第03讲 电解池 、金属的腐蚀与防护（专项训练）（江苏专用） 2027年高考化学一轮复习讲练测

**基本信息** 聚焦电解池原理与金属防护，以考向为纲构建从基础到创新的训练体系，强化科学思维与问题解决能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |模拟·基础演练|6考向，含电极反应书写等基础题|单一考向聚焦，注重原理直接应用|从电极反应本质到电解应用（制备/治理），再到金属腐蚀防护，形成“原理-应用-拓展”逻辑链| |重难·创新演练|7题，涉及双极膜、光电催化等|情境复杂，综合多考向与跨模块知识|深化电解原理与实际问题结合，体现科学探究与实践素养| |真题·实战演练|8题，含2024-2026年多省高考题|对接高考命题趋势，强调综合分析|覆盖高频考点，强化科学态度与责任意识|

第03讲 电解池、金属的腐蚀与防护（专项训练） 目 录 模拟·基础演练 考向01 电极反应式书写 考向02 交换膜在电解中的应用 考向03 电解原理与物质的制备 考向04 电解原理与环境治理 考向05 电解原理与综合计算 考向06 金属的腐蚀与防护 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 电极反应式书写 1．我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除，装置如下图。其中电极分别为ZnO＠石墨烯（石墨烯包裹ZnO）和石墨烯。下列有关说法不正确的是 A．ZnO＠石墨烯电极连接光伏电池的负极 B．石墨烯区电极反应：EDTA－Fe2＋－e—＝EDTA－Fe3＋ C．协同转化的总反应式：CO2＋H2S＝CO＋H2O＋S D．金属导线上每转移1 mol电子，CO2和H2S被去除的总体积约11.2 L（标准状况） 2．(2026·江苏盐城·一模)电解还原法将转化为的装置如图-2所示。 ①写出在阴极转化为的电极反应式：_______。 ②Cu能有效抑制析氢，对电解还原制具有高催化活性。中混有会使Cu催化剂中毒(Cu价态不变)，原因是在阴极转化为_______(填化学式)，沉积在Cu表面。 3．CO2资源化利用具有重要意义。电催化制取甲烷。 ①酸性条件下，向阴极通入CO2，反应生成CH4的电极反应式为____________________________。 ②实际电解时，需控制pH约为7。当其他条件相同时，pH减小，CH4的产率降低，可能的原因是_______________________________________________________________。 4．（2025·江苏省苏锡常镇二模）H2S在工业生产过程中容易导致催化剂失活，工业上脱除H2S有多种方法。 电化学脱H2S，工作原理如图－1所示。 ①将含有H2S的尾气通入电解池的阴极，阴极电极反应式为_____________________________。 ②电解过程中，阳极区域需不断通入N2的原因为__________________________________________。 考向02 交换膜在电解中的应用 5．(2026·江苏前黄高级中学·二模)已知次磷酸是一元弱酸，次磷酸钴广泛用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电渗析槽电解法制备次磷酸钴装置如下，下列说法不正确的是 A．装置中B为阳离子交换膜 B．电极应连接电源的正极 C．原料室中溶液含P元素的微粒只有2种 D．工作时需要补充原料室中的溶液 6．具有“卯榫”结构双极膜的电解池可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－。下列说法不正确的是 已知：电解产物的法拉第效率FE(B)%＝×100%。 A．电解过程中，KOH溶液浓度不变 B．a电极的反应式为NO3－＋8e－＋6H2O＝NH3＋9OH－ C．当b电极产生2 mol O2，a电极产生0.9 mol NH3，则FE(NH3)%＝90% D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 考向03 电解原理与物质的制备 7．(2026·江苏省苏北七市（徐、连、淮、宿、通、扬、泰）联考·二模)一种电化学转化的装置如图所示。下列说法正确的是 A．a极为电源的负极 B．该装置使用水溶液作电解质 C．阳极的电极反应式： D．电解过程中，电极消耗物质的量之比为 8．(2026·江苏苏锡常镇四市联考·二模)电解的氨水吸收液[主要溶质为]转化为的装置如题10图所示。下列说法正确的是 A．电解时，钯电极与电源负极相连 B．电解时，阴离子向右室移动 C．电解后左侧电解液的pH减小 D．处理理论上可获得22.4 L氢气 9．(2026·江苏南京市江浦高级中学·二模)制造尼龙-66的原料己二腈在工业上用量很大，可用电有机合成法先以丙烯为原料制备丙烯腈()，再用丙烯腈电解合成己二腈，原理如图所示，其中离子交换膜仅允许阳离子穿过。下列说法不正确的是 A．石墨电极a应与外接电源的负极相连 B．电解池工作时，H+通过交换膜向阴极移动 C．与工作前相比，一段时间后右极室的不变 D．每合成1mol 己二腈，转移电子数约为 10．(2026·江苏南通市·二模)-二甲基甲酰胺(DMF，结构简式为)是医药、电子等领域的重要原料，一种电化学合成DMF的装置如图所示。下列说法正确的是 A．Ni电极与电源的正极相连接 B．外电路每通过0.2 mol电子，Ni电极上产生 C．Pt电极上发生的电极反应式为N(CH3)3+4OH--4e-=+3H2O D．电解前后，KOH溶液的浓度不变 11．一种微生物光电化学法去除溶液中的装置如图所示，下列相关说法正确的是 A．该装置工作时只存在光能转化为化学能 B．通过质子交换膜从左室移向右室 C．电极a上发生还原反应生成 D．外电路每通过0.1 mol电子，电极b上得到 12．(2026·江苏南通中学等校九校联考·一模)电还原制备，电解装置如图所示。 ①电解时工作电极上生成的电极反应式为______。 ②当玻碳电极收集到标准状况下时，阴极区产生的的质量小于4.6 g，原因可能是______。 13．氨的制备是当前研究的重要课题。 （1）电催化还原N2制NH3。在碱性水溶液中，通过电催化使N2还原为NH3的电极反应式为__________________________________。该制氨方法尚未能应用于工业生产，除因为N2的溶解度低、难吸附在电极和催化剂表面外，还有___________________________________。 （2）电催化还原NO2－制NH3。NF是一种电极载体，分别以Ni2P/NF、Fe/NF、NF为阴极材料，电解含NO2－的中性溶液（电极材料与溶液不发生反应）。控制电压恒定、催化剂的面积为0.25 cm2，电解2小时后，不同电极上NH3的产率及NH3的选择性如图所示。分别以Ni2P/NF、Fe/NF电极电解NaNO2溶液相同时间：c(NO2－)Ni2P/NF＞c(NO2－)Fe/NF，原因是_____________________________________________。 考向04 电解原理与环境治理 14．(2026·江苏苏锡常镇四市·一模)有研究者提出，用如图所示装置从酸化的处理后海水中提取，从而降低环境中的含量。下列说法不正确的是 A．a室电极上发生氧化反应生成 B．b室发生反应，实现从海水中提取 C．通过阳离子交换膜从c室移向b室 D．用c室排出的溶液调节b室排出的处理后海水，可获得pH为8.3的海水 15．(2026·江苏常州·一模)我国科研团队利用电催化分解技术，在如图所示装置中实现了温和条件下消除污染物，同时回收和单质硫。下列说法正确的是 A．电极a连接电源的正极 B．通过阳离子交换膜从右室移向左室 C．电解前后左、右两室溶液的pH值均保持不变 D．理论上当外电路通过0.1 mol电子时，可回收3.2 g单质硫 16．硫元素可形成多种化合物。H2S、二硫化氢(H2O2)均有弱酸性，H2S的燃烧热为518 kJ·mol－1。硫化物可以除去废水中的重金属离子。Na2S2O3可以除去漂白液中的余氯(Cl2)，也可以与I2反应生成氧化性较弱的Na2S4O6。工业上煅烧黄铜矿(CuFeS2)可得粗铜，再通过电解精炼可得纯铜。 间接电化学法处理NO的工作原理如图所示。 下列说法不正确的是 A．电极b与电源的正极相连 B．电极a的电极反应式：2HSO3－＋2e－＝S2O42－＋2OH－ C．电解一段时间后，极区Na2SO4的浓度增大 D．每处理标况下11.2 L NO，理论上有1 mol H＋通过质子交换膜 考向05 电解原理与综合计算 17．(2026·江苏南师附中、海门中学、天一中学、海安高级中学联考·一模)一种电催化制备的装置如图-3所示，其左室采用碱性电解溶液；右室采用可渗透和传导离子的固态物质，获得的高纯可直接通入左室进行反应。 ①电解时，单程的利用率（）的理论上限为__________。 ②若右室采用水溶液作为电解液，其缺点为__________。 18．为了缓解温室效应与能源供应之间的冲突，从空气中捕集CO2并将其转化为燃料或增值化学品成为了新的研究热点。 用光电化学法将CO2还原为有机物实现碳资源的再生利用，其装置如图1所示。其他条件一定时，含碳还原产物的法拉第效率[FE(X)＝×100%]随电压的变化如图2所示。 ①当电解电压为0.7 V，阴极发生的电极反应式为___________________________________。 ②电解电压为0.95 V时，电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为___________。 19．电催化还原CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常用的阴极材料有有机多孔电极材料、铜基复合电极材料等。 （1）一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原CO2的装置示意图如图－1所示。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图－2所示。 ①电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是_______________________________________ _____________________________________________________________________。 ②控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为_______mol。 ③科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是____________________________________ __________________________________________。 考向06 金属的腐蚀与防护 20．城市道路使用食盐除冰时，会加剧道路钢制设施的腐蚀。下列说法错误的是 A．食盐水作电解质溶液，钢材发生电化学腐蚀 B．钢材中铁作负极，发生氧化反应 C．理论上每消耗标准状况下11.2 L O2，转移2 mol e- D．钢材中添加铬、镍等元素制成不锈钢，采用了牺牲阳极法防腐 21．下列关于电化学原理及应用的说法正确的是 A．电解精炼铜时，阴阳极质量变化相等 B．铁质钥匙上镀锌时，钥匙连接外接电源的正极 C．保护钢闸门时，可以将钢闸门与铜块焊接 D．海水中的铁闸发生电化学腐蚀时的正极反应为O2＋4e−＋2H2O＝4OH－ 22．在一块打磨过的生铁片的表面滴加含K3[Fe(CN)6]的食盐水。下列说法错误的是 A．一段时间后，黄色溶液中出现蓝色沉淀 B．轻轻晃动液滴可以加快反应速率 C．反应中K3[Fe(CN)6]被氧化 D．可形成原电池，负极发生反应：Fe-2e-=Fe2＋ 23．港珠澳大桥钢管桥墩防腐技术先进，外壳镶嵌铝合金片，其结构如图所示。下列说法正确的是 A．桥墩为负极 B．海水层为电子迁移的通路 C．铝合金片上发生反应： D．若用外加电流法保护桥墩可使腐蚀电流接近零 重难·创新演练 1．(2026·江苏南京第九中学·二模)科学家研发了一种在电催化条件下由氢气和二氧化碳制备甲醇的方法(有少量CO产生)，反应原理如图(M、N均为石墨电极)。 已知：在电场作用下，双极膜中水电离出H+和OH-向两极迁移。下列说法错误的是 A．M极为阳极，H2发生氧化反应 B．电解一段时间后，M极区域溶液pH不变 C．N极上生成甲醇的电极反应式为 D．M极每消耗3molH2，N极消耗的CO2大于1mol 2．(2026·江苏南京外国语学校·一模)用电解法对酸性含氯氨氮废水进行无害化处理的过程如图所示。下列说法正确的是 A．DSA电极与外接电源的负极连接 B．发生的电极反应为： C．降解过程中应该控制条件避免发生反应② D．1mol HO·和足量反应，转移的电子数为 3．(2026·江苏南京师范大学附属中学·一模)一种碱性电化学还原的原理图如下。在阴极区若每得到1mol电子，同时有也会得到等物质的量的电子，且阴极区电解液的pH几乎保持不变(忽略溶液体积变化)。 ①若阴极的还原产物为，则生成的电极反应式为___________。 ②结合化学用语，阳极区产生的过程可描述为___________。 ③由于难以放电，因此降低了的选择性()，结合题中信息，选择性的理论最大值为___________。 4．(2026·江苏南京外国语学校·一模)催化电解吸收和溶液可将转化为有机物。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3所示。 ，，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电解电压为时，阴极由生成的电极反应式为___________。 ②电解电压为时，电解生成和的物质的量之比为___________(写出计算过程)。 5．CO2的捕集与转化是研究的重要课题。 （1）向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，电解后在电极上反应生成CO(NH2)2，原理如图2所示。电解过程中生成尿素的电极反应式是___________________________________________。 （2）电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。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3所示。 FE%＝×100%。 其中，Qx＝nF，n表示电解生成产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 ①分析电解所得含碳还原产物的种类与电压之间的关系是_________________________________________________________________________________________。 ②当电解电压为U3时，电解生成的CH4和C2H4的物质的量之比为_________。 6．（2025·江苏省南师附中、天一中学、海安中学、海门中学12月联考）氢能是理想清洁能源，氢能产业链由制氢、储氢和用氢组成。CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。 电催化还原法是CO2的有机资源化的研究热点。利用有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种含碳化合物树脂的骨架上)电催化还原CO2的装置如图2所示。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，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3所示。 FE%=×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。 ①b电极生成CH3CH2OH的电极反应式为___________________________________。 ②电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是_______。 ③为确定阴极上生成的含碳化合物不是来源于有机多孔电极材料，可通入_______(填物质的化学式)进行实验。 ④当电解电压为u2 V时，电解生成的HCOOH和HCHO的物质的量之比为5∶6，图3中m=_______。 7．(2026·江苏扬州·一模)对CO2的捕获、利用已成为前沿科技竞争的焦点。 (1)直接碳燃料电池能够将固体碳(如煤、生物质炭等)的化学能直接转化为电能，并生成高纯度CO2。其使用Li2CO3-K2CO3等二元共熔碳酸盐作为电解质，工作原理如图1所示。 ①在正极，CO2和O2反应生成，电极反应式为___________。 ②在负极，固体碳燃料(用C表示)发生一系列反应，其中反应C(s)+CO2(g)2CO(g)  ∆H=+172kJ·mol-1，在高温下(>700°C)有利于自发进行的原因是___________。 (2)CO2电还原与氯碱工艺可联产CO、Cl2和KHCO3，其工作原理如图2所示。 ①阴极上CO2选择性还原为CO，同时会生成少量H2。一定条件下，阳极产生22.4L(标准状况)Cl2时，阴极生成气体的总质量为26.7g。则该条件下，阴极生成CO的法拉第效率为___________。［法拉第效率=×100％］ ②CO2还原为CO的反应在钴卟啉催化剂(简化为Co-N4结构)表面进行，催化循环过程的简化模型如图3所示。若此过程中N元素化合价不变，则Co元素化合价变化的步骤有：___________(填序号)。 (3)通过CO2制备Ca(HCO3)2有潜在价值，但Ca(HCO3)2固体难以从其水溶液中分离。 ①研究发现，Ca(HCO3)2固体析出过程中，溶剂的极性会削弱中O-H键的稳定性。为得到Ca(HCO3)2固体，可采取的合理措施为___________。 ②采用热重法可分析固体组成。依据图4，可判断所得固体主要是Ca(HCO3)2而不是CaCO3的理由是___________。 真题·实战演练 1．（2026·河北卷）我国科研工作者研发了一种高效双功能电催化剂，可实现硝酸盐与葡萄糖的同时转化，其原理如图所示： 下列说法错误的是 A．M是电源正极，N是电源负极 B．电解一段时间后，电极Ⅱ附近减小 C．电路中每通过 电子，理论上产生0.5 mol D．总反应为 2．（2026·河南卷）一种多组串联的电化学装置可以同时产生和，其工作原理如图所示。其中均为电极，每组装置左侧均为高浓度盐酸，右侧均为低浓度盐酸。该装置工作时仅在石墨电极与铂电极上产生气体。 下列说法错误的是 A．工作时，铂电极上产生 B．工作时，电极、、的质量均减小 C．定期互换直接相连的电极，并恢复溶液浓度，整个装置可再次运行 D．将盐酸换为对应浓度溶液，使用阳离子交换膜，每组装置启动时均生成 3．（2026·黑吉辽蒙卷）一种从废旧电池正极材料（）中回收锂元素的电化学装置如图。下列说法错误的是 A．电极反应： B．电路中转移电子，理论上可回收 C．电极连接电源正极 D．可转化为和，会降低锂的理论回收产率 4．（2026·广东卷）做好防腐是发展海上风电的基础。下列措施不能达到防腐目的的是 A． B． C． D． 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： C．工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2 D．理论上电源提供能分解 6．（2025·湖北卷）某电化学制冷系统的装置如图所示。和在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是 A．阴极反应为 B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断比稳定 C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后和离子结构的改变 7．（2024·山东卷）以不同材料修饰的为电极，一定浓度的溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，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 C．电解总反应式为 D．催化阶段反应产物物质的量之比 8．（2024·贵州卷）一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应：，。体系中与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。 下列说法错误的是 A．该芬顿系统能量转化形式为太阳能电能化学能 B．阴极反应式为 C．光阳极每消耗，体系中生成 D．在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第03讲 电解池、金属的腐蚀与防护（专项训练） 模拟·基础演练 考向01 电极反应式书写 1．D 2． S 3．①CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O ②pH减小，溶液中CO2浓度降低 4．①H2S＋2e－＝S2－＋H2↑ ②N2可以吹走阳极表面生成的硫蒸气，防止S2盖在阳极表面，降低放电效率。 考向02 交换膜在电解中的应用 5．A 6．A 考向03 电解原理与物质的制备 7．D 8．C 9．C 10．C 11．B 12．2CO2+12H++12e- =CH3OCH3+3H2O 部分H+在工作电极得电子被还原成H2，CO2在工作电极发生副反应生成其他含碳产物 13．（1）①N2＋6e－＋6H2O＝2NH3＋6OH－ ②N2和H2O(H＋)在阴极表面同时发生得电子的竞争反应 （2）NO2－在Fe/NF电极放电过程中转化为其他含氮物质，且转化速率大 考向04 电解原理与环境治理 14．C 15．B 16．B 考向05 电解原理与综合计算 17．25% KHCO3会与CO2结合降低其传递效率，且易分解、可能干扰阴极反应 18．①CO2＋2e－＋2H＋＝HCOOH ②2∶1 19．（1）①使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生(减少氢离子在阴极上放电的几率)，提高含碳化合物的产率 ②2.8 ③为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料 考向06 金属的腐蚀与防护 20．D 21．D 22．C 23．D 重难·创新演练 1．B 2．C 3． 阳极区发生电极反应，阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极，发生反应：，产生(“阳极区发生电极反应”，“阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极”“，，产生”) 4． 5．（1）2NO3－＋16e−＋CO2＋18H＋＝CO(NH2)2＋7H2O （2）①电压越大，所得含碳还原产物中碳元素的化合价越低 15∶8 6．①2CO2+12H＋+12e－＝CH3CH2OH+3H2O ②使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生(减少氢离子在阴极放电) ③13CO2或14CO2 ④36 7．(1) 该反应ΔH＞0，ΔS＞0 (2) 95% I、II (3) 选择极性小的溶剂（或用乙醇作溶剂） CaCO3固体加热分解只有一次失重阶段（或一个失重台阶），且固体残留率为56%；Ca(HCO3)2固体加热分解会有两次失重阶段（或两个失重台阶），且固体残留率分别为62%、35%，与图示更接近。 真题·实战演练 1．B 2．D 3．D 4．A 5．B 6．B 7．B 8．C 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第03讲 电解池、金属的腐蚀与防护（专项训练） 目 录 模拟·基础演练 考向01 电极反应式书写 考向02 交换膜在电解中的应用 考向03 电解原理与物质的制备 考向04 电解原理与环境治理 考向05 电解原理与综合计算 考向06 金属的腐蚀与防护 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 电极反应式书写 1．我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除，装置如下图。其中电极分别为ZnO＠石墨烯（石墨烯包裹ZnO）和石墨烯。下列有关说法不正确的是 A．ZnO＠石墨烯电极连接光伏电池的负极 B．石墨烯区电极反应：EDTA－Fe2＋－e—＝EDTA－Fe3＋ C．协同转化的总反应式：CO2＋H2S＝CO＋H2O＋S D．金属导线上每转移1 mol电子，CO2和H2S被去除的总体积约11.2 L（标准状况） 【答案】D 【解析】根据示意图可判断该装置为电解池，ZnO＠石墨烯电极为阴极，接光伏电池的负极；石墨烯电极为阳极，接光伏电池的正极。 A项，由上述分析可知，ZnO＠石墨烯电极连接光伏电池的负极，正确；B项，根据示意图，石墨烯区电极反应：EDTA－Fe2＋－e—＝EDTA－Fe3＋，正确；C项，根据图中进入物质、出来物质知，协同转化过程中反应物是H2S、CO2，生成物是S、CO、H2O，电池反应式为CO2＋H2S＝CO＋H2O＋S，正确；D项，根据总反应：CO2＋H2S＝CO＋H2O＋S，金属导线上每转移1 mol电子，CO2和H2S被去除的总物质的量为1 mol，总体积约22.4 L(标准状况)，错误。 2．(2026·江苏盐城·一模)电解还原法将转化为的装置如图-2所示。 ①写出在阴极转化为的电极反应式：_______。 ②Cu能有效抑制析氢，对电解还原制具有高催化活性。中混有会使Cu催化剂中毒(Cu价态不变)，原因是在阴极转化为_______(填化学式)，沉积在Cu表面。 【答案】 S 【详解】①阴极发生得电子的还原反应，中C为+4价，被还原为中-2价的C，生成1mol 转移12 mol电子，结合电荷、原子守恒配平得到电极反应式为。 ② 在阴极被还原，生成固体S单质沉积在Cu表面，占据催化剂活性位点，使催化剂中毒，因此产物为。 3．CO2资源化利用具有重要意义。电催化制取甲烷。 ①酸性条件下，向阴极通入CO2，反应生成CH4的电极反应式为____________________________。 ②实际电解时，需控制pH约为7。当其他条件相同时，pH减小，CH4的产率降低，可能的原因是_______________________________________________________________。 【答案】①CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O ②pH减小，溶液中CO2浓度降低 【解析】①电解池阴极发生还原反应，酸性条件下，向阴极通入CO2，反应生成CH4的电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O；②pH减小，平衡CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCO3－逆向移动，溶液中二氧化碳的浓度降低，转化率降低，故实际电解时，需控制pH约为7，当其他条件相同时，pH减小，CH4的产率降低，可能的原因是pH减小，溶液中CO2浓度降低。 4．（2025·江苏省苏锡常镇二模）H2S在工业生产过程中容易导致催化剂失活，工业上脱除H2S有多种方法。 电化学脱H2S，工作原理如图－1所示。 ①将含有H2S的尾气通入电解池的阴极，阴极电极反应式为_____________________________。 ②电解过程中，阳极区域需不断通入N2的原因为__________________________________________。 【答案】①H2S＋2e－＝S2－＋H2↑ ②N2可以吹走阳极表面生成的硫蒸气，防止S2盖在阳极表面，降低放电效率。 【解析】①阴极发生得到电子的还原反应，根据通入阴极的物质，和流出阴极的物质可知，H2S得到电子，电极反应为：H2S＋2e－＝S2－＋H2↑；②由图可知，阳极区吹入氮气，吹走阳极表面生成的硫蒸气，防止S2覆盖在阳极表面，降低放电效率。 考向02 交换膜在电解中的应用 5．(2026·江苏前黄高级中学·二模)已知次磷酸是一元弱酸，次磷酸钴广泛用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电渗析槽电解法制备次磷酸钴装置如下，下列说法不正确的是 A．装置中B为阳离子交换膜 B．电极应连接电源的正极 C．原料室中溶液含P元素的微粒只有2种 D．工作时需要补充原料室中的溶液 【答案】A 【分析】电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。产品室中得到次磷酸钴，因此Co作阳极，发生电极反应，阳极区生成的Co2+和原料室中的都移向产品室，为了确保产品的纯度和原料室电荷守恒，原料室中的Na+移向阴极区，阴极反应为，因此A、B、C分别采用阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜。 【详解】A．由分析知，B为阴离子交换膜，A项错误； B．此电解池用金属钴和次磷酸钠制备次磷酸钴，因此Co电极失去电子作阳极，与电源的正极相连，B项正确； C．次磷酸是一元弱酸，水解生成，则原料室中溶液含P元素的微粒只有2种，和，C项正确； D．产品室中得到次磷酸钴，阳极区生成的Co2+和原料室中的都移向产品室，原料室中的Na+移向阴极区，所以工作时原料室中的浓度减小，故工作时需要补充原料室中的溶液，D项正确； 故选A。 6．具有“卯榫”结构双极膜的电解池可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－。下列说法不正确的是 已知：电解产物的法拉第效率FE(B)%＝×100%。 A．电解过程中，KOH溶液浓度不变 B．a电极的反应式为NO3－＋8e－＋6H2O＝NH3＋9OH－ C．当b电极产生2 mol O2，a电极产生0.9 mol NH3，则FE(NH3)%＝90% D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 【答案】A 【解析】由图可知，a电极为电解池的阴极，水分子作用下硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成一水合氨和氢氧根离子，b电极为阳极，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，双极膜中水解离出的氢氧根离子移向阳极、氢离子移向阴极。 A项，由分析可知，电解过程中，b电极为阳极，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，阳极室每消耗4 mol氢氧根离子，同时有4 mol氢氧根离子通过双极膜进入阳极室，所以阳极室中氢氧化钾的物质的量不改变，但反应生成了水，所以KOH溶液浓度会变，错误；B项，由分析可知，a电极为电解池的阴极，水分子作用下硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成一水合氨和氢氧根离子，电极反应式为NO3－＋8e－＋6H2O＝NH3＋9OH－，正确；C项，由得失电子数目守恒可知，b电极产生2 mol氧气时，通过电极的电子的物质的量为8 mol，由a电极产生0.9 mol氨气可知，电解产物氨气的法拉第效率为×100%＝90%，正确；D项，相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，单位时间内流过的电量增大，有利于提高氨生成速率，正确。 考向03 电解原理与物质的制备 7．(2026·江苏省苏北七市（徐、连、淮、宿、通、扬、泰）联考·二模)一种电化学转化的装置如图所示。下列说法正确的是 A．a极为电源的负极 B．该装置使用水溶液作电解质 C．阳极的电极反应式： D．电解过程中，电极消耗物质的量之比为 【答案】D 【分析】装置为电解池装置，左侧电极上二氧化碳失去电子发生氧化反应，为阳极，则a为电源正极，右侧电极上二氧化碳得到电子被还原，为阴极，b为电源负极； 【详解】A．a极为电源的正极，A错误；    B．内电路中生成氧离子，则不是电解质的水溶液，B错误； C．左侧电极上碳酸根离子失去电子发生氧化反应，为阳极，反应为，C错误； D．电解过程中，阳极反应为，阴极反应为，结合电子守恒，电极消耗物质的量之比为，D正确； 故选D。 8．(2026·江苏苏锡常镇四市联考·二模)电解的氨水吸收液[主要溶质为]转化为的装置如题10图所示。下列说法正确的是 A．电解时，钯电极与电源负极相连 B．电解时，阴离子向右室移动 C．电解后左侧电解液的pH减小 D．处理理论上可获得22.4 L氢气 【答案】C 【分析】电解过程的氨水吸收液中的转化为，S元素从+4价升为+6价，发生氧化反应，钯电极是阳极，接电源正极；镍电极是阴极，接电源负极。 【详解】A．电解时，钯电极为阳极，与电源正极相连，A错误； B．电解时，阴离子向阳极移动。钯电极为阳极，左室为阳极区，故阴离子向左室移动，B错误； C．电解后左侧电极发生反应，随着电解进行，左侧溶液氢离子浓度增大，溶液pH减小，C正确； D．未给出温度、压强，无法计算氢气的体积，D错误； 故选C。 9．(2026·江苏南京市江浦高级中学·二模)制造尼龙-66的原料己二腈在工业上用量很大，可用电有机合成法先以丙烯为原料制备丙烯腈()，再用丙烯腈电解合成己二腈，原理如图所示，其中离子交换膜仅允许阳离子穿过。下列说法不正确的是 A．石墨电极a应与外接电源的负极相连 B．电解池工作时，H+通过交换膜向阴极移动 C．与工作前相比，一段时间后右极室的不变 D．每合成1mol 己二腈，转移电子数约为 【答案】C 【分析】丙烯腈在a极转化为己二腈，碳碳双键发生加氢还原反应，得电子，因此a为阴极，接电源负极；b为阳极，接电源正极。 【详解】A．a是阴极，电解池阴极与外接电源负极相连，A正确； B．电解池中阳离子向阴极移动，交换膜允许阳离子穿过，因此向阴极(a极)移动，B正确； C．右极室(阳极b)的反应为，生成的会通过阳离子交换膜移向阴极，因此右极室的总物质的量不变，但阳极不断消耗水，溶剂减少，导致浓度升高，故减小，C错误； D．2分子合成1分子己二腈，电极反应：，因此生成1 mol己二腈转移2 mol电子，转移电子数约为，D正确； 故选C。 10．(2026·江苏南通市·二模)-二甲基甲酰胺(DMF，结构简式为)是医药、电子等领域的重要原料，一种电化学合成DMF的装置如图所示。下列说法正确的是 A．Ni电极与电源的正极相连接 B．外电路每通过0.2 mol电子，Ni电极上产生 C．Pt电极上发生的电极反应式为N(CH3)3+4OH--4e-=+3H2O D．电解前后，KOH溶液的浓度不变 【答案】C 【详解】A．Ni电极产生H2，发生还原反应：，为阴极，应该连接电源的负极，故A错误； B．0.2 mol电子对应生成0.1 mol H2，但未标明是在标准状况下，体积不一定是2.24 L，故B错误； C．Pt电极为阳极，被氧化为：去氢加氧，发生的反应为：，故C正确； D．该装置的总反应为，KOH未参与反应，但水被消耗了，溶液体积减小，KOH浓度增大，故D错误； 故答案选C。 11．一种微生物光电化学法去除溶液中的装置如图所示，下列相关说法正确的是 A．该装置工作时只存在光能转化为化学能 B．通过质子交换膜从左室移向右室 C．电极a上发生还原反应生成 D．外电路每通过0.1 mol电子，电极b上得到 【答案】B 【分析】电极a：光照下光电极失去电子，发生氧化反应，作负极；电极b：被还原为，发生还原反应，作正极。由此解题。 【详解】A．该装置为光电化学电池，工作时存在光能→电能→化学能的转化，同时微生物作用还伴随化学能的转化，并非 “只存在光能转化为化学能”，A错误； B．原电池工作时，阳离子向正极移动，电极a在左室，电极b在右室，因此通过质子交换膜从左室移向右室，B正确； C．电极a为负极，发生氧化反应而非还原反应，发生氧化反应生成，C错误； D．电极b的电极反应为，根据电子守恒，每转移10 mol电子，生成1 mol，则外电路通过0.1 mol电子时，电极b上最初生成0.01 mol，但部分发生还原反应，因此不能得到0.01 mol，D错误； 故答案选B。 12．(2026·江苏南通中学等校九校联考·一模)电还原制备，电解装置如图所示。 ①电解时工作电极上生成的电极反应式为______。 ②当玻碳电极收集到标准状况下时，阴极区产生的的质量小于4.6 g，原因可能是______。 【答案】2CO2+12H++12e- =CH3OCH3+3H2O 部分H+在工作电极得电子被还原成H2，CO2在工作电极发生副反应生成其他含碳产物 【详解】①电解时工作电极上CO2发生还原反应生成，电解质为酸性介质，电极反应式为2CO2+12H++12e- =CH3OCH3+3H2O； ②当玻碳电极收集到标准状况下时，阴极区产生的的质量小于4.6 g，原因可能是部分H+在工作电极得电子被还原成H2，CO2在工作电极发生副反应生成其他含碳产物； 13．氨的制备是当前研究的重要课题。 （1）电催化还原N2制NH3。在碱性水溶液中，通过电催化使N2还原为NH3的电极反应式为__________________________________。该制氨方法尚未能应用于工业生产，除因为N2的溶解度低、难吸附在电极和催化剂表面外，还有___________________________________。 （2）电催化还原NO2－制NH3。NF是一种电极载体，分别以Ni2P/NF、Fe/NF、NF为阴极材料，电解含NO2－的中性溶液（电极材料与溶液不发生反应）。控制电压恒定、催化剂的面积为0.25 cm2，电解2小时后，不同电极上NH3的产率及NH3的选择性如图所示。分别以Ni2P/NF、Fe/NF电极电解NaNO2溶液相同时间：c(NO2－)Ni2P/NF＞c(NO2－)Fe/NF，原因是_____________________________________________。 【答案】（1）①N2＋6e－＋6H2O＝2NH3＋6OH－ ②N2和H2O(H＋)在阴极表面同时发生得电子的竞争反应 （2）NO2－在Fe/NF电极放电过程中转化为其他含氮物质，且转化速率大 【解析】（1）N2得到电子生成NH3，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：N2＋6e－＋6H2O＝2NH3＋6OH－。该制氨方法尚未能应用于工业生产，除因为N2的溶解度低、难吸附在电极和催化剂表面外，还有N2和H2O(H＋)在阴极表面同时发生得电子的竞争反应；（2）分别以Ni2P/NF、Fe/NF电极电解NaNO2溶液相同时间：c(NO2－)Ni2P/NF＞c(NO2－)Fe/NF，原因是NO2－在Fe/NF电极放电过程中转化为其他含氮物质，且转化速率大。 考向04 电解原理与环境治理 14．(2026·江苏苏锡常镇四市·一模)有研究者提出，用如图所示装置从酸化的处理后海水中提取，从而降低环境中的含量。下列说法不正确的是 A．a室电极上发生氧化反应生成 B．b室发生反应，实现从海水中提取 C．通过阳离子交换膜从c室移向b室 D．用c室排出的溶液调节b室排出的处理后海水，可获得pH为8.3的海水 【答案】C 【分析】本装置为电解池，室接电源正极，为阳极；室接电源负极，为阴极，隔膜均为阳离子交换膜。 A．由分析可得室为阳极，水发生氧化反应，，生成，A正确； B．阳极生成的移动到室，与海水中反应，，实现提取，B正确； C．电解池中阳离子向阴极移动，由分析可得移动方向为室室室，C错误； D．室阴极反应生成，排出溶液呈碱性，可中和室排出的酸性海水，调节得到的海水，D正确； 故答案选C。 15．(2026·江苏常州·一模)我国科研团队利用电催化分解技术，在如图所示装置中实现了温和条件下消除污染物，同时回收和单质硫。下列说法正确的是 A．电极a连接电源的正极 B．通过阳离子交换膜从右室移向左室 C．电解前后左、右两室溶液的pH值均保持不变 D．理论上当外电路通过0.1 mol电子时，可回收3.2 g单质硫 【答案】B 【分析】电极a生成，发生还原反应：，所以电极a是阴极，连接电源负极。电极b：通入，生成单质硫，发生氧化反应：，所以电极b是阳极，连接电源正极。由此解题。 【详解】A．电极a是阴极，应连接电源负极，A错误； B．电解池中阳离子向阴极移动，即从右室移向左室，B正确； C．左室生成，pH增大；右室消耗，pH减小。因此两室pH均改变，C错误； D．由电极b反应可知，每生成1 molS转移2 mol电子，当外电路通过0.1 mol电子时，生成S的物质的量为0.05 mol，质量为0.05 mol×32 g/mol=1.6 g，D错误； 故答案选B。 16．硫元素可形成多种化合物。H2S、二硫化氢(H2O2)均有弱酸性，H2S的燃烧热为518 kJ·mol－1。硫化物可以除去废水中的重金属离子。Na2S2O3可以除去漂白液中的余氯(Cl2)，也可以与I2反应生成氧化性较弱的Na2S4O6。工业上煅烧黄铜矿(CuFeS2)可得粗铜，再通过电解精炼可得纯铜。 间接电化学法处理NO的工作原理如图所示。 下列说法不正确的是 A．电极b与电源的正极相连 B．电极a的电极反应式：2HSO3－＋2e－＝S2O42－＋2OH－ C．电解一段时间后，极区Na2SO4的浓度增大 D．每处理标况下11.2 L NO，理论上有1 mol H＋通过质子交换膜 【答案】B 【解析】HSO3－在电极a上转化为S2O42－，过程中S的化合价降低，得到电子发生还原反应，则电极a为阴极，电极反应为：2HSO3－＋2e－＋2H＋＝S2O42－＋2H2O；H2O在电极b上被转化为O2，发生氧化反应，电极反应：2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋，电极b为阳极。 A项，根据分析知，电极b为阳极，与电源的正极相连，正确；B项，根据分析知，电极a的电极反应为：2HSO3－＋2e－＋2H＋＝S2O42－＋2H2O，错误；C项，H2O在电极b上被转化为O2，发生电极反应：2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋，氢离子经过质子交换膜移向阴极，即电解一段时间后，b极区水减少，则Na2SO4的浓度增大，正确；D项，吸收塔中通入NO和S2O42－反应，生成N2和HSO3－，反应方程式为：2NO＋2S2O42－＋2H2O＝N2＋4HSO3－，每处理标况下11.2 L NO，即0.5 mol NO，消耗0.5 mol S2O42－，电极a电极反应为：2HSO3－＋2e－＋2H＋＝S2O42－＋2H2O，则生成0.5mol S2O42－，转移1 mol电子，理论上有1 mol H＋通过质子交换膜，正确。 考向05 电解原理与综合计算 17．(2026·江苏南师附中、海门中学、天一中学、海安高级中学联考·一模)一种电催化制备的装置如图-3所示，其左室采用碱性电解溶液；右室采用可渗透和传导离子的固态物质，获得的高纯可直接通入左室进行反应。 ①电解时，单程的利用率（）的理论上限为__________。 ②若右室采用水溶液作为电解液，其缺点为__________。 【答案】25% KHCO3会与CO2结合降低其传递效率，且易分解、可能干扰阴极反应 【详解】阴极反应:2CO2+12e-+8H2O=C2H4+12OH-，12 mol OH-与6 mol CO2生成6 mol, 单程总消耗CO2为2+6=8 mol，转化为C2H4的为2mol，利用率为100%= 25%；KHCO3水溶液中存在，会与氢离子结合生成CO2，同时可能通过阴离子交换膜进入左室，干扰阴极反应，且KHCO3易分解，导致电解质稳定性差。 18．为了缓解温室效应与能源供应之间的冲突，从空气中捕集CO2并将其转化为燃料或增值化学品成为了新的研究热点。 用光电化学法将CO2还原为有机物实现碳资源的再生利用，其装置如图1所示。其他条件一定时，含碳还原产物的法拉第效率[FE(X)＝×100%]随电压的变化如图2所示。 ①当电解电压为0.7 V，阴极发生的电极反应式为___________________________________。 ②电解电压为0.95 V时，电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为___________。 【答案】①CO2＋2e－＋2H＋＝HCOOH ②2∶1 【解析】①当电解电压为0.7 V，观察图像可知，主要产生的是HCOOH，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成HCOOH，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋＝HCOOH；②电解电压为0.95 V时，根据图示可知，产物主要有：HCOOH、HCHO，CO2＋2e－＋2H＋＝HCOOH转移2e－，CO2＋4e－＋4H＋＝HCHO＋H2O转移4e－，当电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为x∶y时，根据FE(HCHO)＝60%、FE(HCOOH)＝15%，有＝，则x∶y＝2∶1，电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为2∶1。 19．电催化还原CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常用的阴极材料有有机多孔电极材料、铜基复合电极材料等。 （1）一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原CO2的装置示意图如图－1所示。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图－2所示。 ①电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是_______________________________________ _____________________________________________________________________。 ②控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为_______mol。 ③科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是____________________________________ __________________________________________。 【答案】（1）①使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生(减少氢离子在阴极上放电的几率)，提高含碳化合物的产率 ②2.8 ③为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料 【解析】①电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生(减少氢离子在阴极上放电的几率)，提高含碳化合物的产率；②控制电压为0.8V，产生0.2 mol氢气和0.2 mol乙醇，根据电极反应2H＋＋2e－＝H2↑,2CO2＋12H＋＋12e－＝C2H5OH＋3H2O,故电解时转移电子的物质的量为0.4 mol＋2.4 mol＝2.8 mol；③科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料。 考向06 金属的腐蚀与防护 20．城市道路使用食盐除冰时，会加剧道路钢制设施的腐蚀。下列说法错误的是 A．食盐水作电解质溶液，钢材发生电化学腐蚀 B．钢材中铁作负极，发生氧化反应 C．理论上每消耗标准状况下11.2 L O2，转移2 mol e- D．钢材中添加铬、镍等元素制成不锈钢，采用了牺牲阳极法防腐 【答案】D 【详解】A．食盐溶于水形成的食盐水可导电，作为电解质溶液，钢材中的铁、碳与食盐水构成原电池，发生电化学腐蚀，A正确； B．钢材发生电化学腐蚀时，铁的活泼性强于碳，作原电池负极，失电子发生氧化反应，B正确； C．吸氧腐蚀的正极反应为，标准状况下11.2L 的物质的量为，转移电子的物质的量为，C正确； D．钢材中添加铬、镍等元素制成不锈钢，属于通过改变金属内部结构的方式防腐，牺牲阳极法是将更活泼的金属与被保护金属连接形成原电池，消耗活泼负极从而保护正极金属，二者防腐原理不同，D错误； 故选D。 21．下列关于电化学原理及应用的说法正确的是 A．电解精炼铜时，阴阳极质量变化相等 B．铁质钥匙上镀锌时，钥匙连接外接电源的正极 C．保护钢闸门时，可以将钢闸门与铜块焊接 D．海水中的铁闸发生电化学腐蚀时的正极反应为O2＋4e−＋2H2O＝4OH－ 【答案】D 【解析】A项，电解精炼铜时，阳极含有其他金属，所以阴阳极质量变化不相等，错误；B项，铁质钥匙上镀锌时，钥匙连接外接电源的负极，锌接正极失去电子，在铁质钥匙上得电子，错误；C项，钢闸门上焊接铜块，构成的原电池铁做负极加速了铁闸的腐蚀，错误；D项，海水中的铁闸发生电化学腐蚀时，为吸氧腐蚀，所以正极反应为O2＋4e−＋2H2O＝4OH－，正确。 22．在一块打磨过的生铁片的表面滴加含K3[Fe(CN)6]的食盐水。下列说法错误的是 A．一段时间后，黄色溶液中出现蓝色沉淀 B．轻轻晃动液滴可以加快反应速率 C．反应中K3[Fe(CN)6]被氧化 D．可形成原电池，负极发生反应：Fe-2e-=Fe2＋ 【答案】C 【分析】生铁片含有Fe和C，在含有K3[Fe(CN)6]（黄色）的食盐水中会发生吸氧腐蚀，形成原电池，负极为Fe-2e-=Fe2+，然后发生K++Fe2++[Fe(CN)6]3-=KFe[Fe(CN)6]↓（蓝色沉淀），正极为O2+2H2O+4e-=4OH-，据此解答。 【详解】A．据分析，K3[Fe(CN)6]溶液为黄色，产物KFe[Fe(CN)6]为蓝色沉淀，A正确； B．轻轻晃动液滴能增加溶液中溶解的氧气量，氧气是吸氧腐蚀的反应物，反应物浓度升高，反应速率加快，B正确； C．反应中K3[Fe(CN)6]与Fe2+反应生成KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀，该过程没有化合价的改变，不是氧化还原反应，C错误； D．据分析，吸氧腐蚀为原电池，负极为Fe-2e-=Fe2+，D正确； 故答案为C。 23．港珠澳大桥钢管桥墩防腐技术先进，外壳镶嵌铝合金片，其结构如图所示。下列说法正确的是 A．桥墩为负极 B．海水层为电子迁移的通路 C．铝合金片上发生反应： D．若用外加电流法保护桥墩可使腐蚀电流接近零 【答案】D 【详解】A．该防护方法为牺牲阳极法，铝合金的活泼性强于铁，故铝合金片作负极，桥墩钢管作正极，A错误； B．海水层为离子迁移的通路，电子通过导线在电极间迁移，电子不能进入电解质溶液，B错误； C．铝合金片为负极，发生氧化反应：，桥墩钢管为正极，发生吸氧腐蚀的还原反应：，C错误； D．外加电流法中，桥墩钢管作阴极被保护，外加电流抑制金属的氧化反应，可使腐蚀电流接近零，D正确； 故选D。 重难·创新演练 1．(2026·江苏南京第九中学·二模)科学家研发了一种在电催化条件下由氢气和二氧化碳制备甲醇的方法(有少量CO产生)，反应原理如图(M、N均为石墨电极)。 已知：在电场作用下，双极膜中水电离出H+和OH-向两极迁移。下列说法错误的是 A．M极为阳极，H2发生氧化反应 B．电解一段时间后，M极区域溶液pH不变 C．N极上生成甲醇的电极反应式为 D．M极每消耗3molH2，N极消耗的CO2大于1mol 【答案】B 【分析】右边二氧化碳转化为甲醇和一氧化碳，化合价降低，得电子，所以N作阴极；左边氢气失电子，化合价升高，所以M作阳极，据此解答。 【详解】A．由题意知，氢气在M极失电子，发生氧化反应，作阳极，A正确； B．M极（阳极）反应为，双极膜中向M极迁移并与中和生成，且生成的与迁移的等量，水增多使浓度减小，pH增大，B错误； C．N极为阴极，CO2被还原为CH3OH，C元素从+4价降为-2价，得6e-。结合碱性环境及原子守恒、电荷守恒，电极反应式为，C正确； D．若M极每消耗3 mol H2，转移电子数为6 mol e-，N极发生的还原反应包括和，根据得失电子守恒可知，N极消耗的CO2大于1mol，D正确； 故选B。 2．(2026·江苏南京外国语学校·一模)用电解法对酸性含氯氨氮废水进行无害化处理的过程如图所示。下列说法正确的是 A．DSA电极与外接电源的负极连接 B．发生的电极反应为： C．降解过程中应该控制条件避免发生反应② D．1mol HO·和足量反应，转移的电子数为 【答案】C 【解析】A．NH3在DSA电极转化为N2，氮元素从-3价升高为0价，被氧化，该电极是电解池的阳极，与外接电源的正极相连，故A错误； B．由图示知，Cl-在DSA电极表面转化为Cl2电极反应式为：2 Cl--2e-=Cl2↑，故B错误； C．反应②中NH3转化为，没有达到氨氮废水无害化处理的目的，所以，降解过程中应该控制条件避免发生反应②，故C正确； D．羟基自由基中氧元素为-1价，其还原产物中氧元素为-2价，一个HO·可得到一个电子，1mol HO·完全反应时转移的电子数为6.02×1023，故D错误； 故选C。 3．(2026·江苏南京师范大学附属中学·一模)一种碱性电化学还原的原理图如下。在阴极区若每得到1mol电子，同时有也会得到等物质的量的电子，且阴极区电解液的pH几乎保持不变(忽略溶液体积变化)。 ①若阴极的还原产物为，则生成的电极反应式为___________。 ②结合化学用语，阳极区产生的过程可描述为___________。 ③由于难以放电，因此降低了的选择性()，结合题中信息，选择性的理论最大值为___________。 【答案】 阳极区发生电极反应，阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极，发生反应：，产生(“阳极区发生电极反应”，“阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极”“，，产生”) 【详解】①若阴极的还原产物为，则生成的电极反应式为； ②电极Ⅰ为阳极，阳极区产生的过程可描述为：阳极区发生电极反应，阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极，发生反应：，产生(“阳极区发生电极反应”，“阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极” ，“ ，产生”)； ③阴极生成碳酸根离子，发生反应为二氧化碳和氢氧根离子生成碳酸根离子和水：；在阴极区若每得到1mol电子，同时有也会得到等物质的量的电子，若生成1mol，消耗1mol得6mol电子，生成6molOH-，也会得到6mol电子，生成6mol OH-，共12mol OH-，发生反应，消耗6mol，阴极共消耗7mol，根据选择性公式，的理论最大值为。 4．(2026·江苏南京外国语学校·一模)催化电解吸收和溶液可将转化为有机物。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3所示。 ，，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电解电压为时，阴极由生成的电极反应式为___________。 ②电解电压为时，电解生成和的物质的量之比为___________(写出计算过程)。 【答案】 【详解】①“电解”电压为，在质子交换膜电解池中进行，阴极得电子，由生成的电极反应式为； ②电解电压为时，由题干图像信息可知，CH4和的法拉第效率分别为30%、8%，生成转移电子；生成转移电子，，。 5．CO2的捕集与转化是研究的重要课题。 （1）向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，电解后在电极上反应生成CO(NH2)2，原理如图2所示。电解过程中生成尿素的电极反应式是___________________________________________。 （2）电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。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3所示。 FE%＝×100%。 其中，Qx＝nF，n表示电解生成产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 ①分析电解所得含碳还原产物的种类与电压之间的关系是_________________________________________________________________________________________。 ②当电解电压为U3时，电解生成的CH4和C2H4的物质的量之比为_________。 【答案】（1）2NO3－＋16e−＋CO2＋18H＋＝CO(NH2)2＋7H2O （2）①电压越大，所得含碳还原产物中碳元素的化合价越低 15∶8 【解析】（1）从图中可知，在右侧电极上水失电子生成氧气，为阳极，则左侧电极为阴极，阴极上硝酸根离子得电子结合通过质子交换膜进来的氢离子、二氧化碳生成尿素和水，电极反应为2NO3－＋16e−＋CO2＋18H＋＝CO(NH2)2＋7H2O；（3）①从图中可知，电压相对较低时，主要生成HCOO－，C为＋2价，电压升高后，乙烯的生成量增大，此时C为－2价，随着电压继续升高，主要生成甲烷，此时C为－4价，因此电压越大，所得含碳还原产物中碳元素的化合价越低；②电解电压为U3时，CH4和C2H4的法拉第效率分别为30%和24%，总电量一定，则生成CH4和生成C2H4所需的电量比为30∶24＝5∶4，1个CO2转化为1个CH4得到8个电子，一个CO2转化为0.5个C2H4得到6个电子，则生成一个乙烯需要12个电子，因此生成CH4和C2H4的物质的量之比为∶＝15∶8。 6．（2025·江苏省南师附中、天一中学、海安中学、海门中学12月联考）氢能是理想清洁能源，氢能产业链由制氢、储氢和用氢组成。CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。 电催化还原法是CO2的有机资源化的研究热点。利用有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种含碳化合物树脂的骨架上)电催化还原CO2的装置如图2所示。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，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3所示。 FE%=×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。 ①b电极生成CH3CH2OH的电极反应式为___________________________________。 ②电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是_______。 ③为确定阴极上生成的含碳化合物不是来源于有机多孔电极材料，可通入_______(填物质的化学式)进行实验。 ④当电解电压为u2 V时，电解生成的HCOOH和HCHO的物质的量之比为5∶6，图3中m=_______。 【答案】①2CO2+12H＋+12e－＝CH3CH2OH+3H2O ②使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生(减少氢离子在阴极放电) ③13CO2或14CO2 ④36 【解析】①b电极是阴极，CO2参与反应生成CH3CH2OH的电极反应式为2CO2＋12H＋+12e－＝CH3CH2OH＋3H2O；②电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2，使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生；③通入13CO2或14CO2，观测生成的含碳化合物中的碳元素，可确定阴极上生成的含碳化合物是否来源于有机多孔电极材料；④由图可知，当电解电压为u2 V时，无CH3OH生成，此时生成CH3CH2OH的法拉第效率为0，说明也无CH3CH2OH生成，此时电解产物为HCOOH和HCHO，电极反应式分别为：CO2＋2e－＋2H＋＝HCOOH、CO2＋4e－＋4H＋＝HCHO＋H2O，电解生成的HCOOH和HCHO的物质的量之比为5∶6，则生成的HCOOH和HCHO转移电子的物质的量之比为(5×2)∶(6×4)＝5∶12，根据FE%＝×100%、Qx＝nF可知，生成HCOOH和HCHO的法拉第效率之比为5∶12，则m＝36。 7．(2026·江苏扬州·一模)对CO2的捕获、利用已成为前沿科技竞争的焦点。 (1)直接碳燃料电池能够将固体碳(如煤、生物质炭等)的化学能直接转化为电能，并生成高纯度CO2。其使用Li2CO3-K2CO3等二元共熔碳酸盐作为电解质，工作原理如图1所示。 ①在正极，CO2和O2反应生成，电极反应式为___________。 ②在负极，固体碳燃料(用C表示)发生一系列反应，其中反应C(s)+CO2(g)2CO(g)  ∆H=+172kJ·mol-1，在高温下(>700°C)有利于自发进行的原因是___________。 (2)CO2电还原与氯碱工艺可联产CO、Cl2和KHCO3，其工作原理如图2所示。 ①阴极上CO2选择性还原为CO，同时会生成少量H2。一定条件下，阳极产生22.4L(标准状况)Cl2时，阴极生成气体的总质量为26.7g。则该条件下，阴极生成CO的法拉第效率为___________。［法拉第效率=×100％］ ②CO2还原为CO的反应在钴卟啉催化剂(简化为Co-N4结构)表面进行，催化循环过程的简化模型如图3所示。若此过程中N元素化合价不变，则Co元素化合价变化的步骤有：___________(填序号)。 (3)通过CO2制备Ca(HCO3)2有潜在价值，但Ca(HCO3)2固体难以从其水溶液中分离。 ①研究发现，Ca(HCO3)2固体析出过程中，溶剂的极性会削弱中O-H键的稳定性。为得到Ca(HCO3)2固体，可采取的合理措施为___________。 ②采用热重法可分析固体组成。依据图4，可判断所得固体主要是Ca(HCO3)2而不是CaCO3的理由是___________。 【答案】(1) 该反应ΔH＞0，ΔS＞0 (2) 95% I、II (3) 选择极性小的溶剂（或用乙醇作溶剂） CaCO3固体加热分解只有一次失重阶段（或一个失重台阶），且固体残留率为56%；Ca(HCO3)2固体加热分解会有两次失重阶段（或两个失重台阶），且固体残留率分别为62%、35%，与图示更接近。 【详解】（1）①正极发生还原反应，氧气被还原，同时生成，故答案为：； ②该反应气体分子数增大，ΔS＞0，且ΔH＞0，要使ΔH-TΔS＜0，则反应应该在高温时利于自发进行； （2）①阳极生成1 mol，转移2 mol电子，设生成CO x mol，生成 y mol，则根据电子守恒和质量守恒： ；，解得x=0.95 mol，y =0.05 mol，根据法拉第效率的定义，法拉第效率=×100％=； ②由图可知，过程中N元素化合价不变，则I反应Co从+2变到+1价，II反应Co由+1变到+2价，后各步骤不涉及Co化合价变化，故答案为：I、II； （3）①研究发现，Ca(HCO3)2固体析出过程中，溶剂的极性会削弱中O-H键的稳定性，故需要采用极性较小的溶剂，得到Ca(HCO3)2固体； ②CaCO3固体加热分解，只涉及到失去，只有一次失重阶段（或一个失重台阶），质量变化：100 g→56 g，固体残留率为56%；Ca(HCO3)2固体加热分解，会失去和，会有两次失重阶段（或两个失重台阶），且固体残留率分别为62%（162 g→100 g）、35%（162 g→56 g），与图示更接近。 真题·实战演练 1．（2026·河北卷）我国科研工作者研发了一种高效双功能电催化剂，可实现硝酸盐与葡萄糖的同时转化，其原理如图所示： 下列说法错误的是 A．M是电源正极，N是电源负极 B．电解一段时间后，电极Ⅱ附近减小 C．电路中每通过 电子，理论上产生0.5 mol D．总反应为 【答案】B 【分析】左侧电极Ⅰ上，C6H12O6转化为，碳元素的化合价从0升高到+1，发生氧化反应，电极反应式为，因此电极Ⅰ是阳极。右侧电极Ⅱ上，转化为NH3，氮元素的化合价从+5降低到-3，发生还原反应，电极反应式为，因此电极Ⅱ是阴极。 【详解】A．根据上述分析，电极Ⅰ是阳极，应连接电源正极M；电极Ⅱ是阴极，应连接电源负极N，A项正确； B．电极Ⅱ是阴极，发生还原反应。转化为NH3，N的化合价从+5降为-3，每个N原子获得8e⁻。在碱性条件下，电极反应式为，阴极生成了OH⁻，导致电极Ⅱ附近c(OH⁻)增大，而不是减小，B项错误； C．根据分析可知电极Ⅰ发生的电极反应式为：每转移6mol e⁻，生成1mol。因此转移3mol e⁻时，生成0.5mol ， C正确； D．将两极电极反应结合：阳极：，阴极：，将阳极×4，阴极×3，使得失电子数相等，相加得，D项正确； 故选B。 2．（2026·河南卷）一种多组串联的电化学装置可以同时产生和，其工作原理如图所示。其中均为电极，每组装置左侧均为高浓度盐酸，右侧均为低浓度盐酸。该装置工作时仅在石墨电极与铂电极上产生气体。 下列说法错误的是 A．工作时，铂电极上产生 B．工作时，电极、、的质量均减小 C．定期互换直接相连的电极，并恢复溶液浓度，整个装置可再次运行 D．将盐酸换为对应浓度溶液，使用阳离子交换膜，每组装置启动时均生成 【答案】D 【分析】整个装置中，中间串联的是原电池，左右两边是电解池，石墨电极为阳极，发生氧化反应：2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl2↑，铂电极为阴极，发生还原反应：2H+ + 2e⁻ = H2↑。在原电池装置中，a2~an-1均为Ag/AgCl电极，偶数电极为负极，电极反应：Ag - e⁻ + Cl⁻ = AgCl，奇数电极为正极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，据此分析各选项； 【详解】A．铂电极是阴极，H+在阴极得电子生成H2：2H+ + 2e⁻ = H2↑，A正确； B．工作时，电极为阴极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，、等奇数电极为正极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，均是AgCl转化为Ag，质量减小，B正确； C．在装置运行过程中：左侧高浓度盐酸中，Cl⁻被消耗，同时H+通过质子交换膜迁移到右侧，最终，左侧盐酸浓度降低，右侧盐酸浓度升高；且a1、a3、…、an-1电极质量减小，a2、a4、…、an电极质量增加。若定期将直接相连的Ag/AgCl电极互换，并恢复两侧盐酸浓度，可使装置恢复到初始状态，再次运行，C正确； D．将盐酸换为NaCl溶液、使用阳离子交换膜时，阳极反应：2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl2↑；阴极反应，Na+会通过阳离子交换膜向阴极移动，在铂电极附近生成NaOH。但中间的装置中，Ag/AgCl电极发生反应：Ag - e⁻ + Cl⁻ = AgCl和AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，不会生成NaOH，D错误； 故选D。 3．（2026·黑吉辽蒙卷）一种从废旧电池正极材料（）中回收锂元素的电化学装置如图。下列说法错误的是 A．电极反应： B．电路中转移电子，理论上可回收 C．电极连接电源正极 D．可转化为和，会降低锂的理论回收产率 【答案】D 【分析】左侧池通入O2生成H2O2，这是还原反应，因此a电极是阴极，连接电源的负极。电极反应: ，右侧池被氧化为，这是氧化反应，因此b电极是阳极，连接电源的正极。电极反应: ；阴离子交换膜：允许阴离子(如、OH-等)通过，以维持电荷平衡。 【详解】A．如上分析，左侧通入氧气生成双氧水，且在溶液中可生成OH-，该方程式书写正确，A正确 B．电路中转移电子时，整个体系总电子转移量为，每释放对应电子转移（），双电极可同时回收，理论上可回收，B正确； C．右侧发生氧化反应：被氧化为，阳极连接电源正极，C正确； D．若歧化转化为和，反应为：，该歧化反应为碘自身氧化还原，总可得到的电子数（氧化的总能力）不变：原本可得到电子，歧化后作为氧化剂可得到电子，总氧化能力不变，理论上脱出回收的总物质的量不变，因此不会降低锂的理论回收产率，D错误； 故选D。 4．（2026·广东卷）做好防腐是发展海上风电的基础。下列措施不能达到防腐目的的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．钢管桩主要成分为铁，铁的金属活动性强于铜，二者在海水中形成原电池时，铁作负极失电子被氧化，会加速钢管桩腐蚀，不能达到防腐目的，A符合题意； B．铝表面致密的氧化膜能防止内部的铁被腐蚀，即使富铝涂层破损，形成原电池时铝作负极被腐蚀，可保护钢管桩；故能达到防腐目的，B不符合题意； C．该装置为外加电流法，钢管桩连接电源负极作阴极被保护，能达到防腐目的，C不符合题意； D．锌的金属活动性强于铁，二者在海水中形成原电池时锌作负极被腐蚀，属于牺牲阳极法，钢管桩作正极被保护，能达到防腐目的，D不符合题意； 故选A。 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： C．工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2 D．理论上电源提供能分解 【答案】B 【分析】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。 【解析】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2molH2O转移4mol电子，则理论上电源提供2mol电子能分解1molH2O，D项正确； 答案选B。 6．（2025·湖北卷）某电化学制冷系统的装置如图所示。和在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是 A．阴极反应为 B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断比稳定 C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后和离子结构的改变 【答案】B 【分析】由图可知，左侧电极发生反应，则左侧为阳极，右侧电极反应为，则右侧电极为阴极，据此解答。 【详解】A．由分析可知，阴极反应为，A正确； B．已知②处的电解液温度比①处的低，则可推断是吸热反应，无法推断和的稳定性，B错误； C．多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对流，可阻止热交换，C正确； D．题干明确指出电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。这意味着电子转移（即氧化还原反应）本身不会直接导致结构变化，热效应实际上来源于电子转移完成后，新生成的离子：和因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化，D正确； 故选B。 7．（2024·山东卷）以不同材料修饰的为电极，一定浓度的溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，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 C．电解总反应式为 D．催化阶段反应产物物质的量之比 【答案】B 【分析】电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成，电极b为阳极，电极反应为Br- -6e-+3H2O=+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H2↑；电解总反应式为Br-+3H2O+3H2↑；催化循环阶段被还原成Br-循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。 【解析】A．根据分析，电极a为阴极，连接电源负极，A项正确； B．根据分析电解过程中消耗H2O和Br-，而催化阶段被还原成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； C．根据分析电解总反应式为Br-+3H2O+3H2↑，C项正确； D．催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成1molBr-得到6mol电子，O元素的化合价由-2价升至0价，生成1molO2失去4mol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； 答案选B。 8．（2024·贵州卷）一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应：，。体系中与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。 下列说法错误的是 A．该芬顿系统能量转化形式为太阳能电能化学能 B．阴极反应式为 C．光阳极每消耗，体系中生成 D．在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性 【答案】C 【分析】该装置为电解池，光阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应式为，阴极上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢，电极反应式为； 【解析】A．该装置为电解池，利用光能提供能量转化为电能，在电解池中将电能转化为化学能，A正确； B．由图可知，阴极上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢，电极反应式为，B正确； C．光阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应式为，每消耗，转移2mol电子，由，则体系中生成，C错误； D．由Mn(Ⅳ)和过氧化氢转化为Mn(Ⅱ)过程中，锰元素化合价降低，做还原剂，表现还原性，由Mn(Ⅱ)转化为Mn(Ⅳ)时，中O元素化合价降低，做氧化剂，表现氧化性，D正确； 故选C。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $