03 第28讲 电解池 金属的腐蚀与防护-（学生用书）【高考快车道】2027年高考化学大一轮总复习

该高中化学高考复习学案系统覆盖电解原理及规律、电解工业应用、金属腐蚀与防护三大核心考点，按“原理构建-应用拓展-实际问题解决”逻辑组织知识，通过电解池模型构建、电极反应式书写等任务驱动，引导学生自主梳理放电顺序、离子移动等规律，形成结构化知识网络。 亮点在于诊断性自测与进阶式真题演练结合，如开篇设置判断正误自测题定位薄弱点，题组练习分原理理解、应用计算等层次，培养科学思维与科学探究素养。每个考点配微点拨和教材模型链接，帮助学生自主总结电解类型、腐蚀防护措施，教师可依据学情数据实施精准指导，提升复习实效。

第28讲　电解池　金属的腐蚀与防护 　 1.能分析、解释电解池的工作原理,能设计简单的电解池。 2.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象,选择并设计防腐措施。 考点一　电解原理及规律 1.电解和电解池 2.构建电解池模型 (1)电解CuCl2溶液(惰性电极) 电解总反应的化学方程式:  　。　　　　  (2)电极 (3)电子和离子的移动方向 [微点拨1] 电解时,在外电路中有电子通过,而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流,即电子本身不会通过电解质溶液。 3.电解规律 (1)阳极产物的判断 ①活性电极(除Au、Pt外的金属)作阳极,则活性电极　　 　　电子,发生　 　　　反应。  ②惰性电极(Pt、石墨等)作阳极,要依据阴离子的放电顺序判断。阴离子的放电顺序如下: [微点拨2] ①利用惰性电极电解,S2-、I-、Br-、Cl-在阳极放电,所得产物一般为S、I2、Br2、Cl2,而OH-放电则得到O2和H2O; ②在水溶液中,含氧酸根离子(N、S、C等)、F-一般不放电。 (2)阴极产物的判断 不考虑电极材料,直接根据溶液中阳离子的放电顺序进行判断。 阳离子的放电顺序如下: [微点拨3] ①阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”,前提条件是各种离子的浓度相差不大。 ②金属阳离子(除Fe3+)放电,则得到相应的金属,H+放电则得到H2;Fe3+放电一般转化为Fe2+。 ③电解水溶液时,K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+不能在阴极放电,即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。 4.以惰性电极电解电解质溶液的四种类型 类型 实例 电极反应特点 电解质浓度 pH 电解质溶液复原 电解水型 NaOH溶液 阴极:2H2O+2e-2OH-+H2↑ 阳极:4OH--4e-2H2O+O2↑ 增大 增大 加水 H2SO4溶液 阴极:2H++2e-H2↑ 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑ 增大 减小 Na2SO4溶液 阴极:2H2O+2e-2OH-+H2↑ 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑ 增大 不变 电解电解质型 HCl溶液 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 减小 增大 通氯化氢 CuCl2溶液 减小 — 加氯化铜 放H2生碱型 NaCl溶液 阴极:H2O放H2生碱 阳极:电解质阴离子放电 生成新电解质 增大 通氯化氢 放O2生酸型 CuSO4溶液 阴极:电解质阳离子放电 阳极:H2O放O2生酸 生成新电解质 减小 加氧化铜 【对点自测】 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (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)用Cu作电极电解盐酸可发生Cu+2H+Cu2++H2↑ (　) (6)[2025·黑吉辽内蒙古卷] 制作简易氢氧燃料电池(如图所示) (　) 　　　　　　　　　　　　　　　 题组一　电解原理及规律 1.[教材改编题] 利用如图所示装置(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端呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b端电极反应式是4OH--4e-O2↑+2H2O C 负极 CuCl2溶液 b端导管有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低 2.[2025·湖北部分重点校联考] 一种基于氯碱工艺的新型电解池如图所示,可用于湿法冶铁的研究。电解过程中(忽略水的电离),下列说法不正确的是 (　) A.右侧电解室生成的气体为Cl2 B.阳极电极反应式为Fe2O3+6e-+3H2O2Fe+6OH- C.应选择阳离子交换膜 D.理论上每消耗1 mol Fe2O3,右侧电解室溶液减少351 g 题组二　电解池中电极反应式的书写 3.某团队直接将室温下的空气[V(N2)∶V(O2)=4∶1] 转化为硝酸(装置如图所示)。 已知:b极的电极总反应式为3O2+N2+2H++2e-2HNO3 下列叙述错误的是 (　) A.a极为阳极,产生的O2可导入b极区作原料 B.H2O2和H2N2O2均是中间产物 C.生成 H2N2O2的反应方程式为H2O2+N2H2N2O2 D.每制得63 g HNO3,阴极还需通入1 mol O2 4.(1)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　　　 　。  (2)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　　　　　　　　　　　　　　　　。  考点二　电解原理在工业生产中的应用 1.电解饱和食盐水——氯碱工业 (1)电极反应 阳极反应式:　 (氧化反应);  阴极反应式:　 (还原反应);  总反应方程式:　 。  (2)阳离子交换膜的作用 ①允许　　　 　通过,能阻止阴离子和Cl2通过,防止发生副反应:　 。  ②防止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合,发生爆炸。 2.电镀与电解精炼铜 (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)电解精炼铜 [微点拨] 粗铜中不活泼的杂质(银、金等),在阳极难以失去电子,电解后期,以金属单质的形式沉积于电解槽的底部,成为阳极泥。 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,如Na、Ca、Mg、Al等。 电解总反应 电极反应式 冶炼钠    阳极:  阴极:Na++e-Na 冶炼镁   阳极:2Cl--2e-Cl2↑ 阴极:  冶炼铝   阳极:  阴极:Al3++3e-Al 【对点自测】 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)[2025·江苏卷] 电解饱和NaCl溶液制NaOH:Cl-+2H2O2OH-+H2↑+ClO- (　) (2)[2025·湖北卷] 在铁片上镀镍(如图所示) (　) (3)电解精炼铜的阴极反应:Cu2++2e-Cu (　) (4)电解精炼铜时,电解初期同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小 (　) 　　　　　　　　　　　　　　　 题组一　电解原理的应用 1.[2025·河北卷] 科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCoO2(x<1)再锂化的电化学装置,其示意图如下: 已知:参比电极的作用是确定LixCoO2再锂化为LiCoO2的最优条件,不干扰电极反应。下列说法正确的是 (　) A.LixCoO2电极上发生的反应:LixCoO2+xe-+xLi+LiCoO2 B.产生标准状况下5.6 L O2时,理论上可转化 mol的LixCoO2 C.再锂化过程中,S向LixCoO2电极迁移 D.电解过程中,阳极附近溶液pH升高 2.[2025·安徽淮南名校联考] 利用丙烯腈(CH2CHCN)制备己二腈[NC(CH2)4CN]的电有机合成装置如图所示。下列说法不正确的是 (　) A.电极a为阴极 B.四甲基溴化铵[(CH3)4NBr]可增加溶液导电性 C.交换膜为质子交换膜 D.电解过程中,右侧溶液的pH不变 题组二　与电解有关的计算 3.[2025·安徽合肥六校联考] 用库仑测硫仪测定气体中SO2的体积分数,其原理如图所示。待测气体进入电解池后,SO2将还原,测硫仪便自动电解,溶液中保持不变。若有标准状况下V mL气体通入电解池(其他气体不反应),反应结束后消耗x库仑电量(已知:电解转移1 mol电子所消耗的电量为96 500库仑)。下列说法正确的是 (　) A.M接电源的负极 B.阳极反应式为2H++2e-H2↑ C.反应结束后溶液的pH增大 D.混合气体中SO2的体积分数为×100% 4.[2025·河北邢台名校联盟联考] 间接电解法可对大气污染物NO进行无害化处理,其工作原理如图所示,质子膜允许H+和H2O通过。下列有关说法正确的是 (　) A.电极Ⅱ的材料可用铁、铜等导电材料替换 B.电极Ⅰ的电极反应为2HS+2e-+2H+S2+2H2O C.电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH增大 D.工作时有0.2 mol H+通过质子膜时可处理2.24 L NO 教材模型人教·选择性必修1·第四章第二节 离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图 (1)判断电极:根据Na+、Cl-移动方向推测,左侧是阳极,右侧是阴极。 (2)电极反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑(阴极),2Cl--2e-Cl2↑(阳极)。 (3)离子移向:阳离子(Na+、H+)阴极,阴离子(Cl-、OH-)阳极。 (4)隔膜作用:此处应用阳离子交换膜,只允许阳离子通过,阻止阴离子和Cl2通过,防止发生化学反应。 链接高考 　 　　　　　　　　　　　　　　　 应用1　单交换膜电解池及分析 1.[2025·新课标卷] 某研究小组设计如下电解池,既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨,又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐,实现变废为宝。 电解时,下列说法错误的是 (　) A.阳极区pH下降 B.OH-从阴极区向阳极区迁移 C.阴极发生反应N+7H2O+8e-NH3·H2O+9OH- D.阴极转化1 mol N,阳极将生成4 mol HOCH2COO- ①左侧电极与电源负极相连作阴极;NNH3发生还原反应;左侧为中性废水。 ②右侧电极与电源正极相连作阳极;→发生氧化反应;右侧为碱性水解液。 应用2　多交换膜电解池及解析 2.[2025·河南卷] 一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化,并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素,其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 (　) A.Ⅱ为阳离子交换膜 B.电极a附近溶液的pH减小 C.电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4-+e-[Fe(CN)6]3- D.若海水用NaCl溶液模拟,则每脱除58.5 g NaCl,理论上可回收1 mol LiCl ①电极a与电源负极相连左侧为阴极电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-; ②电极b与电源正极相连右侧为阳极电极反应为[Fe(CN)6]4--e-[Fe(CN)6]3-; ③基于电解目的,在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海水,Na+透过膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠,Cl-透过膜Ⅱ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间,Li+透过膜Ⅲ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间,在膜Ⅱ与膜Ⅲ之间得到LiCl膜Ⅰ为阳膜,膜Ⅱ为阴膜,膜Ⅲ为阳膜。 考点三　金属的腐蚀与防护 1.金属腐蚀的本质 金属原子　　　　　　变为金属阳离子,金属发生　　　 　反应。  2.金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与其表面接触的一些物质直接反应 不纯金属与电解质溶液接触会发生　　　　反应  金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 区别 　 　电流产生  　 　微弱电流产生  实质与 联系 ①实质都是　　　　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　　　　　　　更普遍、危害性更大、腐蚀速率更快  (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 　　　　   　　　　　　　　　　　　　　 负极反应 　　　　 　　　　　　　　  正极反应 　　　　　　　　　　　 　  　　　　　　　　 　　　　　　 总反应 　　　　　　　　　　　 　  　　　　　　　　　 　　　　　 其他反应 及产物 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O 普遍性 　　　 　　　更普遍  3.金属的防护 【对点自测】 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)[2024·安徽卷] 清洗铁锅后及时擦干,能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈 (　) (2)镀锌铁皮的镀层破损后,铁皮会加速腐蚀(　) (3)钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀 (　) (4)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 (　) (5)外加电流法是将被保护金属接在直流电源的正极 (　) 　　　　　　　　　　　　　　　 题组一　金属的腐蚀 1.[2025·新课标卷] 下列关于铁腐蚀与防护的反应式正确的是 (　) A.酸性环境中铁发生析氢腐蚀的负极反应:Fe-2e-Fe2+ B.铁发生腐蚀生锈的反应:3Fe+2O2+xH2OFe3O4·xH2O C.铁经过发蓝处理形成致密氧化膜:Fe+2HNO3(浓)FeO+2NO2↑+H2O D.安装锌块保护船舶外壳,铁电极上发生的反应:Fe3++3e-Fe 2.[2024·浙江卷] 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pH变大 C.铁电极上的电极反应式:2NH3+2e-2N+H2↑ D.每生成标准状况下224 mL H2,消耗0.010 mol Zn 3.[2025·辽宁名校联盟联考] 钢铁工业是我国国民经济的基础产业,研究钢铁的防腐有着重要的意义。某课题组进行如下实验: 实验 装置 5 min时现象 25 min时现象 Ⅰ 铁钉表面及周边未见明显变化 铁钉周边出现少量红色和蓝色区域,有少量红棕色铁锈生成 Ⅱ 铁钉周边出现红色区域,未见蓝色出现,锌片周边未见明显变化 铁钉周边红色加深,区域变大,未见蓝色出现,锌片周边未见明显变化 下列说法正确的是 (　) A.实验Ⅱ中正极的电极反应式为4H++O2+4e-2H2O B.实验Ⅱ中5 min时出现红色区域,说明铁钉腐蚀速率比Ⅰ快 C.