第二十八讲 电解池及其应用
1．了解电解池工作原理，理解电解池的构成，能正确书写电解池的阴、阳极的电极反应式及电解反应方程式。
2．掌握电解原理的应用如氯碱工业、电镀、电解精炼等。
3．了解金属发生电化学腐蚀的原因，金属的电化学腐蚀发生条件和原理，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。
4．认识电能转化为化学能的实际意义。
一、电解原理
1．电解
(1)定义：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起 的过程。在此过程中， 转化为 。
(2)特点：①电解是不可逆的；②电解质导电一定发生 变化。
2．电解池
(1)概念：电解池是把 的装置。
(2)电解池的构成条件
①有与 相连的两个电极。
②两个电极插入 (或 )中。
③形成 。
(3)电极名称及电极反应式
以用惰性电极电解CuCl2溶液为例：
总反应方程式： 。
(4)电解池中电子和离子的移动方向
①电子：从电源 流出后，流向电解池 ；从电解池的 流向电源的 。
②离子：阳离子移向电解池的 ，阴离子移向电解池的 。
（5）电解原理示意图
3．电解池中阴、阳极电极判断的“五方法”,
判断依据
电极材料
电极反应
电子流向
离子移向
电极现象
阳极
与电源正
极相连
氧化反应
流出
阴离子移向
电极溶解
或不变
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
有气体放出
注意 只要产生氧气、氯气的一极一定是阳极。
4.电解产物的判断及有关反应式的书写
(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(勿忘水溶液中的H＋和OH－)。
(3)排出阴、阳两极的放电顺序
$来&源：
(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒、电荷守恒和电子转移守恒。
①阳极：活性电极 电子生成相应的金属阳离子；溶液中的阴离子 电子生成相应的单质或高价态化合物。
②阴极：溶液中的阳离子 电子生成相应的单质或低价态化合物。
(5)写出电解总反应式
在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式。
5.惰性电极电解电解质溶液的四种类型
类型
电解质
类型
电极反应式
及总反应式
电解质溶
液浓度
溶液
pH
电解
水型
含氧酸，
如H2SO4
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑
增大
减小
可溶性强碱，
如NaOH
活泼金属含氧
酸盐，如KNO3
电解
电解
质型
无氧酸，
如HCl
阴极：
阳极：
总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑
减小
不活泼金属无氧
酸盐，如CuCl2
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑
放H2
生碱
型
活泼金属无氧酸盐，如NaCl
阴极：
阳极：
总反应式：
放O2
生酸
型
不活泼金属含氧酸盐，如CuSO4
阴极：
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
总反应式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑
6.电解质溶液的复原措施
电解后的溶液恢复到原状态，出什么加什么(即一般加入阴极产物与阳极产物的化合物)。如用惰性电极电解盐酸(足量)一段时间后，若使溶液复原，应通入 气体而不能加入 。
二、电解原理的应用
1．氯碱工业——电解饱和食盐水
(1)概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取 ，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为 。
(2)电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型： )，
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型： )，
总反应方程式： ，
离子方程式： 。
阳极产物： ，阴极产物： 。
(3)阳离子交换膜的作用：
2．电镀和电解精炼铜
电镀
电解精炼铜
概念
电镀是应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方法
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、增大表面硬度等
将粗铜提炼为纯铜
示意图
3.冶炼金属
(1)原理：利用电解原理使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。
(2)适用范围：制取活泼金属单质，如利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼Na、Ca、Mg、Al等。
总反应化学方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑、
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑、
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑、
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
三、金属的腐蚀与防护
1．金属腐蚀的本质
金属原子 变为 ，金属发生氧化反应。
2．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟 直接接触
不纯金属或合金跟 接触
现象
电流产生
有 电流产生
本质
金属被
较活泼金属被
区别
电流产生
电流产生
联系
两者往往同时发生， 腐蚀更普遍
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强
水膜弱酸性或中性
正极反应
负极反应
Fe－2e－===Fe2＋
总反应
Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
腐蚀更普遍
铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
3．金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法—— 原理
a． ：比被保护金属活泼的金属；
b． ：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法—— 原理
a． ：被保护的金属设备；
b． ：惰性金属。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
1.书写电解池中电极反应式时，要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。
2.阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。
3.要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。
4.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。即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
5.电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。
6.电镀时，阳极镀层金属失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。
7.在电解原理的几个常见应用中，电镀和电解精炼铜比较相似，但注意区别：电镀过程中，溶液中离子浓度不变，电解精炼铜时，由于粗铜中含有Zn、Fe、Ni等活泼金属，反应过程中失去电子形成阳离子存在于溶液中，而阴极上只有Cu2＋被还原，所以电解精炼过程中，溶液中的阳离子浓度会发生变化，同时阴、阳两极的质量变化也不相等。
8.冶炼镁不可用MgO作原料；冶炼铝不可用AlCl3作原料。
9.若有多个电解装置串联，其电极分别按阴、阳极依次交替排列，不可颠倒。
10.无论是原电池还是电解池，串联在同一个电路中的每个电极上转移的电子数都是相同的，这是该类题型的计算依据。
考向一电极反应式、电解总反应式的书写与正误判断
典例1：用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是( )
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
