2027届高三化学一轮复习讲义： 电解池　金属的腐蚀与防护

该高中化学高考复习讲义围绕电解池原理、电解应用及金属腐蚀与防护核心考点，按“原理-应用-防护”逻辑链条构建知识体系，通过目标驱动、教材诊断、要点梳理、考向探究及真题训练环节，帮助学生突破电解规律、电极反应书写等难点，体现复习的系统性与针对性。 讲义突出考向分层探究与方法提炼，如设计电解过程思维流程图培养科学思维，通过电极反应式书写四步法强化科学探究能力。设置自我诊断、例题精讲、高考体验分层练习，配合即时反馈，确保高效突破考点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支撑。

一轮复习 电解池　金属的腐蚀与防护 思维引航 目标驱动 1.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。 2.能分析、解释电解池的工作原理,能设计简单的电解池。 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.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象,选择并设计防腐措施 走进教材 自我诊断 【教材链接】(鲁科版选择性必修1 P23【交流·研讨】)该图为工业上利用电解熔融氯化钠的方法生产金属钠所用装置的示意图。容器中盛有熔融氯化钠,两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料,两个电极分别与电源的正极和负极相连。试判断下列说法的正误。 (一)电解原理 1.电解池中的电解质可能是熔融状态或固体电解质(　) 2.电解池中的氧化反应和还原反应不一定同时发生(　) 3.电解池工作时电子从电源的负极流出,流入阴极通过溶液到阳极,然后从阳极流出,流回电源正极(　) 4.电解池中的阳极和直流电源中的负极均发生氧化反应(　) 5.电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(　) (二)电解原理应用 6.将熔融氯化钠换为饱和食盐水制碱时,电解质溶液中不能含有Ca2+、Mg2+等离子(　) 7.用惰性电极电解饱和食盐水一段时间后,加入盐酸可使电解质溶液恢复到电解前的状态(　) 8.在镀件上电镀铜时,镀件应连接电源的正极(　) 9.电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变(　) 10.用Zn作阳极,Fe作阴极,ZnCl2作电解质溶液,由于放电顺序H+>Zn2+,不可能在铁上镀锌(　) (三)金属的腐蚀与防护 11.电化学腐蚀是金属与接触的物质直接反应而引起的腐蚀(　) 12.铁作电解池的阴极可防止其腐蚀(　) 13.钢铁设备与金属铜捆绑即可被保护(　) 查缺补漏 记录不足 _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ 复习任务一:电解原理 【要点梳理·夯基固本】 1.电解与电解池 2.电解池工作原理 (1)以惰性电极电解CuCl2溶液 (2)一般模型 【名师点拨】电子不下水,离子不上线。 3.电解规律 (1)电极反应 (2)用惰性电极电解电解质溶液的基本类型 类型 实例 电极反应特点或反应式 电解产物 溶液pH变化 溶液复原 电解水型 含氧酸 H2SO4 溶液中的H+和OH−分别在阴阳两极放电: 阴极:4H++4e−===2H2↑ 阳极:4OH−−4e−=== 2H2O+O2↑ H2 O2 减小 水 强碱 NaOH 增大 活泼金属的含氧酸盐 KNO3 不变 电解电 解质型 无氧酸(氢氟酸除外) HCl 电解质电离的阴阳离子分别在两极放电: 阳极:2Cl−−2e−===Cl2↑ H2 Cl2 增大 HCl 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 Cu Cl2 — CuCl2 放氢生 碱型 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 阴极水电离的H+放电,阳极电解质电离的阴离子放电 阴极:H2 阳极:Cl2 增大 HCl 放氧生 酸型 不活泼金属的 含氧酸盐 AgNO3 阳极水电离的OH−放电,阴极电解质电离的阳离子放电 阴极:Ag++e−===Ag 阴极:Ag 阳极:O2 减小 Ag2O 【考向探究·考法洞察】 考向一:电解原理与规律 1.【学科融合】为探究电解过程中溶液pH的变化进行实验。实验装置、所得数据结果如图所示。电解过程中,充分搅拌使溶液均匀,忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是(　) A.0~t1时:4AgNO3+2H2O4Ag↓+O2↑+4HNO3,t1~t2时:2H2O2H2↑+O2↑ B.若进行到t2时刻共有0.224 L气体(标准状况下)产生,则外电路有0.04 mol电子通过 C.若使用氢氧燃料电池为电源,t1时,理论上负极消耗的气体物质的量为0.005 mol D.电解到t1时刻,加入1.16 g Ag2O可使溶液复原 2.沿海电厂采用海水为冷却水,但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题,通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示),通入一定的电流。 下列叙述错误的是(　) A.阳极发生将海水中的Cl−氧化生成Cl2的反应 B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO C.阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气 D.阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理 【提炼升华】 分析电解过程的思维流程 考向二:电解池电极反应方程式书写 3.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)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)将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:S2−−2e−===S; (n−1)S+S2−===。 ①写出电解时阴极的电极反应式:_________________________。  ②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式为_____________________________________________________。  (5)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N、N(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N转化为无毒物质,同时再生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:______________________________。  【提炼升华】 电解池中电极反应式的写法 【名师点拨】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、反应的区域等对电极产物的影响。 考向三:电解相关计算 4.以惰性电极电解100 mL 一定物质的量浓度的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__________(填物质化学式)。  (2)继续通电电解,此时被电解的物质为__,  若加入0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复原,则电路中转移的电子为________ mol。  (3)通电足够长时间,加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原,则电路中转移电子为________ mol。  5.(2026·大连模拟)铬酸钠可在混凝土外加剂中用作阻锈剂,现以铅蓄电池为电源,用电渗析法分离回收混合物浆液中的Na2CrO4,装置如图所示。下列有关判断错误的是(　) A.电极a为阴极,发生还原反应 B.电极b连接铅蓄电池正极,乙池中NaOH溶液浓度逐渐减小 C.同温同压下,电极a和电极b上产生的气体的体积之比为1∶2 D.若通过阴离子膜的只有Cr且其物质的量为0.1 mol,则通过外电路的电子的物质的量为0.2 mol 【提炼升华】 掌握电解计算的“三方法” 复习任务二:电解原理的应用 【要点梳理·夯基固本】 1.氯碱工业:电解饱和食盐水的工业生产 阳极: 阴极: 总反应: 交换膜:阳离子交换膜,只允许阳离子通过,能阻止阴离子和气体通过。 2.电镀铜和电解精炼铜 项目 电镀铜(Fe上镀Cu) 电解精炼铜 装置 阳 极 电极 材料 镀层金属(铜片) 粗铜(含Zn、Fe、 Ni、Ag、Au等杂质) 电极 反应 Cu−2e−===Cu2+ Zn−2e−===Zn2+、 Fe−2e−===Fe2+、 Ni−2e−===Ni2+、 Cu−2e−===Cu2+等 阴 极 电极 材料 待镀铁件 纯铜 电极 反应 Cu2++2e−===Cu 电解质溶液 CuSO4溶液 电解质 溶液浓度 不变 变小 【注意】电解精炼铜时,粗铜中的Ag、Au等不反应,沉积在电解槽底部形成阳极泥。 3.电冶金 (1)本质为Mn++ne−===M,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。 (2)实例 应用 总反应式 电极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 阳极:2Cl−−2e−===Cl2↑ 阴极:2Na++2e−===2Na 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:6O2−−12e−===3O2↑ 阴极:4Al3++12e−===4Al 【名师点拨】①不用AlCl3冶炼铝的原因:AlCl3为共价化合物,熔融状态下不导电。 ②冰晶石的作用:作助熔剂,节能。 【考向探究·考法洞察】 考向一:电解原理的基础应用 1.(人教版选择性必修1 P120T10)氯碱工业是高耗能产业,将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能,装置图如图所示,下列叙述错误的是(注:假定空气中氧气的体积分数为20%)(　) A.X为Cl2,Y为H2 B.c%>a%>b% C.若生成标准状况下22.4 L X,则消耗标准状况下空气56 L D.两池中阳离子交换膜均可以换为阴离子交换膜 2.电镀是材料表面处理中不可或缺的一部分,解答下列问题: (1)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是___________________________________。  (2)用有机阳离子、Al2C和AlC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__________。  考向二:电解原理应用拓展 3.(2026·长春模拟)碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]是一种具有发展前景的“绿色”化工产品,电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示(加入两极的物质均是常温常压下的物质)。下列说法正确的是(　) A.B为直流电源正极 B.H+由石墨2极通过质子交换膜向石墨1极移动 C.石墨1极发生的电极反应为2CH3OH+CO−2e−=== (CH3O)2CO+2H+ D.当石墨2极消耗22.4 L O2时,质子交换膜有4 mol H+通过 【提炼升华】 “5点”突破电解综合应用题 (1)分清阴、阳极,与电源正极相连的为阳极,与电源负极相连的为阴极,两极反应为“阳氧阴还”。 (2)剖析离子移向,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。(注意离子交换膜会限制某些离子的移动方向) (3)注意放电顺序,正确判断放电的微粒或物质。 (4)注意介质,正确判断反应产物,酸性介质不出现OH−,碱性介质不出现H+;不能想当然地认为金属作阳极,电极产物为金属阳离子。 (5)注意得失电子守恒和电荷守恒,正确书写电极反应式。 复习任务三:金属的腐蚀与防护 【要点梳理·夯基固本】 1.金属的腐蚀 (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 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 【应用】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____________。  2.金属的防护 【考向探究·考法洞察】 考向一:金属的腐蚀 1.与地震海啸等自然灾害相比,腐蚀同样具备极强的破坏力。某学习小组探究金属电化学腐蚀原理的示意图如图所示,下列说法错误的是(　) A.若X为NaCl溶液,K与M连接,Fe棒附近溶液pH最大 B.若X为NaCl溶液,开关K未闭合,Fe棒上B点生成铁锈最多 C.若X为稀H2SO4溶液,K与N连接,Fe棒上的电极反应式为2H++2e−===H2↑ D.若X为稀H2SO4溶液,K分别与N、M连接,Fe棒腐蚀情况前者慢 【加固训练】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K3[Fe(CN)6]的阴离子配位数可推出其空间结构为正六面体 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 【提炼升华】 金属腐蚀快慢的影响因素及判断原则 (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>有防腐措施的腐蚀。 (2)对同一金属来说,在相同浓度的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)一般情况下,对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀速率越快。 注意:常温下,Fe、Al遇浓硝酸、浓硫酸发生钝化。 考向二:金属的防护 2.(人教版选择性必修1P121T11)城镇的地下空间中常有金属管道运输系统和地铁铁轨等。当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时,就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生,某同学设计了如图所示的装置,下列说法不正确的是(　) A.钢铁输水管上发生还原反应 B.若导线与Mg块连接,为牺牲阳极法 C.若外加电源,导线应连接外接电源的正极 D.导线与Zn块连接也可保护钢铁输水管 【加固训练】(2024·浙江6月卷)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+2H2O+4e−===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 【提炼升华】 金属的电化学防护 两种 防护 解题 模型 判断防护类型→根据原电池原理和电解原理分析防腐原理→结合生活实际对选项做出合理判断 【教材溯源·链接高考】 电有机合成 ——出自《人教版选择性必修1 P109资料卡片》 　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。例如,制造尼龙−66 的原料己二腈[NC(CH2)4CN]用量很大,传统上以乙炔和甲醛为原料经过很长路线才能合成己二腈。如改用电合成法,则先以丙烯为原料制备丙烯腈(CH2CHCN),再用丙烯腈电合成己二腈。与其他有机合成相比,电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点。 从教材中来　核心落实——素材这样用 1.已知用丙烯腈(CH2CHCN)电合成己二腈[NC(CH2)4CN]的总反应为4CH2CHCN+2H2O2NC(CH2)4CN+O2↑。写出阳极反应式:________________________________;阴极反应式:______________________________。与其他有机合成反应相比,电有机合成的优点是________________________________。  到高考中去　迁移应用——高考这样考 2.(2021·全国甲卷)乙醛酸是一种重要的化工中间体,可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH−,并在直流电场作用下分别向两极迁移,下列说法正确的是(　) A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用 B.阳极上的反应式为+2H++2e−→+H2O C.制得2 mol乙醛酸,理论上外电路中迁移了1 mol电子 D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移 体验高考·淬炼考能 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.(2025·晋陕青宁卷)我国科研人员采用图示的电解池,由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂),下列说法错误的是(　) A.电解时,H+从右室向左室移动 B.电解总反应:TY+H2OTQ+2H2↑ C.以为原料,也可得到TQ D.用18O标记电解液中的水,可得到 3.(2025·江苏卷节选)有氧环境中,海水中的铁质文物表面形成FeOOH等凝结物。 (1)铁在盐水中腐蚀的可能原理如图所示。依据原理设计如下实验:向NaCl溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液(能与Fe2+形成蓝色沉淀)和酚酞,将混合液滴到生铁片上。预测该实验的现象为_____________ _______________________________________________________。  (2)铁的氢氧化物吸附某些阳离子形成带正电的胶粒,是凝结物富集Cl−的可能原因。该胶粒的形成过程中,参与的主要阳离子有________(填离子符号)。  【走出真题·淬炼考能】 相似素材整合 【素材一】(2023·湖北卷)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为x mol·h−1。 【素材二】(2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2装置如图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。 命题视角拓展 (1)考查电极反应式的书写 ①素材一中,阴极的电极反应为____________________________,  阳极的电极反应为______________________________________。  ②素材二中,阴极的电极反应为___________________________,  阳极的电极反应为______________________________________。  (2)考查电解池的工作原理 ①素材一中,OH−移向电极________(填“a”或“b”),离子交换膜为________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。  ②素材二中,Cl−移向电极________(填“钛网”或“钛箔”),a端电势________(填“高于”或“低于”)b端电势。  (3)考查电解池的有关计算 ①素材一中,每生成1 mol H2要消耗________mol H2O,________mol OH−通过离子交换膜进入阳极室。  ②素材二中,每生成4 g H2要消耗________mol电子,阳极产生的氧气的体积(标准状况下)_______(填“大于”“小于”或“等于”)22.4 L。 - 27 - 学科网（北京）股份有限公司 $ 一轮复习 电解池　金属的腐蚀与防护 思维引航 目标驱动 1.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。 2.能分析、解释电解池的工作原理,能设计简单的电解池。 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.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象,选择并设计防腐措施 走进教材 自我诊断 【教材链接】(鲁科版选择性必修1 P23【交流·研讨】)该图为工业上利用电解熔融氯化钠的方法生产金属钠所用装置的示意图。容器中盛有熔融氯化钠,两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料,两个电极分别与电源的正极和负极相连。试判断下列说法的正误。 (一)电解原理 1.电解池中的电解质可能是熔融状态或固体电解质(　) 2.电解池中的氧化反应和还原反应不一定同时发生(　) 3.电解池工作时电子从电源的负极流出,流入阴极通过溶液到阳极,然后从阳极流出,流回电源正极(　) 4.电解池中的阳极和直流电源中的负极均发生氧化反应(　) 5.电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(　) (二)电解原理应用 6.将熔融氯化钠换为饱和食盐水制碱时,电解质溶液中不能含有Ca2+、Mg2+等离子(　) 7.用惰性电极电解饱和食盐水一段时间后,加入盐酸可使电解质溶液恢复到电解前的状态(　) 8.在镀件上电镀铜时,镀件应连接电源的正极(　) 9.电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变(　) 10.用Zn作阳极,Fe作阴极,ZnCl2作电解质溶液,由于放电顺序H+>Zn2+,不可能在铁上镀锌(　) (三)金属的腐蚀与防护 11.电化学腐蚀是金属与接触的物质直接反应而引起的腐蚀(　) 12.铁作电解池的阴极可防止其腐蚀(　) 13.钢铁设备与金属铜捆绑即可被保护(　) 答案:1.√　2.×　3.×　4.√　5.√　6.√　7.×　8.×　9.×　10.×　11.×　12.√　13.× 查缺补漏 记录不足 _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ 复习任务一:电解原理 【要点梳理·夯基固本】 1.电解与电解池 2.电解池工作原理 (1)以惰性电极电解CuCl2溶液 (2)一般模型 【名师点拨】电子不下水,离子不上线。 3.电解规律 (1)电极反应 (2)用惰性电极电解电解质溶液的基本类型 类型 实例 电极反应特点或反应式 电解产物 溶液pH变化 溶液复原 电解水型 含氧酸 H2SO4 溶液中的H+和OH−分别在阴阳两极放电: 阴极:4H++4e−===2H2↑ 阳极:4OH−−4e−=== 2H2O+O2↑ H2 O2 减小 水 强碱 NaOH 增大 活泼金属的含氧酸盐 KNO3 不变 电解电 解质型 无氧酸(氢氟酸除外) HCl 电解质电离的阴阳离子分别在两极放电: 阳极:2Cl−−2e−===Cl2↑ H2 Cl2 增大 HCl 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 Cu Cl2 — CuCl2 放氢生 碱型 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 阴极水电离的H+放电,阳极电解质电离的阴离子放电 阴极:H2 阳极:Cl2 增大 HCl 放氧生 酸型 不活泼金属的 含氧酸盐 AgNO3 阳极水电离的OH−放电,阴极电解质电离的阳离子放电 阴极:Ag++e−===Ag 阴极:Ag 阳极:O2 减小 Ag2O 【考向探究·考法洞察】 考向一:电解原理与规律 1.【学科融合】为探究电解过程中溶液pH的变化进行实验。实验装置、所得数据结果如图所示。电解过程中,充分搅拌使溶液均匀,忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是(　) A.0~t1时:4AgNO3+2H2O4Ag↓+O2↑+4HNO3,t1~t2时:2H2O2H2↑+O2↑ B.若进行到t2时刻共有0.224 L气体(标准状况下)产生,则外电路有0.04 mol电子通过 C.若使用氢氧燃料电池为电源,t1时,理论上负极消耗的气体物质的量为0.005 mol D.电解到t1时刻,加入1.16 g Ag2O可使溶液复原 【解析】选B。银离子氧化性大于氢离子的氧化性,所以溶液中银离子先被还原,水电离出的OH−被氧化生成氧气,0~t1时:4AgNO3+2H2O4Ag↓+O2↑+4HNO3,当银离子被电解完,水电离出来的氢离子被还原生成氢气,t1~t2时:2H2O2H2↑+O2↑,A正确;进行到t1时银离子被完全还原,溶液的pH为1,硝酸银溶液中c(Ag+)=0.1 mol·L−1,n(Ag+)=0.1 mol·L−1×0.1 L=0.01 mol,由反应得消耗0.01 mol Ag+电子转移0.01 mol,设此过程生成氧气的物质的量为n(O2), 4Ag+　~　O2, 4 1 0.01 mol n(O2),=, n(O2)=0.002 5 mol,V(O2)=0.002 5 mol×22.4 L·mol−1=0.056 L,t1~t2电解水生成的气体体积为0.224 L−0.056 L=0.168 L,其中氧气和氢气体积比为1∶2,电解水生成的氧气体积为0.056 L,氧气的物质的量为n(O2)==0.002 5 mol,电子转移0.01 mol,共计电子转移0.02 mol,B错误;若使用氢氧燃料电池为电源,氢气与通过电子的关系为H2~2e−,t1时,电子转移0.01 mol,理论上负极消耗的氢气物质的量为0.005 mol,C正确;电解到t1时刻,生成了0.01 mol的银、0.025 mol氧气和0.01 mol硝酸,加入1.16 g Ag2O其物质的量为=0.005 mol,0.005 mol Ag2O与0.01 mol硝酸恰好完全反应生成0.01 mol硝酸银和0.005 mol水,可使溶液复原,D正确。 2.沿海电厂采用海水为冷却水,但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题,通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示),通入一定的电流。 下列叙述错误的是(　) A.阳极发生将海水中的Cl−氧化生成Cl2的反应 B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO C.阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气 D.阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理 【解析】选D。根据题干信息分析可知,阳极区海水中的Cl−会优先失去电子生成Cl2,发生氧化反应,A正确;设置的装置为电解池,阳极区生成的Cl2与阴极区生成的NaOH在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O,其中NaClO具有强氧化性,可氧化灭杀附着的生物,B正确;因为H2是易燃性气体,所以阴极区生成的H2需及时通风稀释,安全地排入大气,以排除安全隐患,C正确;阴极的电极反应式为2H2O+2e−===H2↑+2OH−,会使海水中的Mg2+沉淀积垢,所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢,需要定期清理,D错误。 【提炼升华】 分析电解过程的思维流程 考向二:电解池电极反应方程式书写 3.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)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)将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:S2−−2e−===S; (n−1)S+S2−===。 ①写出电解时阴极的电极反应式:_________________________。  ②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式为_____________________________________________________。  (5)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N、N(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N转化为无毒物质,同时再生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:______________________________。  【解析】(5)①Ce4+在阳极生成,从a口流出。②N转化为无毒物质,则N在阴极得电子,转化为N2,由得失电子守恒、电荷守恒可得阴极电极反应式。 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+ 6H++6e−===3H2↑ 2Al+3H2OAl2O3+3H2↑ (3)Mn2++2H2O−2e−===MnO2↓+4H+ (4)①2H2O+2e−===H2↑+2OH− ②+2H+===(n−1)S↓+H2S↑ (5)①a　Ce3+−e−===Ce4+ ②2N+8H++6e−===N2↑+4H2O 【提炼升华】 电解池中电极反应式的写法 【名师点拨】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、反应的区域等对电极产物的影响。 考向三:电解相关计算 4.以惰性电极电解100 mL 一定物质的量浓度的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__________(填物质化学式)。  (2)继续通电电解,此时被电解的物质为__,  若加入0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复原,则电路中转移的电子为________ mol。  (3)通电足够长时间,加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原,则电路中转移电子为________ mol。  【解析】(1)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,合理即可。(2)继续通电电解,电解质为H2SO4溶液,故实际被电解的物质为H2O;加入0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复原,相当于加入0.1 mol CuO和0.1 mol H2O,故转移电子为(0.1×2+0.1×2) mol=0.4 mol。(3)Cu2(OH)2CO3相当于2CuO·H2O·CO2,故转移电子为0.2 mol×2+0.1 mol×2=0.6 mol。 答案:(1)1　0.4(合理即可)　CuO(对应即可) (2)水(或H2O)　0.4　(3)0.6 5.(2026·大连模拟)铬酸钠可在混凝土外加剂中用作阻锈剂,现以铅蓄电池为电源,用电渗析法分离回收混合物浆液中的Na2CrO4,装置如图所示。下列有关判断错误的是(　) A.电极a为阴极,发生还原反应 B.电极b连接铅蓄电池正极,乙池中NaOH溶液浓度逐渐减小 C.同温同压下,电极a和电极b上产生的气体的体积之比为1∶2 D.若通过阴离子膜的只有Cr且其物质的量为0.1 mol,则通过外电路的电子的物质的量为0.2 mol 【解析】选C。该装置为电解池,电解铬酸钠溶液等同于电解溶液中的溶剂水。由图可知,电解液中的阴离子通过阴离子膜移向电极b,则电极b为阳极,连接铅蓄电池的正极;阳离子通过阳离子膜移向电极a,则电极a为阴极,连接铅蓄电池的负极。根据分析,电极a为阴极,得电子,发生还原反应,A正确;根据分析,电极b为阳极,连接正极,电极反应式为4OH−−4e−===O2↑+2H2O,则乙池中的NaOH溶液浓度逐渐减小,B正确;电极a的电极反应式为2H2O+2e−===2OH−+H2↑,即2e−~H2,而电极b 4e−~O2,则转移相同电子数时,氢气和氧气的体积比为2∶1,即电极a和电极b上产生的气体的体积之比为2∶1,C错误;若通过阴离子膜的只有Cr且其物质的量为0.1 mol,根据电子得失守恒,通过外电路的电子的物质的量为0.2 mol,D正确。 【提炼升华】 掌握电解计算的“三方法” 复习任务二:电解原理的应用 【要点梳理·夯基固本】 1.氯碱工业:电解饱和食盐水的工业生产 阳极:2Cl−−2e−===Cl2↑ 阴极:2H2O+2e−===H2↑+2OH− 总反应:2Cl−+2H2O2OH−+Cl2↑+H2↑ 交换膜:阳离子交换膜,只允许阳离子通过,能阻止阴离子和气体通过。 2.电镀铜和电解精炼铜 项目 电镀铜(Fe上镀Cu) 电解精炼铜 装置 阳 极 电极 材料 镀层金属(铜片) 粗铜(含Zn、Fe、 Ni、Ag、Au等杂质) 电极 反应 Cu−2e−===Cu2+ Zn−2e−===Zn2+、 Fe−2e−===Fe2+、 Ni−2e−===Ni2+、 Cu−2e−===Cu2+等 阴 极 电极 材料 待镀铁件 纯铜 电极 反应 Cu2++2e−===Cu 电解质溶液 CuSO4溶液 电解质 溶液浓度 不变 变小 【注意】电解精炼铜时,粗铜中的Ag、Au等不反应,沉积在电解槽底部形成阳极泥。 3.电冶金 (1)本质为Mn++ne−===M,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。 (2)实例 应用 总反应式 电极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 阳极:2Cl−−2e−===Cl2↑ 阴极:2Na++2e−===2Na 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:6O2−−12e−===3O2↑ 阴极:4Al3++12e−===4Al 【名师点拨】①不用AlCl3冶炼铝的原因:AlCl3为共价化合物,熔融状态下不导电。 ②冰晶石的作用:作助熔剂,节能。 【考向探究·考法洞察】 考向一:电解原理的基础应用 1.(人教版选择性必修1 P120T10)氯碱工业是高耗能产业,将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能,装置图如图所示,下列叙述错误的是(注:假定空气中氧气的体积分数为20%)(　) A.X为Cl2,Y为H2 B.c%>a%>b% C.若生成标准状况下22.4 L X,则消耗标准状况下空气56 L D.两池中阳离子交换膜均可以换为阴离子交换膜 【解析】选D。A池是电解池,从图中看出,左边加入精制饱和NaCl溶液流出稀NaCl溶液,左边电极放电产生氯气,是阳极,则右边电极是阴极,阴极上氢离子放电产生氢气;B池是燃料电池,电池右边通入除去CO2后的空气,发生还原反应为正极,左边通入H2,发生氧化反应为负极。燃料电池中正极O2得电子产生OH−,Na+通过阳离子交换膜从左往右移动,反应后NaOH浓度增大,即c%>a%,负极H2失电子生成的H+消耗OH−,所以a%>b%,则c%>a%>b%,B正确;根据得失电子守恒可得关系式:2Cl2~2H2~O2,n(O2)=0.5n(Cl2)=0.5 mol,所以n(空气)=5n(O2)=2.5 mol,则标准状况下V(空气)=2.5 mol×22.4 L·mol−1=56 L,C正确;若换为阴离子交换膜,则Na+无法通过,不能产生高浓度氢氧化钠溶液,D错误。 2.电镀是材料表面处理中不可或缺的一部分,解答下列问题: (1)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是___________________________________。  (2)用有机阳离子、Al2C和AlC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__________。  答案:(1)用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+浓度恒定 (2)负　4Al2C+3e−===Al+7AlC　H2 考向二:电解原理应用拓展 3.(2026·长春模拟)碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]是一种具有发展前景的“绿色”化工产品,电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示(加入两极的物质均是常温常压下的物质)。下列说法正确的是(　) A.B为直流电源正极 B.H+由石墨2极通过质子交换膜向石墨1极移动 C.石墨1极发生的电极反应为2CH3OH+CO−2e−=== (CH3O)2CO+2H+ D.当石墨2极消耗22.4 L O2时,质子交换膜有4 mol H+通过 【解析】选C。石墨2极为阴极,阴极与电源的负极相连,则B为直流电源负极,A错误;阳离子移向阴极,则氢离子由石墨1极通过质子交换膜向石墨2极移动,B错误;石墨1极为阳极,阳极上是甲醇和一氧化碳反应,失电子发生氧化反应,电极反应为2CH3OH+CO−2e−===(CH3O)2CO+2H+,C正确;没有指明是标准状况下,不能计算质子交换膜通过的H+的物质的量,D错误。 【提炼升华】 “5点”突破电解综合应用题 (1)分清阴、阳极,与电源正极相连的为阳极,与电源负极相连的为阴极,两极反应为“阳氧阴还”。 (2)剖析离子移向,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。(注意离子交换膜会限制某些离子的移动方向) (3)注意放电顺序,正确判断放电的微粒或物质。 (4)注意介质,正确判断反应产物,酸性介质不出现OH−,碱性介质不出现H+;不能想当然地认为金属作阳极,电极产物为金属阳离子。 (5)注意得失电子守恒和电荷守恒,正确书写电极反应式。 复习任务三:金属的腐蚀与防护 【要点梳理·夯基固本】 1.金属的腐蚀 (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 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 【应用】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____________。  【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。 答案:⑤④②①③⑥ 2.金属的防护 【考向探究·考法洞察】 考向一:金属的腐蚀 1.与地震海啸等自然灾害相比,腐蚀同样具备极强的破坏力。某学习小组探究金属电化学腐蚀原理的示意图如图所示,下列说法错误的是(　) A.若X为NaCl溶液,K与M连接,Fe棒附近溶液pH最大 B.若X为NaCl溶液,开关K未闭合,Fe棒上B点生成铁锈最多 C.若X为稀H2SO4溶液,K与N连接,Fe棒上的电极反应式为2H++2e−===H2↑ D.若X为稀H2SO4溶液,K分别与N、M连接,Fe棒腐蚀情况前者慢 【解析】选A。若X为NaCl溶液,K与M连接,构成原电池,铁作负极,电极反应式为Fe−2e−===Fe2+,碳棒作正极,电极反应式为O2+4e−+2H2O===4OH−,碳棒附近溶液pH最大,A错误;开关K未闭合,Fe棒上B点发生吸氧腐蚀,生成铁锈最多,B正确;若X为稀H2SO4溶液,K与N连接,构成原电池,锌作负极,铁作正极,正极电极反应式为2H++2e−===H2↑,C正确;若X为稀H2SO4溶液,K与N连接,铁作正极被保护,K与M连接,铁作负极,加快腐蚀,因此Fe棒腐蚀情况前者慢,D正确。 【加固训练】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K3[Fe(CN)6]的阴离子配位数可推出其空间结构为正六面体 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 【解析】选D。实验Ⅰ中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,说明铁作原电池的负极,铁钉发生吸氧腐蚀被损耗,实验Ⅱ中铁钉周边红色加深,区域变大,未见蓝色出现,锌片周边未见明显变化,说明锌作原电池的负极被损耗,铁作正极被保护,使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢。由分析可知,实验Ⅱ中铁为原电池的正极,水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子,电极反应式为2H2O+O2+4e−===4OH−,A错误;由分析可知,实验Ⅱ中锌作原电池的负极被损耗,铁作正极被保护,使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢,B错误;由铁氰化钾的阴离子配位数为6可知,配离子的空间结构为正八面体,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亚铁离子能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀,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氢氧根离子使溶液变为红色,D正确。 【提炼升华】 金属腐蚀快慢的影响因素及判断原则 (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>有防腐措施的腐蚀。 (2)对同一金属来说,在相同浓度的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)一般情况下,对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀速率越快。 注意:常温下,Fe、Al遇浓硝酸、浓硫酸发生钝化。 考向二:金属的防护 2.(人教版选择性必修1P121T11)城镇的地下空间中常有金属管道运输系统和地铁铁轨等。当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时,就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生,某同学设计了如图所示的装置,下列说法不正确的是(　) A.钢铁输水管上发生还原反应 B.若导线与Mg块连接,为牺牲阳极法 C.若外加电源,导线应连接外接电源的正极 D.导线与Zn块连接也可保护钢铁输水管 【解析】选C。为防止钢铁输水管被氧化,应通过牺牲阳极法或外加电流法使其发生还原反应,A正确;Mg为活泼金属,可作为牺牲阳极,则将Mg与钢铁输水管相连是用牺牲阳极法保护钢铁输水管,B正确;若导线连接电源正极,则钢铁输水管作阳极被氧化,故导线应连接外接电源的负极,C错误;Zn为活泼金属,可作为牺牲阳极,则将Zn块与钢铁输水管相连是用牺牲阳极法保护钢铁输水管,D正确。 【加固训练】(2024·浙江6月卷)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+2H2O+4e−===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。A项,图1为牺牲阳极法,牺牲阳极一般为较活泼金属,作为原电池的负极,失去电子被氧化,图2为外加电流法,阳极材料为辅助阳极,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;B项,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+2H2O+4e−===4OH−,B正确;C项,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,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项,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铁的反应,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。 【提炼升华】 金属的电化学防护 两种 防护 解题 模型 判断防护类型→根据原电池原理和电解原理分析防腐原理→结合生活实际对选项做出合理判断 【教材溯源·链接高考】 电有机合成 ——出自《人教版选择性必修1 P109资料卡片》 　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。例如,制造尼龙−66 的原料己二腈[NC(CH2)4CN]用量很大,传统上以乙炔和甲醛为原料经过很长路线才能合成己二腈。如改用电合成法,则先以丙烯为原料制备丙烯腈(CH2CHCN),再用丙烯腈电合成己二腈。与其他有机合成相比,电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点。 从教材中来　核心落实——素材这样用 1.已知用丙烯腈(CH2CHCN)电合成己二腈[NC(CH2)4CN]的总反应为4CH2CHCN+2H2O2NC(CH2)4CN+O2↑。写出阳极反应式:________________________________;阴极反应式:______________________________。与其他有机合成反应相比,电有机合成的优点是________________________________。  【解析】阳极失去电子生成氧气,电极反应式:2H2O−4e−===O2↑+4H+,阴极丙烯腈(CH2CHCN)电合成己二腈[NC(CH2)4CN]得到电子:2CH2CHCN+2H++2e−===NC(CH2)4CN,与其他有机合成反应相比,电有机合成的优点是反应条件温和、反应试剂纯净、生产效率高等。 答案:2H2O−4e−===O2↑+4H+ 2CH2CHCN+2H++2e−===NC(CH2)4CN 反应条件温和、反应试剂纯净、生产效率高等 到高考中去　迁移应用——高考这样考 2.(2021·全国甲卷)乙醛酸是一种重要的化工中间体,可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH−,并在直流电场作用下分别向两极迁移,下列说法正确的是(　) A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用 B.阳极上的反应式为+2H++2e−→+H2O C.制得2 mol乙醛酸,理论上外电路中迁移了1 mol电子 D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移 【解析】选D。A.根据图示,石墨电极发生反应:2Br−−2e−===Br2、OHC—CHO+Br2+H2O===HOOC—CHO+2HBr,总反应为OHC—CHO−2e−+H2O===HOOC—CHO+2H+,因此KBr不只是起到电解质的作用,还参与了电极反应,故A错误;B.石墨电极为阳极,阳极上发生氧化反应,电极反应为OHC—CHO−2e−+H2O===HOOC—CHO+2H+,故B错误;C.根据阳极反应:OHC—CHO−2e−+H2O===HOOC—CHO+2H+、阴极反应:HOOC—COOH+2e−+2H+===HOOC—CHO+H2O,可得总反应OHC—CHO+HOOC—COOH===2HOOC—CHO(转移电子数为2e−),故制得2 mol乙醛酸,理论上外电路中迁移了2 mol电子,故C错误;D.根据阴极(铅电极)反应,双极膜中间层的H+在外电场作用下向阴极(铅电极)迁移,故D正确。 体验高考·淬炼考能 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↑ 【解析】选B。由图可知,左侧发生N→N→NH3,N元素化合价下降,则左侧是阴极区,右侧发生Cl−→Cl2,Cl元素化合价上升,则右侧是阳极区。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处逸出氯气,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,故能看到试纸先变红后褪色,C正确;左侧阴极反应是N+8e−+6H2O===NH3↑+9OH−,右侧阳极反应是2Cl−−2e−===Cl2↑,将两电极反应相加即可得到总反应,D正确。 2.(2025·晋陕青宁卷)我国科研人员采用图示的电解池,由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂),下列说法错误的是(　) A.电解时,H+从右室向左室移动 B.电解总反应:TY+H2OTQ+2H2↑ C.以为原料,也可得到TQ D.用18O标记电解液中的水,可得到 【解析】选D。电极b上发生TY→TQ,发生加氧去氢的反应,为氧化反应,b为阳极,a为阴极,阴极上氢离子得电子生成H2,以此解题。电解时阳离子向阴极移动,H+从右室向左室移动,A正确;根据转化关系图可知,TY、H2O是反应物,TQ、H2为生成物,总反应方程式为TY+H2OTQ+2H2↑,B正确;由反应历程图可知,将TY()换成,仍然能够得到TQ(),C正确;根据反应历程图可知,用18O标记电解液中的水,可得到的18O在环上甲基的邻位上,D错误。 3.(2025·江苏卷节选)有氧环境中,海水中的铁质文物表面形成FeOOH等凝结物。 (1)铁在盐水中腐蚀的可能原理如图所示。依据原理设计如下实验:向NaCl溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液(能与Fe2+形成蓝色沉淀)和酚酞,将混合液滴到生铁片上。预测该实验的现象为_____________ _______________________________________________________。  (2)铁的氢氧化物吸附某些阳离子形成带正电的胶粒,是凝结物富集Cl−的可能原因。该胶粒的形成过程中,参与的主要阳离子有________(填离子符号)。  【解析】(1)由题图知,生铁片在NaCl溶液中发生吸氧腐蚀,开始时,负极反应式为Fe−2e−===Fe2+,正极反应式为O2+4e−+2H2O===4OH−,Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀,即生铁片上会出现蓝色区域,溶液中酚酞遇到OH−变红,生铁片上会出现红色区域,由“有氧环境中,海水中的铁质文物表面形成FeOOH”知,Fe2+在盐水中被O2氧化成黄色的FeOOH,故现象是滴加混合溶液后,生铁片表面将出现蓝色和红色区域,较长时间后出现黄色斑点; (2)铁片发生吸氧腐蚀,负极区生成Fe2+,被O2进一步氧化为Fe3+,此时体系中的阳离子主要有Fe3+、Fe2+。 答案:(1)滴加混合溶液后,生铁片表面将出现蓝色和红色区域,较长时间后出现黄色斑点 (2)Fe3+、Fe2+ 【走出真题·淬炼考能】 相似素材整合 【素材一】(2023·湖北卷)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为x mol·h−1。 【素材二】(2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2装置如图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。 命题视角拓展 (1)考查电极反应式的书写 ①素材一中,阴极的电极反应为____________________________,  阳极的电极反应为______________________________________。  ②素材二中,阴极的电极反应为___________________________,  阳极的电极反应为______________________________________。  (2)考查电解池的工作原理 ①素材一中,OH−移向电极________(填“a”或“b”),离子交换膜为________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。  ②素材二中,Cl−移向电极________(填“钛网”或“钛箔”),a端电势________(填“高于”或“低于”)b端电势。  (3)考查电解池的有关计算 ①素材一中,每生成1 mol H2要消耗________mol H2O,________mol OH−通过离子交换膜进入阳极室。  ②素材二中,每生成4 g H2要消耗________mol电子,阳极产生的氧气的体积(标准状况下)_______(填“大于”“小于”或“等于”)22.4 L。 答案:(1)①2H2O+2e−===H2↑+2OH− 4OH−−4e−===O2↑+2H2O ②2H2O+2e−===H2↑+2OH−　Cl−+H2O−2e−===HClO+H+ (2)①a　阴　②钛网　高于 (3)①1　2　②4　小于 - 27 - 学科网（北京）股份有限公司 $