第10单元 第35讲 电解池 金属的腐蚀与防护（课件PPT）-【正禾一本通】2026年新高考化学高三一轮总复习高效讲义（人教版 双选）

该高中化学高考复习课件聚焦“电解池 金属的腐蚀与防护”专题，依据高考评价体系梳理电解池工作原理、电解原理应用及金属腐蚀防护三大核心考点，通过分析近五年真题明确电极反应式书写（占比35%）、装置分析（占比40%）等高频题型，构建“原理-应用-防护”知识链，对接化学观念与科学思维素养要求。 课件亮点在于“真题情境+装置建模+素养提升”的备考路径，如以氯碱工业阳离子交换膜装置为载体，训练离子移动方向判断与产物分析（科学探究与实践），对比牺牲阳极法与辅助阳极法防护原理（科学思维），总结电极判断、膜功能等易错点。配套课下精练卷实现讲练结合，助力学生掌握解题技巧，教师可据此优化复习策略，提升备考效率。

正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义 化学（S） 1 第十单元 化学反应与能量 2 第35讲　电解池　金属的腐蚀与防护 3 考点1　电解池及其工作原理 整合必备知识 源于教材与课标 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 提升关键能力 对接高考与素养 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 考点2　电解原理的应用 整合必备知识 源于教材与课标 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 提升关键能力 对接高考与素养 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 考点3　金属的腐蚀与防护 整合必备知识 源于教材与课标 57 58 59 60 61 62 63 64 提升关键能力 对接高考与素养 65 66 67 68 69 70 71 72 【真题演练·感悟高考】 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 课下巩固精练卷（三十五） 电解池　金属的腐蚀与防护 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 95 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 96 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 97 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 98 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 99 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 100 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 101 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 102 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 103 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 104 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 105 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 106 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 107 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 108 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 109 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 110 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 111 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 112 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 113 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 114 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 115 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 116 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 117 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 118 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 119 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 120 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 121 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 122 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 123 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 124 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 125 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 126 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 127 感谢收看 128 【备考目标】　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.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。 化学能 外接电源 闭合回路 1．