变式训练1.某中学学生在高三毕业典礼晚会上设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是( )
A．铅笔端作阳极，发生还原反应
B．铂片端作阴极，发生氧化反应
C．铅笔端有少量的氯气产生
D．a端是负极，b端是正极
考向二电解原理、电解规律的考查
典例2：用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，停止电解，向所得溶液中加入0.1 mol
Cu(OH)2，恰好反应时溶液浓度恢复至电解前。关于该电解过程的说法不正确的是
( )
A．生成Cu的物质的量是0.1 mol
B．转移电子的物质的量是0.2 mol
C．随着电解的进行溶液的pH减小
D．阳极反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
变式训练2.用石墨作电极电解KCl和CuSO4(等体积混合)混合溶液，电解过程中溶液pH随时间t的变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．ab段H＋被还原，溶液的pH增大
B．cd段相当于电解水
C．c点时加入适量CuCl2固体，电解液可恢复原来浓度
D．原溶液中KCl和CuSO4的物质的量浓度之比为2∶1
考向三 电解原理的应用
典例3：电解硫酸钠溶液生产硫酸和烧碱的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，下列有关说法正确的是( )
(说明：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过)
A．a电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B．产物丙为硫酸
C．d为阴离子交换膜
D．Na2SO4溶液浓度增大
变式训练3.以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe(OH)2，装置如图所示，其P端通入CO2。
(1)石墨Ⅰ电极上的电极反应式为_______________________。
(2)通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色，则下列说法中正确的是________(填序号)。
A．X、Y两端都必须用铁作电极
B．可以用NaOH溶液作电解液
C．阴极发生的反应是：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．白色沉淀只能在阳极上产生
(3)若将所得Fe(OH)2沉淀暴露在空气中，则其颜色变化为________，该反应的化学方程式为________________________。
考向四 金属腐蚀快慢与防护方法的比较
典例4：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，铁片上电极反应为2H＋＋2e―→H2↑
变式训练4.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )
A．图1中，铁钉易被腐蚀
B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现
C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极
1.【2018新课标Ⅰ卷13】最近我国科学家设计了一种，CO?+H?S协同转化装置，实现对天然气中
CO?和H?S的高效去除。示意图如右所示，其中电极分别为ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H?S=2H++S+2EDTA+Fe2+
该装置工作时，下列叙述错误的是（ ）
A.阴极的电极反应：CO?+2H++2e-=CO+H?O
B.协同转化总反应：CO?+H?S=CO+H?O+S
C.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低
D.若采用Fe2+/Fe3+取代EDTA-Fe2+/EDTA-Fe3+，溶液需为酸性
2.【2018江苏卷7】下列指定反应的离子方程式正确的是
A. 饱和Na2CO3溶液与CaSO4固体反应：CO32?+CaSO4CaCO3+SO42?
B. 酸化NaIO3和NaI的混合溶液：I? +IO3?+6H+I2+3H2O
C. KClO碱性溶液与Fe(OH)3反应：3ClO?+2Fe(OH)32FeO42?+3Cl?+4H++H2O
D. 电解饱和食盐水：2Cl?+2H+Cl2↑+ H2↑
3.【2018北京卷】下列化学用语对事实的表述不正确的是
A. 硬脂酸与乙醇的酯化反应：C17H35COOH+C2H518OHC17H35COOC2H5+H218O
B. 常温时，0.1 mol·L-1氨水的pH=11.1：NH3·H2O+OH?
C. 由Na和C1形成离子键的过程：
D. 电解精炼铜的阴极反应：Cu2+ +2e?Cu
4.【2018北京卷】验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是
A. 对比②③，可以判定Zn保护了Fe B. 对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C. 验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D. 将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
5.【2018天津卷】下列叙述正确的是
A. 某温度下，一元弱酸HA的Ka越小，则NaA的Kh(水解常数)越小
B. 铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈
C. 反应活化能越高，该反应越易进行
D. 不能用红外光谱区分C2H5OH和CH3OCH3
6.【2017新课标Ⅱ卷11】用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为混合溶液。下列叙述错误的是
A．待加工铝质工件为阳极
B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为：
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
7.【2017海南卷10】一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是
A．Pb电极b为阴极 B．阴极的反应式为：N2+6H++6e?=2NH3
C．H+由阳极向阴极迁移 D．陶瓷可以隔离N2和H2
8．【2017新课标Ⅰ卷11】支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是
A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
9.【2016天津卷】下列叙述正确的是( )
A．使用催化剂能够降低化学反应的反应热(△H)
B．金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度无关
C．原电池中发生的反应达平衡时，该电池仍有电流产生
D．在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，说明CuS的溶解度比ZnS的小
10.【2016北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是
A．a、d处：2H2O+2e-=H2↑+2OH- B．b处：2Cl--2e-=Cl2↑
C．c处发生了反应：Fe-2e-=Fe2+ D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
11．【2016新课标1卷】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是
A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O ? 4e– = O2+4H+，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
12.【2017天津卷7】．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（见图2），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。
Ⅱ．含铬元素溶液的分离和利用
（4）用惰性电极电解时，CrO42-能从浆液中分离出来的原因是__________，分离后含铬元素的粒子是_________；阴极室生成的物质为___________（写化学式）。
13.【2018江苏卷20】NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
（2）用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：____________________________________。
14.【2018新课标Ⅰ卷27】焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛，回答下列问题：
（3）制备Na2S2O3，也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO2和Na2SO3阳极的电极反应式为__________，电解后，__________室的NaHSO3浓度增加，将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O3。
15.【2018新课标II卷】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子
Fe3+
Fe2+
Zn2+
Cd2+
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列问题：
（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________；沉积锌后的电解液可返回_______工序继续使用。
16.【2018新课标Ⅲ卷27】KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：
（3）KClO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式______。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________，其迁移方向是_____________。
③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有______________（写出一点）。
17.【2017海南卷16】锂是最轻的活泼金属，其单质及其化合物有广泛的用途。回答下列问题：
（1）用碳酸锂和_______反应可制备氯化锂，工业上可由电解LiCl-KCl的熔融混合物生产金属锂，阴极上的电极反应式为__________。
（4）LiPF6易溶于有机溶剂，常用作锂离子电池的电解质。LiPF6受热易分解，其热分解产物为PF5和__________。
18.【2017江苏卷】铝是应用广泛的金属。以铝土矿 (主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。
（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________，阴极产生的物质A的化学式为____________。
19.【2016天津卷】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：
(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：____________。
（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH?FeO42?+3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42?，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
①电解一段时间后，c(OH?)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_______。
③c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_____________。
20．【2016浙江卷】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。
（5）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在极，该电极反应式是 。
21.【2016新课标Ⅰ卷】NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：
回答下列问题：
（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是______。
第二十八讲 电解池及其应用
1．了解电解池工作原理，理解电解池的构成，能正确书写电解池的阴、阳极的电极反应式及电解反应方程式。
2．掌握电解原理的应用如氯碱工业、电镀、电解精炼等。
3．了解金属发生电化学腐蚀的原因，金属的电化学腐蚀发生条件和原理，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。
4．认识电能转化为化学能的实际意义。
一、电解原理
1．电解
(1)定义：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能。
(2)特点：①电解是不可逆的；②电解质导电一定发生化学变化。
2．电解池
(1)概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。
(2)电解池的构成条件
①有与电源相连的两个电极。
②两个电极插入电解质溶液(或熔融电解质)中。
③形成闭合回路。
(3)电极名称及电极反应式
以用惰性电极电解CuCl2溶液为例：
总反应方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑。
(4)电解池中电子和离子的移动方向
①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。
②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。
（5）电解原理示意图
3．电解池中阴、阳极电极判断的“五方法”,
判断依据
电极材料
电极反应
电子流向
离子移向
电极现象
阳极
与电源正
极相连
氧化反应
流出
阴离子移向
电极溶解
或不变
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
有气体放出
注意 只要产生氧气、氯气的一极一定是阳极。
4.电解产物的判断及有关反应式的书写
(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(勿忘水溶液中的H＋和OH－)。
(3)排出阴、阳两极的放电顺序
$来&源：
(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒、电荷守恒和电子转移守恒。
①阳极：活性电极失去电子生成相应的金属阳离子；溶液中的阴离子失去电子生成相应的单质或高价态化合物。
②阴极：溶液中的阳离子得到电子生成相应的单质或低价态化合物。
(5)写出电解总反应式
在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式。
5.惰性电极电解电解质溶液的四种类型
类型
电解质
类型
电极反应式
及总反应式
电解质溶
液浓度
溶液
pH
电解
水型
含氧酸，
如H2SO4
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑
增大
减小
可溶性强碱，
如NaOH
增大
活泼金属含氧
酸盐，如KNO3
不变
电解
电解
质型
无氧酸，
如HCl
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑
减小
增大
不活泼金属无氧
酸盐，如CuCl2
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑
放H2
生碱
型
活泼金属无氧酸盐，如NaCl
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
总反应式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
增大
放O2
生酸
型
不活泼金属含氧酸盐，如CuSO4
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
总反应式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑
减小
6.电解质溶液的复原措施
电解后的溶液恢复到原状态，出什么加什么(即一般加入阴极产物与阳极产物的化合物)。如用惰性电极电解盐酸(足量)一段时间后，若使溶液复原，应通入HCl气体而不能加入盐酸。
二、电解原理的应用
1．氯碱工业——电解饱和食盐水
(1)概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、H2和Cl2，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。
(2)电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：氧化反应)，
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型：还原反应)，
总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，
离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
阳极产物：Cl2，阴极产物：NaOH、H2。
(3)阳离子交换膜的作用：阳离子交换膜只允许Na＋通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
2．电镀和电解精炼铜
电镀
电解精炼铜
概念
电镀是应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方法
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、增大表面硬度等
将粗铜提炼为纯铜
示意图
3.冶炼金属
(1)原理：利用电解原理使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。
(2)适用范围：制取活泼金属单质，如利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼Na、Ca、Mg、Al等。
总反应化学方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)__2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑、
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2(熔融)__Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑、
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑、
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
三、金属的腐蚀与防护
1．金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
2．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟非金属单质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
区别
无电流产生
有电流产生
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强
水膜弱酸性或中性
正极反应
2H＋＋2e－===H2↑
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
负极反应
Fe－2e－===Fe2＋
总反应
Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍
铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
3．金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
a．负极：比被保护金属活泼的金属；
b．正极：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性金属。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
1.书写电解池中电极反应式时，要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。
2.阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。
3.要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。
4.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。即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
5.电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。
6.电镀时，阳极镀层金属失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。
7.在电解原理的几个常见应用中，电镀和电解精炼铜比较相似，但注意区别：电镀过程中，溶液中离子浓度不变，电解精炼铜时，由于粗铜中含有Zn、Fe、Ni等活泼金属，反应过程中失去电子形成阳离子存在于溶液中，而阴极上只有Cu2＋被还原，所以电解精炼过程中，溶液中的阳离子浓度会发生变化，同时阴、阳两极的质量变化也不相等。
8.冶炼镁不可用MgO作原料；冶炼铝不可用AlCl3作原料。
9.若有多个电解装置串联，其电极分别按阴、阳极依次交替排列，不可颠倒。
10.无论是原电池还是电解池，串联在同一个电路中的每个电极上转移的电子数都是相同的，这是该类题型的计算依据。
考向一电极反应式、电解总反应式的书写与正误判断
典例1：用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是( )
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
【答案】 D
【解析】
A.用石墨作阳极，铁作阴极符合题意，A项正确；
B.由题目信息提示，溶液中的离子为CN－和Cl－，而阳极产生ClO－，故其反应物一定是Cl－，即Cl－在阳极被氧化为ClO－，B项正确；
C.阴极为水得电子生成氢气的反应，C项正确；
D.题目信息提示，该反应体系提供的是碱性环境，故反应式中不可能有H＋，除去CN－的正确的反应式为2CN－＋5ClO－＋H2O===5Cl－＋2CO2↑＋N2↑＋2OH－，D项错误。
★总结提升
电解总方程式的书写
(1)必须在连接号上标明通电或电解。
(2)只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解CuCl2溶液：
CuCl2Cu＋Cl2↑。
(3)只有水被电解，只写水及电解产物即可。如电解稀硫酸、NaOH溶液、Na2SO4溶液时，化学方程式应写为2H2O2H2↑＋O2↑。
(4)电解质、水同时被电解，则都要写进化学方程式。如电解饱和食盐水：
2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。
变式训练1.某中学学生在高三毕业典礼晚会上设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是( )
A．铅笔端作阳极，发生还原反应
B．铂片端作阴极，发生氧化反应
C．铅笔端有少量的氯气产生
D．a端是负极，b端是正极
【答案】D
【解析】本题实际是对以铂片、铅笔(石墨)为电极电解NaCl溶液的实验的讨论。在电解时铅笔作阴极连在电源的负极。铅笔这一极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑(或2H＋＋2e－===H2↑)，这样在铅笔走过的地方就有较多的OH－产生，所以会出现红色字迹。
考向二电解原理、电解规律的考查
典例2：用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，停止电解，向所得溶液中加入0.1 mol
Cu(OH)2，恰好反应时溶液浓度恢复至电解前。关于该电解过程的说法不正确的是
( )
A．生成Cu的物质的量是0.1 mol
B．转移电子的物质的量是0.2 mol
C．随着电解的进行溶液的pH减小
D．阳极反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
【答案】 B
【解析】 由加入0.1 mol Cu(OH)2恰好反应时溶液浓度恢复至电解前，H2SO4＋Cu(OH)2===CuSO4＋2H2O可知，电解过程中消耗CuSO4和H2O的物质的量分别为0.1 mol、0.2 mol。又根据2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑可知，此过程中消耗CuSO4和H2O的物质的量应相等。实际电解过程中消耗H2O的物质的量大于CuSO4，所以整个电解过程可分为两个阶段：第一阶段消耗0.1 mol CuSO4(同时消耗0.1 mol H2O)，第二阶段电解稀硫酸(实际上是电解水)，消耗0.1 mol H2O，反应方程式依次为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑、2H2O2H2↑＋O2↑，两反应中转移的电子分别为0.2 mol、0.2 mol，共0.4 mol，故B错误；根据上述分析可知生成Cu的物质的量为0.1 mol，A正确；电解的第一阶段生成硫酸，溶液的pH逐渐减小，第二阶段电解水，硫酸的浓度逐渐增大，溶液的pH逐渐减小，C正确；该电解池的阳极反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，D正确。
★总结提升
(1)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大，pH增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大，pH减小；若阴极、阳极同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。
(2)用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。
(3)电解过程中产生的H＋或OH－，其物质的量等于转移电子的物质的量。
变式训练2.用石墨作电极电解KCl和CuSO4(等体积混合)混合溶液，电解过程中溶液pH随时间t的变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．ab段H＋被还原，溶液的pH增大
B．cd段相当于电解水
C．c点时加入适量CuCl2固体，电解液可恢复原来浓度
D．原溶液中KCl和CuSO4的物质的量浓度之比为2∶1
【答案】B
【解析】用惰性电极电解等体积的KCl和CuSO4混合溶液，阴极离子放电顺序是Cu2＋>H＋，阳极离子放电顺序是Cl－>OH－，电解过程中分三段，第一阶段：阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑、阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，铜离子浓度减小，水解得到氢离子浓度减小，溶液pH上升；第二阶段：阳极电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，反应中生成硫酸，溶液pH降低；第三阶段：阳极电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑、阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，实质是电解水，溶液中硫酸浓度增大，pH继续降低。A.ab段由于铜离子浓度减小，水解得到氢离子浓度减小，溶液pH上升，铜离子被还原，A错误；B.由上述分析可知，cd段相当于电解水，B正确；C.电解至c点时，溶液中溶质为硫酸、硫酸钾，往电解液中加入适量CuCl2固体，不能使电解液恢复至原来的浓度，C错误；D.若KCl和CuSO4浓度之比为2∶1，则相当于电解CuCl2和水，只有两个阶段，D错误。
考向三 电解原理的应用
典例3：电解硫酸钠溶液生产硫酸和烧碱的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，下列有关说法正确的是( )
(说明：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过)
A．a电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ B．产物丙为硫酸
C．d为阴离子交换膜 D．Na2SO4溶液浓度增大
【答案】 B
【解析】
A.电解硫酸钠溶液的实质是电解水，又同温同压下气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，则甲为O2，乙为H2，故a电极上为H2O电离出的OH－放电，产生氧气，A项错误；
B.a电极为阳极，阳极上H2O电离出的OH－放电，SO向阳极移动，因此产物丙为硫酸，B项正确；C.b为阴极，阴极上H2O电离出的H＋放电，Na＋向阴极移动，则d为阳离子交换膜，C项错误；
D.Na2SO4溶液中Na＋向阴极移动、SO向阳极移动，因此Na2SO4溶液的浓度减小，D项错误。
变式训练3.以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe(OH)2，装置如图所示，其P端通入CO2。
(1)石墨Ⅰ电极上的电极反应式为_______________________。
(2)通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色，则下列说法中正确的是________(填序号)。
A．X、Y两端都必须用铁作电极
B．可以用NaOH溶液作电解液
C．阴极发生的反应是：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．白色沉淀只能在阳极上产生
(3)若将所得Fe(OH)2沉淀暴露在空气中，则其颜色变化为________，该反应的化学方程式为________________________。
【答案】 (1)H2－2e－＋CO===CO2＋H2O
(2)BC (3)白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
【解析】
(1)石墨Ⅰ电极为负极，负极上H2发生氧化反应，且CO向负极移动参与反应。
(2)用电解法制备Fe(OH)2，阳极(Y)必须用Fe作电极，但阴极(X)可以不用Fe作电极，A错；电解质溶液可以为碱溶液，B对；阴极上H＋发生还原反应，C对；白色沉淀在阴极区生成，D错。
(3)Fe(OH)2暴露在空气中，会被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，现象为白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。
考向四 金属腐蚀快慢与防护方法的比较
典例4：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，铁片上电极反应为2H＋＋2e―→H2↑
【答案】 D
【解析】
A项，若d为石墨，则形成原电池，铁片为负极，失电子发生氧化反应，腐蚀加快，正确；
B项，因电解质溶液为海水，因此若d为石墨，则形成原电池，铁发生吸氧腐蚀，在正极(石墨)上O2得电子发生还原反应生成OH－，正确；
C项，若d为锌块，则形成原电池时铁作正极被保护，不易被腐蚀，正确；
D项，若d为锌块，则形成原电池时铁作正极，仍是发生吸氧腐蚀，即铁片上的电极反应为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－，错误。
★总结提升
WWW.ziyuanku.com电化学腐蚀规律
(1)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
(2)活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，
腐蚀越快。
(4)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
(5)从防腐措施方面分析，腐蚀的快慢为：外接电源的阴极保护法防腐<牺牲阳极的阴极保护法防腐<
有一般防护条件的防腐<无防护条件的防腐。
变式训练4.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )
A．图1中，铁钉易被腐蚀
B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现
C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极
【答案】C
【解析】
A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；
B项，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；
D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。
1.【2018新课标Ⅰ卷13】最近我国科学家设计了一种，CO?+H?S协同转化装置，实现对天然气中
CO?和H?S的高效去除。示意图如右所示，其中电极分别为ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H?S=2H++S+2EDTA+Fe2+
该装置工作时，下列叙述错误的是（ ）
A.阴极的电极反应：CO?+2H++2e-=CO+H?O
B.协同转化总反应：CO?+H?S=CO+H?O+S
C.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低
D.若采用Fe2+/Fe3+取代EDTA-Fe2+/EDTA-Fe3+，溶液需为酸性
【答案】C
【解析】
A.在ZnO石墨烯上CO2转变为CO，发生还原反应，因此该电极是阴极，阴极电极反应式为：CO2 + 2H+ + 2e- = CO + H2O，A不符合题意。
B. 由图可知总反应市CO2+H2S=CO+H2O+S，B不符合题意。
C. 石墨烯是阳极，电势高于阴极，因此C符合题意。
D. 三价铁离子和亚铁离子再碱性环境中会形成沉淀，因此溶液需为酸性，因此D不符合题意。
故答案为:C
2.【2018江苏卷7】下列指定反应的离子方程式正确的是
A. 饱和Na2CO3溶液与CaSO4固体反应：CO32?+CaSO4CaCO3+SO42?
B. 酸化NaIO3和NaI的混合溶液：I? +IO3?+6H+I2+3H2O
C. KClO碱性溶液与Fe(OH)3反应：3ClO?+2Fe(OH)32FeO42?+3Cl?+4H++H2O
D. 电解饱和食盐水：2Cl?+2H+Cl2↑+ H2↑
【答案】A
【解析】
饱和Na2CO3溶液与CaSO4发生复分解反应生成更难溶于水的CaCO3，反应的离子方程式为CO32-+CaSO4CaCO3+SO42-，A项正确；
电荷不守恒，得失电子不守恒，正确的离子方程式为5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O，B项错误；
在碱性溶液中不可能生成H+，正确的离子方程式为3ClO-+2Fe（OH）3+4OH-=3Cl-+2FeO42-+5H2O，C项错误；
D项，电解饱和食盐水生成NaOH、H2和Cl2，电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-，D项错误；答案选A。
3.【2018北京卷】下列化学用语对事实的表述不正确的是
A. 硬脂酸与乙醇的酯化反应：C17H35COOH+C2H518OHC17H35COOC2H5+H218O
B. 常温时，0.1 mol·L-1氨水的pH=11.1：NH3·H2O+OH?
C. 由Na和C1形成离子键的过程：
D. 电解精炼铜的阴极反应：Cu2+ +2e?Cu
【答案】A
【解析】
酯化反应的机理是“酸脱羟基醇脱氢”，硬脂酸与乙醇反应的化学方程式为C17H35COOH+C2H518OHC17H35CO18OC2H5+H2O，A项错误；
常温下0.1mol·L-1氨水的pH=11.1，溶液中c（OH-）=10-2.9mol·L-10.1mol·L-1，氨水为弱碱水溶液，电离方程式为NH3·H2ONH4++OH-，B项正确；
Na原子最外层有1个电子，Na易失电子形成Na+，Cl原子最外层有7个电子，Cl易得电子形成Cl-，Na将最外层的1个电子转移给Cl，Na+与Cl-间形成离子键，C项正确；
电解精炼铜时，精铜为阴极，粗铜为阳极，阴极电极反应式为Cu2++2e-=Cu，D项正确；
答案选A。
4.【2018北京卷】验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是
A. 对比②③，可以判定Zn保护了Fe B. 对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C. 验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D. 将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
【答案】D
【解析】
对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]无明显变化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]产生蓝色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护，A项正确；
①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比①②的异同，①可能是K3[Fe（CN）6]将Fe氧化成Fe2+，B项正确；
对比①②，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn保护Fe，C项正确；
D项，由实验可知K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化成Fe2+，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼，D项错误；答案选D。
5.【2018天津卷】下列叙述正确的是
A. 某温度下，一元弱酸HA的Ka越小，则NaA的Kh(水解常数)越小
B. 铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈
C. 反应活化能越高，该反应越易进行
D. 不能用红外光谱区分C2H5OH和CH3OCH3
【答案】B
【解析】
A．根据“越弱越水解”的原理，HA的Ka越小，代表HA越弱，所以A-的水解越强，应该是NaA的Kh(水解常数)越大。选项A错误。
B．铁管镀锌层局部破损后，形成锌铁原电池，因为锌比铁活泼，所以锌为负极，对正极铁起到了保护作用，延缓了铁管的腐蚀。选B正确。
C．反应的活化能越高，该反应进行的应该是越困难（可以简单理解为需要“翻越”的山峰越高，“翻越”越困难）。选项C错误。
D．红外光谱是用来检测有机物中的官能团或特定结构的，C2H5OH和CH3OCH3的官能团明显有较大差异，所以可以用红外光谱区分，选项D错误。
6.【2017新课标Ⅱ卷11】用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为混合溶液。下列叙述错误的是
A．待加工铝质工件为阳极
B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为：
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【答案】C
【解析】本题考查电解原理的应用，在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，说明铝作阳极，因此电极方程式应是2Al?6e?＋3H2O=Al2O3＋6H＋，这就要求学生不能照搬课本知识，注意题干信息的挖掘。
根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A说法正确；
B、不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B说法正确；
C、阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H＋放电，即2H＋＋2e?=H2↑，故C说法错误；
D、根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法正确。
7.【2017海南卷10】一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是
A．Pb电极b为阴极 B．阴极的反应式为：N2+6H++6e?=2NH3
C．H+由阳极向阴极迁移 D．陶瓷可以隔离N2和H2
【答案】A
【解析】本装置是电解池，目标是N2+3H2=2 NH3，依据电解池工作原理分析,首先判断阴阳两极，阴极连接电源的负极，阴极上得到电子化合价降低，发生还原反应，然后判断电极材料，惰性电极还是活动性金属作电极，活动性金属作阳极，活动性金属先失电子，如果是惰性材料作阳极，则是还原性强的阴离子先失电子，氧化性强的离子在阴极上得电子。
Pb电极b通入氢气，反应过程氢气失电子被氧化，因此反应是阳极反应，故A错误；
B.阴极发生还原反应，根据N2+3H2=2 NH3分析，氮气得电子被还原，因为氢离子导电，故阴极反应为N2+6H++6e?=2NH3，故B正确；
C.．电解池中阳离子向阴极移动，故C正确；
D.陶瓷只允许氢离子通过，可以隔离N2和H2，故D正确。
故选A。
8．【2017新课标Ⅰ卷11】支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是
A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
【答案】C
【解析】本题使用的是外加电流的阴极保护法,钢管桩与电源的负极相连，受到保护。本题难度较大，明确电化学原理及金属的防腐蚀原理是解答的关键，钢管桩表面腐蚀电流的理解是难点，注意题干信息的挖掘，即高硅铸铁为惰性辅助阳极，性质不活泼，不会被损耗。
外加强大的电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，故A正确；
B．通电后，被保护的钢管柱作阴极，高硅铸铁作阳极，通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，故B正确；
C．高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，故C错误；
D．外加电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，故D正确。
故选C。
9.【2016天津卷】下列叙述正确的是( )
A．使用催化剂能够降低化学反应的反应热(△H)
B．金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度无关
C．原电池中发生的反应达平衡时，该电池仍有电流产生
D．在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，说明CuS的溶解度比ZnS的小
【答案】D
【解析】
使用催化剂不能改变化学反应的反应热(△H) ，错误；
B．金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度有关，氧气的浓度越大，腐蚀速率越快，错误；
C．原电池中发生的反应达到平衡时，两端就不存在电势差了，无法形成电压驱动电子移动，无法形成电流，错误；
D．根据Ksp的计算公式，二者化学式形式相似，在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，说明CuS的溶解度比ZnS的小，正确；故选D。
10.【2016北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是
A．a、d处：2H2O+2e-=H2↑+2OH- B．b处：2Cl--2e-=Cl2↑
C．c处发生了反应：Fe-2e-=Fe2+ D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
【答案】B
【解析】电解池是把电能转化为化学能的装置，它可以使不能自发进行的化学借助于电流而发生。与外接电源正极连接的电极为阳极，与外接电源的负极连接的电极为阴极。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。若阳极是活性电极(除Au、Pt、C之外的电极)，则电极本身失去电子，发生氧化反应；若是惰性电极(Au、Pt、C等电极)，则是溶液中的阴离子放电，放电的先后顺序是S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子，阴极则是溶液中的阳离子放电，放电顺序是Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+，与金属活动性顺序刚好相反。因此掌握电解池反应原理是本题解答的关键。注意依据实验现象分析可能发生的电极反应。
a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是因为溶液中的氢离子得到电子生成氢气，破坏了水的电离
平衡，造成水中氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，溶液显碱性，故正确；
B、b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氢氧根和氯离子同时放电，产生氧气和氯气，氢离子浓度增
大，溶液显酸性，b处有变红现象，局部褪色是因为生成的氯气与水反应生成次氯酸有漂白性； 故错误；
C、c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，故正确；
D、实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也相当于形成三个电解池（一个球两面为不同的两极），m为电解池的阴极，另一球朝m的一面为阳极（n的背面），故相当于电镀，即m上有铜析出，正确。
11．【2016新课标1卷】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是
A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O ? 4e– = O2+4H+，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
【答案】B
【解析】
电流从正极流出，负极流入，SO42－为阴离子，其移动方向应与电流相反，因此SO42－向正极区（阳
极）移动。正极区发生氧化反应，电极反应为2H2O ? 4e– = O2+4H+，则正极附近酸性增强，pH下降。故A项错误。
B、负极区（阴极）的电极反应为2H2O + 2e– = H2↑+2OH－，剩余OH－，中间区域的Na+迁移到负极区，得到NaOH；正极区的电极反应为2H2O ? 4e– = O2+4H+，余下H+，中间区域的SO42－迁移到正极区，得到H2SO4，故B项正确。
C、负极区发生还原反应：2H2O + 2e– = H2↑+2OH－，负极附近碱性增强，pH升高，故C错误。
D、由正极区的电极反应可知，转移电子与产生氧气的物质的量之比为4:1，因此转移1mol电子时会有0.25mol氧气生成，故D项错误。
因此，本题选B。
12.【2017天津卷7】．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（见图2），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。
Ⅱ．含铬元素溶液的分离和利用
（4）用惰性电极电解时，CrO42-能从浆液中分离出来的原因是__________，分离后含铬元素的粒子是_________；阴极室生成的物质为___________（写化学式）。
【答案】
（4）在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液
CrO42-和Cr2O72- NaOH和H2
【解析】
（4）电解池中，离子做定向移动，利用电解原理，判断CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室；同时在电流作用下，两个电极发生氧化还原反应，阴极还原反应，氢离子放电，生成氢气，生成氢氧根离子，受阳离子交换膜阻挡，和从混合区域过来的钠离子生成氢氧化钠；阳极室发生氧化反应，水电离生成的氢氧根离子放电，生成氧气，同时阳极室有氢离子生成，在氢离子作用下，2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O，故分离后含铬元素的粒子是CrO42-和Cr2O72-
故答案为：在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液；CrO42-和Cr2O72-；
NaOH和H2。
13.【2018江苏卷20】NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
（2）用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：____________________________________。
【答案】
（2）HNO2?2e?+H2O3H++NO3?
【解析】
（2）根据电解原理，阳极发生失电子的氧化反应，阳极反应为HNO2失去电子生成HNO3，1molHNO2反应失去2mol电子，结合原子守恒和溶液呈酸性，电解时阳极电极反应式为HNO2-2e-+H2O=NO3-+3H+。
14.【2018新课标Ⅰ卷27】焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛，回答下列问题：
（3）制备Na2S2O3，也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO2和Na2SO3阳极的电极反应式为__________，电解后，__________室的NaHSO3浓度增加，将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O3。
【答案】
（3）2H2O－4e－ = 4H++O2↑ a
【解析】
⑶阳极室含有OH－和SO42－，水电离产生的OH－先放电，因此电极反应式为：
2H2O－4e－ = 4H++O2↑；a室中含有亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，阳极产生的氢离子进入a室与亚硫酸钠反应生成亚硫酸氢钠，因此亚硫酸氢钠浓度增加。而b室的电极反应式为：
2H2O+2e－= 2OH－+H2↑，氢氧根与亚硫酸氢钠反应，从而亚硫酸氢钠浓度降低。
15.【2018新课标II卷】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子
Fe3+
Fe2+
Zn2+
Cd2+
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列问题：
（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________；沉积锌后的电解液可返回_______工序继续使用。
【答案】
(4) Zn2++2e－Zn 溶浸
【解析】
（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是锌离子放电，则阴极的电极反应式为Zn2++2e－＝Zn；阳极是氢氧根放电，破坏水的电离平衡，产生氢离子，所以电解后还有硫酸产生，因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。
16.【2018新课标Ⅲ卷27】KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：
（3）KClO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式______。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________，其迁移方向是_____________。
③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有______________（写出一点）。
【答案】
（3）①2H2O+2e－ = H2↑+2OH－ ②K+，由a到b
③污染环境，原料不能充分利用（任写一个）
【解析】
（3）电解法制KIO3，阴极是水电离产生的氢离子放电，电极反应式为2H2O+2e－ = H2↑+2OH－，阳
极反应为I2－10e－+12OH－ = 2IO3－+6H2O，阳极区阴离子减少，因此阳离子K+通过阳离子交换膜由阳极区移向阴极区。KClO3氧化法产生氯气，污染环境，步骤多，原料不能充分利用。
17.【2017海南卷16】锂是最轻的活泼金属，其单质及其化合物有广泛的用途。回答下列问题：
（1）用碳酸锂和_______反应可制备氯化锂，工业上可由电解LiCl-KCl的熔融混合物生产金属锂，阴极上的电极反应式为__________。
（4）LiPF6易溶于有机溶剂，常用作锂离子电池的电解质。LiPF6受热易分解，其热分解产物为PF5和__________。
【答案】
（1）盐酸，Li＋＋e－=Li；（4）LiF。
【解析】
（1）碳酸锂制备氯化锂，利用碳酸锂的性质与碳酸镁的性质相似，因此碳酸锂与盐酸反应制备氯化锂，根据电解原理，阴极上发生还原反应，得到电子，电极反应式为Li＋＋e－=Li；
（4）LiPF6中Li显＋1价，P显＋5价，F显－1价，PF5中P显＋5价，F显－1价，因此LiPF6分解不属于氧化还原反应，根据元素守恒，另一种产物中含有Li，即另一种产物是LiF。
18.【2017江苏卷】铝是应用广泛的金属。以铝土矿 (主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。
（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________，阴极产生的物质A的化学式为____________。
【答案】
（3）石墨电极被阳极上产生的O2氧化 （4）4CO32－+2H2O?4e?=4HCO3－+O2↑ H2
【解析】
（3）电解1过程中，石墨阳极上氧离子被氧化为氧气，在高温下，氧气与石墨发生反应生成气体，所以石墨电极极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化.
（4）由图中信息可知，生成氧气的为阳极室，溶液中水电力的氢氧根离子被放电生成氧气，破坏了水的电离平衡，碳酸根结合氢离子转化为碳酸氢根，所以电解反应为4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑，阴极室氢氧化钠溶液浓度变大，说明水电离的氢离子放电生成氢气而破坏水的电离平衡，所以阴极产生的物质A为氢气.
19.【2016天津卷】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：
(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：____________。
（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH?FeO42?+3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42?，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
①电解一段时间后，c(OH?)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_______。
③c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_____________。
【答案】
（1）H2+2OH--2e-=2H2O
（5）①阳极室
②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低
③M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。
【解析】
(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点有污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高等，碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H2+2OH??2e?=2H2O，
故答案为：污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高；H2+2OH??2e?=2H2O
(5)①根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c(OH?)降低的区域在阳极室，故答案为：阳极室；
②氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低，
故答案为：防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；
③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点，c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低，故答案为：M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。
20．【2016浙江卷】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。
（5）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在极，该电极反应式是 。
【答案】
（5）阴 CO2+6H++6e?==CH3OH+H2O
【解析】
（5）二氧化碳变甲醇，碳元素的化合价降低，得到电子，说明其在阴极反应，其电极反应为： CO2+6H++6e-＝CH3OH+H2O
21.【2016新课标Ⅰ卷】NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：
回答下列问题：
（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是______。
【答案】
（3）NaOH溶液 ；Na2CO3溶液 ；ClO2?(或NaClO2)；
【解析】
（3）食盐溶液中混有Mg2+和Ca2+，可利用过量NaOH溶液除去Mg2+，利用过量Na2CO3溶液除去Ca2+；向NaCl溶液中加入ClO2，进行电解，阳极发生反应2Cl--2e-=Cl2↑，反应产生Cl2， 阴极发生反应产生NaClO2，可见“电解”中阴极反应的主要产物是NaClO2
