
2.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象,选择并设计防腐措施。
考点一 电解原理及规律
1.电解和电解池
2.电解池的构成条件
3.电解池工作原理
(1)电极
(2)电子和离子的移动方向
(3)电解CuCl2溶液(惰性电极)
电解总反应的化学方程式: 。
[微点拨1] 电解时,在外电路中有电子通过,而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流,即电子本身不会通过电解质溶液。
4.电解规律
(1)阳极产物的判断
①活性电极(除Au、Pt外的金属)作阳极,则活性电极 电子,发生 反应。
②惰性电极(Pt、石墨等)作阳极,要依据阴离子的放电顺序判断。阴离子的放电顺序如下:
[微点拨2] ①利用惰性电极电解,S2-、I-、Br-、Cl-在阳极放电,所得产物一般为S、I2、Br2、Cl2,而OH-放电则得到O2和H2O;
②在水溶液中,含氧酸根离子(N、S、C等)、F-一般不放电。
③电解水溶液时,K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+不能在阴极放电,即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
(2)阴极产物的判断
不考虑电极材料,直接根据溶液中阳离子的放电顺序进行判断。
阳离子的放电顺序如下:
[微点拨3]
①阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”,前提条件是各种离子的浓度相差不大。
②金属阳离子(除Fe3+)放电,则得到相应的金属,H+放电则得到H2;Fe3+放电一般转化为Fe2+。
5.以惰性电极电解电解质溶液的四种类型
类型 实例 电极反应特点 电解质浓度 pH 电解质溶液复原
电解水型 NaOH溶液 阴极:2H2O+2e-2OH-+H2↑ 阳极:4OH--4e-2H2O+O2↑ 增大 增大 加水
H2SO4溶液 阴极:2H++2e-H2↑ 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑ 增大 减小
Na2SO4溶液 阴极:2H2O+2e-2OH-+H2↑ 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑ 增大 不变
电解电解质型 HCl溶液 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 减小 增大 通氯化氢
CuCl2溶液 减小 — 加氯化铜
放H2生碱型 NaCl溶液 阴极:H2O放H2生碱 阳极:电解质阴离子放电 生成新电解质 增大 通氯化氢
放O2生酸型 CuSO4溶液 阴极:电解质阳离子放电 阳极:H2O放O2生酸 生成新电解质 减小 加氧化铜
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化反应 ( )
(2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程 ( )
(3)电解CuCl2溶液,阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 ( )
(4)电解盐酸、硫酸溶液等,H+放电,溶液的pH逐渐增大 ( )
(5)用Cu作电极电解盐酸可发生Cu+2H+Cu2++H2↑ ( )
(6)电解池工作时电子从电源的负极流出,流入阴极,通过溶液到阳极,然后从阳极流出,流回电源正极 ( )
题组一 电解原理及规律
1.[2024·广东江门一模] 高氯酸(HClO4)是制备导弹和火箭的固体推进剂高氯酸铵(NH4ClO4)的原料之一,一种惰性电极电解高纯次氯酸制备高氯酸的模拟装置如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A.b为电源的正极
B.电极M处发生氧化反应
C.H+从左到右穿过质子交换膜
D.电极N的电极反应式:2H++2e-H2↑
2.[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2 mol e-能分解1 mol H2O
方法技巧
判断电解池的阴极和阳极的方法
题组二 电解池中电极反应式的书写
3.某团队直接将室温下的空气[V(N2)∶V(O2)= 4∶1]转化为硝酸(装置如图所示)。下列叙述错误的是( )
已知:b极的电极总反应式为3O2+N2+2H++2e-2HNO3
A.a极为阳极,产生的O2可导入b极区作原料
B. H2O2和H2N2O2均是中间产物
C.生成 H2N2O2的反应方程式为H2O2+N2H2N2O2
D.每制得63 g HNO3,阴极还需通入1 mol O2
4.(1)将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中,得到含Na2PbCl4的电解液,电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式: 。
(2)通过电解含Mn2+、S、Cl-等酸性废液可重新获得MnO2,装置示意图如图所示。
在 (填“a”或“b”)极获得MnO2,电极反应式为 。
方法点拨
电解池中电极产物的判断和电极反应式的书写
考点二 电解原理在工业生产中的应用
1.电解饱和食盐水——氯碱工业
(1)电极反应
阳极反应式: (氧化反应);
阴极反应式: (还原反应);
总反应方程式: 。
(2)阳离子交换膜的作用
①允许 通过,能阻止阴离子和Cl2通过,防止发生副反应: ;
②防止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合,发生爆炸。
2.电镀与电解精炼铜
电镀 电解精炼铜
概念 电镀是一种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 运用电解的方法将粗铜提炼为纯铜
主要 目的 使金属增强抗腐蚀能力、增加表面硬度和美观 将粗铜提炼为纯铜
示意图
构成 条件 阳极 金属
阴极 金属
电解液 含 金属阳离子 CuSO4溶液
电极 反应 阳极 Zn-2e-Zn2+, Cu-2e-Cu2+ (比铜活泼的金属杂质以 形式残留在溶液中,比铜不活泼的金属杂质形成 )
阴极
电解质溶液 的浓度变化 CuSO4溶液的浓度 CuSO4溶液的浓度
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,如Na、Ca、Mg、Al等。
电解总反应 电极反应式
冶炼钠 阳极: 阴极:Na++e-Na
冶炼镁 阳极:2Cl--2e-Cl2↑ 阴极:
冶炼铝 阳极: 阴极:Al3++3e-Al
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)电解精炼铜的阴极反应:Cu2++2e-Cu ( )
(2)电解精炼铜时,电解初期同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小 ( )
(3)电解精炼铜时,若阴极得到电子数为2NA个,则阳极质量减少64 g(设NA为阿伏伽德罗常数的值) ( )
(4)电解精炼铜时,Au、Ag等金属沉积于电解槽的底部,形成阳极泥 ( )
(5)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)允许阳离子(Na+、H+)通过,而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过 ( )
(6)用Zn作阳极,Fe作阴极,ZnCl2溶液作电解质溶液,由于放电顺序H+>Zn2+,不可能在铁上镀锌 ( )
题组一 电解原理的应用
1.[2023·浙江卷] 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
2.[2024·贵州卷] 一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应:HC+H2OHC+2H++2e-,HC+H2OHC+H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是 ( )
A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能
B.阴极反应式为O2+2H++2e-H2O2
C.光阳极每消耗1 mol H2O,体系中生成2 mol H2O2
D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
题组二 与电解有关的计算
3.[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
4.[2025·河北邢台名校联盟联考] 间接电解法可对大气污染物NO进行无害化处理,其工作原理如图所示,质子膜允许H+和H2O通过。下列有关说法正确的是 ( )
A.电极Ⅱ的材料可用铁、铜等导电材料替换
B.电极Ⅰ的电极反应为2HS+2e-+2H+S2+2H2O
C.电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH增大
D.工作时有0.2 mol H+通过质子膜时可处理2.24 L NO
教材模型人教·选择性必修1·第四章第二节
离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图
(1)判断电极:根据Na+、Cl-移动方向推测,左侧是阳极,右侧是阴极。
(2)电极反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑(阴极),2Cl--2e-Cl2↑(阳极)。
(3)离子移向:阳离子(Na+、H+)阴极,阴离子(Cl-、OH-)阳极。
(4)隔膜作用:此处应用阳离子交换膜,只允许阳离子通过,阻止阴离子和Cl2通过,防止发生化学反应。
链接高考
应用1 单交换膜电解池及分析
1.[2023·湖北卷] 我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为x mol·h-1。下列说法错误的是 ( )
A.b电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h-1
①a电极与电源正极相连、作阳极,b电极与负极相连、作阴极;
②工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变。
应用2 多交换膜电解池及分析
2.[2021·天津卷] 如图所示电解装置中,通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐渐溶解。下列判断错误的是 ( )
A.a是电源的负极
B.通电一段时间后,向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现红色
C.随着电解的进行,CuCl2溶液浓度变大
D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时,至少产生气体336 mL (折合成标准状况下)
①石墨电极Ⅱ上有O2生成,H2O→O2发生氧化反应电极Ⅱ是阳极;
②Fe2O3逐渐溶解中间室溶液呈酸性。
考点三 金属的腐蚀与防护
1.金属腐蚀的本质
金属原子 变为金属阳离子,金属发生 反应。
2.金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 金属与其表面接触的一些物质直接反应 不纯金属与电解质溶液接触会发生 反应
区别 电流产生 微弱电流产生
实质与 联系 ①实质都是 失去电子被氧化而损耗; ②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但 更普遍、危害性更大、腐蚀速率更快
(2)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
水膜性质
负极反应
正极反应
总反应
其他反应 及产物 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O+ (3-x)H2O
普遍性 更普遍
3.金属的防护
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)[2024·安徽卷] 清洗铁锅后及时擦干,能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈 ( )
(2)镀锌铁皮的镀层破损后,铁皮会加速腐蚀 ( )
(3)钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀( )
(4)在潮湿空气中,钢铁表面形成水膜,金属发生的一定是吸氧腐蚀 ( )
(5)外加电流法是将被保护金属接在直流电源的正极( )
题组一 金属的腐蚀
1.[2024·浙江卷] 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:2NH3+2e-2N+H2↑
D.每生成标准状况下224 mL H2,消耗0.010 mol Zn
2.[2025·辽宁名校联盟联考] 钢铁工业是我国国民经济的基础产业,研究钢铁的防腐有着重要的意义。某课题组进行如下实验:
实验 装置 5 min时现象 25 min时现象
Ⅰ 铁钉表面及周边未见明显变化 铁钉周边出现少量红色和蓝色区域,有少量红棕色铁锈生成
Ⅱ 铁钉周边出现红色区域,未见蓝色出现,锌片周边未见明显变化 铁钉周边红色加深,区域变大,未见蓝色出现,锌片周边未见明显变化
下列说法正确的是 ( )
A.实验Ⅱ中正极的电极反应式为4H++O2+4e-2H2O
B.实验Ⅱ中5 min时出现红色区域,说明铁钉腐蚀速率比Ⅰ快
C.由[Fe(CN)6]3-中心离子的配位数可推出,其空间结构为正六面体形
D.若将Ⅱ中Zn片换成Cu片,推测Cu片周边会出现红色,铁钉周边会出现蓝色
规律小结
判断金属腐蚀快慢的规律
(1)对同一电解质溶液来说,腐蚀速率的快慢:
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。
(2)对同一金属来说,在不同溶液中腐蚀速率的快慢:
强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。
(3)活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀速率越快。
(4)对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀速率越快。
题组二 金属的防护
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+
4.[2024·浙江卷] 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 ( )
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-+2H2O4OH-
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
经典真题·明考向
1.[2023·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+
2.[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
3.[2023·全国甲卷] 用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B.Cl-从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C.阴极发生的反应有:2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O
D.每转移1 mol电子,阳极生成11.2 L气体(标准状况)
4.[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第28讲 电解池 金属的腐蚀与防护
考点一 电解原理及简单应用
1.用惰性电极电解等物质的量的Na2SO4、AgNO3、KCl的混合液,最先从阴极和阳极上析出的物质分别是 ( )
A.H2和Cl2 B.Ag和Cl2 C.H2和O2 D.Ag和O2
2.[2024·湖北武汉华师一附中模拟] 如图所示X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a电极质量增加,b电极处有无色无味气体放出,符合这一情况的是 ( )
选项 a b X 溶液
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
3.电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图表示一个电解池,装有电解液a,X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答下列问题:
(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两侧各滴加几滴酚酞溶液,则:
①电解池中X极上的电极反应式为 ,在X极附近观察到的现象是 。
②Y极上的电极反应式为 ,检验该电极反应产物的方法是 。
(2)若用电解法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则有:
①X极的材料是 ,电极反应式为 。
②Y极的材料是 ,电极反应式为 (说明:杂质发生的电极反应不必写出)。
考点二 应用电解原理进行物质制备
4.[2025·河北保定定州中学检测] 用惰性电极电解制备LiOH的实验装置如图所示,a口导入LiCl溶液,b口导入LiOH溶液,下列叙述正确的是 ( )
A.外加电源m极为负极
B.阴极区的电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O
C.当电路中通过1 mol电子时,会有1 mol的H+从左区移到右区
D.LiOH浓溶液从d口导出
5.[2025·辽宁朝阳调研] 电解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的装置如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.阴极产生的物质A是H2
B.溶液中Na+由阳极室向阴极室迁移
C.阳极OH-放电,H+浓度增大,C转化为HC
D.物质B是NaCl,其作用是增强溶液导电性
6.[2025·湖南名校联盟联考] 间接电解法合成苯甲醛的原理如图所示。
下列说法正确的是 ( )
A.电极a与电源负极相连
B.“氧化池”中发生反应:+4Mn3++H2O+4Mn2++4H+
C.电解结束后,电解池阴极区溶液pH升高(忽略溶液体积变化)
D.氧化池中产生的苯甲醛对a极反应没有干扰
7.[2025·河北省级重点校联考] 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所示(M、N均为Pt电极)。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(H+)增大
C.M极的电极反应式为+6H++6e-
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
8.[2025·湖北武汉部分重点校联考] 某团队研制出了一套光电催化装置,实现了高效烯烃环氧化,其原理如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.该装置实现了电能和光能转化为化学能
B.与溴化铵相比,四丁基溴化铵更能促进有机物的溶解
C.阳极区发生的总反应为-2e-+H2O +2H+
D.理论上每产生2 g H2,同时可生成60 g
考点三 应用电解原理进行污染处理
9.[2025·广东佛山调研] 应用电解法对煤进行脱硫处理的基本原理如图所示。Mn2+转化为Mn3+,Mn3+与煤中的含硫物质FeS2发生反应:FeS2+15Mn3++8H2OFe3++15Mn2++2S+16H+,下列说法错误的是 ( )
A.a为电源正极
B.阴极的电极反应式为2H++2e-H2↑
C.电解处理120 g FeS2,电路中转移15 mol电子
D.电解过程,混合溶液pH升高
10.[2024·吉林延边州一模] 电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术,可用于降解去除酸性废水中的持久性有机污染物[如(苯酚)],其工作原理如图所示(·OH表示自由基,有强氧化性)。下列说法正确的是 ( )
A.HMC-3应与电源的正极相连
B.Fe2+在该电芬顿工艺中作催化剂
C.HMC-3上电极反应式之一为O2+2H++2e-H2O2
D.若处理1 mol苯酚,则理论上电路中通过14 mol电子
11.[2025·辽宁沈阳郊联体联考] 用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装的电解池可实现大电流催化电解氯化铵废水,同时制得盐酸和氨水。工作时,H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-,有利于电解反应顺利进行,装置如图所示(M、N均为惰性电极)。下列说法正确的是 ( )
A.a膜是阳离子交换膜,b膜是阴离子交换膜
B.Ⅰ室生成氨水,Ⅱ室生成盐酸
C.每生成0.1 mol HCl,双极膜处共有0.2 mol H2O解离
D.与平面结构相比,“卯榫”结构双极膜表面积大,更有利于电子通过
12.[2024·湖南雅礼中学模拟] SO2和NOx是主要大气污染物,利用如图所示装置可同时吸收SO2和NO。下列有关说法错误的是 ( )
A.a极为直流电源的负极,与其相连的电极发生还原反应
B.阴极得到2 mol电子时,通过阳离子交换膜的H+为2 mol
C.吸收池中发生反应的离子方程式为2NO+2S2+2H2ON2+4HS
D.阳极的电极反应式为SO2+2e-+2H2OS+4H+
13.[2024·湖南永州二模] 利用电解原理,采用中性红试剂直接捕获空气中的二氧化碳的装置如图所示。
已知:中性红NR:,NRH2:。下列说法不正确的是 ( )
A.若用铅酸蓄电池进行电解,a极接铅酸蓄电池的Pb极
B.电解时,b极的电极反应式为NR+2e-+2H2ONRH2+2OH-
C.装置中离子交换膜为阳离子交换膜
D.左储液罐发生反应的离子方程式为CO2+OH-HC
考点四 金属的腐蚀与防护
14.[2025·福建泉州六校联考] 炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl),不久便
会因被腐蚀而出现红褐色锈斑,腐蚀原理如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.腐蚀过程中,负极是Fe,发生电极反应:Fe-3e-Fe3+
B.该过程为金属的吸氧腐蚀
C.正极的电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O
D.C是正极,O2在C表面上发生氧化反应
15.[2024·北京朝阳区统考] 探究铁钉在不同溶液中的腐蚀情况,实验装置与数据如下:
实验装置 实验数据
下列说法不正确的是 ( )
A.①的负极反应:Fe-3e-Fe3+
B.③的正极反应:O2+2H2O+4e-4OH-
C.②可能同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀
D.金属的电化学腐蚀以哪种类型为主与溶液的pH有关
16.[2025·山东菏泽调研] 某小组同学为探究电极对金属腐蚀与防护的影响,设计如下实验:将饱和食盐水与琼脂(凝固剂,不参与反应)的混合液置于两个培养皿中,向其中滴入少量酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液,混合均匀。分别将包裹锌片和铜片的铁钉放入两个培养皿中,观察现象如表。
变红 变蓝 变红
ⅰ.包裹锌片的铁钉 ⅱ.包裹铜片的铁钉
已知:K3[Fe(CN)6]遇到Fe2+能产生蓝色沉淀。下列对有关实验现象及分析正确的是 ( )
A.两个培养皿中金属均发生吸氧腐蚀,且ⅰ中铁钉腐蚀速率快
B.随着反应的进行,培养皿ⅰ和ⅱ中均出现红褐色浑浊
C.培养皿ⅱ中对铁钉的防护是牺牲阳极法
D.该探究实验证明金属的防护需要给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金属
