第5章 第4讲 电解池 金属的腐蚀与防护-【金版教程】2025年高考化学一轮复习创新方案课件PPT（新教材，创新版）

第五章　化学反应与能量 第4讲　电解池　金属的腐蚀与防护 【复习目标】　1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。2.掌握电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。3.知道金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害及其防护措施。 目录 CONTENTS 知识梳理 01 提升训练 02 课时作业 05 真题演练 04 核心素养 03 知识梳理 目录 氧化还原反应 电 化学 化学 * 一、电解原理 1.电解 (1)定义：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阴、阳两极引起eq \x(\s\up1(01))___________________的过程。在此过程中，eq \x(\s\up1(02))______能转化为eq \x(\s\up1(03))_________能。 (2)特点：①电解是不可逆的；②电解质导电一定发生eq \x(\s\up1(04))________变化。 目录 把电能直接转化为化学能 外接电源 电源相连的两个电极 电解质 熔融电解质 闭合回路 * 2.电解池的构成及工作原理 (1)概念：电解池是eq \x(\s\up1(01))________________________________的装置。 (2)电解池的构成条件 ①有eq \x(\s\up1(02))______________；有与eq \x(\s\up1(03))____________________________。 ②eq \x(\s\up1(04))___________溶液(或eq \x(\s\up1(05))____________________)。 ③形成eq \x(\s\up1(06))______________。 目录 阴极 阳极 还原反应 氧化反应 Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl--2e－===Cl 2↑ * (3)电解池工作原理 以用惰性电极电解CuCl2溶液为例： 总反应方程式：eq \x(\s\up1(13))___________________________。 CuCl2eq \o(=====,\s\up17 (电解))Cu＋Cl2↑ 目录 负极 阴极 阳极 正极 阴极 阳极 * (4)电解池中电子和离子的移动方向 ①电子：从电源eq \x(\s\up1(14))__________流出后，流向电解池的eq \x(\s\up1(15))_________；从电解池的eq \x(\s\up1(16))___________流出后，流向电源的eq \x(\s\up1(17))__________。 目录 * 3.电极上离子放电顺序 (1)阴极：(与电极材料无关)氧化性强的先放电，放电顺序： eq \o(――――――――――――→,\s\up17(H＋、Cu2＋、Fe3＋、Ag＋),\s\do15(放电由难到易)) (2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。 若是惰性电极作阳极，放电顺序： eq \o(―――――――――――――→,\s\up17(S2－、I－、Br－、Cl－、OH－),\s\do17(放电由易到难)) 目录 [提醒]　(1)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的离子放电。 (2)最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。 * 目录 4.惰性电极电解电解质溶液的四种类型 * 目录 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ * (1)放H2生碱型：(以NaCl为例) 阴极反应式：eq \x(\s\up1(01))___________________________________。 (2)电解电解质型：(以CuCl2为例) 阳极反应式：eq \x(\s\up1(02))____________________________________。 (3)电解水型：(以H2SO4为例) 阳极反应式：eq \x(\s\up1(03))_____________________________________。 (4)放O2生酸型：(以CuSO4为例) 总离子方程式：eq \x(\s\up1(04))________________________________________。 2Cu2＋＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))2Cu＋O2↑＋4H 目录 × × 阴极上Cu2＋得电子生成铜单质。 电解H2SO4溶液时，实际是电解H2O的过程，故溶液中c(H＋)增大，pH减小。 错因 * 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)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。( ) 错因：_____________________________________________________________________ (2)电解盐酸、硫酸溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大。( ) 错因：_____________________________________________________________________ 目录 √ × 电解池中，电子从电源的负极流向电解池的阴极。 错因 * (3)电解时，电解液中阳离子移向阴极，发生还原反应。(  ) 错因：_____________________________________________________________________ (4)电解池中，电子从电源的负极流向电解池的阳极。( ) 错因：_____________________________________________________________________ 目录 × × Cu作阳极时，阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。 应通入HCl气体。 错因 * (5)电解稀硫酸制H2、O2时，可用不活泼的铜作阳极。(  ) 错因：_____________________________________________________________________ (6)用惰性电极电解饱和食盐水一段时间后，加入盐酸可使电解质溶液恢复到电解前的状态。(  ) 错因：_____________________________________________________________________ 目录 2Cl－－2e－===Cl2↑ 氧化反应 * 二、电解原理的应用 1.氯碱工业——电解饱和食盐水 (1)习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业， 其装置如图所示： (2)电极反应 阳极：eq \x(\s\up1(01))___________________ (反应类型：eq \x(\s\up1(02))_____________)， 目录 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 还原反应 * 阴极：eq \x(\s\up1(03))_________________________ (反应类型：eq \x(\s\up1(04))______________)， 总反应方程式：eq \x(\s\up1(05))___________________________________________， 总离子方程式：eq \x(\s\up1(06))__________________________________________。 (3)阳离子交换膜的作用：阳离子交换膜只允许阳离子通过，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溶液反应而影响烧碱的质量。 2NaCl＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 2Cl－＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 目录 阴 阳 含有镀层金属离子的溶液(如CuSO4溶液) Cu－2e－===Cu2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 阳 阴 不变 * 2.电镀(以在铁器表面镀铜为例) (1)镀件作eq \x(\s\up1(01))______极，镀层金属铜作eq \x(\s\up1(02))_______极。 (2)电解质溶液是eq \x(\s\up1(03))_____________________________________________。 (3)电极反应 阳极：eq \x(\s\up1(04))________________________； 阴极：eq \x(\s\up1(05))_________________________。 (4)特点：eq \x(\s\up1(06))_____极溶解，在eq \x(\s\up1(07))______极沉积，电镀液的浓度eq \x(\s\up1(08))_________。 目录 粗铜 纯铜 Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Cu－2e－===Cu2＋ Cu2＋＋2e－===Cu * 3.电解精炼铜(粗铜中含Zn、Fe、Ag、Au等杂质) (1)电极材料：阳极为eq \x(\s\up1(01))________；阴极为eq \x(\s\up1(02))_________。 (2)电解质溶液：含Cu2＋的可溶性盐溶液。 (3)电极反应 阳极：eq \x(\s\up1(03))__________________________________________________________。 阴极：eq \x(\s\up1(04))________________________。 (4)特点：粗铜中的Ag、Au等以阳极泥的形式沉淀下来，电解液中Cu2＋的浓度减小。 目录 2Cl－－2e－===Cl2↑ Na＋＋e－===Na * 4.电冶金 本质为Mn＋＋ne－===M，利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 (1)冶炼钠 2NaCl(熔融)eq \o(=====,\s\up17(电解))2Na＋Cl2↑ 阳极反应式：eq \x(\s\up1(01))______________________________ 阴极反应式：eq \x(\s\up1(02))_______________________________ 目录 Mg＋Cl2↑ 4Al＋3O2↑ [强调]　不用电解熔融MgO制镁，因为MgO熔点高、耗能大。 [强调]　不用电解熔融AlCl3制铝，原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电。 * (2)冶炼镁 MgCl2(熔融)eq \o(=====,\s\up17(电解))eq \x(\s\up1(03))_________________ (3)冶炼铝 2Al2O3(熔融)eq \o(=======,\s\up17(电解),\s\do15(Na3AlF6))eq \x(\s\up1(04))___________________ 目录 × × 电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。 不采用电解MgO制金属镁，因为MgO熔点高、耗能大、不经济，不能用电解AlCl3制金属铝，因为熔融AlCl3不导电。 错因 * 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中的c(Cu2＋)均保持不变。( ) 错因：_____________________________________________________________________ (2)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3。( ) 错因：_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 目录 √ × 电解冶炼金属应电解其熔融化合物，而不是水溶液。 错因 * (4)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的负极。( ) 错因：_______________________________________________________________ (5)用电解法冶炼金属时，都可以电解相应化合物的水溶液。( ) 错因：_______________________________________________________________ 目录 失去电子 金属阳离子 * 三、金属的腐蚀与防护 1.金属腐蚀的本质 金属原子eq \x(\s\up1(01))____________变为eq \x(\s\up1(02))_________________，金属发生氧化反应。 目录 其表面接触的一些物质(如O2、 Cl2、SO2等 电解质溶液 无 有微弱 氧化 氧化 电化学 * 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 金属与eq \x(\s\up1(01))_____________________________ ________________直接反应而引起的腐蚀 不纯的金属与eq \x(\s\up1(02))______________接触时发生原电池反应 现象 eq \x(\s\up1(03))_____电流产生 eq \x(\s\up1(04))________电流产生 本质 金属被eq \x(\s\up1(05))________ 较活泼金属被eq \x(\s\up1(06))__________ 联系 两者往往同时发生，eq \x(\s\up1(07))____________腐蚀更普遍 目录 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 [提醒]　钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈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(铁锈)＋(3－x)H2O。 * (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 eq \x(\s\up1(08))_____________________ eq \x(\s\up1(09))______________________，且溶有一定量氧气 电极反应 负极 eq \x(\s\up1(10))_______________________ 正极 eq \x(\s\up1(11))____________________ eq \x(\s\up1(12))_____________________ 总反应式 eq \x(\s\up1(13))_________________________ eq \x(\s\up1(14))_________________________ 目录 原电池 负 正 电解 阴 阳 * 3.金属的防护 (1)电化学保护法 ①牺牲阳极法——eq \x(\s\up1(01))____________原理 a.eq \x(\s\up1(02))____极：比被保护金属活泼的金属；b.eq \x(\s\up1(03))_______极：被保护的金属设备。 ②外加电流法——eq \x(\s\up1(04))________原理 a.eq \x(\s\up1(05))_____极：被保护的金属设备；b.eq \x(\s\up1(06))______极：惰性电极。 目录 * (2)改变金属材料的组成，如制成合金、不锈钢等。 (3)在金属表面覆盖保护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等。 目录 × × 金属的电化学腐蚀更普遍。 食盐水为中性溶液，生铁发生吸氧腐蚀。 错因 * 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)金属的化学腐蚀比电化学腐蚀更普遍。( ) 错因：_____________________________________________________________________ (2)生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀。( ) 错因：_____________________________________________________________________ 目录 × × 由于铁比锡活泼，锡层破损后，形成原电池，铁作负极，腐蚀加快。 水膜酸性较强时，会发生析氢腐蚀。 √ × 外加电流法是把被保护的器件作阴极，与外加电源负极相连。 错因 * (3)当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用。( ) 错因：_____________________________________________________________________ (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。( ) 错因：_____________________________________________________________________ (5)牺牲阳极法是利用原电池原理防腐蚀。( ) 错因：_____________________________________________________________________ (6)将水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的正极相连，可防止水闸被腐蚀。( ) 错因：_____________________________________________________________________ 提升训练 目录 考点1　电解原理 题组一　理解与探析电解原理 1.(2023·海南省高三期末诊断)某工业碱性废水中含S2－，利用如图装置可将其转化为FeS。下列说法正确的是(　　) A.Fe棒连接电源的负极 B.b电极一定是惰性材料 C.阳极反应式为Fe－2e－＋S2－===FeS↓ D.气体X可能是O2 答案 * 目录 2.用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是(　　) A.NaBr、CuCl2、Ba(OH)2 B.NaOH、H2SO4、CuSO4 C.KOH、HNO3、Na2SO4 D.NaCl、Cu(NO3)2、MgSO4 答案 * 目录 电 解后电解质溶液的复原 需加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为Cu(OH)2与生成的H2SO4反应后使水量增加。使电解后的溶液恢复原状的方法：先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如： ①NaCl溶液：通HCl气体(不能加盐酸)； ②AgNO3溶液：加Ag2O固体； ③CuCl2溶液：加CuCl2固体； ④KNO3溶液：加H2O； ⑤CuSO4溶液：加CuO或CuCO3[不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3] * 目录 答案 * 题组二　分析与归纳电解池电极反应式的书写 3.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有(　　) ①2Cu2＋＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))2Cu＋4H＋＋O2↑ ②Cu2＋＋2Cl－eq \o(=====,\s\up17(电解))Cu＋Cl2↑ ③2Cl－＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－ ④2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))2H2↑＋O2↑ A.①②③ B.①④ C.②③④ D.②④ 目录 解析　用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积之比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，假设n(CuSO4)＝1 mol，则n(NaCl)＝3 mol，n(CuSO4)＝n(Cu2＋)＝1 mol，n(NaCl)＝n(Cl－)＝3 mol。第一阶段：阳极上Cl－放电，阴极上Cu2＋放电，当铜离子完全反应时消耗2 mol Cl－，所以还剩余1 mol Cl－，此阶段发生的电解反应式为②；第二阶段：阳极上Cl－放电，阴极上H2O放电，当Cl－完全反应前，发生的电解反应式为③；第三阶段：电解Na2SO4和NaOH的混合溶液，发生的电解反应式为④。 解析 * 目录 a Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2↓＋4H＋ 答案 * 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的装置如图甲所示。 写出电解时阴极的电极反应式：__________________________________________。 (2)通过电解含Mn2＋、SOeq \o\al(2－,4)、Cl－等酸性废液可重新获得MnO2，装置示意图如图乙。 在________(填“a”或“b”)极获得MnO2，电极反应式为______________________________________________________________。 PbCl＋2e－===Pb↓＋4Cl－ 目录 答案 解析 * 考点2　电解原理的应用 题组一　探究与运用电解原理 1.(2023·宁波市高三选考模拟)铝的冶炼在工业上通常采用电解Al2O3的方法，装置如图所示。研究表明，电解AlCl3­NaCl熔融盐也可得到Al，熔融盐中铝元素主要存在形式为AlCleq \o\al(－,4)和Al2Cleq \o\al(－,7)。下列说法不正确的是(　　) A.电解Al2O3装置中B电极为阴极，发生还原反应 B.电解Al2O3过程中碳素电极虽为惰性电极，但生产中会有损耗，需定期更换 C.电解AlCl3­NaCl时阴极反应式可表示为4Al2Cleq \o\al(－,7)＋3e－===Al＋7AlCleq \o\al(－,4) D.电解AlCl3­NaCl时AlCleq \o\al(－,4)从阳极流向阴极 解析　电解时AlCleq \o\al(－,4)从阴极流向阳极，故D错误。 目录 答案 解析 * 2.用电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2Oeq \o\al(2－,7))时，以铁板作阴、阳极，处理过程中发生反应：Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。下列说法中错误的是(　　) A.阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋ B.电解过程中废水的pH不发生变化 C.电解过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D.电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2Oeq \o\al(2－,7)被还原 解析　铁作阳极，反应为Fe－2e－===Fe2＋，阴极为H＋放电，同时Fe2＋还原Cr2Oeq \o\al(2－,7)也消耗H＋，c(H＋)变小，pH变大，B错误。 目录 答案 * 题组二　微观探析与电解有关的计算 3.(2023·山东济宁高三期末检测)用电解法可将CO2转化为工业原料C2H4、CO，原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.离子交换膜为质子交换膜 B.若乙室产物只有1 mol CO生成，则乙室质量增加18 g C.若乙室生成CO、C2H4物质的量之比为1∶1，则两电极产生气体的物质的量相同 D.电解过程中甲室稀硫酸浓度不断增大 目录 解析　二氧化碳在铜电极表面转化为乙烯，碳元素从＋4价降低为－2价，被还原，该电极是电解池的阴极，Pt电极为阳极。若阴极生成CO与C2H4的物质的量之比为1∶1，设两种产物都是1 mol，则转移电子的总物质的量为14 mol，阳极产生氧气的物质的量为3.5 mol，两电极产生气体的物质的量不相同，C错误。 解析 * 目录 答案 * 4.在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中，c(NOeq \o\al(－,3))＝6 mol·L－1，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是(　　) A.电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol B.向电解后的溶液中加入98 g的Cu(OH)2可恢复为原溶液 C.原混合溶液中c(K＋)＝4 mol·L－1 D.电解后溶液中c(H＋)＝2 mol·L－1 目录 解析 * 解析　石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，n(O2)＝eq \f(22.4 L,22.4 L·mol－1)＝1 mol，阳极发生反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成1 mol氧气转移4 mol电子，阴极发生反应Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，生成1 mol氢气，转移2 mol电子，因此还要转移2 mol电子生成1 mol铜，电解得到的Cu的物质的量为1 mol，故A错误；c(Cu2＋)＝eq \f(1 mol,0.5 L)＝2 mol·L－1，由电荷守恒可知，原混合溶液中c(K＋)为6 mol·L－1－2 mol·L－1×2＝2 mol·L－1，故C错误；开始电解时发生反应2Cu2＋＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋，n(H＋)＝2n(Cu)＝2 mol，当Cu2＋消耗完后，电解HNO3、KNO3溶液，实质上是电解水，n(H＋)＝2 mol不变，电解后溶液中c(H＋)为eq \f(2 mol,0.5 L)＝4 mol·L－1，故D错误。 目录 电化学综合计算的三种常用方法 (1)根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例关系进行计算。 (2)根据得失电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中电解的分阶段计算。 * 目录 * (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式： (其中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 目录 答案 * 考点3　金属的腐蚀与防护 题组一　辨识与探析金属的腐蚀 1.在潮湿的深层中性土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌可促使SOeq \o\al(2－,4)与H2反应生成S2－，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图Ⅰ所示，因此埋在地下的钢管常需要加以保护，使其免受腐蚀，所用装置如图Ⅱ所示。下列说法正确的是(　　) A.图Ⅱ中钢管附近土壤的pH可能会上升 B.图Ⅰ中钢管腐蚀的含铁产物只有FeS C.图Ⅱ中金属棒X可能为铜，可使钢管表面腐蚀电流接近于零 D.图Ⅱ中金属棒X的作用是作为损耗正极材料和传递电流 目录 解析　题图Ⅱ中没有外加电源，采用的是牺牲阳极法，根据原电池原理，金属棒X应作负极，金属棒X的活泼性应大于铁，若金属棒X是铜，则形成Fe­Cu原电池，会加速铁的腐蚀；题图Ⅱ中钢管作正极，正极上H2O发生还原反应生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，故钢管附近土壤中的c(OH－)会增大，pH可能会上升，A正确，C、D错误；题图Ⅰ钢管腐蚀的过程中，负极上Fe失去电子发生氧化反应生成的Fe2＋与正极周围的S2－和OH－反应分别生成FeS和Fe(OH)2，B错误。 解析 * 目录 答案 * 2.一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如下表： pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14 腐蚀快慢 较快 慢 较快 主要产物 Fe2＋ Fe3O4 Fe2O3 FeOeq \o\al(－,2) 下列说法正确的是(　　) A.pH<4时，发生析氢腐蚀 B.随pH的升高，含碳钢的腐蚀速率逐渐加快 C.pH为14时，负极反应式为2H2O＋Fe－3e－===FeOeq \o\al(－,2)＋4H＋ D.pH为7时，负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋，生成的Fe3＋被空气中的氧气氧化为Fe2O3 目录 判断金属腐蚀快慢的规律 (1)对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：电解池原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 (2)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，较活泼的金属腐蚀越快。 (3)对同一种电解质溶液来说，一般电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 * 目录 题组二　探究与归纳金属腐蚀的防护方法 3.(2023·沈阳市郊联体高三联考)港珠澳大桥设计寿命120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是(　　) A.防腐原理主要是避免发生反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 B.构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等，防止形成原电池 C.采用外加电流法时需外接镁、锌等作辅助阳极 D.钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀 解析　外加电流法中，钢铁作阴极被保护，惰性电极作阳极，C错误。 答案 解析 * 目录 4.(2023·广东省深圳市光明区高三模拟)我国有着丰富的海风资源，在海水中建立风电设备，防腐蚀是一个突出问题。下列说法正确的是(　　) A.钢铁构件表面的镀铜破损后依然会保护内部钢铁不被腐蚀 B.可将钢铁构件与电源负极连接减缓腐蚀发生 C.钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为Fe－3e－===Fe3＋ D.海水中发生化学腐蚀的速率大于电化学腐蚀速率 答案 * 核心素养 科学探究与创新意识——离子交换膜在电化学中的应用 【素养要求】　离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因它对离子具有选择透过性，且电化学性能优良，在涉及电化学的工业生产中广泛应用。由于离子交换膜能将工业生产与化学知识有机的融合，考查学生学以致用的能力，故近几年的电化学高考试题中年年涉及。 * 1.离子交换膜的种类及作用 阳离子交换膜 只允许阳离子透过，不允许阴离子或某些分子透过 阴离子交换膜 只允许阴离子透过，不允许阳离子或某些分子透过 质子交换膜 只允许H＋透过，不允许其他阳离子和阴离子透过 双极膜 由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为H＋和OH－的离子源 * 2.离子交换膜的功能 选择性透过离子，平衡电荷，形成闭合回路。 3.离子交换膜的应用 (1)隔离某些物质，防止发生反应。 (2)用于物质的制备(电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物质)。 (3)物质分离、提纯。 * 1.(2023·浙江6月选考)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 解析　电极B为阴极，氧气得电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B错误。 答案 解析 * 2.(2023·黄冈市高三质量抽测)“电解法”制备氢碘酸的装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜，在直流电作用下复合层间的H2O解离成H＋和OH－(少量I－会因为浓度差通过BPM膜)。下列说法正确的是(　　) A.a极的电势比b极的低 B.A、B膜均为阳离子交换膜 C.若撤去A膜，对该电解池的工作无影响 D.电解过程中，图中三处H2SO4溶液的浓度均不变 答案 * 解析　 b极为阴极，a极为阳极，a极的电势比b极的高，A错误；若撤去A膜，I－可在a极失去电子生成I2，对该电解池的工作有影响，C错误；电解过程中，a极上水失去电子生成O2和H＋，溶液体积减小，故①室中H2SO4溶液的浓度增大，②室中H＋与OH－反应产生H2O，H2SO4溶液浓度减小，D错误。 解析 * 目录 3.Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4。 (1)根据题意，写出Cu、Fe两极的电极反应式___________________________________________________________________。 答案 * Cu：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ Fe：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O 目录 (2)请分析离子交换膜a、b分别是哪类离子交换膜？通过什么离子？a%与b%的大小关系如何？________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)为了使装置连续工作，如何操作？____________________________________________________________________。 Fe电极反应消耗OH－，b交换膜应为阴离子交换膜，通过OH－；Cu电极反应产生OH－，保证电荷守恒，a交换膜为阳离子交换膜，通过Na＋；b%>a% 将左侧流出的NaOH溶液补充到装置的中部 答案 * 目录 4.多极膜电渗析一步法制酸碱的技术进入工业化阶段。某科研小组研究采用BMED膜堆(如图所示)模拟以精制浓海水为原料直接制备酸和碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(a、d)。 (1)请分析电极X、Y的名称，并写出电极反应式__________________________________________________________________________________________________________________。 答案 * OH－移向阳极，H＋移向阴极，电极X、Y分别为阳极、阴极；阳极：2OH－－2e－===eq \f(1,2)O2↑＋H2O，阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 目录 (2)交换膜b、c分别是哪类交换膜？Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ口排出什么物质？______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)双极膜a左侧膜和右侧膜分别是哪类离子交换膜？_______________________________________________。 b为阴离子交换膜，c为阳离子交换膜。Ⅰ口排出酸液，Ⅱ口排出淡海水，Ⅲ口排出碱液 左侧膜为阴离子交换膜，右侧膜为阳离子交换膜 答案 * 真题演练 目录 答案 * 1.(2023·浙江1月选考)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是(　　) A.石墨电极为阴极，发生氧化反应 B.电极A的电极反应：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2O C.该体系中，石墨优先于Cl－参与反应 D.电解时，阳离子向石墨电极移动 目录 解析　 石墨电极为阳极，A错误；该电解池的电解质为熔融盐，不存在H＋，B错误；根据阳极上生成CO知，石墨优先于Cl－参与反应，C正确；石墨电极为阳极，阴离子O2－向石墨电极移动，D错误。 解析 * 目录 答案 * 2.(2023·北京卷)回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。 下列说法不正确的是(　　) A.废气中SO2排放到大气中会形成酸雨 B.装置a中溶液显碱性的原因是HCOeq \o\al(－,3)的水解程度大于HCOeq \o\al(－,3)的电离程度 C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2 D.装置b中的总反应为SOeq \o\al(2－,3)＋CO2＋H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))HCOOH＋SOeq \o\al(2－,4) 目录 解析　 装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，CO2与NaHCO3溶液不反应，不能吸收CO2，C错误。 解析 * 目录 3.(2022·广东高考)为检验牺牲阳极的阴极保护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3% NaCl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AgNO3溶液产生沉淀 B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现 C.加入KSCN溶液无红色出现 D.加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成 解析　K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2＋的试剂，加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀出现，说明溶液中没有亚铁离子，故D能说明铁片没有被腐蚀。 答案 解析 * 目录 4.(2022·浙江6月选考)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是(　　) A.电极A为阴极，发生还原反应 B.电极B的电极反应：2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋ C.电解一段时间后溶液中Mn2＋浓度保持不变 D.电解结束，可通过调节pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3 答案 * 目录 解析　由题图可知，电极B上Mn2＋转化为MnO2，电极反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋，电极B为阳极，则电极A为阴极，电极反应式为2LiMn2O4＋6e－＋16H＋===2Li＋＋4Mn2＋＋8H2O，A、B正确；依据得失电子守恒，电解池总反应为2LiMn2O4＋4H＋===2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，反应生成了Mn2＋，Mn2＋浓度增大，C错误；由分析可知，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确。 解析 * 目录 5.(2022·海南高考)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。 下列有关说法正确的是(　　) A.在b电极上，N2被还原 B.金属Ag可作为a电极的材料 C.改变工作电源电压，反应速率不变 D.电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少 答案 * 目录 解析　由题图可知，N2在b电极转化为NH3，N元素的化合价降低，得电子发生还原反应，A正确；a电极为阳极，若金属Ag作a电极的材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，反应速率会发生改变，C错误；电解过程中，固体氧化物电解质中O2－的量不会改变，D错误。 解析 * 目录 6.(2021·全国乙卷)沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。 下列叙述错误的是(　　) A.阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应 B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO C.阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气 D.阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理 答案 * 目录 解析　海水中除了水，还含有大量的Na＋、Cl－、Mg2＋等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl－会优先失电子生成Cl2，阴极区H2O优先得电子生成H2和OH－。根据分析可知，A正确；阳极区生成的Cl2与阴极区生成的NaOH在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；因为H2是易燃性气体，所以阴极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确；阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，会使海水中的Mg2＋等沉淀，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢，需定期清理，D错误。 解析 * 目录 答案 * 7.(2021·广东高考)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如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pH均增大 B.生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g 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：2Co2＋＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2Co＋O2↑＋4H＋ 目录 解析 * 解析　由题图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，Ⅰ室中放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，电极反应式为Co2＋＋2e－===Co，Ⅲ室中氯离子通过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，电解总反应的离子方程式为2Co2＋＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2Co＋O2↑＋4H＋。由分析可知，Ⅰ室因消耗H2O，溶液pH减小，Ⅰ室生成的氢离子通过阳离子交换膜向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，A错误；由分析可知，阴极生成1 mol钴，阳极有1 mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18 g，B错误；若移除离子交换膜，氯离子会优先在阳极失去电子生成氯气，石墨电极的电极反应会发生变化，C错误。 目录 阳 Na＋ 答案 * 8.(2021·山东高考节选)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4＋4H2Oeq \o(=====,\s\up7(通电))2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑。则 Na2Cr2O7在________(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为________。 目录 解析 * 解析　由4Na2CrO4＋4H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑可知，电解过程中实质是电解水，阳极上水失去电子生成H＋和O2，阴极上水得到电子生成H2和OH－，由2CrOeq \o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋H2O可知，Cr2Oeq \o\al(2－,7)在氢离子浓度较大的电极室中制得，即Na2Cr2O7在阳极室产生；电解过程中，阴极产生氢氧根离子，氢氧化钠在阴极生成，所以Na＋通过离子交换膜移向阴极。 目录 解析　(a)、(c)的阳极发生的反应分别为H2－2e－===2H＋、3H2－6e－＋2N3－===2NH3，B错误。 答案 解析 * 1.目前报道的电催化还原N2制NH3的主要类型如图所示： 下列说法错误的是(　　) A.(a)、(c)的电解总反应相同 B.(a)、(c)的阳极发生的反应相同 C.(b)的阴极反应为N2＋3H2O＋6e－===2NH3＋3O2－ D.每生成1 mol NH3，(a)、(b)和(c)转移的电子数均相同 目录 答案 * 2.北京化工大学的科研工作者研究出将CO2转化为甲酸，同时将5­羟甲基糠醛转化为2，5­呋喃二羧酸的电化学增值装置，如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。 下列说法正确的是(　　) A.双极膜中间层中的OH－在外电场作用下向电极b方向迁移 B.阴极上的反应式为 INCLUDEPICTURE "383HX3.TIF" \* MERGEFORMAT ＋6e－＋2H2O===＋6H＋ C.制得1 mol羧基，理论上外电路中迁移了3 mol电子 D.工作时，电极b区域pH不变 目录 解析　分析题图，电极a上发生还原反应，为阴极，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，电极b为阳极，电极反应式为 －6e－＋6OH－=== ＋4H2O；双极膜中H＋移向阴极，OH－移向阳极，A正确；由分析可知，B错误；电路中转移6 mol电子时，共生成5 mol羧基(3 mol HCOOH和1 mol )，C错误；工作时，当电路中转移6 mol电子时，有6 mol OH－移向b极区参与反应，同时电极b区域生成羧酸，使得pH减小，D错误。 解析 * 目录 课时作业 [建议用时：40分钟] 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 * 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1.化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语正确的是(　　) A.用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑ B.铅酸蓄电池放电时的正极反应式为Pb－2e－＋SOeq \o\al(2－,4)===PbSO4 C.粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应只有Cu－2e－===Cu2＋ D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 * 2.下列关于电化学的叙述正确的是(　　) A.图①两极均有气泡产生，滴加酚酞溶液时石墨一极变红 B.图②装置可以验证牺牲阳极法 C.图③可以模拟钢铁的吸氧腐蚀，碳棒一极的电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D.上述4个装置中，图①、②中Fe腐蚀速率较快，图③中Fe腐蚀速率较慢 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 * 3.(2023·南京六校高三联考)某医用超声清洗器带有臭氧消毒功能，其臭氧电解发生器的原理如图所示。下列叙述不正确的是(　　) A.阳极可能的副产物有O2 B.阴极电极反应为O2＋4e－＋4HR===2H2O＋4R－ C.装置所用的离子交换膜是阳离子交换膜 D.容器内壁可用不锈钢、陶瓷、橡胶等材质 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析　 A项，由题图知，阳极上H2O转化为O3，氧元素化合价升高，发生氧化反应，也可能生成O2，正确；B项，阴极上O2得电子转化为H2O，由电荷守恒知，需用H＋平衡电荷，由于是固体酸，HR不可拆开，正确；C项，阳极反应式为3H2O－6e－===O3↑＋6H＋，生成的H＋要移向阴极，故所用的离子交换膜是阳离子交换膜，正确；D项，橡胶会被O3氧化，错误。 解析 * 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 * 4.工业上以K2MnO4溶液为原料制取KMnO4的装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.b是电源的正极 B.离子交换膜允许阴离子通过 C.阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ D.生成0.4 mol KMnO4时，产生的气体为4.48 L 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析　该装置是以K2MnO4溶液为原料制取KMnO4，该过程中K2MnO4被氧化，则通入K2MnO4溶液的一极为阳极，则a为电源正极，b为电源负极，通入稀KOH溶液的一极为阴极。根据分析可知A错误；电解时阴极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，生成的OH－结合迁移到阴极的K＋得到KOH，所以流出的为浓KOH溶液，则离子交换膜应允许阳离子(K＋)通过，B错误，C正确；未注明是否为标准状况，无法确定气体的体积，D错误。 解析 * 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 * 5.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B.通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C.断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn D.断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析　由CuCl是在小孔内壁生成，可知Cl－会从小孔外向小孔内移动，C错误。 答案 解析 * 6.考古发掘出的古代青铜器(含铜、锡等金属)表面经常出现小孔腐蚀，这是一种电化学腐蚀现象。小孔腐蚀的过程及铜腐蚀产物(铜锈)的成分如图所示。 已知：2CuCl＋H2OCu2O＋2HCl。 下列分析不正确的是(　　) A.氧气是正极反应物 B.铜锈的成分与氧气浓度、pH有关 C.图乙中，Cl－从小孔内向小孔外移动 D.青铜中的锡也会发生电化学腐蚀 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 * 7.(2023·广东省六校联考)对氨基苯酚(，俗称PAP)是一种重要的精细化工中间体，工业上常采用电解硝基苯的方法制取，其装置原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.电源a为负极 B.电极c上发生的电极反应式为＋4H＋＋4e－===＋H2O C.离子交换膜最好用质子交换膜 D.当生成1 mol 时，右侧生成的CO2在标准状况下体积为44.8 L 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 * 解析　CH3COO－转化为CO2，碳元素化合价升高，发生氧化反应，则电极c为阴极，电源a为负极，A正确；NH4Cl溶液显酸性，c电极上发生反应的电极反应式为＋4H＋＋4e－=== ＋H2O，B正确；电解池中左侧消耗H＋，右侧产生H＋，故离子交换膜选用质子交换膜，C正确；电极d上的反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===7H＋＋2CO2↑，当生成1 mol 时转移4 mol e－，右侧生成的CO2在标准状况下体积为22.4 L，D错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 * 8.以石墨电极电解200 mL CuSO4溶液，电解过程中转移电子的物质的量n(e－)与产生气体总体积V(标准状况)的关系如图所示，下列说法中正确的是(　　) A.电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2 mol·L－1 B.忽略溶液体积变化，电解后所得溶液中c(H＋)＝2 mol·L－1 C.当n(e－)＝0.6 mol时，V(H2)∶V(O2)＝3∶2 D.向电解后的溶液中加入16 g CuO，则溶液可恢复到电解前的浓度 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 * 解析　电解CuSO4溶液时，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，若阴极上没有氢离子放电，则图中气体体积与转移电子物质的量的关系曲线是直线，而题图中是折线，说明阴极上还发生反应：2H＋＋2e－===H2↑。当转移0.4 mol电子时，Cu2＋恰好完全反应，n(Cu2＋)＝eq \f(0.4 mol,2)＝0.2 mol，根据铜原子守恒得，c(CuSO4)＝c(Cu2＋)＝eq \f(0.2 mol,0.2 L)＝1 mol·L－1，A错误； 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 * 当转移0.4 mol电子时，生成n(H2SO4)＝0.2 mol，随后相当于电解水，因为忽略溶液体积变化，所以电解后所得溶液中c(H＋)＝eq \f(0.2 mol×2,0.2 L)＝2 mol·L－1，B正确；当n(e－)＝0.6 mol时，发生反应：2CuSO4＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4、2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))2H2↑＋O2↑，n(H2)＝0.1 mol，n(O2)＝0.1 mol＋0.05 mol＝0.15 mol，所以V(H2)∶V(O2)＝0.1 mol∶0.15 mol＝2∶3，C错误；因电解后从溶液中析出Cu、O2、H2，所以只加入CuO不能使溶液恢复到电解前的浓度，D错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 * 9.(2023·山东潍坊高三期末考试)己二腈[NC(CH2)4CN]是合成尼龙66的重要中间体。利用电解技术将丙烯腈(CH2===CHCN)转化为己二腈的装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.石墨电极1是阴极 B.电解过程中稀硫酸浓度减小 C.石墨电极2的电极反应式为2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－―→NC(CH2)4CN D.制备1 mol NC(CH2)4CN，生成O2的体积为22.4 L(标准状况) 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 * 解析　石墨电极2的电极反应式：2CH2===CHCN＋2H＋＋2e―→NC(CH2)4CN，发生还原反应，为阴极，则石墨电极1是阳极，A错误；石墨电极1为阳极，电极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，消耗水，稀硫酸浓度增大，B错误；根据反应式2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－―→NC(CH2)4CN，知生成1 mol NC(CH2)4CN，转移2 mol电子，再根据反应式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，知生成0.5 mol O2，标准状况下体积为11.2 L，D错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 * 10.某研究团队用HCl­CuCl2混合溶液作腐蚀液，处理工业废铜，提升经济效益，其方法如图所示，水在BDD电极上生成一种具有强氧化性的羟基自由基(HO·)，下列有关说法错误的是(　　) A.X为盐酸 B.BDD电极反应式：H2O－e－===HO·＋H＋ C.蚀铜槽中发生的反应：CuCl2＋Cu＋4HCl===2H2CuCl3 D.当SS电极生成32 g Cu时，将交换1 mol Cl－到BDD电极区域 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 * 解析　阳极(BDD电极)上发生反应：H2O－e－===H＋＋HO·，羟基自由基与H2CuCl3发生反应：H2CuCl3＋HO·===CuCl2＋H2O＋HCl，CuCl2进入蚀刻液中发生反应：CuCl2＋Cu＋4HCl===2H2CuCl3；阴极(SS电极)上发生反应：H2CuCl3＋e－===Cu＋2H＋＋3Cl－，产物中部分Cl－通过阴离子交换膜由阴极向阳极移动，HCl进入蚀铜槽中循环利用。根据SS电极的电极反应可知，SS电极生成32 g Cu时，转移电子0.5 mol，因此将交换0.5 mol Cl－到BDD电极区域，D错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 * 11.(2023·沈阳市郊联体高三联考)目前可采用“双极膜组”电渗析法淡化海水，同时获得副产品A和B，其模拟工作原理如图所示。M和N为离子交换膜，在直流电作用下，双极阴阳膜(BP)复合层间的H2O解离成H＋和OH－，作为H＋和OH－的离子源。下列说法正确的是(　　) A.X电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ B.M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，BP膜的作用是选择性通过Cl－和Na＋ C.每生成5.6 L气体a，理论上获得副产品A和B各0.5 mol D.“双极膜组”电渗析法也可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH) 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 * 解析　 由分析知，A错误；BP膜的作用是选择性通过H＋和OH－，B错误；没有指明气体所处状况，无法进行计算，C错误；“双极膜组”电渗析法由NaCl溶液获得了酸(HCl)和碱(NaOH)，由此推知，也可由MX溶液制备相应的酸(HX)和碱(MOH)，D正确。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 33.6 答案 * 二、非选择题 12.如图是一个电化学过程的示意图，其中B电极的电极材料为碳。请填空： (1)甲池中，通入甲醇一极的电极反应式为______________________________________。 (2)乙池中，总反应离子方程式为________________________________________。 (3)在此过程中若完全反应，乙池中A极的质量增加648 g，则甲池中理论上消耗O2________L(标准状况下)。 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O 4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 * 解析　(3)乙池中A极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，甲池中通入O2的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，根据电子转移守恒建立关系式为4Ag～4e－～O2，n(Ag)＝eq \f(648 g,108 g/mol)＝6 mol，则n(O2)＝eq \f(6 mol,4)＝eq \f(3,2) mol，则标准状况下，甲池中理论上消耗O2的体积V(O2)＝22.4 L/mol×eq \f(3,2) mol＝33.6 L。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 阳 H＋ 答案 * 13.双极膜由阳离子交换膜、催化剂层和阴离子交换膜组合而成，在直流电场作用下可将水解离，在双极膜的两侧分别得到H＋和OH－，将其与阳离子交换膜(阳膜)、阴离子交换膜(阴膜)组合，可有多种应用。 (1)海水淡化：模拟海水淡化，双极膜组合电解装置示意图如图甲。 ①X极是________(填“阴”或“阳”)极。 ②电解后可获得较浓的盐酸和较浓的NaOH溶液，图甲中双极膜的右侧得到的是________(填“H＋”或“OH－”)。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)钠碱循环法脱除烟气中的SO2，并回收SO2：用pH>8的Na2SO3溶液作吸收液，脱除烟气中的SO2，至pH<6时，吸收液的主要成分为NaHSO3，需再生。 Ⅰ.加热pH<6时的吸收液使其分解，回收SO2并再生吸收液。所得的再生吸收液对SO2的吸收率降低，结合离子方程式解释原因：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案 * 加热pH<6时的吸收液，分解的过程中还发生反应：2SOeq \o\al(2－,3)＋O2===2SOeq \o\al(2－,4)，2HSOeq \o\al(－,3)＋O2===2SOeq \o\al(2－,4)＋2H＋，且加热加快化学反应速率，造成再生吸收液中c(SOeq \o\al(2－,3))降低，使SO2的吸收率降低 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 B 答案 * Ⅱ.双极膜和阴膜组合电渗析法处理pH<6时的吸收液，可直接获得再生吸收液和含较高浓度HSOeq \o\al(－,3)的溶液，装置示意图如图乙。 ①再生吸收液从________(填“A”或“B”)室流出。 ②简述含较高浓度HSOeq \o\al(－,3)的溶液的生成原理：______________________________________________________________________________________________________________________。 B室中的SOeq \o\al(2－,3)和HSOeq \o\al(－,3)在电场作用下通过阴膜进入A室，A室中通过双极膜的H＋和溶液中的SOeq \o\al(2－,3)反应生成HSOeq \o\al(－,3)，提高HSOeq \o\al(－,3)的浓度 　　　　　　　　　　　　　 R $$