由[Fe(CN)6]3-中心离子的配位数可推出,其空间结构为正六面体形 D.若将Ⅱ中Zn片换成Cu片,推测Cu片周边会出现红色,铁钉周边会出现蓝色 题组二　金属的防护 4.[2024·广东卷] 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+ 5.[2024·浙江卷] 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.图甲、图乙中,阳极材料本身均失去电子 B.图乙中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O4OH- C.图乙中,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.图甲、图乙中,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 经典真题·明考向 　　　　　　　　　　　　　　　 1.[2025·湖南卷] 一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　) A.电解过程中,K+向左室迁移 B.电解过程中,左室中N的浓度持续下降 C.用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处,试纸先变红后褪色 D.N完全转化为NH3的电解总反应:N+8Cl-+6H2ONH3↑+9OH-+4Cl2↑ 2.[2024·湖南卷] 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,下列说法正确的是 (　) A.电解时,OH-向Ni电极移动 B.生成C6的电极反应:2C3N8H4+8OH--4e-C6+8H2O C.电解一段时间后,溶液pH升高 D.每生成1 mol H2的同时,生成0.5 mol K4C6N16 3.[2024·湖北卷] 我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂,用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸,原理如图,双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中,甲醛转化为HOCH2O-,存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-HCOO-+H·。下列说法错误的是 (　) A.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小 B.理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离 C.阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-2HCOO-+H2↑+2H2O D.阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e-CHOCOOH+H2O 学科网（北京）股份有限公司 $ 第28讲　电解池　金属的腐蚀与防护 考点一 ● 夯实必备知识 1.电解质溶液(或熔融电解质)　氧化还原反应　电　化学　直流电源　闭合回路 2.(1)阴极　还原　Cu2++2e-Cu　阳极　氧化　2Cl--2e-Cl2↑　CuCl2Cu+Cl2↑　(2)负极　得到　还原　正极　失去　氧化 3.(1)①失去　氧化 【对点自测】 (1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)× [解析] (3)Cl2在阳极生成。 (4)电解盐酸,pH变大;电解硫酸溶液,实际是电解水,pH变小。 (6)关闭K1、打开K2时,该装置为电解池,锌为活性电极,阳极锌失电子,无氧气生成,阴极生成氢气,则打开K1、关闭K2时,不能形成氢氧燃料电池。 ● 提升关键能力 题组一 1.C　[解析] X极是正极,则a端石墨为阳极,电解Na2SO4溶液时,阳极上H2O发生失电子的氧化反应生成O2和H+,a端酸性增强,酸遇酚酞不变色,即a端呈无色,A错误;X极是正极,则a端石墨为阳极,电解AgNO3溶液时,阴极上Ag+发生得电子的还原反应,b端电极反应式为Ag++e-Ag,B错误;X极是负极,则a端石墨为阴极,电解CuCl2溶液时,阳极上是Cl-发生失电子的氧化反应,即b端导管中有Cl2逸出,C正确;电解NaOH溶液实际上是电解水,NaOH溶液浓度增大,碱性增强,pH升高,D错误。 2.B　[解析] 装置定位:电解池;基于电解目的,本题中电解过程阴、阳极的变化解析如下: 右侧为电解池的阳极,氯离子放电生成Cl2,阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,A正确;左侧为阴极,电极反应为Fe2O3+6e-+3H2O2Fe+6OH-,B错误;若为阴离子交换膜,OH-移至右室会与Cl2反应,应选择阳离子交换膜,Na+由阳极移向阴极,得到氢氧化钠溶液,C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,则阳极室溶液质量减少3 mol×71 g·mol-1+6 mol×23 g·mol-1=351 g,D正确。 