电解和电解池 (1)电解：在 作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 (2)电解池：把 转化为 的装置。 (3)电解池的构成 ①有与 相连的两个电极；②电解质溶液或熔融电解质；③形成 。 电流 电能 2．电解池的工作原理 (1)电解原理图示 正 正 阳 阴 负 (2)电解过程的三个流向 电子流向 电源 极→电解池 极；电解池的 极→电源的 极 离子流向 阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极 电流方向 电源 极→电解池 极→电解质溶液→电解池 极→电源 极 负 阴 阳 3．电极放电顺序 (1)阴极：得电子能力强先放电，放电顺序为： Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋> H＋(H2O)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋ (2)阳极：失电子能力强先放电，若阳极是活性电极，溶液中的离子不放电，电极材料失电子 ；若阳极是惰性电极，则放电顺序如下： S2－＞I－＞Br－＞Cl－ ＞OH－＞含氧酸根离子＞F－ 加水 4．惰性电极电解电解质溶液的分析 类型 实例 电极反应式及总反应式 电解质 溶液浓度 复原 方法 电解水型 H2SO4 阴极： 阳极： 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 增大 2Cl－－2e－===Cl2↑ 减小 通入 HCl 加 CuCl2 固体 电解电解质型 HCl 阴极： 阳极： 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ CuCl2 阴极： 阳极： 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ Cu2＋＋2e－===Cu 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ Cu2＋＋2e－===Cu 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 通入 HCl 减小并 生成新 电解质 加CuO 电解质和水均参与电解型 NaCl、KCl(放H2生碱) 阳极： 阴极： 总反应式： 减小并生成新电解质 CuSO4、Cu(NO3)2(放O2生酸) 阳极： 阴极： 总反应式： 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 【小结】 × × 【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”) (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，可用不活泼的铜做阳极( ) (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( ) (7)电解时，电子的移动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极( ) (8)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况( ) × × × 一、电解池的工作原理 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(　　 ) 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 解析：选D。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4OH－－4e－===2H2O＋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。 2．如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。 (1)①b为电源的________极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)。 ②Z池中e为________极。 ③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d___e(用“→”或“←”填空)。 (2)①写出c极上反应的电极反应式：_____________________________。 ②写出Y池中总反应的化学方程式：_____________________________。 ③写出Z池中e极上反应的电极反应式：__________________________。 解析：d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应式分别为Cu2＋＋2e－===Cu、Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。 答案：(1)①负　②阳　③← (2)①2Cl－－2e－===Cl2↑ ②2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ ③Cu－2e－===Cu2＋ 二、电解后电解质溶液的复原 3．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。 解析：(1)阳极生成O2 56 mL(标准状况)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，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。 答案：(1)1　0.4　CuO(或0.62　CuCO3) (2)水(或H2O)　0.02　(3)0.015 三、新情境中电极反应式的书写 4．(1)以甲醇和二氧化碳为原料，利用活性催化电极，电化学法制备甲酸(甲酸盐)的工作原理如图所示。 写出电解过程中阴极表面发生的电极反应式：_____________________。 (2)利用电化学装置可实现CO2和CH4两种分子的耦合转化，其原理如图所示。 装置工作时，电极A应连接电源的______(填“正”或“负”)极，电极A的电极反应式为________________________________________________。 (3)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3、＋4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NO、NO(二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO转化为无毒物质，同时再生成Ce4＋，其原理如图所示。 ①Ce4＋从电解槽的______(填字母)口流出，电极反应式：_____________。 ②写出阴极的电极反应式：_____________________________________。 (4)利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。 ①电解过程中OH－的移动方向为___(填“从左往右”或“从右往左”)。 ②阳极的电极反应式为________________________________________。 答案：(1)CO2＋2e－＋HCO===HCOO－＋CO (2)负　CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O (3)①a　Ce3＋－e－===Ce4＋ ②2NO＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O (4)①从右往左　②2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 5．(2024·北京高考)HNO3是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备HNO3。 (1)研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNO3，其原理示意图如下。 ①电极a表面生成NO的电极反应式：___________________________。 ②研究发现：N2转化可能的途径为N2 eq \o(――→,\s\up7(ⅰ)) NO eq \o(――→,\s\up7(ⅱ)) NO。电极a表面还发生ⅲ.H2O→O2。ⅲ的存在，有利于途径ⅱ，原因是_______________。 (2)人工固氮是高能耗的过程，结合N2分子结构解释原因：___________。 答案：(1)①N2－10e－＋6H2O===2NO＋12H＋ ②反应ⅲ生成O2，O2将NO氧化成NO2，NO2更易转化成NO (2)N2中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程 [总结归纳]　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)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。 1．氯碱工业(电解饱和食盐水) (1)阳极反应式： 。 (2)阴极反应式： 。 (3)总反应离子方程式： 。 【拓展】 ①使用的离子交换膜是阳离子交换膜，它只允许阳离子(如Na＋)通过，能阻止阴离子(如Cl－)及分子(如Cl2)通过，这样既避免了Cl2与H2混合后在光照下发生爆炸，又防止了Cl2与NaOH溶液的反应。 ②食盐水必须精制的原因是防止食盐中的杂质离子(如Ca2＋、Mg2＋等)与OH－反应生成沉淀而堵塞交换膜，导致无法制得烧碱。 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ Cu2＋＋2e－===Cu 2．电镀和电解精炼铜 电镀(如Fe表面镀Cu) 电解精炼铜 阳极 电极材料 镀层金属铜 粗铜(含Zn、Fe、 Ni、Ag、Au等杂质) 电极反应 Cu－2e－===Cu2＋ 、 、 、 Cu－2e－===Cu2＋ 阴极 电极材料 待镀金属铁 纯铜 电极反应 电解质溶液 含Cu2＋的盐溶液 Zn－2e－===Zn2＋ Fe－2e－===Fe2＋ Ni－2e－===Ni2＋ 【拓展】 ①电镀时阳极固体减少的质量和阴极析出固体的质量相等，电解质溶液的浓度不变。②电解精炼铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，电解质溶液的浓度减小。③粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 【示例】 如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A极为________极，电极材料是____________________________________________， 电极反应式为____________，电解质溶液可以是___________________。 (2)乙池中铁极的电极反应为_____________________________。 (3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为________________装置，电解一段时间后，电解质溶液的浓度__________________。 答案：(1)阴　纯铜　Cu2＋＋2e－===Cu　CuSO4溶液(答案合理即可)　(2)Ag＋＋e－===Ag　(3)电镀　不变 4Al3＋＋12e－===4Al 2NaCl(熔融)2Na＋ Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋ 3O2↑ 3．电冶金 电解 冶炼 冶炼钠 冶炼铝 电极 反应 阳极： ， 阴极： 阳极： ， 阴极： 总反应 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2Na＋＋2e－===2Na 6O2－－12e－===3O2↑ 【提醒】 由于AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。 4．电有机合成 【人教选择性必修1·P109资料卡片】 (1)概念：许多有机化学反应包含电子的转移，使这些反应在电解池中进行时称为电有机合成。 (2)优点：反应条件温和、反应试剂纯净、生产效率高。 (3)电合成己二腈 ①先以丙烯为原料制备丙烯腈(CH2===CHCN)； ②电解丙烯腈合成己二腈 阳极： ， 阴极： 。 总反应：2CH2===CHCN＋H2ONC(CH2)4CN＋ eq \f(1,2) O2↑。 H2O－2e－=== eq \f(1,2) O2↑＋2H＋ 2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－===NC(CH2)4CN √ √ 【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料( ) (2)电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小( ) (3)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极( ) (4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3( ) (5)电镀过程中，溶液中离子浓度不变( ) (6)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料( ) × × × √ 一、氯碱工业 1．(2025·河南平顶山期末)传统的氯碱工业具有能耗高的缺点，科学家正在开发一种叫“氧阴极技术”的新工艺，新工艺与传统工艺相比在于阴极结构不同，通过向阴极区供应纯氧从而避免H＋直接得电子生成H2，这样可以降低电压，从而减少能耗。下图是采用“氧阴极技术”的氯碱工业的装置图。 下列说法中不正确的是(　　 ) A．阴极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B.阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑ C．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过 D．装置中发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 解析：选D。反应中没有生成氢气，装置中发生反应的离子方程式为 4Cl－＋2H2O＋O2 eq \o(=====,\s\up7(电解)) 2Cl2＋4OH－，D错误。 2．工业电解饱和食盐水制烧碱时需阻止OH－移向阳极，目前采用阳离子交换膜将两极溶液分开(如图)(F处加少量NaOH以增加溶液导电性)。 (1)C、D分别是直流电源的两电极，C是电源____________极，D是电源____________极。 (2)电解一段时间后，________由A口导出，__________由B口导出。阴极附近碱性增强的原因是(用电极反应式表示)______________________。 (3)若不采用阳离子交换膜，OH－向阳极移动，发生的反应可用离子方程式表示为_______________________________________________________。 答案：(1)负　正 (2)Cl2　H2　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ (3)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 二、电镀与电解精炼 3．工业上电解MnSO4溶液制备Mn和MnO2的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　 ) A．电流由钛电极经MnSO4溶液流向不锈钢电极 B．阳极的电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋ C．离子交换膜为阳离子交换膜 D．当电路中有2 mol e－转移时，理论上生成55 g Mn 解析：选C。由题图可知，题给装置为电解池，与直流电源负极相连的不锈钢电极为阴极，钛电极为阳极，则电流由钛电极经硫酸锰溶液流向不锈钢电极，故A正确；锰离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰，电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，故B正确；溶液中硫酸根离子由阴极区经阴离子交换膜进入阳极区，故C错误；锰离子在阴极得到电子发生还原反应生成锰，电极反应式为Mn2＋＋2e－===Mn，则当电路中有2 mol e－ 转移时，阴极生成锰的质量为1 mol×55 g/mol＝55 g，故D正确。 4．（双选）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2­CaO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。下列说法中正确的是(　　 ) A．将熔融CaF2­CaO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的总量不变 D．石墨为阴极 解析：选BC。电解Ca(NO3)2溶液，阴极上生成H2，而不是金属钙，A错误；由图可知，石墨为阳极，阳极上的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，B正确，D错误；钛网电极是阴极，阴极上的电极反应式为：2Ca2＋＋4e－===2Ca，钙还原二氧化钛反应方程式为：2Ca＋TiO2===Ti＋2CaO，由得失电子守恒、钙原子守恒知CaO的总量不变，C正确。 三、利用电解制备有机物 5．(2025·云南玉溪期末)一种微生物电化学方法生产甲烷的装置如图所示。下列说法正确的是(　　 ) A．a端为直流电源的负极 B．温度越高，甲烷的生成速率越大 C．阳极的电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋ D．每生成1.12 L甲烷，电路中转移0.4 mol电子 解析：选C。由题图可知，左池中CH3COO－失电子被氧化为CO2，故左池为电解池的阳极室，右池为电解池的阴极室，直流电源a端为正极，b端为负极，A错误。温度过高，微生物活性降低，甚至失去活性，甲烷的生成速率会下降，B错误。CH4所处的状况未知，无法计算转移电子的物质的量，D错误。 6．(2022·湖北高考)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(P\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CN))\s\do7(2))) ，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是(　　) A．生成1 mol Li eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(P\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CN))\s\do7(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 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(P\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CN))\s\do7(2))) eq \s\up12(－) C．在电解过程中CN－向铂电极移动 D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH 解析：选D。石墨电极上：P4→Li eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(P\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CN))\s\do7(2))) 化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：P4＋8CN－－4e－===4 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(P\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CN))\s\do7(2))) eq \s\up12(－) ，则生成1 mol Li eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(P\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CN))\s\do7(2))) ，理论上外电路需要转移1 mol电子，A错误；阴极上发生还原反应，应该得电子，B错误；石墨电极为阳极，铂电极为阴极，CN－应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；由所给图示可知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中的氢元素来自于LiOH，D正确。 1．金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 氧化 电化学 2．金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀 项目 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟表面接触的一些物质直接反应 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 现象 电流产生 电流产生 本质 金属被 较活泼金属被 联系 两者往往同时发生， 腐蚀更普遍 无 有微弱 氧化 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2Fe＋O2＋2H2O=== 2Fe(OH)2 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁腐蚀为例) 项目 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 正极 总反应式 联系 钢铁等金属的腐蚀主要是吸氧腐蚀 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 3.金属腐蚀快慢的规律 (1)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。 (2)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。 (3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀速率越快。 (4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。 【示例】 (人教选择性必修1 P117T5)在下图所示装置的烧杯中均盛有0.1 mol/L H2SO4溶液，其中锌片最易被腐蚀的是(　　) 答案：C 4．金属的防护 (1)改变金属材料的组成 根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金。 (2)覆盖保护层 通过喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离。 阳 (3)电化学防护 牺牲阳极法——原电池原理 极 比被保护金属活泼的金属 极 被保护的金属设备 外加电流法——电解原理 极 被保护的金属设备 极 惰性金属 负 正 阴 √ √ 【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”) (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)在铁板上镀锌是因为锌比铁活泼，形成原电池而保护铁不易被腐蚀 ( ) (4)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈( ) (5)钢铁发生吸氧腐蚀时，负极电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋ ( ) (6)外加电流法构成了电解池；牺牲阳极法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀 ( ) × × × × 一、金属的腐蚀原理与实验探究 1．炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是(　　 ) A．腐蚀过程中，负极是C B．Fe失去的电子经电解质溶液转移给C C．正极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ D．O2在C表面上发生还原反应 答案：D 2．选取pH＝2.5和pH＝5.0的醋酸溶液分别与生铁反应，进行腐蚀实验，测量密闭容器内压强变化情况如图。下列结论错误的是(　　 ) A．pH＝5.0的醋酸溶液中一定存在吸氧腐蚀 B．酸度不同，腐蚀的主要类型可能不同 C．两组溶液的pH一定逐渐变大 D．若改用盐酸进行实验，腐蚀速率一定变大 解析：选D。腐蚀速率与氢离子浓度有关，换成盐酸，若pH相同，则速率相同，D错误。 二、金属的防护 3．(人教选择性必修1 P117T7)海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭，常用外加电流法对其进行保护(如下图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极)。下列有关叙述中错误的是(　　) A．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的 B．通电后外电路的电子被强制流向钢制管桩 C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零 答案：A 4．(2025·河南沁阳联考)关于金属的腐蚀与防护，下列说法正确的是(　　 ) A．图①：铁丝发生吸氧腐蚀 B．图②：M可用石墨代替 C．图③：若电源断开闸门发生吸氧腐蚀 D．图③：N不可选石墨 答案：C 1．(2024·广东高考)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是(　　) A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用 C．该法为外加电流法 D．锌发生反应：Zn－2e－===Zn2＋ 答案：D 2．(2024·山东高考)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．电极a连接电源负极 B．加入Y的目的是补充NaBr C．电解总反应式为Br－＋3H2OBrO＋3H2↑ D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br－)＝3∶2 解析：选B。电极a为阴极，连接电源负极，A项正确；电解过程中消耗H2O和Br－，而催化阶段BrO被还原成Br－循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B项错误；根据分析电解总反应式为Br－＋3H2OBrO＋3H2↑，C项正确；催化阶段，Br元素的化合价由＋5价降至－1价，生成1 mol Br－得到6 mol电子，O元素的化合价由－2价升至0价，生成1 mol O2失去4 mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2) ∶n(Br－)＝6∶4＝3∶2，D项正确。 3．(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[Zn(NH3)4]2＋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，溶液的pH变大 C．铁电极上发生的电极反应为：2NH3＋2e－===H2↑＋2NH D．每生成标准状况下224 mL H2，消耗0.010 mol Zn 解析：选C。Zn比Fe活泼，在氨水中二者可形成原电池，电化学腐蚀的总反应方程式为Zn＋4NH3·H2O===[Zn(NH3)4]2＋＋H2↑＋2H2O＋2OH－，氨水浓度越大，生成[Zn(NH3)4]2＋的速率越快，腐蚀趋势越大，A项正确；总反应方程式中有OH－生成，故溶液pH变大，B项正确；Zn生成[Zn(NH3)4]2＋，发生氧化反应，作负极，则Fe作正极，正极上水解离出来的H＋得电子生成氢气，结合电解液为氨水知Fe电极上发生的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C项错误；根据总反应方程式，可得关系式：H2～Zn，故每生成标准状况下224 mL (0.010 mol)H2，消耗0.010 mol Zn，D项正确。 4．(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。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 解析：选B。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。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。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，但是牺牲阳极上发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D不正确。 5．(2024·广东高考)一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，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 解析：选C。分析可知，阳极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，A正确；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；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；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。 6．(2024·甘肃高考)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 解析：选B。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。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为阳极，发生氧化反应：2O2－－4e－===O2，B项错误；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；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。 7．(1)(2023·北京高考节选)近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(NO等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。 ①电极b是电解池的________极。 ②电解过程中生成尿素的电极反应式是__________________________。 (2)(2023·江苏高考节选)催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示。 FE%＝ eq \f(QX（生成还原产物X所需要的电量）,Q总（电解过程中通过的总电量）) ×100% 其中，QX＝nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 ①当电解电压为U1V时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，阴极主要还原产物为______(填化学式)。 ②当电解电压为U2V时，阴极由HCO生成CH4的电极反应式为 ___________________________________________________________。 ③当电解电压为U3V时，电解生成的C2H4和HCOO－的物质的量之比为_____________________________________________________________。 解析：(1)①电极b上发生H2O失电子生成O2的氧化反应，是电解池的阳极。②a极硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性环境可分析出电极反应式为2NO＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O。(2)①当电解电压为U1V时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，说明二氧化碳未得电子，氢离子得电子变成氢气。②当电解电压为U2V时，根据得失电子守恒、元素守恒和电荷守恒可知碱性条件下阴极由HCO生成CH4的电极反应式为HCO＋8e－＋6H2O===CH4↑＋9OH－。③当电解电压为U3V时，电解过程中还原产物C2H4的FE%为24%，还原产物HCOO－的FE%为8%，每生成1 mol C2H4转移12 mol e－，每生成1 mol HCOO－转移2 mol e－，故电解生成的C2H4和HCOO－的物质的量之比为 eq \f(24%,12) ∶ eq \f(8%,2) ＝1∶2。 答案：(1)①阳　②2NO＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O (2)①H2　②HCO＋8e－＋6H2O===CH4↑＋9OH－　③1∶2 一、选择题 1．用以石墨作电极电解水的方法分析水的组成时，需要加入一些电解质以增强水的导电性，不宜加入的物质是(　　 ) A．Na2SO4 B．NaNO3 C．KOH D．CuSO4 解析：选D。电解水生成氢气和氧气，电解CuSO4 溶液时一极会析出铜，另一极产生氧气，故选D。 2．粗银中含有Cu、Pt等杂质，用电解法以硝酸银溶液为电解质溶液提纯银。下列说法正确的是(　　 ) A．粗银与电源负极相连 B．阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag C．Cu、Pt在阳极区中沉积 D．电解质溶液中c(Ag＋)先增大后减小 解析：选B。用电解法精炼粗银，银单质失电子变成银离子，发生氧化反应，粗银与电源正极相连，故A错误；得电子能力：Ag＋>Cu2＋，阴极为Ag＋得电子生成Ag，阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag，故B正确；电解精炼银时，粗银中比银活泼的铜会失电子形成离子进入溶液中，Pt为惰性金属，在阳极区沉积，则电解质溶液中c(Ag＋)不会增大，故C、D错误。 3．(2022·广东高考)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 解析：选C。阴极得电子，发生还原反应，被还原，A、B错误；由金属活动性顺序知，阳极Al、Mg失电子变成离子进入电解质溶液，同时产生含Cu、Si的阳极泥，阴极铝离子得电子生成Al，两极质量变化不相等，C正确，D错误。 4．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑ 。下列说法正确的是(　　 ) A．石墨电极上产生氢气 B．铜电极上发生还原反应 C．铜电极接直流电源的负极 D．当有0.1 mol电子发生转移时，有0.1 mol Cu2O生成 解析：选A。根据电解总反应方程式及题图可知，石墨电极上发生还原反应产生H2，故A正确；铜电极上发生氧化反应，连接电源正极，故B、C错误；当有0.1 mol电子发生转移时，有0.05 mol Cu2O生成，故D错误。 5．(人教选择性必修1 P119T6)如图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为Pt电极。在电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重情况为b<d。符合上述实验结果的盐溶液是(　　) 解析：选D。电极b、d均为阴极，电解过程中，电极b、d上均没有气体逸出，但质量均增大，且质量增加：b<d，则所电解的盐溶液中金属元素在金属活动性顺序中位于H以后，转移相同数目电子时，b极析出金属的质量小于d极。电解镁盐溶液时，阴极上不能得到金属Mg，故A错误；电解硝酸银溶液时，b电极上生成Ag，电解硝酸铅溶液时，d电极上生成Pb，设转移2 mol 电子，则b电极质量增加216 g，d电极质量增加207 g，所以质量增加情况：b>d，故B错误；电解亚铁盐、铝盐溶液时阴极上都不能得到金属单质，故C错误；电解CuSO4溶液、AgNO3溶液时，阴极分别生成Cu、Ag，设转移2 mol电子，则b电极质量增加64 g，d电极质量增加216 g，所以质量增加情况：b<d，故D正确。 6．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时的现象描述不正确的是(　　 ) A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降 B．装置Ⅰ左侧液面比装置Ⅱ的低 C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 解析：选B。Ⅱ中铁钉与铜丝相连，金属活动性相差较大，且用挥发性盐酸，因此装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重，C选项正确；Ⅰ中虽然也用了盐酸，但铁钉与铁丝相连，腐蚀不及Ⅱ，由于均发生了2H＋＋2e－===H2↑，Ⅰ和Ⅱ中均生成了气体，液面都会下降，装置Ⅱ的左侧液面比装置Ⅰ的左侧液面低，A选项正确，B选项错误；Ⅲ中浓硫酸吸水，从而使铁钉处在干燥空气中几乎不被腐蚀，D选项正确。 7.用电化学法还原CO2制备草酸的装置如图所示。下列有关该装置的说法错误的是(　　 ) A．a、b分别为电源的负极、正极 B．电解装置左池发生的电极反应为2CO2＋2e－===C2O C．为增强溶液导电性，左池中可加入少量Na2C2O4溶液 D．右池电解质溶液为稀硫酸，发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 解析：选B。由图可知，左池发生的反应为CO2得电子被还原为H2C2O4，电极反应式为2CO2＋2e－＋2H＋===H2C2O4，M极作阴极，电解池阴极与电源负极相连，则a为电源的负极，b为电源的正极，A正确、B错误；为增强溶液导电性，同时减少杂质，左池可加入少量Na2C2O4溶液，C正确；右池为电解池的阳极区，H2O失电子发生氧化反应生成O2和H＋，D正确。 8.研究发现钢在缺氧的阳极区腐蚀速率比在富氧介质(流动或充气)中的腐蚀速率大，验证了宏观氧浓差电池的存在。模拟氧浓差电池的简易装置如图，下列叙述错误的是(　　 ) A．电子从M电极经导线流向N电极 B．N电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ C．正极区附近溶液的pH增大 D．电路中转移0.01 mol电子时，有0.08 g O2参与反应 解析：选A。M电极为正极，N电极为负极，电子从N电极经导线流向M电极，A错误；正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，因此正极区附近溶液的pH增大，C正确；电路中转移0.01 mol电子时，有 eq \f(0.01 mol,4) ＝0.002 5 mol氧气反应，质量为0.002 5 mol ×32 g·mol－1＝0.08 g，D正确。 9．（双选）利用光伏电池与膜电解法制备Ce(SO4)2溶液的装置如下图所示，下列说法不正确的是(　　 ) A．电解池中阴极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu B．该离子交换膜为阴离子交换膜，SO由左池向右池迁移 C．该光伏电池的N电极为正极 D．电路中有0.1 mol电子通过时，阳极室生成33.2 g Ce(SO4)2 解析：选BC。光伏电池内负电荷向N极移动，则N电极为负极，P电极为正极，电解池中纯铜为阴极，石墨为阳极，阴极发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，A正确；Ce3＋在石墨电极发生反应后变为Ce4＋，发生了氧化反应，Ce4＋与SO结合变为Ce(SO4)2而流出，消耗了硫酸根离子，因此右池中的SO向左池迁移，不断进行补充，B错误；光伏电池内负电荷向N极移动，则N极为负极，C错误；由电路中有0.1 mol电子通过时，根据电极反应：Ce3＋－e－===Ce4＋可知，阳极室生成0.1 mol即33.2 g Ce(SO4)2，D正确。 10．用下图装置获取氢能源和电能。其中，a极为Pt电极，电解质溶液为1 mol·L－1 KOH溶液(已知：Q＝nF，n为转移电子的物质的量，F为法拉第常数，F＝96 500 C·mol－1)。下列说法错误的是(　　 ) A．M是直流电源、N是用电器 B．当K和K1相接时，溶液中的OH－向b极迁移 C．当K和K2相接时，b极的电极反应式为NiOOH＋e－＋H＋===Ni(OH)2 D．理论上每生成1 mol H2最多产生1.93×105 C电量 解析：选C。由题图可知，在碱性条件下，H2O生成H2是非自发过程，Zn生成ZnO是自发过程，故K接K1时形成电解池，M是直流电源；K接K2时形成原电池，N是用电器，A正确。当K和K1相接时，a极发生得电子的还原反应，为阴极，b极为阳极，溶液中的OH－向b极迁移，B正确。当K和K2相接时，c极作负极，b极作正极，故b极的电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，C错误。理论上，每生成1 mol H2，转移2 mol电子，则Q＝nF＝2 mol×96 500 C·mol－1＝1.93×105 C，D正确。 11．糠醛氧化制备糠酸是综合利用糠醛资源的一个重要途径。在直流电场作用下，双极膜(BMP)将水解离为H＋和OH－，并实现H＋和OH－的定向通过。工业上用双极膜电解槽电解糠醛溶液同时制备糠醇和糠酸盐，电解时，MnO2/MnO(OH)在电极与糠醛之间传递电子，电解过程如图所示，下列说法不正确的是(　　 ) A．A为直流电源的负极，糠醛在阴极表面得到电子被氧化为糠醇 B．通电时双极膜将水解离为H＋和OH－，H＋向阴极室方向移动 C．生成糠酸盐的反应为＋2MnO2＋OH－―→＋2MnO(OH) D．电解时，阳极的电极反应为MnO(OH)－e－===MnO2＋H＋ 解析：选A。A为直流电源的负极，糠醛在阴极表面得到电子被还原为糠醇，A错误。 二、非选择题 12．(1)①用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应式：________________________。 ②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：__________________________________。 (2)粗银精炼装置如图所示，电解液为稀H2SO4，下列说法正确的是______(填字母)。 A．体系中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s)⥫⥬2Ag＋(aq)＋SO(aq) B．阳极的电极反应式为Ag－e－===Ag＋ C．钛电极电势高 D．阴极区可获得超细银粉的原理：Ti3＋＋Ag＋===Ag＋Ti4＋ E．电解液中添加Ti3＋/Ti4＋，可实现Ti3＋/Ti4＋循环利用 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。 ①电解产生的阳极泥的主要成分为________，工作一段时间后，溶液中c(Pb2＋)______(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②铅的电解精炼需要调控好电解液中的c(H2SiF6)。其他条件相同时，测得槽电压(槽电压越小，对应铅产率越高)随起始时溶液中c(H2SiF6)的变化趋势如图所示。由图可推知，随c(H2SiF6)增大，铅产率先增大后减小，减小的原因可能是__________________________________。 解析：(1)①由题意可知，阳极上Cl－放电生成ClO2，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成H＋，阳极的电极反应式为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋。②在阴极发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成氢气的物质的量为 eq \f(0.112 L,22.4 L·mol－1) ＝0.005 mol，所以通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.005 mol×2＝0.01 mol。 (2)阳极的电极反应式为2Ag－2e－＋SO===Ag2SO4，故B错误；钛电极是阴极，电势低，故C错误；电解液中添加Ti3＋/Ti4＋，阴极上：Ti4＋＋e－===Ti3＋，溶液中的银离子又将Ti3＋氧化：Ti3＋＋Ag＋===Ag＋Ti4＋，可获得超细银粉，也可实现Ti3＋/Ti4＋循环利用，故D、E正确。 (3)①粗铅杂质中的Cu、Ag活动性比Pb差，故电解产生的阳极泥的主要成分为Cu和Ag；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Pb2＋浓度有所下降。②pH越小，c eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H＋)) 越大，则阴极上氢离子得电子的可能性越大，故铅产率减小的原因可能是c eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H2SiF6)) 增大，电解液中c eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H＋)) 增大，阴极发生副反应：2H＋＋2e－===H2↑，影响Pb2＋放电。 答案：(1)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②0.01　在阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，H＋浓度减小，使得平衡H2O⥫⥬OH－＋H＋向右移动，OH－浓度增大，pH增大　(2)ADE (3)①Cu、Ag　减小　②c eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H2SiF6)) 增大，电解液中c eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H＋)) 增大，阴极发生副反应：2H＋＋2e－===H2↑，影响Pb2＋放电，使铅产率减小 $