第40讲 电解池 金属的腐蚀与防护-【优化探究】2026高考化学一轮复习高考总复习配套课件（人教版）

第十章　化学反应与能量 第40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 [导航·复习目标]　1.理解电解池的构成和工作原理，能书写电极反应和总反应。2.掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 2 考点一　电解池及工作原理 考点二　电解原理的常规应用 练真题 明考向 考点三　金属的腐蚀与防护 课时作业40　电解池　金属的腐蚀与防护 3 考点一　电解池及工作原理 4 1.电解与电解池 梳理 必备知识 电解质溶液(或熔融电解质) 氧化还原反应 电 化学 直流电源 电解质 熔融电解质 闭合回路 5 2.构建电解池模型(以电解CuCl2溶液为例) 6 3.电解规律 (1)阳极放电规律 ①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。 ②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。 S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。 7 (2)阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。 [注意]　电解水溶液时，Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋不可能在阴极放电。 8 (3)用惰性电极电解不同类型电解质溶液 类型 电极反应特点 实例 电极反应式 溶液pH变化 溶液复原方法 电解水型 阴极：H2O电离出的H＋(碱或盐溶液中)或酸电离出的H＋放电生成H2 阳极：H2O电离出的OH－ (酸或盐溶液 中)或碱电离出的OH－放电生成O2 含氧酸 H2SO4 阳极：________________________ 阴极：____________________ 总反应：_____________________ ______ _______ 强碱 NaOH 阳极：_________________________ 阴极：_________________________ 总反应：_______________________ ______ 活泼金 属的含 氧酸盐 KNO3 阳极：_________________________ 阴极：_________________________ 总反应：_______________________ ______ 2H2O－4e－====4H＋＋O2↑ 4H＋＋4e－====2H2↑ 2H2O2H2↑＋O2↑ 减小 4OH－－4e－====2H2O＋O2↑ 4H2O＋4e－====2H2↑＋4OH－ 2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 2H2O－4e－====4H＋＋O2↑ 4H2O＋4e－====2H2↑＋4OH－ 2H2O2H2↑＋O2↑ 不变 加水 9 类型 电极反应特点 实例 电极反应式 溶液pH变化 溶液复原方法 电解电解质型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 无氧酸(氢氟酸除外) HCl 阳极：____________________ 阴极：____________________ 总反应：_________________ ___________ _____ ______________ 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 阳极：___________________ 阴极：__________________ 总反应：_____________________ _________   ______________ 2Cl－－2e－====Cl2↑ 2H＋＋2e－====H2↑ 2H＋＋2Cl－ H2↑＋Cl2↑ 增大 通入HCl气体 2Cl－－2e－====Cl2↑ Cu＋＋2e－====Cu Cu2＋＋2Cl－Cu ＋Cl2↑ 加CuCl2固体 10 类型 电极反应特点 实例 电极反应式 溶液pH变化 溶液复原方法 放氢生碱型 阴极：H2O放出H2生成碱 阳极：电解质阴离子放电 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 阳极：_____________________ 阴极：_____________________ _________ 总反应：__________________ _________________ ______ ________________ 2Cl－－2e－====Cl2↑ 2H2O＋2e－====H2↑＋ 2OH－ 2Cl－＋2H2O H2↑＋Cl2↑＋2OH－ 增大 通入HCl气体 11 类型 电极反应特点 实例 电极反应式 溶液pH变化 溶液复原 方法 放氧生酸型 阴极：电解质阳离子放电 阳极：H2O放出O2生成酸 不活泼金属的含氧酸盐 AgNO3 阳极：________________ _____________ 阴极：_______________ _____________ 总反应：______________ ______________________ ______ __________________ 2H2O－4e－==== 4H＋＋O2↑ 4Ag＋＋4e－ ====4Ag 4Ag＋＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4H＋ 减小 加入Ag2O 固体 12 (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)电解过程中电子流动方向：负极→阴极→电解质溶液→阳极→正 极。(　　) (3)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。(　　) (4)电解池中的阳极和原电池的负极均发生氧化反应。(　　) (5)电解盐酸、硫酸时，H＋放电，溶液的pH逐渐增大。(　　) (6)用Cu为电极电解盐酸可发生反应：Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑。 (　　) √ × √ √ × √ 13 一、电解原理与规律 1.用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图，两极均有气体生成，c电极附近产生可燃性气体，澄清石灰水无浑浊现象。下列说法正确的是 (　　) 提升 关键能力 A.a为电源正极 B.c电极附近生成了CH4 C.电子的流动方向：c→溶液→d D.反应后恢复到原温度，溶液pH不变 D 14 解析：用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液，阳极是水电离的OH－放电，电极反应式为2H2O－4e－====4H＋＋O2↑，阴极是水电离的H＋放电，电极反应式为2H2O＋2e－====H2↑＋2OH－，c电极附近产生可燃性气体，则c电极为阴极，d电极为阳极，a为电源负极，b为电源正极。 15 2.(2025·湖北武汉检测)用石墨作为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 D 16 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－、S，先生成Cl2后生成O2，在阴极始终为H＋放电，逸出H2，整个电解过程可看成三个阶段：电解HCl溶液、电解NaCl溶液、电解H2O，最后溶液呈碱性。 17 3.如图所示，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增 加，b极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是(　　) 选项 a极板 b极板 x电极 z 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 A 18 解析：由题意知，a极板质量增加，a应为阴极，b为阳极，x为电源负极，y为电源正极。电解CuSO4溶液时，a极板有Cu附着，b极板有O2放出，A项符合题意；电解NaOH溶液时，a极板质量无变化，B项不符合题意；阳极为Fe，为活性电极，电解时Fe在阳极放电溶解，无气体生成，且x电极为负极，C项不符合题意；电解CuCl2溶液时，Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色有刺激性气味的气体，D项不符合题意。 19 二、电解后电解质溶液的复原 4.以惰性电极电解100 mL 0.05 mol·L－1 CuSO4溶液。 (1)阳极产生56 mL(标准状况下)气体时，所得溶液的pH为____(不考虑溶液体积变化)，要使溶液恢复到电解前的状态，可加入_________g的 ____________________物质。  1 0.4 CuO(或0.62　CuCO3) 解析：阳极生成O2 56 mL(标准状况下)即0.002 5 mol，依据总反应式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液中生成0.01 mol H＋，c(H＋)＝0.1 mol·L－1，pH＝1；电解生成0.002 5 mol O2 和0.005 mol Cu，故要使溶液复原可加0.005 mol CuO，质量为0.4 g，或加0.005 mol CuCO3，质量为0.62 g。 (2)继续通电电解，此时被电解的物质为____________，若加入 0.005 mol Cu(OH)2可使溶液复原，则电路中转移的电子为_____mol。  水(或H2O) 0.02 解析：继续通电电解，电解质溶液为H2SO4溶液，故实际被电解的物质为H2O；加入0.005 mol Cu(OH)2可使溶液复原，相当于加入0.005 mol CuO和0.005 mol H2O，故转移电子为(0.005×2＋0.005×2) mol＝ 0.02 mol。 (3)通电一段时间，加入0.002 5 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路 中转移的电子为________mol。  0.015 解析：Cu2(OH)2CO3相当于2CuO·H2O·CO2，故转移的电子为0.005 mol×2＋0.002 5 mol×2＝0.015 mol。 分析电解过程的思维流程 三、电解的相关计算 5.(2025·广东深圳高三质检)用石墨作为电极电解500 mL K2SO4和CuSO4的混合溶液，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(　　) A.阳极析出0.1 mol Cu B.上述电解过程中共转移0.2 mol电子 C.往电解后得到的溶液中加入0.1 mol CuO可恢复原来的浓度 D.电解后溶液中c(H＋)为0.4 mol·L－1 D 解析：用石墨作为电极电解K2SO4和CuSO4的混合溶液时，阳极的电极反应为2H2O－4e－====O2↑＋4H＋，阴极的电极反应先后为Cu2＋＋2e－====Cu、2H2O＋2e－====2OH－＋H2↑，根据两极均收集到2.24 L 气体(标准状况下)可知，生成了0.1 mol H2和0.1 mol O2，故电解过程中转移0.4 mol电子，同时阴极析出0.1 mol Cu。A.根据分析可知，阴极析出 0.1 mol Cu，故A错误；B.根据分析可知，电解过程中共转移0.4 mol电子，故B错误；C.根据分析可知，电解过程中既析出了0.1 mol Cu又生成了0.1 mol H2和0.1 mol O2，需要向电解后得到的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2才可恢复原来的浓度，故C错误；D.电解过程中转移0.4 mol电子，根据电极反应可知，阳极生成0.4 mol H＋，阴极消耗0.2 mol H＋，电解后溶液体积仍为500 mL，故电解后溶液中c(H＋)为0.4 mol·L－1，故D正确。 6.某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量，体积均为1 L)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题： (1)甲、乙、丙三池中为原电池的是________(填“甲池”“乙池”或 “丙池”)，A电极的电极反应式为______________________________ __________。  甲池 CH3OH－6e－＋8OH－====C ＋6H2O 解析：由图可知，甲池为原电池，是甲醇 燃料电池，通甲醇的A电极为负极、B电 极为正极；乙池为电解池，C电极与电源 正极相连为阳极，电极反应为Ag－e－==== Ag＋，D电极为阴极，电极反应为Cu2＋＋ 2e－====Cu；丙池为电解池，E电极为阳极，电极反应为2H2O－4e－====O2↑＋4H＋，F电极为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－====Cu，总反应方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，发生电化学反应时，电极上电子数守恒；一段时间后，断开电键K，要使丙池恢复到反应前浓度需加入CuO或者CuCO3，据此分析解答。 (1)据分析甲、乙、丙三池中为原电池的是甲池，通入甲醇的A电极为负极，甲醇失去电子发生氧化反应，在碱性环境中生成碳酸根离子和水，A电极的电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－====C＋6H2O。 (2)丙池中E电极为 ______(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)， 该池总反应的化学方程式为____________________________________。  阳极 2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 解析：丙池中E电极与电源正极相连 为阳极，电解时CuSO4提供铜离子在 阴极被还原为Cu，H2O提供氢氧根离 子在阳极放电产生氧气，消耗氢氧根 离子促进水电离，氢离子浓度增大，即电解时产生H2SO4、Cu和O2，则该池总反应的化学方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 (3)当甲池中B电极上消耗O2的体积为560 mL(标准状况下)时，乙池中C 极质量理论上减轻________g，则丙池溶液的pH为________。  10.8 1 解析：发生电化学反应时，电极上电子数守恒。甲池中B电极反应为O2＋2H2O＋4e－====4OH－，当甲池中B电极上消耗O2的体积为560 mL(标准状况下)即＝0.025 mol 时，转移电子4×0.025 mol＝0.1 mol，乙池中C极为阳极，电极反应为Ag－e－====Ag＋，则乙池中C极溶解Ag 0.1 mol，减少质量理论上为0.1 mol×108 g/mol＝10.8 g，丙池总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，存在4e－~4H＋，转移0.1 mol电子时，生成0.1 mol H＋，H＋浓度为＝0.1 mol/L，溶液的pH为1。 (4)一段时间后，断开电键K，下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是________ (填字母)。  A.Cu　　　　　　　　　 B.CuO C.CuCO3 D.Cu(OH)2 BC 解析：一段时间后，断开电键K，欲使丙池恢复到反应前浓度，则根据少什么加什么，丙池一个电极产生Cu单质，另一个电极产生O2，相当于从溶液中出去的物质为Cu与O2反应产生的CuO，则：A.Cu与硫酸不能反应，不能达到目的，选项A错误；B.CuO与硫酸反应，产生硫酸铜和水，能达到目的，选项B正确；C.CuCO3与硫酸反应生成硫酸铜、二氧化碳气体和水，二氧化碳逸出、元素没有进入溶液，则等效于等物质的量的CuO，能使丙池恢复到反应前浓度，选项C正确；D.Cu(OH)2比CuO多一个水的组成，相当于对溶液进行了稀释，不能使丙池恢复到反应前浓度，选项D错误。 电化学计算中常用的三种方法 (1)根据总反应计算 先写出电极反应，再写出总反应，最后根据总反应列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 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。 (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。 如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式： (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，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 考点二　电解原理的常规应用 36 1.氯碱工业 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 (1)反应原理 阳极：2Cl－－2e－====Cl2↑(_________反应)。 阴极：2H2O＋2e－====H2↑＋2OH－(_________反应)。 总反应化学方程式： 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 总反应离子方程式： 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 [注意]　电解所用的食盐要精制。 梳理 必备知识 氧化 还原 37 (2)离子交换膜法的生产过程 加入或流出的物质a、b、c、d分别是________________________、 ____________________、_________、___________；X、Y分别是_________、_________。 精制饱和NaCl溶液 H2O(含少量NaOH) 淡盐水 NaOH溶液 Cl2 H2 38 (3)阳离子交换膜的作用 阻止_________进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2====NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 (4)氯碱工业产品 OH－ 39 2.电镀铜和电解精炼铜 类型 电镀铜 电解精炼铜 示意图 电极材料 阳极：镀层金属铜片 阴极：待镀金属铁件 阳极：_________铜 (含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质) 阴极：纯铜 粗 40 类型 电镀铜 电解精炼铜 电极反应 阳极 _________________ Zn－2e－====Zn2＋、 Fe－2e－====Fe2＋、 Ni－2e－====Ni2＋、 ___________________ 阴极 _______________________ 电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度_________ CuSO4溶液的浓度________ 注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成_________ Cu－2e－====Cu2＋ Cu－2e－====Cu2＋ Cu2＋＋2e－====Cu 基本不变 变小 阳极泥 41 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。 类型 总反应化学方程式 电极反应 冶炼钠 __________________________ 阳极：____________________； 阴极：_____________________ 冶炼镁 ___________________________ 阳极：____________________； 阴极：____________________ 冶炼铝 __________________________ 阳极：____________________； 阴极：______________________ 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－====Cl2↑ 2Na＋＋2e－====2Na MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－====Cl2↑ Mg2＋＋2e－====Mg 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－====3O2↑ 4Al3＋＋12e－====4Al (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)以Zn为阳极，Fe为阴极，ZnCl2溶液为电解质溶液，由于放电顺序 H＋＞Zn2＋，不可能在铁上镀锌。(　　) × × × × × × 43 一、氯碱工业 1.如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列说法不正确的是(　　) 提升 关键能力 A.出口①处的物质是氯气 B.出口②处的物质是氢气，该离子交换 膜只能让阳离子通过 C.装置中发生反应的离子方程式为2Cl－ ＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D.该装置将电能转化为化学能 C 44 解析：右侧电极是电解池阴极，左侧电极是电解池阳极，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，A项正确；右侧电极是阴极，溶液中的水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，B项正确；电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，C项错误；该装置是电解池，是将电能转化为化学能的装置，D项正确。 45 2.汞阴极法电解饱和食盐水制取NaOH的原理如图所示。下列说法正确 的是(　　) A.电解室中可使用铜棒作阳极 B.电解室中汞阴极的反应为Na＋＋e－====Na C.解汞室中的反应为吸热反应 D.两室联合生产的总反应为2NaCl2Na＋Cl2↑ B 46 解析：由原理图可知，电解室内阳极反应为2Cl－－2e－====Cl2↑，阴极反应为Na＋＋e－====Na；解汞室内发生的反应为2Na＋2H2O==== 2NaOH＋H2↑。A.电解室中若使用铜棒作阳极，则发生反应Cu－2e－====Cu2＋，因此不可使用铜棒作阳极，A错误；B.根据分析，电解室中汞阴极的反应为Na＋＋e－====Na，B正确；C.解汞室中的钠与水的反应为放热反应，C错误；D.根据分析，电解室内总反应为2NaCl2Na＋Cl2↑，D错误。 47 二、电镀、电解精炼 3.若要在铜片上镀银，下列叙述中正确的是(　　) ①将铜片接在电源的正极　②将银片接在电源的正极　③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－====Ag　④在银片上发生的反应是2H2O－4e－====O2↑＋4H＋　⑤可用CuSO4溶液作为电解质溶液　⑥可用AgNO3溶液作为电解质溶液 A.①③⑥　　　　　　 B.②③⑥ C.①④⑤ D.②③④⑥ B 48 解析：根据电镀原理，若要在铜片上镀银，铜为电解池的阴极，与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银；银为电解池的阳极，与电源正极相连，银失电子发生氧化反应生成银离子；电解质溶液可以为硝酸银溶液。 49 4.金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述正确的是(已知氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜ Cu2＋)(　　) A.阳极发生还原反应，电极反应为Ni2＋＋2e－====Ni B.电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C.电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D.电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt D 解析：电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性：Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极的电极反应为Ni2＋＋2e－====Ni，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，二者质量不相等，B项错误；电解后溶液中存在的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。 三、活泼金属的制备——电冶金 5.(2025·安徽合肥质量检测)工业上在600 ℃时电解含40% NaCl和60% CaCl2的混合电解液制取金属钠的电解槽如图所示，下列说法错误的是 (　　) A.使用混合电解液的目的是降 低NaCl的熔点 B.网状隔膜用于防止生成的Cl2 和Na相互反应 C.理论上，每转移1 mol e－，生成1 mol Cl2 D.若用串联的铅酸蓄电池组电解NaCl制取Na，则PbO2极接石墨极 C 解析：电解池阳极放电顺序：Cl－＞OH－，阳极反应式：2Cl－－2e－====Cl2↑。A项，CaCl2和NaCl混合，可降低NaCl的熔点，A正确；B项，网状隔膜用于隔离阳极产物与阴极产物，防止Cl2与Na发生反应，B正确；C项，阳极反应式：2Cl－－2e－====Cl2↑，故转移1 mol e－，理论上生成0.5 mol Cl2，C错误；D项，PbO2作为铅酸蓄电池的正极，应与石墨阳极连接，D正确。 6.研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔 融CaF2-CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙， 并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说 法正确的是(　　) A.将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到 相同目的 B.阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－====CO2↑ C.在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少 D.阴极的电极反应式为Ca－2e－====Ca2＋ B 解析：由图可知，石墨为阳极，其电极反应式为C＋2O2－－4e－==== CO2↑，钛网是阴极，其电极反应式为Ca2＋＋2e－====Ca。将熔融CaF2－CaO换成Ca(NO3)2溶液，阴极上H＋放电，无法得到金属Ca；钙还原二氧化钛的化学方程式为2Ca＋TiO2====Ti＋2CaO，制备金属钛前后，CaO的总量不变。 考点三　金属的腐蚀与防护 56 1.金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，发生_________反应。 梳理 必备知识 氧化 57 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 概念 金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀 当不纯的金属与___________接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀 现象 _________电流产生 _________电流产生 本质 金属被_________ 较活泼的金属被_________ 联系 二者往往同时发生，但_________腐蚀更普遍 电解质溶液 无 有微弱 氧化 氧化 电化学 58 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁制品锈蚀为例) 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 _________环境 钢铁表面吸附的水膜酸性很_________或呈_________性，但溶有一定量的氧气 电极 反应 负极 ______________________ 正极 _____________________ __________________________ 总反应 Fe＋2H＋====Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O====2Fe(OH)2 联系 _________腐蚀更普遍 酸性 弱 中 Fe－2e－====Fe2＋ 2H＋＋2e－====H2↑ O2＋2H2O＋4e－====4OH－ 吸氧 59 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 60 [应用举例] 如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序 为______________。  ⑤④②①③⑥ 61 4.金属的防护 负 正 阴 阳 62 (1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。(　　) (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，若保护层破损后，就完全失去了对金属的 保护作用。(　　) (5)牺牲阳极法构成了原电池，能有效地保护金属不容易被腐蚀。(　　) (6)黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿。(　　) (7)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。 (　　) (8)镀锌的目的是在钢管表面形成Fe－Zn合金，增强钢管的耐腐蚀能 力。(　　) × × × × √ √ × × 63 1.(2025·辽宁沈阳模拟)我国首艘航母辽宁舰采用模块制造再焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。 下列分析正确的是(　　) 提升 关键能力 A.舰艇被腐蚀主要是因为发生 了化学腐蚀 B.图甲是海水环境下的腐蚀情况 C.腐蚀时负极反应为Fe－3e－====Fe3＋ D.焊点附近可用锌块打“补丁”延缓腐蚀 D 64 解析：舰艇被腐蚀是因为形成了原电池，发生了电化学腐蚀，故A错 误；海水中电解质浓度大，腐蚀速度快，故图乙为海水环境下的腐蚀情况，图甲为淡水环境下的腐蚀情况，故B错误；Sn作正极被保护，电极反应为O2＋4e－＋2H2O====4OH－，Fe作负极，电极反应为Fe－2e－====Fe2＋，故C错误；焊点附近用锌块打“补丁”，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe作正极被保护，可延缓腐蚀，故D正确。 65 2.(2025·江苏南京模拟)如图所示，下列叙述错误的是(　　) A.开关未闭合时，Fe棒上B点腐蚀最快 B.若X为NaCl，K与M连接，Fe棒处pH最大 C.若X为H2SO4，K与N连接，Fe电极上发生反应： 2H＋＋2e－====H2↑ D.若X为H2SO4，K分别与N、M连接，Fe腐蚀情况前者更慢 B 66 解析：开关未闭合时，Fe棒上B点同时与空气、H2O接 触，腐蚀最快，A项正确；若X为NaCl，K与M连接， 形成原电池，Fe棒作负极，电极反应为Fe－2e－==== Fe2＋，C棒作正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O==== 4OH－，故C棒处pH最大，B项错误；若X为H2SO4，K与N连接，形成原电池，Fe棒为正极，电极反应为2H＋＋2e－====H2↑，C项正确；若X为H2SO4，K与N连接时，Fe棒为正极，被保护，K与M连接时，Fe棒为负极，被腐蚀，故Fe腐蚀情况前者更慢，D项正确。 67 3.某同学进行下列实验： 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含有酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈 68 生铁片发生__________腐蚀，中心区域的电极反应式为____________________，  边缘处的电极反应式为___________________________，  交界处发生的反应为____________________________________________ _______________________________。  吸氧 Fe－2e－====Fe2＋ 2H2O＋O2＋4e－====4OH－ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O====4Fe(OH)3、2Fe(OH)3 ====Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 69 练真题 明考向 1. (2024·浙江1月选考)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生 成和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为2NH3＋2e－====＋H2↑ D.每生成标准状况下224 mL H2，消耗0.010 mol Zn C 解析：A.氨水浓度越大，越容易生成，腐蚀趋势越大，A正确；B.腐蚀的总反应为Zn＋4NH3·H2O====＋H2↑＋2H2O＋2OH－，有OH－生成，溶液pH变大，B正确；C.该电化学腐蚀中Zn作负极，Fe作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，铁电极上的电极反应式为2H2O＋2e－====H2↑＋2OH－，C错误；D.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＝ 0.02 mol，消耗0.010 mol Zn，D正确。 2.(2024·浙江6月选考)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。如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1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O====4OH－ C.图2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1、图2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 B 解析：A.图1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，其失去电子被氧化；图2为外加电流法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，其本身不失去电子，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；B.图2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O2＋4e－＋2H2O====4OH－，B正确； C.图2为外加电流法，理论上只要能对抗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；D.图1、图2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。 3.(2024·广东卷)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图)，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.阳极反应为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 C 解析：右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极产生气体，则右侧电极为阳 极，Cl－放电产生氯气，电极反应为2Cl－－2e－====Cl2↑；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－＋3H2O====2Fe＋6OH－；中间为阳离子交换膜，Na＋由阳极向阴极移动。A项，阳极反应为2Cl－－2e－====Cl2↑，A正确；B项，阴极反应为Fe2O3＋6e－＋3H2O====2Fe＋6OH－，消耗水产生OH－，阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高，B正确；C项，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＋由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少3×71 g＋6×23 g＝351 g，C错误；D项，理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，有6 mol Na＋由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加6×23 g＝138 g，D正确。 4.(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，下列说法正确的是(　　) 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，电流表指针发生偏转 D 解析：闭合K1，形成电解池，电解饱和食盐 水，左侧电极为阳极，阳极上氯离子失去电 子生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－====Cl2↑， 右侧电极为阴极，阴极上水放电生成H2和 OH－，电极反应为2H2O＋2e－====H2↑＋ 2OH－，总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH ＋H2↑＋Cl2↑。A.根据分析可知，U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A错误；B.U形管左侧生成氯气，氯气与水反应生成HClO，故a处布条褪色，说明HClO具有漂白性，B错误；C.b处出现蓝色，发生反应Cl2＋2KI====I2＋2KCl，说明还原性：I－＞Cl－，C错误；D.断开K1，立刻闭合K2，此时构成H2－Cl2燃料电池，导线中有电子通过，电流表指针发生偏转，D正确。 5.(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 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2H2O＋4e－====2H2＋2O2－； 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↑。A.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；B.根据分析，电极2为阳极，发生氧化反应：2O2－－4e－====O2↑，B项错误；C.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；D.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。 6.(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 B 解析：电极A上氯离子变为氯气，化合价升 高，失去电子，电极A是电解池阳极，因此 电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正 确；电极B为阴极，通入的氧气得到电子， 其电极反应为2H2O＋4e－＋O2====4OH－， 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上反应物的氧化性，从而降低电解电压，减少能耗，故D正确。 7.(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(　　) 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 解析：根据题图可知，钛网电极上在 PRT的抑制下，Cl－放电生成HClO， 故钛网电极为阳极，a为正极，b为负 极，钛箔电极为阴极，该电极上生成 氢气，电解池总反应为NaCl＋H2O NaClO＋H2↑，据此分析解题。 根据分析可知，a为正极，b为负极，则b端电势低于a端电势，故A项错误；理论上每转移2 mol e－生成2 g H2，故B项错误；流动海水电解后，海水中含NaClO，其为强碱弱酸盐，海水pH不会下降，故C项错误；阳极电极反应为Cl－＋H2O－2e－====HClO＋H＋，故D项正确。 课时作业40 电解池　金属的腐蚀与防护 86 一、选择题 1.为探究电解过程中的放电规律，某研究小组进行下列实验： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 序号 阳极材料 阴极材料 电解质 阳极产物 阴极产物 ① 石墨 石墨 熔融NaCl Cl2 Na ② 石墨 石墨 0.1 mol·L－1 NaCl溶液 Cl2 H2 ③ 石墨 石墨 0.2 mol·L－1 CuSO4溶液 O2 Cu ④ 铜 石墨 0.2 mol·L－1 CuSO4溶液 Cu2＋ Cu ⑤ 石墨 石墨 0.1 mol·L－1 CuCl2溶液 Cl2 Cu 87 下列说法不正确的是(　　) A.对比②⑤可知，阴极放电顺序是Cu2＋＞H＋＞Na＋ B.对比③⑤可知，阳极放电顺序是Cl－＞OH－＞S C.对比③④可知，阳极是铜时，铜会先于溶液中的离子放电 D.对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 88 解析：A.根据②知道氢离子的氧化性强于钠离子，根据⑤知道铜离子的氧化性强于氢离子，得电子能力强(氧化性强)的离子优先放电，所以对比②⑤可知，阴极放电顺序是Cu2＋＞H＋＞Na＋，故A正确；B.根据③知道阳极上离子放电顺序是OH－＞S，根据⑤知道阳极上离子放电顺序是Cl－＞OH－，所以阳极离子放电顺序是Cl－＞OH－＞S，故B正确；C.电解池的阳极若是活泼电极，则电极本身失电子，发生氧化反应，对比③④可知，阳极是铜时，铜会先于溶液中的离子放电，故C正确；D.电解得到金属不一定只能用熔融态，电解氯化铜溶液也能得到金属铜，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 89 2.为防止海水中钢铁的腐蚀，可将金属Zn连接在钢铁设施表面，减缓水 体中钢铁设施的腐蚀，如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A.金属Zn作正极，钢铁作负极 B.Zn极的电极反应式为Zn－2e－====Zn2＋ C.过程中化学能100%转化为电能 D.将金属Zn换成金属Cu也能起到保护作用 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 90 解析：A.Zn较活泼作负极，钢铁作正极，A错误；B.Zn极作负极，Zn失电子发生氧化反应生成Zn2＋，电极反应式为Zn－2e－====Zn2＋，B正确；C.该过程中化学能主要转化为电能，还有少部分转化为热能，不可能百分之百转化为电能，C错误；D.换成Cu，由于Cu的活泼性比Fe的弱，则Fe作负极，消耗钢铁，不能起到保护作用，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 91 3.用如图所示装置及试剂对含碳铁 粉在氯化钠溶液中的反应进行探 究，测得保温瓶中O2的体积分数及 压强随时间的变化关系分别如图a、 b所示。下列说法错误的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 92 A.200 s时，压强增大主要是因为产生了H2 B.实验过程中，铁失电子，被氧化 C.保温瓶内发生了放热反应 D.正极反应为2H2O＋O2＋4e－====4OH－ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析：A.铁与氯化钠溶液反应不能生成H2，200 s时，压强增大主要是因为反应放热，故A错误；B.铁发生吸氧腐蚀，铁为还原剂，失电子，被氧化，故B正确；C.根据图a可知前400 s内，O2的体积分数持续减小，但是中途压强略有上升，说明容器内温度升高，从而推断出保温瓶内温度升高，发生了放热反应，故C正确；D.铁、碳与饱和食盐水构成原电池，铁发生吸氧腐蚀，正极反应为2H2O＋O2＋4e－====4OH－，故D正确。 答案：A 4.用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下 列各组实验，下表中各项所列对应关系均正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 选项 X极 实验前U形 管中的溶液 通电后现象及结论 A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a处附近溶液呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b处电极反应为4OH－－4e－====O2↑＋2H2O C 负极 CuCl2溶液 b处有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH减小 C 94 解析：电解Na2SO4溶液时，阳极上OH－失电子，发生氧化 反应，即a处OH－放电，酸性增强，酚酞遇酸不变色，即a 处附近溶液无明显变化，A项错误；电解AgNO3溶液时， 阴极上Ag＋得电子，发生还原反应，即b处电极反应为Ag＋＋e－====Ag，B项错误；电解CuCl2溶液时，阳极上Cl－失电子，发生氧化反应，即b处Cl－放电，产生Cl2，C项正确；电解NaOH溶液时，阴极上是H＋放电，阳极上是OH－放电，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH增大，D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5.500 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(　　) A.原混合溶液中c(K＋)为0.2 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0.2 mol·L－1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 96 解析：石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为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)，可推知上述电解过程中共转移0.4 mol 电子，而在生成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。电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(N)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(N)，不难算出：电解前c(K＋)＝0.2 mol·L－1，电解后c(H＋)＝0.4 mol·L－1。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6.电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开，在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅，已知：3I2＋6OH－====I＋5I－＋3H2O。下列说法不正 确的是(　　) A.右侧发生的电极反应：2H2O＋2e－====H2↑＋2OH－ B.电解结束时，左侧溶液中含有 C.电解槽内发生反应的总化学方程式：KI＋3H2OKIO3＋3H2↑ D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生反应的总化学方程式不变 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 98 解析：左侧溶液变蓝色，生成I2，左侧电极为阳极， 电极反应为2I－－2e－====I2，右侧电极为阴极，发生 还原反应生成氢气，电极反应为2H2O＋2e－====H2↑＋ 2OH－，右侧放出氢气，右侧I－、OH－通过阴离子交换 膜向左侧移动，发生反应3I2＋6OH－====I＋5I－＋3H2O，一段时间后，蓝色变浅；如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，左侧多余K＋通过阳离子交换膜迁移至阴极，保证两边溶液呈电中性。A.由分析可 知，右侧发生的电极反应为2H2O＋2e－====H2↑＋2OH－，A正确；B.由分析可知，左侧溶液中含有生成的，B正确；C.由分析可知，电解 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 槽内发生反应的总化学方程式为KI＋3H2OKIO3＋3H2↑，C正确；D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，则碘单质不会和氢氧根离子反应生成碘酸根离子，则电解槽内发生反应的总化学方程式为2KI＋2H2O2KOH＋I2＋H2↑，故电解槽内发生反应的总化学方程式发生改变，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7.KIO3是碘盐的添加剂，常采用电解KI制备KIO3，装置如图所示。下列 叙述错误的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.铜极为阴极，产生还原性气体 B.原料室中OH－向石墨极迁移，K＋向铜极迁移 C.石墨极反应式为I－＋6OH－－6e－====I＋3H2O D.若电路上转移0.6 mol电子，理论上原料室溶液减少10.2 g D 101 解析：电解KI制备KIO3，则I的化合价 从－1价升高到＋5价，发生氧化反应， 则石墨电极为阳极，铜电极为阴极， 发生还原反应。A.根据以上分析可知， 铜极为阴极，发生还原反应，电极反应 式为6H2O＋6e－====3H2↑＋6OH－，故 A项正确；B.原料室中OH－向阳极(石墨 极)迁移，K＋向阴极(铜极)迁移，故B项正确；C.石墨极发生氧化反应，电极反应式为I－＋6OH－－6e－====I＋3H2O，故C项正确；D.若电 路上转移0.6 mol电子时，理论上原料室溶液减少的质量＝0.6 mol× 39 g/mol＋0.6 mol×17 g/mol＝33.6 g，故D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 8.(2025·浙江宁波模拟)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.a、b处均通入NaClO4溶液 C.d处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4溶液 D.若转移2 mol电子，理论上生成100.5 g NaClO4 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 103 解析：根据钠离子通过离子交换膜的移动方向可 知：电解池左侧为阳极，与光伏电池的正极e相 接，f极为光伏电池的负极，阳极H2O失去电子生 成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－==== 4H＋＋O2↑，生成的H＋与加入的a物质结合成高氯 酸，所以a为高氯酸钠，电解池右侧阴极上H2O得 电子，发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－====2OH－＋H2↑，OH－与Na＋结合成NaOH，所以物质b为稀NaOH溶 液。A项，图中Na＋由左侧移动到右侧，即电解池左侧为阳极，阳极与 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 光伏电池的正极相接，所以e极为光伏电池的正极、f极为负极，故A错误；B项，物质b为稀NaOH溶液，故B错误；C项，左侧阳极上生成的 H＋与加入的高氯酸钠结合成高氯酸，右侧阴极上生成的OH－与Na＋结合成NaOH，所以d处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4，故C正 确；D项，电解NaClO4溶液生成HClO4时阳极电极反应式为2H2O－4e－====4H＋＋O2↑，转移2 mol电子则生成2 mol H＋，即生成2 mol HClO4，m(HClO4)＝nM＝2 mol×100.5 g/mol＝201 g，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 9.(2025·河南郑州模拟)利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得NaClO和CO，其工作原理如图所示，已知在直流电的作用下，双极膜中的 H2O解离成H＋和OH－。下列有关说法错误的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.b极为负极 B.M极的电极反应式为Cl－＋2OH－－ 2e－====ClO－＋H2O C.工作一段时间后，N极附近溶液的 pH明显变小 D.若所得n(CO)大于n，说明阳极可能发生反应2Cl－－2e－ ====Cl2↑ C 106 解析：由N极上CO2被还原成CO知N极为阴极，b极为负极，A正确；M极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－====ClO－＋H2O，B正确；N极的电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－====CO＋H2O，由上述反应可知，双极膜中提供的H＋与N极消耗的H＋的量相等，工作一段时间后，N极附近溶液pH无明显变化，C错误；当只发生反应CO2＋NaClNaClO＋CO时，产物中n(CO)＝n，若出现n(CO)＞n(NaClO)，根据电路中转移电子数处处相等，说明阳极Cl－除了放电产生ClO－外，还可能放电产生Cl2，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10.(2025·辽宁沈阳模拟)在直流电场作用下双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并分别向两极迀移。如图所示装置，可将捕捉的二氧化碳转化为CaCO3而矿化封存，减少碳排放，同时得到氧气、氢气、高浓 度盐酸等产品。下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.CaCO3在碱室形成 B.两个双极膜中间层的H＋均向右移动 C.向碱室中加入NaHCO3固体，有利于CO2的矿化封存 D.b极为阳极，电极反应式为 4OH－－4e－ ====O2↑＋2H2O D 108 解析：右侧双极膜中氢离子进入酸室， 氢氧根离子右移，在电极b上发生氧化 反应生成O2，所以b为阳极，左侧双极 膜中氢氧根离子进入碱室，与二氧化碳 反应生成碳酸根离子，氢离子左移，在 电极a上发生还原反应生成H2，所以a为阴极。A项，由图可知，C通过左侧阴离子交换膜进入中间室内与Ca2＋结合形成碳酸钙，CaCO3 在中间室形成，A错误；B项，由图可知，右侧双极膜中氢离子进入酸室 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 生成盐酸，左侧双极膜中氢离子左移，在电极a上发生还原反应生成H2，B错误；C项，碱室中二氧化碳和碱反应生成碳酸根离子，碳酸根离子通过左侧阴离子交换膜进入中间室内，与Ca2＋结合形成碳酸钙，加入NaHCO3固体会消耗氢氧根离子，不利于CO2的吸收，C错误；D项，右侧双极膜中氢离子进入酸室，氢氧根离子右移，在电极b上发生氧化反应生成O2，所以b极为阳极，电极反应式为4OH－－4e－ ====O2↑＋2H2O，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 二、非选择题 11.电解原理在化学工业中有广泛应用。 (1)电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法，电解示意图如图所示，图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 在b口加入的物质为____________________(写化学式)。  H2O(含少量NaOH) 111 解析：由电解食盐水装置图可知，钠离子移向右边，则左边电极为阳极，右边电极为阴极，据此分析解答；全钒液流电池放电时V2＋发生氧化反应生成V3＋，则V发生还原反应生成VO2＋，据此书写反应的总方程式，电池储能时为电解池，电解的总反应为放电总反应的逆反应，据此分析解答；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，阴极发生还原反应生成Pb，阳极发生氧化反应生成氧气，据此分析解答。(1)钠离子由A电极移向B电极，说明A为电解池的阳极，电极反应式：2Cl－－2e－====Cl2↑；B为电解池的阴极，电极反应式：2H2O＋2e－====H2↑＋2OH－；在b口加入的物质为水(含少量NaOH)。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (2)全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能系统，工作原理如图： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 已知： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 离子种类 V VO2＋ V3＋ V2＋ 颜色 黄色 蓝色 绿色 紫色 ①全钒液流电池放电时V2＋发生氧化反应，该电池放电时总反应式是_______________________________________。  ②当完成储能时，阴极溶液的颜色是__________。  V2＋＋V＋2H＋====V3＋＋VO2＋＋H2O 紫色 解析：电池储能时为电解池，电解的总反应为V3＋＋VO2＋＋H2O V2＋＋V＋2H＋，阴极发生还原反应，阴极反应式为V3＋＋e－====V2＋，阴极溶液颜色变为紫色。 (3)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： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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__________。  ③电解过程中，Na2PbCl4电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，应该 向__________(填“阴”或“阳”)极室加入__________(填化学式)。  PbC＋2e－====Pb↓＋4Cl－ H＋ 阴 PbO 解析：①电解时阴极的电极反应式：PbC＋2e－====Pb↓＋4Cl－； ②电解时阳离子向阴极移动，通过阳离子交换膜的离子主要为氢离子；③电解过程中，Na2PbCl4在阴极发生还原反应生成Pb，阳极发生氧化反应生成氧气，Na2PbCl4电解液浓度不断减小，为恢复浓度，则应该向阴极室加入PbO，溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 12.回答下列问题： (1)用惰性电极电解饱和食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法，电解装置如图所示，图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过，请回答以下问题： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 ①图中A极需要连接电源的______(填“正”或 “负”)极。  ②氢氧化钠溶液从图中______(填“c”或“d”) 位置流出。  ③电解饱和食盐水的总反应的离子方程式是 _____________________________________。  正 d 2Cl－＋2H2O2OH－ ＋H2↑＋Cl2↑ 117 解析：①由钠离子的移动方向可知，A电极为阳 极，与直流电源正极相连；②由电解食盐水装置 图可知，钠离子移向右边，B电极为阴极，与直 流电源负极相连，水在阴极上得到电子发生还原 反应生成氢气，同时破坏水的电离平衡，在阴极 区云集大量氢氧根离子，则氢氧化钠溶液从图中 d位置流出；③电解饱和食盐水时，反应生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (2)装置如图所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。氢氧化铁胶体的胶粒带正电荷。请回答： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 ①C极的电极反应式为 __________________________，  甲中溶液的pH______(填“变大” “变小”或“不变”)。一段时间 后丁中X极附近的颜色逐渐______ (填“变深”或“变浅”)。  ②现用丙装置给铜件镀银，则H应该是______(填“铜”或“银”)。  2H2O－4e－====O2↑＋4H＋ 变小 变浅 铜 解析：①由将直流电源接通后，F极附近呈红色可知，F为电解池的阴极，则B为电源的负极，C为电解池的阳极，水电离出的氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为2H2O－4e－====O2↑＋4H＋；甲池电解硫酸铜溶液，电解时反应生成硫酸、铜和氧气，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH变小；氢氧化铁胶粒带正电荷，向阴极Y移动，则阳极X附近的颜色逐渐变浅；②由图可知，G为电镀池的阳极，则丙装置给铜件镀银时，H为镀件铜。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$