第42讲 电解池 金属的腐蚀与防护-【优化探究】2025年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（鲁科版2019 单选版）

第42讲　 电解池　金属的腐蚀与防护 优化探究 大单元四　化学反应原理 　第9章　化学反应与能量 考点1　电解原理 考点2　电解原理的应用 考点3　金属的腐蚀与防护 课时作业42　电解池　金属的腐蚀与防护 考点1　电解原理 1. 电解池的工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例) 掌握必备知识 筑牢应试根基 (1)能量转换形式：电能转化为化学能。 (2)基本构成要素 ①一个外接直流电源 a.负极为电解池的阴极“提供”电子； b.正极从电解池的阳极“吸收”电子。 ②一个非自发的氧化还原反应(　 　) a.阳极反应物：还原剂，被动失电子放电，发生氧化反应； b.阴极反应物：氧化剂，被动得电子放电，发生还原反应。 ③闭合回路 a.电子导体：电极材料和导线； b.离子导体：电解质溶液或熔融电解质。 Cu2＋＋2Cl－ Cu＋Cl2↑　 特别提醒：①电子流向：电源的负极→电解池的阴极；电解池的阳极→ 电源的正极。 ②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。 ③电流方向：电源的正极→电解池的阳极→电解质溶液→电解池的阴极 →电源的负极。 2. 放电顺序(等浓度，一般情况下) (1)阴极：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞ Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。 (2)阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F－。 3. 探究电解规律(用惰性电极电解) (1)电解水型 ①试写出电解下列溶液的电解反应方程式： 稀硫酸： ⁠； NaOH溶液： ⁠； KNO3溶液： ⁠。 ②分析“电解水型”的电解质包括哪些类型： ⁠ ⁠。 2H2O 2H2↑＋O2↑　 2H2O 2H2↑＋O2↑　 2H2O 2H2↑＋O2↑　 含氧酸、强碱和活泼金 属的含氧酸盐　 (2)电解电解质型 电解质溶液 HBr溶液 CuCl2溶液 阴极反应 ① ⁠ ② ⁠ 阳极反应 ③ ⁠ ④ ⁠ 电解反应 ⑤ ⁠ ⁠ ⑥ ⁠ ⁠ 溶液复原 加⑦ ⁠ 加⑧ ⁠ 2H＋＋2e－ H2↑　 Cu2＋＋2e－ Cu　 2Br－－2e－ Br2　 2Cl－－2e－ Cl2↑　 2HBr H2↑＋ Br2　 CuCl2 Cu＋ Cl2↑　 适量HBr　 适量CuCl2　 分析“电解电解质型”的电解质包括哪些类型：⑨ ⁠ ⁠。 无氧酸(除HF)、不 活泼金属的无氧酸盐(除氟化物)　 (3)放H2生碱型 ①电解NaCl溶液 阴极反应： ⁠； 阳极反应： ⁠； 电解反应离子方程式： ⁠。 电解一段时间后，NaCl溶液恢复原状的方法： ⁠。 ②分析“放H2生碱型”的电解质包括哪些类型： ⁠ ⁠。 2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－　 2Cl－－2e－ Cl2↑　 2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－　 通HCl　 活泼金属的无氧酸盐 (除氟化物)　 (4)放O2生酸型 ①电解CuSO4溶液 阴极反应： ⁠； 阳极反应： ⁠； 电解反应离子方程式： ⁠； 电解一段时间后，CuSO4溶液恢复原状的方法： ⁠。 ②分析“放O2生酸型”电解质包括哪些类型： ⁠ ⁠。 2Cu2＋＋4e－ 2Cu　 2H2O－4e－ O2↑＋4H＋　 2Cu2＋＋2H2O 2Cu＋O2↑＋4H＋　 加CuO(或CuCO3)　 不活泼金属的含氧酸 盐　 [问题思考] 根据金属活动性顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理 实现Cu和稀H2SO4反应产生H2？ 答案：Cu作阳极，C作阴极，稀H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可 以实现电解反应。电解反应为阳极：Cu－2e－ Cu2＋，阴极：2H＋＋ 2e－ H2↑，总反应：Cu＋2H＋ Cu2＋＋H2↑。 [正误判断] (1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程。 (　√　) (2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。 (　√　) (3)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极。 (　×　) (4)电解稀硫酸制H2、O2时，可用不活泼的铜作阳极。 (　×　) (5)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 色。 (　×　) (6)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH均增大。 (　×　) √ √ × × × × 命题方式1　电极反应式、电解方程式的书写 1. 按要求书写电极反应和总反应方程式。 (1)用惰性电极电解MgCl2溶液。 阳极反应： ⁠； 阴极反应： ⁠； 总反应离子方程式： ⁠ ⁠。 2Cl－－2e－ Cl2↑ Mg2＋＋2H2O＋2e－ Mg(OH)2↓＋H2↑ Mg2＋＋2Cl－＋2H2O Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋ H2↑ 提升关键能力 应对命题方式 (2)用Al作电极电解NaOH溶液。 阳极反应： ⁠； 阴极反应： ⁠； 总反应离子方程式： ⁠。 2Al－6e－＋8OH－ 6H2O＋6e－ 3H2↑＋6OH－ 2Al＋6H2O＋2OH－ ＋3H2↑ 2. 某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和NaCl，以惰性电极对该 溶液进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式： ⁠ ⁠ ⁠ ⁠。 第一阶段的反 应：CuCl2 Cu＋Cl2↑；　 第二阶段的反应：2Cu(NO3)2＋2H2O 2Cu＋O2↑＋4HNO3；　 第三阶段的反应：2H2O 2H2↑＋O2↑ 第一阶段　阳极：2Cl－－2e－ Cl2↑，阴极：Cu2＋＋2e－ Cu； 第二阶段　阴极：2Cu2＋＋4e－ 2Cu，阳极：2H2O－4e－ O2↑＋ 4H＋； 第三阶段　阴极：4H＋＋4e－ 2H2↑，阳极：4OH－－4e－ O2↑＋ 2H2O； 将电极反应合并可得电解反应的化学方程式。 命题方式2　运用电解原理和规律，分析解决实际问题 3. (2022·广东卷)以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料 为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中(　C　) A. 阴极发生的反应为Mg－2e－ Mg2＋ B. 阴极上Al被氧化 C. 在电解槽底部产生含Cu的阳极泥 D. 阳极和阴极的质量变化相等 C 电解精炼Al，阴极发生的反应为Al3＋＋3e－ Al，A项错误；在阴 极，Al3＋得电子被还原，B项错误；Cu活动性比Al弱，在电解过程中沉 积在电解槽的底部，C项正确；在阳极，Al、Mg放电，在阴极，Al3＋得 电子生成Al，质量变化不相等，D项错误。 4. 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正确的是(　B　) B 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 根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两处都为电解池的阴极，发生的电极 反应为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，A正确；b处变红，局部褪色，说 明b为电解池的阳极，发生的电极反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，氯气溶于 水生成盐酸和次氯酸：Cl2＋H2O HCl＋HClO，B不正确；c处为阳 极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为Fe－2e－ Fe2＋， C正确；根据实验一原理，实验二中形成3个电解池，铜珠的左端为电解 池的阳极，铜失电子生成铜离子，m、n是铜珠的右端，为电解池的阴 极，开始时产生气体，后来铜离子移到m处，m处铜离子得电子生成单 质铜，D正确。 5. (2022·浙江卷)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的 Li2CO3和MnO2，电解示意图如图所示(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(　C　) A. 电极A为阴极，发生还原反应 B. 电极B的电极反应为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 C 由电解示意图可知，电极B上Mn2＋转化为MnO2，锰元素化合价升高， 失电子，发生氧化反应，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发 生还原反应，A正确；由电解示意图可知，电极B上Mn2＋失电子转化为 MnO2，电极反应为2H2O＋Mn2＋－2e－ MnO2＋4H＋，B正确；电极 A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应 为2LiMn2O4＋6e－＋16H＋ 2Li ＋＋4Mn2＋＋8H2O，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Mn2＋，Mn2＋浓度增大，C错误；电解池总反应为2LiMn2O4＋ 4H＋ 2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O， 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。 6. (2022·湖北卷)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备 Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是(　D　) A. 生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2 mol电子 B. 阴极上的电极反应为P4＋8CN－－4e－ 4[P(CN)2]－ C. 在电解过程中CN－向铂电极移动 D. 电解产生的H2中的氢元素来自LiOH D 石墨电极：P4→Li[P(CN)2]，P元素化合价升高，发生氧化反应，所以石 墨电极为阳极，对应的电极反应为P4＋8CN－－4e－ 4[P(CN)2]－，则 生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1 mol电子，A错误；阴极 上应发生还原反应，而阳极发生的反应为P4＋8CN－－4e－ 4[P(CN)2]－，B错误；石墨电极：P4→Li[P(CN)2]，发生氧化反应，为阳 极，铂电极为阴极，CN－应该向阳极移动， 即移向石墨电极，C错误；由题图可知， HCN在阴极放电，产生CN－和H2，而HCN 中的H来自LiOH，则电解产生的H2中的氢 元素来自LiOH，D正确。 命题方式3　利用守恒法，解决有关电解的计算问题 7. 500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中 c (N )＝0.6 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL。下列说法正确的是(　BD　) A. 原混合溶液中 c (K＋)为0.4 mol·L－1 B. 上述电解过程中共转移0.2 mol电子 C. 电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol D. 电解后溶液中 c (H＋)为0.4 mol·L－1 D 用石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应为2H2O－4e － O2↑＋4H＋，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－ Cu，2H＋ ＋2e－ H2↑。从收集到O2为2.24 L(标准状况下)可推知，题述电解过 程中共转移0.4 mol电子，B错误；在生成2.24 L(标准状况下)H2的过程中 转移0.2 mol电子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol电子，电 解前Cu2＋的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 mol，C错误； 电解前后分别有以下守恒关系： c (K＋)＋2 c (Cu2＋)＝ c (N )， c (K＋)＋ c (H＋)＝ c (N )，则电解前 c (K＋)＝0.2 mol·L－1，电解后 c (H＋)＝0.4 mol·L－1，A错误，D正确。 8. (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(　C　) 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) C 通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳 极，石墨电极Ⅰ为阴极。则b为电源的正极，a为电源的负极，故A正确； 石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨 电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；随着电解的进行，铜 离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；当 0.01 mol Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子的物质的量为0.06 mol，根据阳 极电极反应2H2O－4e－ O2 ＋4H＋可知，产生氧气的物质 的量为0.015 mol，体积为336 mL (折合成标准状况下)，故D正确。 反思归纳：电化学综合计算中的守恒关系 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： 4e－～ ～ (式中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。 重要点拨：在电化学计算中，还常利用 Q ＝ I · t 和 Q ＝ n (e－)× NA×1.60×10－19 C来计算电路中通过的电量。 考点2　电解原理的应用 1. 电解饱和食盐水 (1)电极反应 阳极： (反应类型： 反应)； 阴极： (反应类型： 反应)。 2Cl－－2e－ Cl2↑　 氧化　 2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－　 还原　 掌握必备知识 筑牢应试根基 (2)总反应离子方程式： ⁠。 (3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气。 2Cl－＋2H2O 2OH－＋H2↑＋Cl2↑　 装置 离子交换膜电解槽 阳极 钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层) 阴极 碳钢网(涂有镍涂层) 阳离子 交换膜 ①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过； ②将电解槽隔成阳极室和阴极室 2. 电镀 (1)概念：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。 (2)目的：增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 Cu－2e－ Cu2＋ Cu2＋＋2e－ Cu 3. 电解精炼铜 (1)电极材料：阳极为 ；阴极为 ⁠。 (2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。 (3)电极反应： 阳极： ⁠； 阴极： ⁠。 待精炼的铜　 纯铜　 Cu－2e－ Cu2＋　 Cu2＋＋2e－ Cu　 4. 电冶金 (1)冶炼钠 电解反应方程式：2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑； 阳极：2Cl－－2e－ Cl2↑； 阴极：Na＋＋e－ Na。 (2)冶炼镁 电解反应方程式：MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑； 阳极：2Cl－－2e－ Cl2↑； 阴极：Mg2＋＋2e－ Mg。 (3)冶炼铝 电解反应方程式：2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑； 阳极：6O2－－12e－ 3O2↑； 阴极：4Al3＋＋12e－ 4Al。 [正误判断] (1)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解 液。 (　√　) (2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。 (　×　) (3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中 c (Cu2＋)均保持不变。 (　×　) (4)电解冶炼镁、铝时，通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和 AlCl3。 (　×　) (5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。 (　√　) (6)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序：H＋＞ Zn2＋，不可能在铁上镀锌。 (　×　) √ × × × √ × 命题方式1　电解饱和NaCl溶液 1. 用石墨作电极，电解U形管中的饱和NaCl溶液(滴有酚酞溶液)，装置 如图。下列叙述正确的是(　D　) A. 通电后，NaCl发生电离 B. 通电一段时间后，阳极附近溶液先变红 C. 当阳极生成0.1 mol气体时，整个电路中转移0.1 mol 电子 D. 电解饱和食盐水的总反应方程式为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ D 提升关键能力 应对命题方式 NaCl溶于水时，在水分子的作用下发生电离，不需要通电，A错误；阳 极反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，产生黄绿色气体，阳极附近溶液不变 红，B错误；阳极上生成0.1 mol Cl2时，整个电路中转移0.2 mol电子，C 错误；电解饱和食盐水时，阳极生成Cl2，阴极生成H2， 总反应方程式为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑， D正确。 2. (2023·广东卷)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实 验。闭合K1，一段时间后(　D　) A. U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2 B. a处布条褪色，说明Cl2具有漂白性 C. b处出现蓝色，说明还原性：Cl－＞I－ D. 断开K1，立刻闭合K2，电流表发生偏转 D 闭合K1，形成电解池，电解饱和食盐水，左侧为阳极，氯离子失去电子 生成氯气，阳极反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，右侧为阴极，阴极反应为 2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，总反应为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋ H2↑＋Cl2↑。根据分析，U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A错 误；左侧生成氯气，氯气遇到水生成HClO，HClO具有漂白性， 则a处布条褪色，B错误；b处出现蓝色，发 生反应：Cl2＋2KI I2＋2KCl，说明还原 性：I－＞Cl－，C错误；断开K1，立刻闭合 K2，此时构成原电池，形成电流，电流表 发生偏转，D正确。 命题方式2　电镀、电解精炼原理的迁移应用 3. (2021·广东卷)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 (　D　) 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. 电解总反应为2Co2＋＋2H2O 2Co＋O2↑＋4H＋ D 根据实验装置图，电源正极对应的Ⅰ室为阳极室，电极反应为2H2O－4e－ O2↑＋4H＋；电源负极对应的Ⅲ室为阴极室，电极反应为Co2＋＋2e－ Co。H＋通过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室，Cl－通过阴离子交换膜由 Ⅲ室进入Ⅱ室。工作时，Ⅰ室因消耗H2O，溶液pH减小，Ⅱ室因H＋由Ⅰ室 迁移过来而使溶液pH减小，A项错误；生成1 mol Co，转移2 mol e－， 消耗1 mol H2O，Ⅰ室溶液质量理论上减少18 g，B项错误；移除两交换膜 后，石墨电极上发生的电极反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，C项错误；电解总反应为2Co2＋＋2H2O 2Co＋O2↑＋4H＋，D项正确。 命题方式3　应用电解原理制备物质 4. (2023·白山三模)在电还原条件下由PVC{ }产生的氯离子可以直 接用于串联电氧化氯化反应。PVC可用于常规回收DEHP(在电化学反应 中可充当氧化还原介质，提高反应效率)，转化过程如图所示。 下列叙述错误的是(　B　) A. 上述装置为将电能转化为化学能的装置 B. 电极d上发生还原反应 C. 上述转化的总反应方程式为 ＋ n n ＋ D. 上述转化实现了资源回收与利用 B 题述装置有外接电源，为电解池，将电能转化为化学能，A正确；电极d 上氯离子失去电子生成氯原子，发生氧化反应，B错误；结合反应过 程， 和 电解生成 、 ，转化的总反应方程 式为 ＋ n n ＋ ，C正确；根据题干 信息，题述转化实现了资源回收 与利用，D正确。 5. 氧化亚铜可作杀菌剂、陶瓷和搪瓷的着色剂、红色玻璃染色剂等，电 解法制备氧化亚铜的原理如图所示，下列说法不正确的是(　B　) A. 理论上，除铜电极外，只需对电解液补充水，电解 便可持续进行 B. 溶液中生成Cu2O的离子方程式为2CuC ＋H2O Cu2O↓＋6Cl－＋2H＋ C. N极的电极反应为Cu－e－＋3Cl－ CuC D. M与电源的负极相连，发生还原反应 B 由题图可知，电解池的总反应为2Cu＋H2O Cu2O↓＋H2↑，因此理 论上，除铜电极外，只需对电解液补充水，电解便可持续进行，A正 确；溶液中生成Cu2O的离子方程式为2CuC ＋2OH－ Cu2O↓＋6Cl －＋H2O，B错误；N极的电极反应为Cu－e－＋3Cl－ CuC ，C正确；M为阴极，与电源负极相连， 发生还原反应，D正确。 6. 利用如图所示装置电解制备NCl3(氯的化合价为＋1价)，其电解反应原 理为NH4Cl＋2HCl NCl3＋3H2↑。 (1)b接电源的 (填“正”或“负”)极。 (2)阳极反应为 ⁠。 负　 3Cl－－6e－＋N NCl3＋4H＋ 命题方式4　利用电解原理处理废水、废气，并制备物质 7. (2023·福建南平统考三模)某大学推出一种新型Zn－NO2电池。该电池能有效地捕获NO2，并将其转化为N ，再将产生的N 用于电解制氨，过程如图所示。下列说法错误的是(　AD　) A. d电极为电解池的阳极 B. Zn－NO2电池总反应为Zn＋2NO2 Zn C. c极区溶液的pH升高 D. 电路中转移2 mol e－时，理论上 能得到 2 mol NH3 D 由题图可知，锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a为负极、b为正 极，则c为阴极、d为阳极。由分析可知，d电极为电解池的阳极，A正 确；Zn－NO2电池总反应为锌和二氧化氮反应生成亚硝酸锌：Zn＋ 2NO2 Zn(NO2)2，B正确；c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原 反应生成NH3，溶液碱性增强，故 溶液的pH升高，C正确；c极区为 阴极区，亚硝酸根离子发生还原反 应生成NH3，电子转移为N ～ 6e－～NH3，则电路中转移2 mol e－ 时，理论上能得到 mol NH3，D错误。 8. 用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可 循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示(电极材料为石墨)。 (1)图中a极要连接电源的 (填“正”或“负”)极，C口流出的物质 是 ⁠。 负　 硫酸(H2SO4)　 (2)S 放电的电极反应为 ⁠。 (3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因： ⁠ ⁠ ⁠。 S －2e－＋H2O S ＋2H＋　 H2O H＋＋OH－，在阴极区H＋放电生成H2， c (H＋)减小，水的电离平衡正 向移动， c (OH－)增大，碱性增强 根据Na＋、S 的移向判断阴、阳极。Na＋移向阴极区，a极应接电源 负极，b极应接电源正极，其电极反应分别为阳极：S －2e－＋H2O S ＋2H＋，阴极：2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，所以从C口流 出的是H2SO4。在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡， c (H＋)减 小， c (OH－)增大，碱性增强。 9. (2022·广东卷)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无须离子 交换膜的新型氯流电池，可作储能设备，如图所示。充电时电极a的反 应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－ Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是 (　C　) A. 充电时电极b是阴极 B. 放电时NaCl溶液的pH减小 C. 放电时NaCl溶液的浓度增大 D. 每生成1 mol Cl2，电极a的质量理论上增加23 g C 命题方式5　利用电解原理储能 由充电时电极a的反应可知，电极a发生还原反应，故电极a为阴极，电 极b为阳极，A项错误；充电时电极b的反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，放 电时的总反应为Cl2＋Na3Ti2(PO4)3 NaTi2(PO4)3＋2NaCl，NaCl溶液 的浓度增大，NaCl溶液呈中性，故放电时NaCl溶液的pH不变，B项错 误、C项正确；每生成1 mol Cl2，转移 2 mol e－，结合充电时电极a的反应， 可知会有2 mol Na＋结合到电极a上， 使电极a的质量理论上增加46 g，D项错误。 考点3　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 ⁠反应。 失去电子　 金属阳离子　 氧化　 掌握必备知识 筑牢应试根基 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 金属与接触到的干燥气体或非电解质液体直接发生化学反应 不纯金属接触到电解质溶 液发生原电池反应 反应物 金属、干燥的气体或非电解质 ⁠ 反应类型 ⁠ ⁠ 现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀 不纯金属、电解质溶 液　 化学反应　 原电池反应　 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 有无电流产生 ⁠ ⁠ 本质 M－ n e－ M n ＋ M－ n e－ M n ＋ 实质 金属原子失电子被 ⁠ 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害更严重 无　 有　 氧化　 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁腐蚀为例) 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 水膜性质 ⁠ ⁠ 负极反应 Fe－2e－ Fe2＋ 正极反应 2H＋＋2e－ H2↑ 2H2O＋O2＋4e－ 4OH－ 总反应 Fe＋2H＋ Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O 2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 酸性　 弱酸性或中性　 3. 金属腐蚀快慢的规律 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＞有原电池原理防护措施的腐蚀＞有电 解原理防护措施的腐蚀；外界条件相同时，电解 质浓度越大，金属腐蚀越快 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；活动性不同的两种金属，活动性差别越 大，腐蚀速率越快 4. 金属的防护方法 负　 正　 阴　 阳　 [正误判断] (1)金属腐蚀的本质是金属失去电子变成金属阳离子，金属腐蚀的类型取 决于得电子的方式和物质。 (　√　) (2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。 (　×　) (3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。 (　×　) (4)在金属表面覆盖保护层，待保护层破损后，是否仍具有保护能力取决 于镀层金属与被保护的金属的相对活动性的强弱。 (　√　) (5)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀。 (　×　) (6)金属防护的实质就是想办法阻止或减缓被保护的金属失电子。 (　√　) √ × × √ × √ 命题方式1　析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 1. 实验探究(如图所示) (1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生 腐蚀，正极反应为 ⁠ ，右试管中的现象是 ⁠。 析氢　 2H＋ ＋2e－ H2↑　 有气泡冒出　 (2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生 腐蚀，正极反应为 ⁠ ，右试管中的现象是 ⁠。 吸氧　 O2＋ 4e－＋2H2O 4OH－　 导管内液面上升 提升关键能力 应对命题方式 2. (2023·东海调研)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　C　) 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，主要是因为高温下铁发生化学 腐蚀 D. 图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁输水管的腐蚀，镁块相当 于原电池的正极 C 浓硫酸从环境中吸收水分，使铁钉周围的空气比较干燥，因此铁钉不易 被腐蚀，A项错误；Fe、Cu与经酸化的3％NaCl溶液构成原电池，Fe作 负极，失电子，发生氧化反应，有Fe2＋生成，因此滴加少量K3[Fe(CN)6] 溶液，有蓝色沉淀出现，B项错误；燃气灶的中心部位容易生锈，主要 是因为高温下铁发生化学腐蚀，C项正确；用牺牲镁块的方法来防止地 下钢铁输水管的腐蚀，镁块相当于原电池的负极，D项错误。 3. 相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是(　C　) C 命题方式2　金属腐蚀的快慢比较 A、D均可由Fe、Cu构成原电池而加速铁的腐蚀；B中食盐水提供电解 质溶液环境，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁 是活泼金属作负极，碳作正极，Fe易被腐蚀；C中铜镀层把铁完全覆 盖，不构成原电池而不易被腐蚀。 4. 港珠澳大桥设计使用寿命为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(　C　) A. 防腐原理主要是避免发生反应：2Fe＋O2＋2H2O 2Fe(OH)2 B. 钢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. 采用外加电流阴极保护法时，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 C 命题方式3　金属腐蚀防护措施的设计与选择 该桥体钢构件主要发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀的总反应为2Fe＋2H2O＋O2 2Fe(OH)2，防腐原理主要是避免发生该反应，A项正确；钢构件表 面喷涂环氧树脂涂层，目的是将钢构件与空气、水等隔绝，防止形成原 电池，B项正确；外加电流阴极保护法中，钢铁作阴极被保护，阳极可 采用惰性电极，而不能采用活泼电极，C项错误；钢构件采用不锈钢材 料，可以减缓电化学腐蚀，D项正确。 5. 利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。 为减缓铁的腐蚀： (1)若开关K置于N处，则X应为 ⁠，该电化学保 护法称为 ⁠。 碳棒(或Pt等惰性电极)　 外加电流阴极保护法　 (2)若开关K置于M处，则X应为 ⁠，该电 化学保护法称为 ⁠。 Zn(或比铁活泼的其他金属)　 牺牲阳极保护法　 反思归纳：(1)判断析氢腐蚀与吸氧腐蚀的依据：正确判断“介质” 溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中 性或弱酸性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发 生析氢腐蚀。 (2)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。 (3)外加电流阴极保护法保护效果大于牺牲阳极保护法。 6. 验证牺牲阳极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3％ NaCl溶 液)。 ①在Fe表面生成蓝色沉淀 ②试管内无明显变化 ③试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是(　D　) D 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 ②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以向取出 的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化，但③中 没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成 Fe2＋，所以向取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色 沉淀，对比②③可知，Zn保护了Fe，A项正确； ②试管内无明显变化 ③试管内生成蓝色沉淀 ①与②的区别：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，后者是向取出 的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明 有Fe2＋生成，对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项 正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正 确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样 会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法比较Fe与 Cu的活泼性，D项错误。 ①在Fe表面生成蓝色沉淀 ②试管内无明显变化 1. (2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的 纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　B　) A. Ag作原电池正极 B. 电子由Ag经活性炭流向Pt C. Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－ 4OH－ D. 每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－ B 探究真题 素养提升 O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl－在Ag极失去电子发生氧 化反应，Ag为负极。由分析可知，Cl－在Ag极失去电子发生氧化反应， Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液 为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，C错 误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，而2 mol Cl－失去2 mol电子，故最多去除2 mol Cl－，D错误。 2. (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(　D　) A. b电极反应为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑ 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2 x mol·h－1 D 根据图示，b电极与电源负极相连，为阴极，结合题干信息可知，阴极 反应为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑，A正确；该装置工作时阳极无氯气 生成，则阳极反应为4OH－－4e－ 2H2O＋O2↑，又阳极KOH溶液的 浓度不变，则需要OH－由阴极移向阳极，故离子交换膜为阴离子交换 膜，B正确；动能高的水分子可以穿过PTFE膜，C正确；由阴极和阳极 反应可知，电解总反应为2H2O 2H2↑＋ O2↑，每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O，又已 知电解生成氢气的速率为 x mol·h－1，则海水 为电解池补水的速率也为 x mol·h－1，D错误。 3. (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(　C　) C A. 废气中的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 的水 解程度大于 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 ＋CO2＋H2O HCOOH＋ SO2是酸性氧化物，废气中的SO2排放到大气中会形成硫酸型酸雨， 故A正确；装置a中溶液的溶质为NaHCO3，溶液显碱性，说明 的水解程度大于其电离程度，故B正确；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，故C 错误；装置b为电解池，阳极反应为S －2e－＋2OH－ S ＋H2O，阴极反应为CO2＋2e－＋2H＋ HCOOH，由电解池的阴 极和阳极反应可知，装置 b中的总反应为 ＋ CO2＋H2O HCOOH ＋ ，故D正确。 4. (2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，其中高 选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(　D　) 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. 阳极发生反应：Cl－＋H2O－2e－ HClO＋H＋ D 钛网上发生氧化反应，为阳极，则电源a端为正极，电源b端为负极，a 端电势高于b端电势，A项错误；理论上每转移2 mol e－生成1 mol H2， 质量为2 g，B项错误；电解总反应为Cl－＋H2O ClO－＋H2↑，电解 后ClO－水解使溶液呈碱性，海水pH上升， C项错误；阳极上Cl－放电转化为HClO， 电极反应为Cl－＋H2O－2e－ HClO ＋H＋，D项正确。 课时作业42　电解池　金属的腐蚀与防护 一、选择题 1. 下列描述不符合生产实际的是(　A　) A. 电解熔融氧化铝制取金属铝时用铁作阳极 B. 电解法精炼粗铜时用纯铜作阴极 C. 电解饱和食盐水制烧碱时用涂镍碳钢网作阴极 D. 在镀件上电镀锌时用锌作阳极 铁作阳极时，铁发生氧化反应生成Fe2＋，进入电解液后在阴极析出，使 铝不纯。 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2. 下列铁制品(铁钉或钢铁管道)易被腐蚀的是(　D　) Fe连接电源负极，作阴极，被保护，A不易被腐蚀；B和C均为牺牲阳极 保护法，钢铁输水管和铁管道受到保护，均不易被腐蚀；Cu－Fe和水膜 很容易形成原电池，Fe易被氧化，故铁易被腐蚀。 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 3. 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H2SO4－H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　C　) A. 待加工铝质工件为阳极 B. 可选用不锈钢网作为阴极 C. 阴极的电极反应为Al3＋＋3e－ Al D. 硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 该电解池阳极发生的电极反应为2H2O－4e－ 4H＋＋O2↑，氧气将铝 制品的表面氧化形成致密的氧化膜，所以待加工铝质工件应为阳极，A 正确；阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－ H2↑，阴极可选用不锈钢 网作电极，B正确、C错误；电解过程中阴离子向阳极移动，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 4. 溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HC 占95％，利用 图示装置从海水中提取CO2。下列说法正确的是(　D　) A. a室排出的是NaOH、Ca(OH)2等强碱性物质 B. b室发生的主要反应为2H＋＋C H2O＋CO2↑ C. c室发生的反应为2H2O－4e－ O2↑＋4H＋ D. 装置中产生的O2和提取的CO2的体积比为1∶4 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 a室为阳极室，发生反应：2H2O－4e－ O2↑＋4H＋，阳极室内 c (H＋) 增大，结合电解池中阳离子向阴极移动可知，H＋通过阳离子交换膜进 入b室，b室海水中的Na＋、Ca2＋等通过阳离子交换膜进入c室，A项错 误；b室发生的主要反应：H＋＋HC H2O＋CO2↑，B项错误；c室 为阴极室，发生反应：2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－， C项错误；根据a室反应：2H2O－4e－ O2↑＋ 4H＋及b室反应：H＋＋HC H2O＋CO2↑， 可得关系式：O2～4H＋～4CO2，则装置中产 生的O2和提取的CO2的体积比为1∶4，D项 正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 5. 一种双电子介体电化学生物传感器，用于检测水体急性生物毒性，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　BD　) A. 图中所示电极为阳极，其电极反应为K4[Fe(CN)6]－e－ K3[Fe(CN)6] B. 甲萘醌在阴极发生氧化反应 C. 工作时K＋向图中所示电极移动 D. NAD(P)H转化为NAD(P)＋的过程失去电子 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 根据图示可知，K4[Fe(CN)6]在电极表面失电子生成K3[Fe(CN)6]，故图中 所示电极为阳极，其电极反应为K4[Fe(CN)6]－e－ K3[Fe(CN)6]＋K＋，A项错误；甲萘醌应在阴极发生还原反应，B项错误；在电解池中阳离子应向阴极移动，C项错误；根据图示，该过程NAD(P)H 被甲萘醌氧化， 即失去电子，D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 6. 肼(N2H4)是一种常见的还原剂，在酸性溶液中以N2 形式存在。利 用如图所示的电解装置，N2 可将U 转化为U4＋(N2 转化为 N2)。下列说法中错误的是(　D　) A. 镀铂钛网上发生的电极反应为N2 －4e－ N2↑＋5H＋ B. 若生成11.2 L(标准状况)N2，则被还原的U元素为1 mol C. 在该电解装置中，N2 的还原性强于H2O D. 电解一段时间后，电解质溶液的pH基本上不发生变化 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 镀铂钛网与电源的正极相连，溶液中的N2 在该电极上发生氧化反 应，A项正确；根据得失电子守恒可知， ×2×[0－(－2)]＝ n (U)×[(＋6)－(＋4)]， n (U)＝1 mol，B项正确；由在该电解装置中N2 失电子生成了N2，可知在该电解装置中N2 的还原性强于H2O， C项正确；该电解过程的总反应为2U ＋N2 ＋3H＋ 2U4＋＋ N2↑＋4H2O，消耗电解质中的H＋，故电解一段 时间后，电解质溶液的pH应升高，D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 7. 氯碱工业原理的改进方法如图所示，分两个 阶段进行，下列说法错误的是(　A　) A. 在阶段Ⅰ中，a为电源正极，b为电源负极 B. 阶段Ⅱ阴极反应：Na0.44－ x MnO2＋ x e－＋ x Na＋ Na0.44MnO2 C. 该方法比传统氯碱工业减少了阳离子交换膜， 避免氢气和氯气混合，便于NaOH提纯 D. 阶段Ⅰ、Ⅱ的反应不能都在饱和食盐水的条件 下进行 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 根据阶段Ⅰ中两电极的产物判断左右两电极分别 为阴极和阳极，由此可确定a、b分别为电源的 负极和正极；再结合阶段Ⅱ中两电极的产物写 出电极反应式，从而进行分析判断。阶段Ⅰ中， 左侧电极的电极反应为2H2O＋2e－ H2↑＋ 2OH－，则该电极为阴极，a为电源负极，b为 电源正极，A项错误；阶段Ⅱ中，Na0.44－ x MnO2 在阴极发生还原反应生成Na0.44MnO2，其电极 反应为Na0.44－ x MnO2＋ x e－＋ x Na＋ Na0.44MnO2，B项正确； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 和传统氯碱工业相比，该方法减少了阳离子交 换膜，阶段Ⅰ和阶段Ⅱ分别产生H2和Cl2，避免H2 和Cl2混合，也便于NaOH提纯，C项正确；若阶 段Ⅰ在饱和食盐水中进行，则阴极和阳极分别产 生H2和Cl2，达不到改进目的，阶段Ⅱ是电解饱 和食盐水，使Cl－放电生成Cl2，故阶段Ⅰ、Ⅱ的 反应不能都在饱和食盐水的条件下进行，D项 正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 8. 生产硝酸钙的工业废水中常含有NH4NO3，可用电解法净化，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 (　AC　) A. b极为电源正极，a极为电源负极 B. 装置工作时电子由b极流出，经导线、电解槽流入a极 C. Ⅰ室能得到副产品浓硝酸，Ⅲ室能得到副产品浓氨水 D. 阴极的电极反应为2N ＋12H＋＋10e－ N2↑＋6H2O C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 a极为电源正极，b极为电源负极，故A错误；电解槽中没有电子通过， 故B错误；Ⅰ室为阳极室，电极反应为2H2O－4e－ O2↑＋4H＋，得到 较浓的硝酸，Ⅲ室为阴极室，电极反应为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－， N 与OH－反应生成NH3·H2O，得到较浓的氨水，故C正确、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 二、非选择题 9. 在如图所示的装置中，若通直流电5 min，铜电极质量增加2.16 g。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 试回答下列问题： (1)电源中X电极为直流电源的 ⁠极。 (1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原 反应生成Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，电源中 Y电极为直流电源的正极，电源中X电极为直流电源的负极。 负　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (2)pH变化：A： (填“增大” “减小”或“不变”，下同)， B： ，C： ⁠。 (2)电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4， 溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋浓度基本不 变，pH不变。 增大　 减小　 不变　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (3)通电5 min，B中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为 (设电解 前后溶液体积无变化)。 0.025 mol·L－1　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (3)通电5 min，C中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol电子。B中共 收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子， 电子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液， 生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合 物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为 x ，电解H2O时生成O2的 物质的量为 y ，则4 x ＋4 y ＝0.02 mol (电子转移守恒)， x ＋3 y ＝0.01 mol (气体体积之和)，解得 x ＝ y ＝0.0025 mol，所以 n (CuSO4)＝2×0.002 5 mol ＝0.005 mol， c (CuSO4)＝0.005 mol÷ 0.2 L＝0.025 mol·L－1。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH 为 (设电解前后溶液体积无变化)。 (4)通电5 min转移了0.02 mol电子，A中放出0.01 molH2，KCl溶液中生成 0.02 mol KOH， c (OH－)＝0.02 mol÷0.2 L＝0.1 mol·L－1，pH＝13。 13　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 10. 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图所示： 注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (1)“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 ⁠。 (1)电解熔融Al2O3时，阳极反应为2O2－－4e－ O2↑，O2会与石墨发生化学反应，从而消耗石墨。 石墨电极被阳极上产生的O2氧化 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (2)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应 为 ，阴极产生的物质A的化 学式为 ⁠。 4C ＋2H2O－4e－ 4HC ＋O2↑ H2　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (2)阳极应是H2O电离出的OH－放电，生成O2和H＋，在Na2CO3溶液充足 的条件下，H＋与C 反应生成HC ，故阳极的电极反应为4C ＋ 2H2O－4e－ 4HC ＋O2↑；阴极的电极反应为4H2O＋4e－ 2H2↑ ＋4OH－，所以物质A为H2。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 $$