2026届高三化学备考一轮复习　电解原理及基本应用

2026届高考一轮复习　电解原理及基本应用 [复习目标]　 1.理解电解池的构成、工作原理，能书写电极反应式和总反应方程式。 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本质及危害，能利用电化学原理解释腐蚀现象及设计防腐措施。 考点一　电解池及工作原理 【核心知识梳理】 1.电解与电解池 2.构建电解池模型(以电解CuCl2溶液为例) 3.电解规律 4.用惰性电极电解不同类型电解质溶液 (1)电解水型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 H2SO4 阴极：2H++2e-===H2↑ 阳极：2H2O-4e-===4H++O2↑ 总反应式：2H2O2H2↑+O2↑ 增大 加水 (2)电解电解质型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 HCl 阴极：2H++2e-===H2↑ 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑+Cl2↑ 减小 通入HCl CuCl2 阴极：Cu2++2e-===Cu 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu+Cl2↑ 加CuCl2固体 (3)电解质和水均参与电解型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 NaCl、KCl (放H2生碱) 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：2H2O+2e-===H2↑+2OH- 总反应式：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- 减小并生成新电解质 通入HCl CuSO4、Cu(NO3)2 (放O2生酸) 阳极：2H2O-4e-===4H++O2↑ 阴极：Cu2++2e-===Cu 总反应式：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 减小并生成新电解质 加CuO 【关键能力提升】 一、电解过程分析与溶液复原 1.(2024·广西河池一模)利用电解原理，可将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.b为电解池阴极 B.电解后左侧电极室KOH溶液pH减小 C.电解过程中阴离子通过交换膜从右向左迁移 D.阳极电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O 2.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。  (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。  (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。  【思维建模】 分析电解过程的思维流程 二、电极反应式的书写 3.按要求书写电极反应式和总反应式： (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)以铝材为阳极，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：　　　　。  (3)电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为　　　　。  4.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　　　　。  【归纳总结】 电解池电极反应式的书写 (1)用惰性电极电解，分析溶液中的阴、阳离子：阳离子向阴极移动，分析阳离子在阴极上得电子的顺序；阴离子向阳极移动，分析阴离子在阳极上失电子的顺序。 (2)金属被腐蚀溶解的作阳极，被保护不被腐蚀的作阴极。 (3)在写电极反应式时，要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等对电极产物的影响。 考点二　电解原理的基本应用 【核心知识梳理】 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↑(氧化反应)。 阴极：2H2O+2e-===H2↑+2OH-(还原反应)。 总反应的化学方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。 总反应的离子方程式：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。 注意　电解所用的食盐要精制。 (2)离子交换膜法的生产过程 加入或流出的物质a、b、c、d分别是精制饱和NaCl溶液、H2O(含少量NaOH)、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。氯碱工业产品还可用于制备含氯消毒剂和盐酸。 (3)阳离子交换膜的作用 阻止OH-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。 2.电镀、电解精炼 (1)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。 (2)电解精炼 银、金等金属不放电形成阳极泥，在阴极只有Cu2+放电，锌、铁、镍较活泼的金属阳离子残留在电解质溶液中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2+的浓度有所下降。 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。 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：Na++e-===Na 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：2O2--4e-===O2↑ 阴极：Al3++3e-===Al 【关键能力提升】 一、氯碱工业 1.工业上利用电解食盐溶液制取盐酸和氢氧化钠的装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-。 下列有关说法错误的是(　　) A.N表示阴离子交换膜 B.甲室流出的为氢氧化钠溶液 C.电解总反应：NaCl+H2ONaOH+HCl D.相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法更环保 二、电解精炼、电镀 2.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，其电极反应式为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 3.(2024·陕西榆林模拟)工业上用PbSiF6、H2SiF6混合溶液作电解液，用电解法实现粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Fe、Zn，杂质总质量分数约为4%)提纯，装置示意图如图所示，M极附近析出金属单质。下列说法错误的是(　　) A.M极与电源的负极相连 B.电子由M极流出，经电源流回N极 C.N极发生的电极反应之一为Pb-2e-===Pb2+ D.工作一段时间后，溶液中c(Pb2+)减小 三、电冶金 4.电解熔融氯化钠和氯化钙混合物制备金属钠的装置如图所示。阳极A为石墨，阴极为铁环K，两极用隔膜D隔开。氯气从阳极上方的抽气罩H抽出，液态金属钠经铁管F流入收集器G。下列叙述正确的是(　　) A.氯化钙的作用是做助熔剂，降低氯化钠的熔点 B.金属钠的密度大于熔融混合盐的密度，电解得到的钠在下层 C.隔膜D为阳离子交换膜，防止生成的氯气和钠重新生成氯化钠 D.电解时阴极的电极反应为Na++e-===Na，发生氧化反应，阴极上可能有少量的钙单质生成 考点三　金属的腐蚀与防护 【核心知识梳理】 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 不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M-ne-===Mn+ M-ne-===Mn+ 现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例) 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 电极反应 负极 Fe-2e-===Fe2+ 正极 2H++2e-===H2↑ O2+2H2O+4e-===4OH- 总反应式 Fe+2H+===Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 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 [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 　。 4.金属的防护 1.干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀(　　) 2.铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀(　　) 3.纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样(　　) 4.Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(　　) 5.钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3+(　　) 【关键能力提升】 一、金属腐蚀现象与实验探究 1.(2025·河南平顶山高三模拟)下列实验描述正确的是(　　) A.用酸碱中和滴定法可同时测定中和反应的反应热和待测液浓度 B.利用如图装置验证牺牲阳极法 C.用98%的浓硫酸配制10%的稀硫酸，所需玻璃仪器为烧杯、玻璃棒 D.将镀锌铁皮放入稀硫酸中，待产生氢气的速率突然减小时，可以判断锌镀层已反应完全 2.如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 (1)该化学腐蚀属于_____________腐蚀。 (2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是　　　　　区域。  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 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_________________。  二、金属腐蚀的防护措施及原理应用 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 5.铝-空气燃料电池是一种新型高能量电池，具有能量密度大、无污染、可靠性高、寿命长、使用安全等优点。图1是一种盐水-铝-空气电池装置原理图，图2是石墨空气电极结构示意图。下列说法不正确的是(　　) A.铝极为负极，发生氧化反应 B.该电池属于金属铝的吸氧腐蚀 C.石墨空气电极的电极反应式：O2+4e-+2H2O===4OH- D.在石墨空气电极中，OH-能穿过多孔防水透气层进入右侧 【高考试题分析】 1.(2024·广东，16)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：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 2.(2022·北京，13)利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1 mol·L-1 CuSO4+少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+ ② 0.1 mol·L-1 CuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素 下列说法不正确的是(　　) A.①中气体减少，推测是由于溶液中c(H+)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 B.①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+===Fe2++H2↑、Fe+Cu2+===Fe2++Cu C.随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2+)减少，Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+平衡逆移 D.②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+，使得c(Cu2+)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 3.(2024·甘肃，7)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 4.(2024·湖北，2)2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是(　　) A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆 5.(2024·浙江6月选考，13)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。下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 考点精练 1.下列有关电解的说法正确的是(　　) A.惰性电极电解硝酸银溶液不可能在电极上生成银，因为银可以溶于硝酸 B.25 ℃，惰性电极电解氢氧化钠溶液，溶液pH不变，因为实质是电解水 C.惰性电极电解足量硫酸铜溶液一段时间，加入氧化铜固体可使电解质恢复到电解前 D.惰性电极电解淀粉碘化钾溶液，可看到阴极区域溶液变蓝 2.(2024·深圳模拟)分别以ZrO2、石墨为电极，以熔融CaCl2为电解质，采用熔盐电脱氧法电解制备金属Zr。下列说法不正确的是(　　) A.石墨电极接电源正极 B.阴极有O2生成 C.O2-向石墨电极迁移 D.Zr4+优先于Ca2+在阴极被还原 3.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，则下表中各项所列对应关系均正确的是(　　) 选项 X极 实验前U形管中液体 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管中呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是4OH--4e-===O2↑+2H2O C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低 4.关于下列装置分析正确的是(　　) A.装置甲中阳极上析出红色物质 B.若开始阶段装置甲两极质量相同，电流表中通过0.1 mol电子，则两极质量差为3.2 g C.若装置乙通电一段时间后，撤去直流电源，电流表指针可能偏转 D.可以将装置乙中的铜片更换为锌片制成镀锌铁 5.(2024·河北模拟预测)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做阳极 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↑ 6.(2025·陕西教育联盟高三上学期阶段性检测)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.电解时，OH-向Pt电极移动 B.生成C6的电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-===C6+8H2O C.每生成1 mol H2，同时生成0.5 mol K4C6N16 D.电解一段时间后，溶液pH降低 7.(2025·沈阳市重点高中联合体高三上学期期中)如图所示，利用N2H4、O2和KOH溶液制成燃料电池(总反应为N2H4 + O2 ===N2+2H2O)，模拟氯碱工业。下列说法正确的是(　　) A.甲池中负极反应为N2H4 - 4e-===N2 + 4H+ B.乙池中出口G、H处气体分别为H2、Cl2 C.乙池中离子交换膜为阴离子交换膜 D.当甲池中消耗32 g N2H4时，乙池中理论上最多产生142 g Cl2 8.(2025·广西名校高三上学期联合调研测试)利用如图所示装置，可将氨转化为高纯氢气。忽略电解过程中体积微小变化，下列说法错误的是(　　) A.a接电源负极 B.电解后左侧电极室溶液pH不变 C.b电极反应式为2NH3+6e-+3H2O===N2+6OH- D.阴离子通过交换膜从左向右迁移 9.(2025·广西部分示范性高中高三上学期摸底考试)NO对环境有较大污染，一种对NO进行无害化处理的装置如图。下列说法正确的是(　　) A.电极2与直流电源正极相连，发生氧化反应 B.电解池中，“膜”为阴离子交换膜 C.电解一段时间后，N区需要补充Na2SO4固体 D.每处理0.2 mol NO，电解池中产生的O2的体积约为2.24 L(标准状况) 10.(2025·青海名校联盟高三上学期教学质量联合检测)我国科学家设计了如图所示的光电催化体系，可以实现烟气脱SO2。下列说法正确的是(　　) A.N极为直流电源的正极 B.阳极的电极反应：2H2O+SO2-2e-===+4H+ C.理论上每生成1.5 mol H2O2，可以实现烟气脱SO2的体积为33.6 L D.电解过程中，阳极室中OH-的物质的量不断减少 11.(2025·贵阳第一中学高三上学期月考)科学家们发现锂介导的氮还原是一种有前途的电化学合成氨的方法，工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.理论上若电解质传导4 mol H+，最多生成NH3 29.9 L B.电解池总反应：3H2+N22NH3 C.右边的气体扩散电极连接电源正极 D.可以认为阴极发生的电极反应式为2Li+-6e-+N2+4H+===2LiNH2 12.(2025·内蒙古部分学校高三联考)某学习小组利用如图装置探究金属电化学腐蚀与防护的原理，下列说法正确的是(　　) A.若b极为正极，K连接A时，铁棒防腐的方式称为牺牲阳极法 B.相同条件下，若X溶液为食盐水，K分别连接B、C时前者铁棒的腐蚀速率更慢 C.若X溶液为模拟海水，K未闭合时铁棒上E点表面铁锈最多 D.若在X溶液中预先加入适量的K4溶液，可有效增强铁棒腐蚀或防腐的观察效果 13.硫酸盐还原菌(SRB)在地球上分布很广泛，在水体中，会促使许多金属及合金发生腐蚀。某种Fe合金在硫酸盐还原菌存在条件下的腐蚀机理如图所示。下列对于该反应机理相关信息分析错误的是(　　) ①升高温度有利于硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀； ②硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀作用是在有氧环境下进行的； ③在硫酸盐还原菌(SRB)作用下，Fe腐蚀后最终会生成Fe2O3·xH2O； ④电化学腐蚀中负极电极反应为 Fe-2e-===Fe2+； ⑤当1 mol S在SRB的作用下转化为S2-时，理论上正极反应会消耗8 mol水 A.①②③ B.①②⑤ C.②③④ D.②③⑤ 14.某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率，将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞，如图1所示。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。 (1)请完成以下实验设计(完成表中空格)： 编号 实验目的 炭粉质量/g 铁粉质 量/g 醋酸质量 分数/% ① 为以下实验作参照 0.5 2.0 90.0 ② 醋酸浓度的影响 0.5 36.0 ③ 0.2 2.0 90.0 (2)实验①测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了　　　　　(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向；此时，炭粉表面发生了　　　　　(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是________________________。  (3)图4中U形管左端红墨水柱先下降，一段时间后又上升，请解释开始下降的原因是 　 　。  15.(1)一种用铅酸蓄电池进行电絮凝净水装置如图所示，回答下列问题： ①装置Ⅰ中Y电极的电极材料是 　 (填化学式)，工作时S向　　　　(填“X”或“Y”)电极移动；Y电极的电极反应式为______。  ②装置Ⅱ中Al电极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③每消耗103.5 g Pb，装置的电流效率为80%，则理论上电解池阴极上生成　　　　mol H2。  (2)[2020·全国卷Ⅱ，28(3)]CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示： ①阴极上的反应式为 　。 ②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH4和CO2体积比为　　　　。  ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2026届高考一轮复习　电解原理及基本应用 [复习目标]　 1.理解电解池的构成、工作原理，能书写电极反应式和总反应方程式。 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本质及危害，能利用电化学原理解释腐蚀现象及设计防腐措施。 考点一　电解池及工作原理 【核心知识梳理】 1.电解与电解池 2.构建电解池模型(以电解CuCl2溶液为例) 3.电解规律 4.用惰性电极电解不同类型电解质溶液 (1)电解水型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 H2SO4 阴极：2H++2e-===H2↑ 阳极：2H2O-4e-===4H++O2↑ 总反应式：2H2O2H2↑+O2↑ 增大 加水 (2)电解电解质型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 HCl 阴极：2H++2e-===H2↑ 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑+Cl2↑ 减小 通入HCl CuCl2 阴极：Cu2++2e-===Cu 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu+Cl2↑ 加CuCl2固体 (3)电解质和水均参与电解型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 NaCl、KCl (放H2生碱) 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：2H2O+2e-===H2↑+2OH- 总反应式：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- 减小并生成新电解质 通入HCl CuSO4、Cu(NO3)2 (放O2生酸) 阳极：2H2O-4e-===4H++O2↑ 阴极：Cu2++2e-===Cu 总反应式：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 减小并生成新电解质 加CuO 【关键能力提升】 一、电解过程分析与溶液复原 1.