题组二 3.D　[解析] a极为阳极,电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,产生的O2可导入b极区作原料,A正确;反应过程中H2O2和H2N2O2先生成后消耗,均是中间产物,B正确;H2O2和N2在Fe2+催化下能生成H2N2O2,该反应的方程式为H2O2+N2O2,C正确;根据b电极总反应式3O2+N2+2H++2e-2HNO3可知,每制得63 g HNO3,即1 mol HNO3,需消耗1.5 mol O2,电路中转移电子为1 mol,则阳极上能够产生的O2为0.25 mol,故阴极还需通入1.5 mol- 0.25 mol=1.25 mol O2,D错误。 4.(1)4C+2H2O-4e-4HC+O2↑　H2 (2)①从右往左　②2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O [解析] (1)电解时阳极区碳酸钠溶液中水电离产生的OH-失电子生成O2,同时生成HC,电极反应式为4C+2H2O-4e-4HC+O2↑;阴极区水中的H元素得电子产生H2,物质A的化学式为H2。 (2)①由图可知,通NH3的一极氮元素化合价升高,发生氧化反应,为电解池的阳极,则生成H2的电极为阴极,电解过程中阴离子向阳极移动,即OH-从右往左移动。②阳极NH3失电子发生氧化反应生成N2,结合碱性条件,电极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O。 考点二 ● 夯实必备知识 1.(1)2Cl--2e-Cl2↑　2H2O+2e-H2↑+2OH-　2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ (2)①阳离子　2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O 2.(1)②镀层金属(Cu)　镀件　含有镀层金属离子(CuSO4) Cu-2e-Cu2+　 Cu2++2e-Cu (2)粗铜　纯铜　Cu-2e-Cu2+、Zn-2e-Zn2+、Ni-2e-Ni2+　Cu2++2e-Cu 3.2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑　2Cl--2e-Cl2↑　MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑　Mg2++2e-Mg　 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑　2O2--4e-O2↑ 【对点自测】 (1)×　(2)×　(3)√　(4)√ ● 提升关键能力 题组一 1.B　[解析] 模型分析: 由装置图可知,该装置中有直流电源,为电解池,LixCoO2(x<1) 转化为LiCoO2过程中,Co元素化合价由+(4-x)降为+3,LixCoO2得电子发生还原反应,为阴极,电极反应式为LixCoO2+(1-x)e-+(1-x)Li+LiCoO2,Pt电极为阳极, H2O失电子发生氧化反应,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,据此回答。由分析知,LixCoO2电极上发生反应: LixCoO2+(1-x)e-+(1-x)Li+LiCoO2,A错误;由电极反应式可知,产生标准状况下5.6 L(即0.25 mol)O2时转移1 mol 电子,理论上转化mol的LixCoO2,B正确;S为阴离子,应向阳极移动,即向Pt电极迁移,C错误;由阳极电极反应式可知,电解过程中,阳极产生H+、消耗H2O,酸性增强,则阳极附近pH降低,D错误。 2.D　[解析] 由图可知,丙烯腈转化为己二腈,C元素化合价降低,发生还原反应,故a为阴极,电极反应为2CH2CHCN+2e-+2H+NC(CH2)4CN;b为阳极,电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,A正确。四甲基溴化铵[(CH3)4NBr]可增加溶液中的离子浓度,增加溶液的导电性,B正确。交换膜为质子交换膜,H+通过质子交换膜移向阴极,C正确。电解过程中,右侧消耗水,生成的氢离子迁移至阴极室,右室硫酸溶液浓度增大,pH减小,D错误。 题组二 3.D　[解析] 由图可知,I-在左侧Pt电极转化为,发生氧化反应,则左侧Pt电极为阳极,右侧Pt电极为阴极,M接电源的正极,A错误;阳极反应式为3I--2e-,B错误;二氧化硫在电解池与溶液中的反应,离子方程式为SO2++2H2O3I-+S+4H+,H+在阴极得电子生成H2,I-在阳极失电子生成,则检测前后物质的变化可用总反应方程式SO2+2H2OS+2H++H2↑表示,消耗水,生成H+,则溶液中氢离子浓度增大,pH减小,C错误;由关系式: SO2~~2e-,电解消耗x库仑电量,则二氧化硫的体积分数为×100%=×100%,D正确。 4.B　[解析] 电极Ⅱ有O2产生,是电解质溶液中H2O失电子发生氧化反应,电极Ⅱ作阳极,若用铁、铜作电极,则是铁、铜本身失去电子发生氧化反应,A错误;电极Ⅰ的电极反应式为2HS+2e-+2H+S2+2H2O,B正确;电极Ⅱ的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,生成H+,故电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH减小,C错误;工作时有0.2 mol H+通过质子膜时转移0.2 mol电子,根据得失电子守恒,消耗0.1 mol NO,但未指明是否处于标准状况,无法得出消耗NO的体积,D错误。 教考衔接8 【链接高考】 1.D　[解析] 根据图示,电解时,左侧电极连接电源负极,为阴极,发生还原反应,电极反应式为N+7H2O+8e-NH3·H2O+9OH-;右侧电极连接电源正极,为阳极,发生氧化反应,电极反应式为HOCH2CH2OH-4e-+5OH-HOCH2COO-+4H2O。根据分析,阳极区消耗了OH-,pH下降,A正确;阴极区生成了OH-,阳极区消耗了OH-,按照离子移动方向,OH-从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移,B正确;根据分析阴极发生还原反应,电极反应式为N+7H2O+8e-NH3·H2O+9OH-,C正确;阴极转化1 mol N,转移8 mol e-,此时阳极将生成2 mol HOCH2COO-,D错误。 2.D　[解析] 由图可知,左侧为阴极,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,右侧为阳极,电极反应式为[Fe(CN)6]4--e- [Fe(CN)6]3-,在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海水,钠离子透过膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠,氯离子透过膜Ⅱ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间,锂离子透过膜Ⅲ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间,在膜Ⅱ与膜Ⅲ之间得到LiCl,则膜Ⅰ为阳离子交换膜,膜Ⅱ为阴离子交换膜,膜Ⅲ为阳离子交换膜,据此解答。由分析可知,膜Ⅱ为阴离子交换膜, A错误;a极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,生成OH-导致电极a附近溶液的pH变大,B错误;由分析可知,b极的电极反应式为[Fe(CN)6]4--e-[Fe(CN)6]3-,C错误;在电解池中,转移的电子数等于移动的离子电荷数,每脱除58.5 g即1 mol NaCl,转移电子数为1 mol,有1 mol Li+和1 mol Cl-分别透过膜Ⅲ、膜Ⅱ,可得到1 mol LiCl,D正确。 考点三 ● 夯实必备知识 1.失去电子　氧化 2.(1)原电池　无　有　金属原子　电化学腐蚀 (2)酸性　酸性很弱或呈中性　Fe-2e-Fe2+　2H++2e-H2↑　2H2O+O2+4e-4OH-　 Fe+2H+Fe2++H2↑　2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2　吸氧腐蚀 3.负　正　阴　阳 【对点自测】 (1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× [解析] (4)若水膜酸性较强,可发生析氢腐蚀。 (5)被保护金属应与电源负极相连。 ● 提升关键能力 题组一 1.A　[解析] 酸性环境中铁发生析氢腐蚀,负极是Fe,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,故A正确;铁腐蚀生锈的产物应为Fe2O3·xH2O,故B错误;用硝酸对钢铁部件进行发蓝处理形成的是Fe3O4氧化膜,故C错误;安装锌块保护船舶外壳,属于牺牲阳极法,铁作为正极(阴极),铁电极上可能是O2得电子发生还原反应,非Fe3+被还原,故D错误。 2.C　[解析] 氨水浓度越大,越容易生成[Zn(NH3)4]2+,腐蚀趋势越大,A正确;腐蚀的总反应为Zn+4NH3·H2O[Zn(NH3)4]2++H2↑+2H2O+2OH-,有OH-生成,溶液pH变大,B正确;该电化学腐蚀中Zn作负极,Fe作正极,正极上水得电子生成氢气,铁电极上的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,C错误;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=0.020 mol,消耗0.010 mol Zn,D正确。 3.D　[解析] 实验Ⅱ中Zn为原电池负极,铁为正极,水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成OH-,电极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-,A错误;实验Ⅱ中锌作原电池负极而被损耗,铁作正极被保护,使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢,B错误;[Fe(CN)6]3-中心离子的配位数为6,配离子的空间结构为正八面体形,C错误;若将Ⅱ中锌片换成铜片,金属性强于铜的铁为原电池的负极,失去电子发生氧化反应,生成的Fe2+能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色物质,铜为正极,水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成OH-,使溶液变为红色,D正确。 题组二 4.D　[解析] 钢铁外壳镶嵌了锌块,由于金属活动性Zn>Fe,即锌块为负极,钢铁为正极,形成原电池,Zn失去电子,发生氧化反应,Zn-2e-Zn2+,从而保护钢铁,延缓其腐蚀。由于金属活动性Zn>Fe,钢铁外壳为正极,锌块为负极,故A错误;Zn失去电子,发生氧化反应,Zn-2e-Zn2+,镶嵌的锌块会被逐渐消耗,需根据腐蚀情况进行维护和更换,不能永久使用,故B错误,D正确;由分析得,该方法为牺牲阳极法,故C错误。 5.B　[解析] 图甲为牺牲阳极法,牺牲阳极一般为较活泼金属,其作为原电池的负极,易失去电子被氧化;图乙为外加电流法,阳极材料为辅助阳极,其通常是惰性电极,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。图乙中,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-+2H2O4OH-,B正确。图乙为外加电流法,理论上只要能抵消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。图甲、图乙中,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反应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。 经典真题·明考向 1.B　[解析] 模型分析:由图可知,左侧发生N→N→NH3,N元素化合价下降,发生还原反应,推测左侧是阴极区;右侧发生Cl-→Cl2,Cl元素化合价上升,发生氧化反应,推测右侧是阳极区。电解池中,阳离子向阴极移动,则K+向左室迁移,A正确;电解过程中,N先生成,再消耗,是中间产物,其浓度增大还是减小,取决于生成速率与消耗速率,无法得出其浓度持续下降的结论,B错误;b处生成氯气,与水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸能使蓝色石蕊试纸变红,次氯酸能使变红的试纸褪色,故试纸先变红后褪色,C正确;左侧阴极总反应是N+8e-+6H2ONH3↑+9OH-,右侧阳极反应是2Cl--2e-Cl2↑,得失电子守恒的情况下,将两电极反应相加即可得到总反应,D正确。 2.B　[解析] 由电解原理图可知,Ni电极产生氢气,作阴极,发生还原反应,电解质溶液为KOH水溶液,则电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-;Pt电极作阳极,C3N8H4失去电子生成C6,电极反应为2C3N8H4+8OH--4e- C6+8H2O,同时,Pt电极还伴随少量O2生成,电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O。由分析可知,Ni电极为阴极,Pt电极为阳极,电解过程中,阴离子向阳极移动,即OH-向Pt电极移动,A错误;C3N8H4在阳极失去电子生成C6,电解质溶液为KOH水溶液,电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-C6+8H2O,B正确;电解过程中发生的主要反应为2C3N8H4+4OH-C6+4H2O+2H2↑,反应消耗OH-,生成H2O,电解一段时间后,溶液pH降低,C错误;根据C项主要电解反应可知,每生成1 mol H2需要得到2 mol e-,理论生成0.5 mol K4C6N16,但Pt电极伴随少量O2生成,发生电极反应:4OH--4e-O2↑+2H2O,则阳极失去的2 mol e-有部分电子由OH-放电产生O2提供,所以生成的K4C6N16小于0.5 mol,D错误。 3.B　[解析] 模型分析: 在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O-:HCHO+OH-HOCH2O-,存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O,Cu电极上的电极反应式为[OCH2O]2--e-HCOO-+H·,两个H·结合成H2,Cu电极为阳极;PbCu电极为阴极,首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH:H2C2O4+2e-+2H+OHC—COOH+H2O,酸性条件下,NH2OH转化为 HO—N+H3,OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CHN—OH:OHC—COOH+HO—N+H3HOOC—CHN—OH+H2O+ H+,HOOC—CHN—OH在Cu上发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH:HOOC—CHN—OH+4e-+5H+ H3N+CH2COOH+H2O。由上述分析可知,阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+H2↑+2H2O,转移2 mol电子消耗4 mol OH-,从双极膜中只能产生2 mol OH-,故阳极区c(OH-)减小,A、C项正确;阴极区的总反应为H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+H3N+CH2COOH+3H2O,故理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离,B项错误;阴极区的Pb上发生反应H2C2O4+2e-+2H+OHC—COOH+H2O,D项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $