2025届高三化学二轮复习 第20讲 电解池　金属的腐蚀与防护

第20讲　电解池　金属的腐蚀与防护 复 习 目 标 1.认识电能与化学能相互转化的实际意义及其重要应用。 2.了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 3.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。 4.能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。 考点一　电解原理 必备知识整理 1.电解与电解池 (1)电解：使________通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起____________的过程。 (2)电解池：将______直接转化为______的装置。 (3)电解池的构成 ①有与________相连的两个电极； ②________溶液(或________)； ③形成________。 2．电解池的工作原理 (1)工作原理 (2)以惰性电极电解CuCl2溶液为例分析 电子和离子的移动方向(惰性电极) ) 3．阴、阳两极上的放电顺序 (1)阴极(与电极材料无关) 氧化性强的先放电，放电顺序如下： 阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。 ①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。 ②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 (2)阳极(与电极材料有关) ①活性电极作阳极(除Au、Pt以外的金属)，则活性电极本身失去电子，发生氧化反应。 Cu－2e－===Cu2＋，Fe－2e－===Fe2＋。 ②惰性电极作阳极(Pt、Au、石墨碳棒) 离子的放电顺序如下： 4．惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示) 示例：用惰性电极电解CuSO4溶液(放O2生酸型) 阳极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑) 阴极反应式：2Cu2＋＋4e－===2Cu 电解总反应式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 微点拨 （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）中的阳离子放电。 （2）电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。 （3）电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电。因此，电子和离子的移动遵循“电子不下水，离子不上线”。 （4）电解后电解质溶液复原遵循“少什么补什么”原则，如电解NaCl溶液少的H和Cl，通入HCl复原，电解CuSO4溶液少的是Cu和O，补CuO复原等。 [正误判断]　 (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)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应(　　) (6)电解足量硫酸铜溶液一段时间，为复原可加适量Cu(OH)2(　　) (7)用Cu作电极电解盐酸可发生Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑(　　) 对点题组训练 题组一　电极反应式的书写与判断 1．按要求书写电极反应式和总反应方程式： (1)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式：_______________________________________________________； 阴极反应式：_______________________________________________________； 总反应离子方程式：_________________________________________________。 (2)用Al作电极电解NaOH溶液 阳极反应式：_____________________________________________________； 阴极反应式：_____________________________________________________； 总反应离子方程式：_______________________________________________。 (3)以Al为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式：______________________________________________________； 阴极反应式：______________________________________________________； 总反应方程式：____________________________________________________。 (4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2和Al组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为__________________。 若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。 2．整合有效信息书写电极反应式，按要求填空： (1)利用电化学原理，用惰性电极电解饱和NaHSO4溶液可以制备过硫酸钠Na2S2O8。已知在阳极放电的离子主要为HS，则阳极反应式为________________________________。 (2)电化学干法氧化法脱除H2S的原理如图所示。阳极发生的电极反应为____________；阴极上COS发生的电极反应为____________________________________________。 微点拨 正确书写电极反应式 (1)做到“三看” ①一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2＋)。 ②二看电解质，电解质是否参与电极反应。 ③三看电解质状态，是熔融状态，还是水溶液。 (2)规避“两个”失分点 ①书写电解池中电极反应式时，可以以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式，且注明“电解”条件。 ②电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。) 题组二　电解规律及电极产物的判断 3．用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是(　　) A．电解的最后阶段为电解水 B．阳极先逸出氯气后逸出氧气 C．阴极逸出氢气 D．电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7 4．下列说法错误的是(　　) A．用惰性电极电解Na2SO4溶液，当2 mol电子转移时，可加入18 g水恢复 B．用惰性电极电解1 L 1 mol·L－1 CuSO4溶液，加入1 mol CuO恢复，电路中转移了2 mol电子 C．用惰性电极电解含1 mol NaOH的水溶液，溶液的pH不变 D．要想实现Cu＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2↑反应，需在电解池中进行，用Cu为阳极 考点二　电解原理的应用 必备知识整理 1.氯碱工业 阳极反应式：__________________(______反应) 阴极反应式：__________________(或____________________)(________反应) 总反应方程式： 2NaCl＋2H2O2NaOH＋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 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.电镀与电解精炼铜 电镀 电解精炼铜 示意图 电极 反应 阳极 ____________ Zn－2e－===Zn2＋， Cu－2e－===Cu2＋ 阴极 ____________ Cu2＋＋2e－===Cu 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Na、Ca、Mg、Al等。 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ ________________、________________. 冶炼镁 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ ________________、________________. 冶炼铝 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ ________________、________________. [正误判断]　 (1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(　　) (2)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极(　　) (3)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等(　　) (4)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变(　　) (5)电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3， 也可以电解熔融的MgO和AlCl3(　　) (6)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(　　) (7)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(　　) (8)若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极，稀H2SO4作电解液(　　) 对点题组训练 题组一　氯碱工业 1．如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是(　　) A．左侧电极上发生氧化反应 B．右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 C．电解一段时间后，B口排出NaOH溶液 D．电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 2．高氯酸在化工生产中有广泛应用，工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．上述装置中，f极为光伏电池的正极 B．阴极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C．d处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4 D．若转移2 mol电子，理论上生成100.5 g HClO4 题组二　电镀 3．下列图示中关于铜电极的连接错误的是(　　) 4．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H2SO4­H2C2O4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Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 题组三　电冶金 5．如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正确的是(　　) A．电极A是粗铜，电极B是纯铜 B．电路中通过1 mol电子，生成32 g铜 C．溶液中S向电极A迁移 D．膜B是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区 6．1807年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔融)O2↑＋4Na↑＋2H2O；后来盖­吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe＋4NaOH===Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是(　　) A．戴维法制钠，阳极的电极反应式为Na＋＋e－===Na↑ B．盖­吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性比钠的强 C．若用戴维法与盖­吕萨克法制得等量的钠，两方法转移电子总数相等 D．还可以用电解熔融氯化钠法制钠 考点三　金属的腐蚀与防护 必备知识整理 1.金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生__________反应，可表示为M－ne－===Mn＋。 2．金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀和电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质直接发生反应 不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应 实质与联系 ①实质都是金属原子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________腐蚀更普遍，危害性更大。 (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 酸性 酸性很弱或者呈中性 负极反应 ①__________________ 正极反应 ②______________ ③__________________ 总反应 ④______________ ⑤____________________ 微点拨 （1）铁锈的形成过程： 4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3 2Fe（OH）3===Fe2O3·xH2O（铁锈）＋（3－x）H2O （2）金属越活泼就越易失去电子而被腐蚀，金属活动性顺序中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动性顺序中排在氢前面的金属才可发生析氢腐蚀。 3．金属的防护 [正误判断]　 (1)干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀(　　) (2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样(　　) (3)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(　　) (4)铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀(　　) (5)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(　　) (6)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋(　　) (7)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用(　　) (8)铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈(　　) (9)在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，属于牺牲阴极的保护法(　　) (10)外加电流法是将被保护金属接在直流电源的正极(　　) 对点题组训练 题组一　金属腐蚀的类型 1．研究海水中金属桥墩的腐蚀及防护是桥梁建设的重要课题。下列有关说法错误的是(　　) A．桥墩的腐蚀主要是析氢腐蚀 B．钢铁桥墩在海水中比在河水中腐蚀更快 C．图甲辅助电极的材料可以为石墨 D．图乙钢铁桥墩上发生的反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2．将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(　　) A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋ B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 题组二　金属腐蚀的防护方法 3．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 4.利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是(　　) A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应 C．若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀 D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应 新 情 境 新 高 考 实际生产中的氯碱工业 氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气和烧碱等化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图： [问题探究] (1)从a口放出的气体是什么？如何检验？写出阳极反应式。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (2)从b口放出的气体是什么？写出阴极反应式和总的电解反应方程式。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (3)工业上用电解饱和食盐水制取NaOH时，食盐水为什么要精制？如何精制？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (4)判断电解装置中的交换膜是阳离子交换膜还是阴离子交换膜？并指出离子交换膜的作用。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 本讲真题研练 1．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(　　) 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 2．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 3．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 4．电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag＋注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是(　　) A．Ag为阳极 B．Ag＋由银电极向变色层迁移 C．W元素的化合价升高 D．总反应为：WO3＋xAg===AgxWO3 5．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 第20讲　电解池　金属的腐蚀与防护 考点一 必备知识整理 1．(1)电流　氧化还原反应　(2)电能　化学能 (3)直流电源　电解质　熔融盐　闭合回路 2．(1)还原　氧化 正误判断 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√ 对点题组训练 1．答案： (1)2Cl－－2e－===Cl2↑　Mg2＋＋2H2O＋2e－===Mg(OH)2↓＋H2↑　Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑ ＋4H2O　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑)　2Al＋2H2O＋2OH－＋3H2↑ (3)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋　6H＋＋6e－===3H2↑　2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ (4)负　　H2 2．答案： ＋2H＋ (2)2S2－－4e－===S2　COS＋2e－===S2－＋CO 3．解析：根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极，阴离子放电的先后顺序为Cl－、OH－、，在阴极，H＋放电，所以整个电解过程分三个阶段：电解HCl溶液、电解NaCl溶液、电解H2O，最后溶液呈碱性，D错误。 答案：D 4．答案：C 考点二 必备知识整理 1．2Cl－－2e－===Cl2↑　氧化　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　2H＋＋2e－===H2↑　还原 2．Cu－2e－===Cu2＋　Cu2＋＋2e－===Cu　不变　变小 3．2Cl－－2e－===Cl2↑　2Na＋＋2e－===2Na 2Cl－－2e－===Cl2↑　Mg2＋＋2e－===Mg 6O2－－12e－===3O2↑　4Al3＋＋12e－===4Al 正误判断 答案： (1)×　金属材料Pt和Au都是惰性电极，两极都可用，阴极也可用活泼金属电极 (2)×　镀件应连接电源的负极，作电解池的阴极 (3)×　阳极溶解的金属还有Zn、Ni、Fe等 (4)×　电镀铜时c(Cu2＋)保持不变，电解精炼铜时c(Cu2＋)减小 (5)×　MgO熔点高，熔融需要能量高；AlCl3是共价化合物，熔融时不导电 (6)√ (7)×　通过调节溶液中的浓度，可以使Zn2＋先于H＋放电，从而实现在铁上镀锌 (8)√ 对点题组训练 1．答案：B 2．解析：电解时，Na＋移向阴极区，则f为电源负极，A项错误；电解时，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，Na＋移向阴极区，阳极区溶液逐渐由NaClO4转化为HClO4；阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区产生NaOH，B项错误、C项正确；根据得失电子守恒，若转移2 mol电子，理论上生成201 g HClO4，D项错误。 答案：C 3．解析：A项，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，连接正确；B项，电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，连接正确；C项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误；D项，电解氯化铜溶液，铜作阴极，石墨作阳极，连接正确。 答案：C 4．解析：A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。 答案：C 5．解析：精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，根据电解原理，电极A为粗铜，电极B为纯铜，A项正确；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当电路中通过1 mol电子时，生成0.5 mol Cu，即生成32 g Cu，B项正确；根据电解原理向阳极移动，C项正确；膜A为过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区，膜B为阳离子交换膜，D项错误。 答案：D 6．解析：A项，阳极应发生氧化反应；B项，盖­吕萨克法制钠原理是根据钠的沸点较低、易从反应混合物中分离出来，从而使化学平衡正向移动；C项，根据反应方程式可知，用戴维法制取金属钠，每产生4 mol钠转移电子的物质的量是4 mol，而用盖­吕萨克法制得4 mol钠转移电子的物质的量是8 mol，因此制取等量的金属钠，转移电子总数不相等；D项，由于NaCl是离子化合物，可用电解熔融氯化钠的方法制金属钠。 答案：D 考点三 必备知识整理 1．氧化 2．(1)电化学　(2)①Fe－2e－===Fe2＋　②2H＋＋2e－===H2↑ ③2H2O＋O2＋4e－===4OH－　④Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ ⑤2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2 3．原电池　电解池 正误判断 答案：(1)×　干燥环境下，金属可发生化学腐蚀 (2)×　银器变黑是银器皿与空气中的H2S生成Ag2S，钢铁腐蚀主要是电化学腐蚀 (3)×　水膜酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀 (4)√ (5)×　Cu在潮湿的空气中被腐蚀生成Cu2(OH)2CO3 (6)×　铁被腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2＋ (7)×　镀锌铁(白铁)保护层破损后，镀层对金属仍有保护作用 (8)√ (9)×　应该是牺牲阳极法——原电池原理 (10)×　外加电流法中，被保护金属应接电源的负极 对点题组训练 1．答案：A 2．解析：D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。 答案：C 3．解析：钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，C错误。 答案：C 4．解析：若X为锌棒，开关K置于M处时，锌作负极，铁作正极被保护，A项正确、B项错误；若X为碳棒，开关K置于N处，铁连接电源负极作阴极被保护，C项正确；X连接电源正极作阳极发生氧化反应，D项正确。 答案：B 新情境新高考 提示： (1)Cl2；用湿润的淀粉­KI试纸检验，若试纸变蓝，证明该气体为Cl2；电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。 (2)H2；2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、2NaCl＋2H2O电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 (3)因为粗食盐水中的Ca2＋、Mg2＋、在电解时会生成沉淀堵塞离子交换膜而达不成电解的目的。 精制时可通过依次加入BaCl2、NaOH、Na2CO3溶液过滤，最后再加适量盐酸的方法除去粗盐中的杂质离子。 (4)因为阳极室中Cl－放电：2Cl－－2e－===Cl2↑，故阳极室中正电荷(Na＋)富余，阴极室中H＋放电：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故阴极室中负电荷(OH－)富余，要维持溶液的电中性，且得到较纯的NaOH溶液，阳极室中的Na＋会穿过离子交换膜进入阴极室与OH－结合生成NaOH，所以该离子交换膜为阳离子交换膜。 阳离子交换膜的作用：一是避免了H2与Cl2混合光照下发生爆炸；二是阻止阴离子(OH－)透过交换膜，防止Cl2与OH－反应，从而提高了产品(NaOH)的纯度。 本讲真题研练 1．解析：根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3＋得电子生成Al单质，从而实现Al的再生，据此分析解答。 阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2＋，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3＋，B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。 答案：C 2．解析：镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入到酸化的3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，作原电池的负极，而铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成，据此分析解答。 氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A不符合题意；淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质与碘化钾发生反应，故B不符合题意；KSCN溶液可检测铁离子的存在，上述现象中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，故C不符合题意；K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2＋的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，故D符合题意。 答案：D 3．解析：由示意图可知，电解时，电极A上LiMn2O4中Mn元素化合价降低，被还原，电极A是电解装置的阴极，A项正确；由电解装置中电极B上的物质变化可知，Mn2＋被氧化成MnO2，B项正确；阴极上Mn元素化合价由＋3.5→＋2，阳极上Mn元素化合价由＋2→＋4，化合价变化的绝对值不相等，故电解过程中，溶液中的Mn2＋浓度会变化，C项错误；通过调节溶液pH，可使Mn2＋转化为沉淀而除去，再加入可溶性的碳酸盐可使Li＋转化为难溶的碳酸锂，D项正确。 答案：C 4．解析：本题重点考查电解原理及其应用。根据题给装置图可知，该装置有外接电源，为电解池，且Ag电极作阳极，故A项正确；通电时，阳极反应式为Ag－e－===Ag＋，生成的Ag＋通过固体电解质进入电致变色层，与WO3结合得到AgxWO3，W的化合价降低，阴极反应式为，总反应为xAg＋WO3===AgxWO3，故B、D项正确，C项错误。 答案：C 5．解析： 石墨电极为阳极，A项错误；该电解池的电解质为熔融盐，不存在H＋，B项错误；根据阳极上生成CO知，石墨优先于Cl－参与反应，C项正确；石墨电极为阳极，阴离子O2－向石墨电极移动，D项错误。 答案：C 学科网（北京）股份有限公司 $$