(2024·广西河池一模)利用电解原理，可将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.b为电解池阴极 B.电解后左侧电极室KOH溶液pH减小 C.电解过程中阴离子通过交换膜从右向左迁移 D.阳极电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O 答案　D 解析　根据图示可知：在a电极上，H2O电离产生的H+得到电子被还原为H2，则a电极为阴极；在b电极上NH3失去电子产生N2，因此b电极为阳极，A错误；电解时，在a电极上发生反应：2H2O+2e-===H2+2OH-，反应消耗水产生OH-，因此电解后左侧电极室KOH溶液浓度增大，则溶液pH会增大，B错误；电解时，a为阴极，电极反应式为2H2O+2e-===H2+2OH-，b为阳极，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O，反应消耗OH-，产生H2O，电解过程中左侧c(OH-)增大，右侧c(OH-)减小，为维持电池持续工作，则溶液中OH-会通过阴离子交换膜从左向右迁移，C错误、D正确。 2.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。  (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。  (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。  答案　(1)1　0.4　CuO(或0.62　CuCO3)　(2)水(或H2O)　0.02　(3)0.015 解析　(1)阳极生成56 mL(标准状况)即0.002 5 mol O2，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，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)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。 【思维建模】 分析电解过程的思维流程 二、电极反应式的书写 3.按要求书写电极反应式和总反应式： (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)以铝材为阳极，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：　　　　。  (3)电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为　　　　。  答案　(1)2Cl--2e-===Cl2↑　Mg2++2H2O+2e-===H2↑+Mg(OH)2↓　Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑ (2)2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+　2H++2e-===H2↑　2Al+3H2OAl2O3+3H2↑ (3)Mn2++2H2O-2e-===MnO2↓+4H+ 4.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　4C+2H2O-4e-===4HC+O2↑　H2 解析　电解时阳极区碳酸钠溶液中水电离的OH-失电子产生O2，同时生成HC，电极反应式为4C+2H2O-4e-===4HC+O2↑；阴极区水电离的H+得电子产生H2，物质A的化学式为H2。 【归纳总结】 电解池电极反应式的书写 (1)用惰性电极电解，分析溶液中的阴、阳离子：阳离子向阴极移动，分析阳离子在阴极上得电子的顺序；阴离子向阳极移动，分析阴离子在阳极上失电子的顺序。 (2)金属被腐蚀溶解的作阳极，被保护不被腐蚀的作阴极。 (3)在写电极反应式时，要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等对电极产物的影响。 考点二　电解原理的基本应用 【核心知识梳理】 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↑(氧化反应)。 阴极：2H2O+2e-===H2↑+2OH-(还原反应)。 总反应的化学方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。 总反应的离子方程式：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。 注意　电解所用的食盐要精制。 (2)离子交换膜法的生产过程 加入或流出的物质a、b、c、d分别是精制饱和NaCl溶液、H2O(含少量NaOH)、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。氯碱工业产品还可用于制备含氯消毒剂和盐酸。 (3)阳离子交换膜的作用 阻止OH-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。 2.电镀、电解精炼 (1)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。 (2)电解精炼 银、金等金属不放电形成阳极泥，在阴极只有Cu2+放电，锌、铁、镍较活泼的金属阳离子残留在电解质溶液中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2+的浓度有所下降。 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。 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：Na++e-===Na 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：2O2--4e-===O2↑ 阴极：Al3++3e-===Al 【关键能力提升】 一、氯碱工业 1.工业上利用电解食盐溶液制取盐酸和氢氧化钠的装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-。 下列有关说法错误的是(　　) A.N表示阴离子交换膜 B.甲室流出的为氢氧化钠溶液 C.电解总反应：NaCl+H2ONaOH+HCl D.相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法更环保 答案　C 解析　由图可知，左边石墨电极为阴极，右边石墨电极为阳极，Na+由乙室向甲室迁移，OH-由双极膜向甲室迁移，甲室流出的为氢氧化钠溶液，M为阳离子交换膜，氯离子由乙室向丙室迁移，氢离子由双极膜向丙室迁移，丙室流出的是盐酸，N为阴离子交换膜，A、B项正确；电解总反应为2H2O2H2↑+O2↑，C项错误；相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法无氯气产生，更环保，D项正确。 二、电解精炼、电镀 2.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，其电极反应式为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 答案　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+，故阴极的电极反应式为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；电解后溶液中的阳离子除Fe2+和Zn2+外，还有Ni2+和H+，C项错误。 3.(2024·陕西榆林模拟)工业上用PbSiF6、H2SiF6混合溶液作电解液，用电解法实现粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Fe、Zn，杂质总质量分数约为4%)提纯，装置示意图如图所示，M极附近析出金属单质。下列说法错误的是(　　) A.M极与电源的负极相连 B.电子由M极流出，经电源流回N极 C.N极发生的电极反应之一为Pb-2e-===Pb2+ D.工作一段时间后，溶液中c(Pb2+)减小 答案　B 解析　M极附近析出金属单质，M极为阴极，与电源的负极相连，A正确；M极为阴极，N极为阳极，电子由阳极流出，经电源流回阴极，B错误；阳极上溶解的金属有Pb、Fe、Zn，阴极上析出的金属只有Pb，两极上得失电子守恒，故工作一段时间后，溶液中c(Pb2+)减小，D正确。 三、电冶金 4.电解熔融氯化钠和氯化钙混合物制备金属钠的装置如图所示。阳极A为石墨，阴极为铁环K，两极用隔膜D隔开。氯气从阳极上方的抽气罩H抽出，液态金属钠经铁管F流入收集器G。下列叙述正确的是(　　) A.氯化钙的作用是做助熔剂，降低氯化钠的熔点 B.金属钠的密度大于熔融混合盐的密度，电解得到的钠在下层 C.隔膜D为阳离子交换膜，防止生成的氯气和钠重新生成氯化钠 D.电解时阴极的电极反应为Na++e-===Na，发生氧化反应，阴极上可能有少量的钙单质生成 答案　A 解析　本装置的目的是制备金属Na，可以联想电解铝工业中的助熔剂冰晶石，则加入氯化钙的目的为做助熔剂，A正确；由图可知，金属钠在上部收集，所以钠的密度小于熔融混合盐的密度，B不正确；由图可知，Cl-通过隔膜D移至阳极A放电产生Cl2，所以隔膜D应该为阴离子交换膜，C不正确；阴极发生的是还原反应，D不正确。 考点三　金属的腐蚀与防护 【核心知识梳理】 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 不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M-ne-===Mn+ M-ne-===Mn+ 现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例) 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 电极反应 负极 Fe-2e-===Fe2+ 正极 2H++2e-===H2↑ O2+2H2O+4e-===4OH- 总反应式 Fe+2H+===Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 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 [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 　。 答案　⑤④②①③⑥ 解析　②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，活动性差别越大，腐蚀越快，故Fe⁃Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤中Fe接电源正极作阳极，Cu作阴极，加快了Fe的腐蚀。⑥中Fe接电源负极作阴极，Cu作阳极，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤④②①③⑥。 4.金属的防护 1.干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀(　　) 2.铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀(　　) 3.纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样(　　) 4.Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(　　) 5.钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3+(　　) 答案　1.×　2.√　3.×　4.×　5.× 【关键能力提升】 一、金属腐蚀现象与实验探究 1.(2025·河南平顶山高三模拟)下列实验描述正确的是(　　) A.用酸碱中和滴定法可同时测定中和反应的反应热和待测液浓度 B.利用如图装置验证牺牲阳极法 C.用98%的浓硫酸配制10%的稀硫酸，所需玻璃仪器为烧杯、玻璃棒 D.将镀锌铁皮放入稀硫酸中，待产生氢气的速率突然减小时，可以判断锌镀层已反应完全 答案　D 解析　酸碱中和滴定法是测定未知酸或碱溶液的浓度的，不能测定中和反应的反应热，故A错误；为防止其他因素的影响，应用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，为了验证Fe未被腐蚀，不应该用KSCN溶液，而应该用铁氰化钾溶液，用于检验Fe2+，故B错误；用98%的浓硫酸配制10%的稀硫酸，需要的仪器为量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管，故C错误；锌、铁和稀硫酸构成原电池，锌作负极，铁作正极，原电池能加快锌被腐蚀的速率，铁的活泼性小于锌，且只有铁时，不能构成原电池，所以生成氢气的速率减小，所以当产生氢气的速率突然减小时，可以判断锌镀层已反应完全，故D正确。 2.如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 (1)该化学腐蚀属于_____________腐蚀。 (2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是　　　　　区域。  答案　(1)吸氧　(2)B 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 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_________________。  答案　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 二、金属腐蚀的防护措施及原理应用 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 答案　B 解析　若X为锌棒，开关K置于M处时，锌作负极，发生氧化反应，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。 5.铝-空气燃料电池是一种新型高能量电池，具有能量密度大、无污染、可靠性高、寿命长、使用安全等优点。图1是一种盐水-铝-空气电池装置原理图，图2是石墨空气电极结构示意图。下列说法不正确的是(　　) A.铝极为负极，发生氧化反应 B.该电池属于金属铝的吸氧腐蚀 C.石墨空气电极的电极反应式：O2+4e-+2H2O===4OH- D.在石墨空气电极中，OH-能穿过多孔防水透气层进入右侧 答案　D 【高考试题分析】 1.(2024·广东，16)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：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 答案　C 解析　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-，右侧电极为阳极，Cl-放电产生氯气，电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑，中间为阳离子交换膜，Na+由阳极向阴极移动，A、B正确；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，阴极室物质最多增加6×23 g=138 g，C错误、D正确。 2.(2022·北京，13)利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1 mol·L-1 CuSO4+少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+ ② 0.1 mol·L-1 CuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素 下列说法不正确的是(　　) A.①中气体减少，推测是由于溶液中c(H+)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 B.①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+===Fe2++H2↑、Fe+Cu2+===Fe2++Cu C.随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2+)减少，Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+平衡逆移 D.②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+，使得c(Cu2+)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 答案　C 解析　实验①中，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，放电生成的铜覆盖在铁电极上，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，可能发生的反应为Fe+2H+===Fe2++H2↑、Fe+Cu2+===Fe2++Cu，故A、B正确；四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，随阴极析出铜，四氨合铜离子浓度减小，Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+平衡向正反应方向移动，故C错误。 3.(2024·甘肃，7)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 答案　B 解析　电极1上H2O(g)得电子发生还原反应生成H2(g)，电极1为阴极，电极反应为H2O+2e-===H2+O2-，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；电极2上O2-失电子发生氧化反应生成O2(g)，电极2为阳极，电极反应为2O2--4e-===O2，B项错误；电解池工作时，阴离子向阳极移动，即O2-从电极1迁移到电极2，C项正确；电解总反应为2H2O(g)2H2(g)+O2(g)，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。 4.(2024·湖北，2)2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是(　　) A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆 答案　D 解析　发蓝处理技术通常用于钢铁等黑色金属，通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中来实现，可在金属表面形成一层极薄的氧化膜，这层氧化膜能有效防锈，A不符合题意；阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接，在金属表面形成一层氧化膜的过程，B不符合题意；表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质(金属或非金属元素)通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法，C不符合题意；喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面，并没有在其表面形成钝化膜，D符合题意。 5.(2024·浙江6月选考，13)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。下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 答案　B 解析　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，失去电子被氧化；图2为外加电流法，辅助阳极通常是惰性电极，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；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，故可发生反应：O2+4e-+2H2O===4OH-，B正确；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；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。 考点精练 1.下列有关电解的说法正确的是(　　) A.惰性电极电解硝酸银溶液不可能在电极上生成银，因为银可以溶于硝酸 B.25 ℃，惰性电极电解氢氧化钠溶液，溶液pH不变，因为实质是电解水 C.惰性电极电解足量硫酸铜溶液一段时间，加入氧化铜固体可使电解质恢复到电解前 D.惰性电极电解淀粉碘化钾溶液，可看到阴极区域溶液变蓝 答案　C 解析　惰性电极电解硝酸银溶液，在阴极和阳极上分别析出金属银和氧气，Ag不能溶解，A错误；惰性电极电解氢氧化钠溶液，实质是电解水，溶液碱性增强，pH增大，B错误；电解总反应式为2H2O+2CuSO42Cu+O2↑+2H2SO4，相当于析出CuO，加入氧化铜固体可使电解质恢复到电解前，C正确；阴极发生还原反应，水电离的H+放电生成氢气，阳极发生氧化反应，碘离子放电生成碘单质，则阳极区域溶液变蓝，D错误。 2.(2024·深圳模拟)分别以ZrO2、石墨为电极，以熔融CaCl2为电解质，采用熔盐电脱氧法电解制备金属Zr。下列说法不正确的是(　　) A.石墨电极接电源正极 B.阴极有O2生成 C.O2-向石墨电极迁移 D.Zr4+优先于Ca2+在阴极被还原 答案　B 解析　石墨电极为阳极，接电源正极，A正确；在阴极发生反应：ZrO2+4e-===Zr+2O2-，没有O2生成，B不正确；电池工作时，阴离子向阳极移动，则O2-向石墨电极迁移，C正确；Zr4+的氧化性大于Ca2+，则Zr4+优先于Ca2+在阴极被还原，D正确。 3.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，则下表中各项所列对应关系均正确的是(　　) 选项 X极 实验前U形管中液体 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管中呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是4OH--4e-===O2↑+2H2O C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低 答案　C 解析　电解Na2SO4溶液时，阳极上是H2O电离出的OH-发生失电子的氧化反应，a管中溶液酸性增强，酸遇酚酞不变色，即a管中溶液呈无色，A错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag+发生得电子的还原反应，即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl-发生失电子的氧化反应，即b管中Cl-放电，产生Cl2，C正确；电解NaOH溶液时，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH升高，D错误。 4.关于下列装置分析正确的是(　　) A.装置甲中阳极上析出红色物质 B.若开始阶段装置甲两极质量相同，电流表中通过0.1 mol电子，则两极质量差为3.2 g C.若装置乙通电一段时间后，撤去直流电源，电流表指针可能偏转 D.可以将装置乙中的铜片更换为锌片制成镀锌铁 答案　B 解析　由图可知，装置甲为电解池，右端石墨为阳极，氯离子发生氧化反应生成氯气，故A错误；装置甲左端析出铜单质，转移0.1 mol电子，会生成3.2 g铜单质，右端无固体析出，两极质量差为3.2 g，故B正确；由图可知，装置乙为电镀池，阳极电极反应式为Cu-2e-===Cu2+，阴极电极反应式为Cu2++2e-===Cu，所以电解池工作一段时间后，铁表面镀上一层铜，撤去直流电源无法形成原电池，电流表指针不会偏转，故C错误；将铜片更换为锌片，阳极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，氧化性：Zn2+<Cu2+，放电顺序Cu2+优先，故无法实现铁上镀锌，故D错误。 5.(2024·河北模拟预测)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做阳极 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↑ 答案　B 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↑。电解室中若使用铜棒做阳极，则发生反应：Cu-2e-===Cu2+，因此不可使用铜棒做阳极，A错误；解汞室中钠与水的反应为放热反应，C错误；根据分析，电解室内总反应为2NaCl2Na+Cl2↑，D错误。 6.(2025·陕西教育联盟高三上学期阶段性检测)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.电解时，OH-向Pt电极移动 B.生成C6的电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-===C6+8H2O C.每生成1 mol H2，同时生成0.5 mol K4C6N16 D.电解一段时间后，溶液pH降低 答案　C 解析　由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，则Ni电极作阴极，Pt电极作阳极，电解时，阴离子向阳极移动，则OH-向Pt电极移动，A正确；由图可知，C3N8H4在阳极失去电子生成C6，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-===C6+8H2O，B正确；根据主要反应2C3N8H4+4OH-C6+4H2O+2H2↑可知，每生成1 mol H2，同时生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极伴随少量O2生成(电极反应为4OH--4e-===O2↑+2H2O)，则生成1 mol H2时得到的部分电子由OH-放电提供，所以生成K4C6N16的物质的量小于0.5 mol，C错误；电解过程中发生的总反应主要为2C3N8H4+4OH-C6+4H2O+2H2↑，反应消耗OH-，同时生成H2O，故电解一段时间后，溶液pH降低，D正确。 7.(2025·沈阳市重点高中联合体高三上学期期中)如图所示，利用N2H4、O2和KOH溶液制成燃料电池(总反应为N2H4 + O2 ===N2+2H2O)，模拟氯碱工业。下列说法正确的是(　　) A.甲池中负极反应为N2H4 - 4e-===N2 + 4H+ B.乙池中出口G、H处气体分别为H2、Cl2 C.乙池中离子交换膜为阴离子交换膜 D.当甲池中消耗32 g N2H4时，乙池中理论上最多产生142 g Cl2 答案　D 解析　甲池中为原电池反应，正极：O2+4e-+2H2O===4OH-，负极：N2H4-4e-+4OH-===N2+4H2O，故A错误；乙池为电解池，与负极相连的d电极为阴极，电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑，与正极相连的c电极为阳极，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑，故乙池中出口G、H处气体分别为Cl2、H2，故B错误；乙池发生的是电解池反应，阴极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑，溶液中的钠离子通过阳离子交换膜移向阴极，由F出口得到氢氧化钠溶液，故乙池中离子交换膜为阳离子交换膜，故C错误；负极反应为N2H4-4e-+4OH-===N2+4H2O，当甲池中消耗32 g即1 mol N2H4时，转移4 mol电子，阳极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑，产生2 mol Cl2，故乙池中理论上最多产生2 mol×71 g·mol-1=142 g Cl2，故D正确。 8.(2025·广西名校高三上学期联合调研测试)利用如图所示装置，可将氨转化为高纯氢气。忽略电解过程中体积微小变化，下列说法错误的是(　　) A.a接电源负极 B.电解后左侧电极室溶液pH不变 C.b电极反应式为2NH3+6e-+3H2O===N2+6OH- D.阴离子通过交换膜从左向右迁移 答案　C 解析　左侧H元素化合价降低被还原为H2，a为阴极，接电源负极，A正确；a极电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑，生成的OH-通过阴离子交换膜向右迁移，b电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O，根据阴、阳极得失电子数相等，故左侧电极室溶液pH不变，B、D正确，C错误。 9.(2025·广西部分示范性高中高三上学期摸底考试)NO对环境有较大污染，一种对NO进行无害化处理的装置如图。下列说法正确的是(　　) A.电极2与直流电源正极相连，发生氧化反应 B.电解池中，“膜”为阴离子交换膜 C.电解一段时间后，N区需要补充Na2SO4固体 D.每处理0.2 mol NO，电解池中产生的O2的体积约为2.24 L(标准状况) 答案　D 解析　由图示可知：电极1发生氧化反应：2H2O-4e-===4H++O2↑，为阳极；电极2发生还原反应：+2H++2e-===S2+2H2O，为阴极；吸收塔中的反应为2NO+2S2+2H2O===N2。经分析可知：电极2发生还原反应，为阴极，与电源负极相连，A错误；经分析和电极反应式可知，离子交换膜应为质子交换膜，B错误；N极区硫酸钠只是起到电解质的作用，并没有参加电极反应，无需补充，C错误；经分析可得到对应关系式为2NO~2S2~~O2，当消耗0.2 mol一氧化氮时，电解池中产生氧气0.1 mol，在标准状况下的体积为2.24 L，D正确。 10.(2025·青海名校联盟高三上学期教学质量联合检测)我国科学家设计了如图所示的光电催化体系，可以实现烟气脱SO2。下列说法正确的是(　　) A.N极为直流电源的正极 B.阳极的电极反应：2H2O+SO2-2e-===+4H+ C.理论上每生成1.5 mol H2O2，可以实现烟气脱SO2的体积为33.6 L D.电解过程中，阳极室中OH-的物质的量不断减少 答案　D 解析　左侧电极SO2转化为硫酸根离子，为阳极，电极反应式为SO2+4OH--2e-+2H2O，右侧为阴极，电极反应式为O2+2e-+2H+===H2O2，据此回答。由分析可知右侧电极为阴极，连接电源的负极，故N极为直流电源的负极，A错误；未给定气体所处的温度和压强，气体体积无法计算，C错误；由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极室中OH-的物质的量不断减少，D正确。 11.(2025·贵阳第一中学高三上学期月考)科学家们发现锂介导的氮还原是一种有前途的电化学合成氨的方法，工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.理论上若电解质传导4 mol H+，最多生成NH3 29.9 L B.电解池总反应：3H2+N22NH3 C.右边的气体扩散电极连接电源正极 D.可以认为阴极发生的电极反应式为2Li+-6e-+N2+4H+===2LiNH2 答案　B 解析　由图可知，通入氢气的电极为阳极，氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子，氢离子与C2H5O-反应生成C2H5OH，C2H5OH解离出氢离子和C2H5O-，通入氮气的电极为阴极，锂离子在阴极得到电子生成锂，锂与氮气和C2H5OH解离出的氢离子反应生成LiNH2，LiNH2与氢离子反应生成锂离子和氨气，则阴极的电极反应式为N2+2Li++4H++6e-===2LiNH2，电解的总反应方程式为N2+3H22NH3。阴极的电极反应式为N2+2Li++4H++6e-===2LiNH2，则放电时4 mol氢离子参与放电生成2 mol LiNH2，2 mol氢离子与2 mol LiNH2生成2 mol氨气，则理论上若电解液传导6 mol氢离子，生成标准状况下氨气的体积为2 mol×22.4 L·mol-1=44.8 L，若电解质传导4 mol H+，最多生成标准状况下NH3体积为44.8 L×≈29.9 L，但是选项未说标准状况，A错误。 12.(2025·内蒙古部分学校高三联考)某学习小组利用如图装置探究金属电化学腐蚀与防护的原理，下列说法正确的是(　　) A.若b极为正极，K连接A时，铁棒防腐的方式称为牺牲阳极法 B.相同条件下，若X溶液为食盐水，K分别连接B、C时前者铁棒的腐蚀速率更慢 C.若X溶液为模拟海水，K未闭合时铁棒上E点表面铁锈最多 D.若在X溶液中预先加入适量的K4溶液，可有效增强铁棒腐蚀或防腐的观察效果 答案　C 解析　牺牲阳极法原理为原电池，无外加电流；若b为正极，K连接A时，铁棒成为电解池的阳极，加快腐蚀速率，故A错误；K连接B时，Fe作为负极，被腐蚀；K连接C时，Zn作负极，Fe作正极，即牺牲Zn，保护Fe，所以后者铁棒的腐蚀速度更慢，故B错误；此时F位置腐蚀最严重，E点(界面处)氧气浓度较大，生成的OH-浓度最大，而Fe (OH)2经氧化才形成铁锈，所以E点铁锈最多，故C正确；Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应产生蓝色沉淀，通过观察沉淀量的多少判断铁棒腐蚀或防腐的效果，应加K3[Fe(CN)6]溶液，故D错误。 13.硫酸盐还原菌(SRB)在地球上分布很广泛，在水体中，会促使许多金属及合金发生腐蚀。某种Fe合金在硫酸盐还原菌存在条件下的腐蚀机理如图所示。下列对于该反应机理相关信息分析错误的是(　　) ①升高温度有利于硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀； ②硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀作用是在有氧环境下进行的； ③在硫酸盐还原菌(SRB)作用下，Fe腐蚀后最终会生成Fe2O3·xH2O； ④电化学腐蚀中负极电极反应为 Fe-2e-===Fe2+； ⑤当1 mol S在SRB的作用下转化为S2-时，理论上正极反应会消耗8 mol水 A.①②③ B.①②⑤ C.②③④ D.②③⑤ 答案　A 解析　高温条件下蛋白质容易变性，因此升高温度不利于硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀，①错误；根据示意图可判断硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀作用是在无氧环境下进行的，②错误；在硫酸盐还原菌(SRB)作用下，Fe腐蚀后最终会生成FeS，③错误；电化学腐蚀中负极铁失去电子，电极反应为 Fe-2e-===Fe2+，④正确；当1 mol S在SRB的作用下转化为硫离子时需要8 mol [H]，1 mol水能产生1 mol [H]，所以理论上正极反应会消耗8 mol水，⑤正确。 14.某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率，将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞，如图1所示。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。 (1)请完成以下实验设计(完成表中空格)： 编号 实验目的 炭粉质量/g 铁粉质 量/g 醋酸质量 分数/% ① 为以下实验作参照 0.5 2.0 90.0 ② 醋酸浓度的影响 0.5 36.0 ③ 0.2 2.0 90.0 (2)实验①测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了　　　　　(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向；此时，炭粉表面发生了　　　　　(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是________________________。  (3)图4中U形管左端红墨水柱先下降，一段时间后又上升，请解释开始下降的原因是 　 　。  答案　(1) 2.0　炭粉含量的影响　(2)吸氧　　还原　O2+ 2H2O+4e-===4OH-　(3)pH=3的雨水显酸性，铁发生析氢腐蚀，产生氢气，试管内压强增大 15.(1)一种用铅酸蓄电池进行电絮凝净水装置如图所示，回答下列问题： ①装置Ⅰ中Y电极的电极材料是 　 (填化学式)，工作时S向　　　　(填“X”或“Y”)电极移动；Y电极的电极反应式为______。  ②装置Ⅱ中Al电极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③每消耗103.5 g Pb，装置的电流效率为80%，则理论上电解池阴极上生成　　　　mol H2。  (2)[2020·全国卷Ⅱ，28(3)]CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示： ①阴极上的反应式为 　。 ②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH4和CO2体积比为　　　　。  答案　(1)①PbO2　X　PbO2+S+4H++2e-===PbSO4+2H2O　②Al-3e-+3H2O===Al(OH)3(胶体)+3H+、2H2O-4e-===O2↑+4H+　③0.4　(2)①CO2+2e-===CO+O2- ②6∶5 解析　(1)③消耗103.5 g(0.5 mol)Pb，转移电子的物质的量为1 mol，装置的电流效率为80%，故装置Ⅱ阴极上参与反应的电子为0.8 mol，阴极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，即产生0.4 mol H2。(2)①由图示可知，阴极上CO2CO，且固体电解质能传导O2-，则阴极反应式为CO2+2e-===CO+O2-。②假设生成的乙烯和乙烷的物质的量分别为2 mol和1 mol，由2CH4C2H4+2H2、2CH4C2H6+H2知，生成2 mol乙烯和1 mol乙烷时，共脱去5 mol H2，转移10 mol e-，根据电子转移数目守恒可知，此时消耗的CO2为5 mol，消耗的CH4为6 mol，即消耗的CH4和CO2的体积比为6∶5。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$