資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第03講 電解池、金屬的腐蝕與防護
目錄
01 考情透視·目標導航
02 知識導圖·思維引航
03考點突破·考法探究
考點一 電解原理
知識點1 電解池模型
知識點2 電解規律
知識點3 電解池電極反應式的書寫
考向1 電解規律及電極產物的判斷
考向2 電極反應的書寫
考點二 電解原理的應用
知識點1氯堿工業
知識點2 電冶金
知識點3 電鍍
考向1 電解原理的應用
考向2 交換膜在電化學中的應用
考向3 有關電化學計算
考點三 金屬的腐蝕與防護
知識點1 腐蝕“兩比較”
知識點2 兩種保護方法
考向1 金屬的腐蝕
考向2 金屬腐蝕的防護
04真題練習·命題洞見
考點要求 考題統計 考情分析
電解原理 2024·甘肅卷7題，3分；2024·廣東卷16題，3分；2023浙江1月選考11題，3分；2023遼寧卷7題，3分；2022廣東卷10題，2分；2022北京卷13題，3分；2021海南卷9題，4分；2021天津卷11題，3分； 本講是歷年高考熱點，主要在選擇題中電化學題、工藝流程題、原理綜合題中出現。主要包含金屬的精煉、氯堿工業、活潑金屬的制取、有關電解產物的判斷和計算等內容。必須熟悉微粒在各種電極上的放電次序，這樣才能準確地判斷出相關的電解產物，然后進行有關的計算。有關電解的計算通常可根據電解方程式或電極反應式列比例求解或是利用各電極、線路中轉移的電子數目守恒列等式求解。備考時注重實物圖分析、新型電解裝置分析，從氧化還原反應的角度認識電化學，注重與元素化合物、有機化學、電解質溶液、化學實驗設計、新能源等知識的聯系。關注氯堿工業、電鍍和粗銅的電解精煉等，通過新的電解裝置的應用，能對與化學有關的熱點問題作出正確的價值判斷，能參與有關化學問題的社會實踐。
電解原理綜合應用 2024·湖北卷，14題3分；2024·山東卷13題，4分；2024·山東卷13題，4分；2024·遼吉黑卷12題，3分；2023湖北卷10題，3分；2023全國甲卷13題，6分；2023浙江6月選考13題，3分；2023北京卷5題，3分；2023廣東卷13題，4分；2023廣東卷16題，4分；2022重慶卷12題，4分；2022海南卷9題，4分；2022湖北卷14題，3分；2022湖南卷8題，3分；2022浙江1月選考21題，2分；2022浙江6月選考21題，2分；2021全國甲卷13題，6分；2021廣東卷16題，4分；2021湖北卷15題，3分；2021遼寧卷13題，3分；
金屬的腐蝕與防護 2024·廣東卷5題，2分；2024·浙江6月卷13題，3分；2024·浙江1月卷13題，3分；2022 廣東選擇性考試11題，4分；2021 全國乙卷12題，6分；
復習目標： 1．理解電解池的構成、工作原理及應用，能書寫電極反應式和總反應方程式。 2．了解電解原理在氯堿工業、精煉銅、電鍍、電冶金等方面的應用；認識電解在實現物質轉化和儲存能量中的具體應用。 3．了解金屬發生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。
考點一 電解原理
知識點1 電解池模型
1．電極名稱和電極反應式
電解池基礎模型 惰性電極電解CuCl2溶液
2．電子流向和離子移動方向
導線上(外電路)電子從電源的_____極流出，經導線流向電解池的_____極。電解池的_____極上產生的電子經導線流入電源的_____極。溶液中(內電路)陰離子移向_____極，陽離子移向_____極。
【名師提醒】
1．放電指的是電極上的得、失電子。
2．活性電極指的是除去Au、Pt以外的金屬，惰性電極指的是Pt、Au、C電極，不參與電極反應。
3．陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質)中的陽離子放電，注意離子導體(電解質)是水溶液還是非水狀態。
4．電解水溶液時，K+~Al3+不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。
5．書寫電解池中的電極反應時，要以實際放電的離子表示，但書寫電解總反應方程式時，弱電解質要寫成分子式。
6．電解質溶液中未參與放電的離子是否與放電后生成的離子發生反應(離子共存)。
7．要確保兩極電子轉移的數目相同，且注明條件“電解”。
知識點2　電解規律
1．陽極產物的判斷
（1）活性電極(除Au、Pt以外的金屬材料作電極)，電極材料失電子，生成金屬陽離子。
（2）惰性電極(Pt、Au、石墨)，要依據陰離子的放電順序加以判斷。
陰離子的放電順序：
活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。
S2－、I－、Br－、Cl－放電，產物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放電，則得到H2O和O2。
2．陰極產物的判斷
直接根據陽離子放電順序進行判斷。
陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
（1）若金屬陽離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應金屬單質；若H＋放電，則得到H2。
（2）放電順序本質遵循氧化還原反應的優先規律，即得(失)電子能力強的離子先放電。
3．用惰性電極電解電解質溶液的四種類型
2．
【方法技巧】
類型 電極反應特點 電解質溶液 電解質濃度 pH 電解質溶液復原
電解 水型 陰極：4H++4e-=2H2↑(酸性)，2H2O+2e-=H2↑+2OH-(堿性) 陽極：2H2O-4e-=4H++O2↑(酸性)，4OH--4e-=2H2O+O2↑(堿性) 強堿(NaOH) 增大 增大 加水
含氧酸(H2SO4) 增大 減小 加水
活潑金屬的最高價含氧酸鹽(Na2SO4) 增大 不變 加水
電解 電解 質型 電解質電離出的陰、陽離子分別在兩極放電 無氧酸(HCl) 減小 增大 通入HCl氣體
不活潑金屬的無氧酸鹽(CuCl2) 減小 — 加氯化銅
放H2 生堿型 陰極：H2O放H2生成堿 陽極：電解質陰離子放電 活潑金屬的無氧酸鹽(NaCl) 生成新電解質 增大 通入HCl(g)
放O2 生酸型 陰極：電解質陽離子放電 陽極：H2O放O2生成酸 不活潑金屬的最高價含氧酸鹽(CuSO4) 生成新電解質 減小 加氧化銅
知識點3　電解池電極反應式的書寫
1．基本電極反應式的書寫
用惰性電極電解NaCl溶液 總反應：2NaCl＋2H2O2NaOH ＋ Cl2↑＋ H2↑
陽極 2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑)
用惰性電極電解CuSO4溶液 總反應：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
陽極 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)
陰極 2Cu2＋＋4e－===2Cu
用惰性電極電解熔融MgCl2 總反應：MgCl2(熔融)Mg＋ Cl2↑
陽極 2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極 Mg2＋＋2e－===Mg
2．提取“信息”書寫電極反應式
鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜 總反應：2Al ＋3H2OAl2O3＋3H2↑
陽極 2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
陰極 6H＋＋6e－===3H2↑
用惰性電極電解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4 總反應：2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋H2↑＋2KOH
陽極 2MnO－2e－===2MnO
陰極 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
有機陽離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。 陽極 Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl
陰極 4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl
3．多膜電解池方程式書寫及分析
(1)雙膜三室處理吸收液(吸收了煙氣中的SO2)(或污水)
陽極室：HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋或SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
吸收液(或污水)：Na＋穿過陽膜進入陰極室(左室)；HSO和SO穿過陰膜進入陰極室(右室)。
陰極室：2H2O＋4e－===2OH－＋H2↑
HSO ＋ OH－===SO＋H2O
產品： 陽極室 較濃的硫酸 陰極室 左室亞硫酸鈉
(2)三膜四室制備硼酸[H3BO3( 一元弱酸)]
陽極室：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
產品室：H＋＋B(OH)===H3BO3＋ H2O
原料室：B(OH)穿過陰膜進入產品室，Na＋穿過陽膜進入陰極室
陰極室：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
考向1 電解規律及電極產物的判斷
【例1】)用石墨作電極電解溶有物質的量之比為3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根據反應產物，電解可明顯分為三個階段，下列敘述不正確的是(　　)
A．電解的最后階段為電解水
B．陽極先逸出氯氣后逸出氧氣
C．陰極逸出氫氣
D．電解過程中溶液的pH不斷增大，最后pH為7
【思維建模】
【變式訓練】
1.用如圖所示裝置(X、Y是直流電源的兩極)分別進行下列各組實驗，下表中各項所列對應關系均正確的是(　　)
選項 X極 實驗前U形管中的溶液 通電后現象及結論
A 正極 Na2SO4溶液 U形管兩端滴入酚酞后，a處附近溶液呈紅色
B 正極 AgNO3溶液 b處電極反應為4OH--4e-=O2↑+2H2O
C 負極 CuCl2溶液 b處有氣體逸出
D 負極 NaOH溶液 溶液pH減小
考向2 電極反應的書寫
【例2】化學用語是學習化學的重要工具，下列用來表示物質變化的化學用語中，正確的是(　　)
A．氫氧燃料電池的負極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-
B．鋼鐵發生電化學腐蝕的正極反應為Fe-2e-=Fe2+
C．粗銅精煉時，與電源正極相連的是純銅，電極反應為Cu-2e-=Cu2+
D．鉛酸蓄電池充電時，標示“+”的接線柱連電源的正極，電極反應為PbSO4(s)-2e-+2H2O(l)=PbO2(s)+4H+(aq)+ SO4 2-(aq)
【名師點晴】
1．書寫電解池的電極反應式時，可以用實際放電的離子表示，但書寫電解池的總反應時，H2O要寫成分子式。如用惰性電極電解食鹽水時，陰極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，總反應式為2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
2．陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質)中的陽離子放電。
3．電解水溶液時，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。
4．“四步法”書寫電極總反應的規律：①列物質、標得失；②選離子、配電荷；③配個數、巧用水；④兩式加、驗總式。
【變式訓練】某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池，放電時電池的總反應為Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+C6(x<1)。下列關于該電池的說法不正確的是(　　)
A．放電時，Li+在電解質中由負極向正極遷移
B．放電時，負極的電極反應為LixC6-xe-=xLi++C6
C．充電時，若轉移1 mol e-，石墨(C6)電極將增重7x g
D．充電時，陽極的電極反應為LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+
考點二 電解原理的應用
知識點1 氯堿工業
1．電極反應
陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑(反應類型：________反應)；
陰極：2H＋＋2e－===H2↑(反應類型：________反應)。
檢驗陽極產物的方法是________________________________________，證明生成了Cl2。電解時向食鹽水中滴加酚酞，________極附近溶液變紅，說明該電極附近產生的物質為________________。
2．電解方程式
化學方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
離子方程式：________________________________________。
3．陽離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖
（1）陽離子交換膜的作用：阻止________進入陽極室與Cl2發生副反應：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止陽極產生的Cl2和陰極產生的H2混合發生爆炸。
（2）a、b、c、d加入或取出的物質分別是________________、________________、________________、________________；X、Y分別為________、_____________。
【名師提醒】
陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)，只允許陽離子(Na+)通過，而阻止陰離子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通過，這樣既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿質量。
知識點2　電冶金
1．電解精煉銅
（1）電極材料：陽極為________，陰極為________。
（2）電解質溶液：含________的鹽溶液。
（3）電極反應式
陽極：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；
陰極：________________________。
④陽極泥的形成
粗銅中不活潑的雜質(金屬活動性順序中位于銅之后的銀、金等)在陽極難以失去電子，當陽極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質的形式沉積于電解槽的底部，成為________________。
2．利用電解熔融鹽(或氧化物)的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。
總方程式 陽極、陰極反應式
冶煉鈉 ________________________ 2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na
冶煉鎂 ________________________ 2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg
冶煉鋁 ________________________ 6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al
【名師提醒】
工業上不能電解熔融MgO、AlCl3制Mg和Al。MgO的熔點較高，MgCl2的熔點較低，工業上電解熔融MgCl2制Mg。由于AlCl3為共價化合物，熔融狀態下不導電，所以電解冶煉鋁時，電解熔點很高的氧化鋁，為降低熔點，加入了助熔劑冰晶石(Na3AlF6)；而且電解過程中，陽極生成的氧氣與石墨電極反應，所以石墨電極需定期檢查并及時更換補充。
知識點3　電鍍
應用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他________________的方法。
實例——電鍍銅
陽極(銅片)：________________；
陰極(待鍍鐵件)：________________________。
【名師提醒】
1．電解或電鍍時，電極質量減小的電極必為金屬電極——陽極；電極質量增大的電極必為陰極，即溶液中的金屬陽離子得電子變成金屬吸附在陰極上。
2．電解精煉銅時，粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子變成金屬陽離子進入溶液，金屬活動性小于銅的雜質以陽極泥的形式沉積。電解過程中電解質溶液中的Cu2+濃度會減小。
3．電鍍時，陽極(鍍層金屬)失去電子的數目與陰極鍍層金屬離子得到電子的數目相等，電鍍液的濃度保持不變。
考向1 電解原理的應用
【例1】(2024·湖北卷，14)我國科學家設計了一種雙位點PbCu電催化劑，用H2C2O4和NH2OH電化學催化合成甘氨酸，原理如圖，雙極膜中H2O解離的H+和OH-在電場作用下向兩極遷移。已知在KOH溶液中，甲醛轉化為HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O。Cu電極上發生的電子轉移反應為[OCH2O]2--e-=HCOO-+H 。下列說法錯誤的是( )
A．電解一段時間后陽極區c(OH-)減小
B．理論上生成1molH3N+CH2COOH雙極膜中有4molH2O解離
C．陽極總反應式2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O
D．陰極區存在反應H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O
【答案】B
【解析】在KOH溶液中HCHO轉化為HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O，Cu電極上發生的電子轉移反應為[OCH2O]2--e-=HCOO-+H ，H 結合成H2，Cu電極為陽極；PbCu電極為陰極，首先HOOC—COOH在Pb上發生得電子的還原反應轉化為OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH與HO—N+H3反應生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH發生得電子的還原反應轉化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。A項，電解過程中，陽極區消耗OH-、同時生成H2O，故電解一段時間后陽極區c(OH-)減小，A正確；B項，陰極區的總反應為H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解離成1molH+和1molOH-，故理論上生成1molH3N+CH2COOH雙極膜中有6molH2O解離，B錯誤；C項，結合裝置圖，陽極總反應為2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C正確；D項，陰極區的Pb上發生反應H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D正確；故選B。
【變式訓練】（2024·山東省濰坊市二模）天津大學張兵團隊合成了高曲率的納米針尖電極催化劑，實現了溴自由基介導的環氧氯丙烷無膜電合成。其工作原理如圖所示。已知：。具有較低的和生成能壘、較高的氧化的能壘和固定的Br吸附位點，同時抑制析氧和析溴競爭反應。
下列說法錯誤的是( )
A．電極a接電源的正極
B．Ⅱ可能為
C．由Ⅱ生成環氧氯丙烷的方程式為
D．當合成1mol環氧氯丙烷時，至少有22.4L H2（標準狀況）生成
考向2 交換膜在電化學中的應用
【例2】（2024·遼寧省沈陽市模擬預測）在直流電場作用下雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-，并分別向兩極迀移。如圖所示裝置，可將捕捉的二氧化碳轉化為CaCO3而礦化封存，減少碳排放，同時得到氧氣、氫氣、高濃度鹽酸等產品。下列說法正確的是( )
A．CaCO3在堿室形成
B．兩個雙極膜中間層的H+均向右移動
C．向堿室中加入NaHCO3固體，有利于CO2的礦化封存
D．b極為陽極，電極反應式為2H2O-4e- =O2↑＋4H＋
【思維建模】
“隔膜”電解池的解題步驟：
【變式訓練】（2024·湖南省邵陽市三模）退役鋰離子電池正極材料中有價金屬的回收利用，是解決新能源汽車產業環境污染和資源短缺的有效方法，也是該產業可持續發展的關鍵。回收過程中產生的沉鋰后的母液中的溶質主要是Na2SO4，可根據電化學原理采用雙極膜(BP)與離子交換膜(A、C)組合技術處理沉鋰后的母液，實現廢水的凈化和資源回收(如圖所示)。下列說法錯誤的是( )
A．雙極膜(BP)可有效阻隔Na+和SO42-的通過，膜C為陽離子交換膜
B．陽極的電極反應為2H2O-4e- =O2↑＋4H＋，陰極的電極反應為2H2O+2e-=H2↑＋2OH-
C．陽極與直流電源的正極相連，陽極上的電勢比陰極上的高
D．當陽極上放出22.4L(標準狀況)氣體時，該裝置有2molH2SO4和4molNaOH生成
考向3 有關電化學計算
【例2】500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6 mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到2.24 L氣體(標準狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說法正確的是(　　)
A．原混合溶液中c(K＋)為0.2 mol·L－1
B．上述電解過程中共轉移0.2 mol電子
C．電解得到的Cu的物質的量為0.05 mol
D．電解后溶液中c(H＋)為0.2 mol·L－1
【思維建模】
1．計算原理——三個相等。
(1)同一原電池的正、負極的電極反應中得失電子數相等。
(2)同一電解池的陰、陽極的電極反應中得失電子數相等。
(3)串聯電路中的各個電極反應得失電子數相等。上述三種情況下，在寫電極反應時，得失電子數要相等，在計算電解產物的量時，應按得失電子數相等計算。
2.計算方法——三種常用方法。
(1)根據總反應計算。先寫出電極反應，再寫出總反應，最后根據總反應列出比例式計算。
(2)根據得失電子守恒計算。
①用于串聯電路中陰、陽兩極產物，正、負兩極產物，相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。
②用于混合溶液中分階段電解的計算。
(3)根據關系式計算。根據得失電子守恒建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。如以通過4 mol e-為橋梁可構建如下關系式：
4e-~~(式中M為金屬，n為其離子的化合價數值)
該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。
【變式訓練】用惰性電極電解一定濃度的 CuSO4溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢復到電解前的濃度和pH(不考慮二氧化碳的溶解)。則電解過程中轉移電子的物質的量為(　　)
A．0.4 mol　　　　　B．0.5 mol C．0.6 mol D．0.8 mol
考點三 金屬的腐蝕與防護
知識點1 腐蝕“兩比較”
1．化學腐蝕與電化學腐蝕
類型 化學腐蝕 電化學腐蝕
條件 金屬與接觸到的物質直接發生________________ 不純的金屬接觸到電解質溶液發生________________
本質 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋
現象 ________被腐蝕 ________________被腐蝕
區別 無________產生 有微弱________產生
聯系 ________腐蝕比________腐蝕普遍得多，腐蝕速率更快，危害也更嚴重
2．析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較
類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕
條件 水膜呈________ 水膜呈________________
正極反應 ________________ ________________________
負極反應 ________________
其他反應 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe(OH)3失去部分水轉化為鐵銹
【方法技巧】
1．一般來說可用下列原則判斷：電解池原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。
2．對同一金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質溶液中>弱電解質溶液中>非電解質溶液中。
3．活潑性不同的兩種金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。
4．對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，金屬腐蝕的速率越快。
知識點2　 兩種保護方法
1．加防護層
如在金屬表面加上油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠等耐腐蝕的非金屬材料；采用電鍍或表面鈍化等方法在金屬表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬。
2．電化學防護
（1）犧牲陽極法——________原理：________極為被保護的金屬；________極為比被保護的金屬活潑的金屬；
（2）外加電流法——________原理：________極為被保護的金屬，________極為惰性電極。
考向1 金屬的腐蝕
【例1】(2024·浙江1月卷，13)破損的鍍鋅鐵皮在氨水中發生電化學腐蝕，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，下列說法不正確的是( )
A．氨水濃度越大，腐蝕趨勢越大
B．隨著腐蝕的進行，溶液pH變大
C．鐵電極上的電極反應式為：2NH3+2e-=H2↑＋2NH2-
D．每生成標準狀況下22.4mLH2，消耗0.010 mol Zn
【思維建模】
正確判斷“介質”溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關鍵。潮濕的空氣、中性溶液發生吸氧腐蝕；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液發生析氫腐蝕。
【變式訓練】（2024·山東省聊城市高三二模）恒溫條件下，用圖1所示裝置研究鐵的電化學腐蝕，測定結果如圖2。
下列說法正確的是( )
A．AB段越大，析氫速率越大
B．其他條件不變，增大空氣中氧氣濃度，析出H2質量減少
C．BC段正極反應式主要為O2+2H2O+4e-=4OH-
D．DE段溶液基本不變，可能的原因：相同時間內，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2++2H2O消耗的量與4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3+8H+產生H+的量基本相同
考向2 金屬腐蝕的防護
【例2】(2024·浙江6月卷，13)金屬腐蝕會對設備產生嚴重危害，腐蝕快慢與材料種類、所處環境有關。下圖為兩種對海水中鋼閘門的防腐措施示意圖：
下列說法正確的是( )
A．圖1、圖2中，陽極材料本身均失去電子
B．圖2中，外加電壓偏高時，鋼閘門表面可發生反應：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．圖2中，外加電壓保持恒定不變，有利于提高對鋼閘門的防護效果
D．圖1、圖2中，當鋼閘門表面的腐蝕電流為零時，鋼閘門、陽極均不發生化學反應
【答案】B
【解析】A項，圖1為犧牲陽極的陰極甕中保護法，犧牲陽極一般為較活潑金屬，其作為原電池的負極，其失去電子被氧化；圖2為外加電流的陰極保護法，陽極材料為輔助陽極，其通常是惰性電極，其本身不失去電子，電解質溶液中的陰離子在其表面失去電子，如海水中的Cl-，A不正確；B項，圖2中，外加電壓偏高時，鋼閘門表面積累的電子很多，除了海水中的H+放電外，海水中溶解的O2也會競爭放電，故可發生O2+2H2O+4e-=4OH-，B正確；C項，圖2為外加電流的陰極保護法，理論上只要能對抗鋼閘門表面的腐蝕電流即可，當鋼閘門表面的腐蝕電流為零時保護效果最好；腐蝕電流會隨著環境的變化而變化，若外加電壓保持恒定不變，則不能保證抵消腐蝕電流，不利于提高對鋼閘門的防護效果，C不正確；D項，圖1、圖2中，當鋼閘門表面的腐蝕電流為零時，說明從犧牲陽極或外加電源傳遞過來的電子阻止了Fe-2e-=Fe2+的發生，鋼閘門不發生化學反應，但是犧牲陽極和發生了氧化反應，輔助陽極上也發生了氧化反應，D不正確；故選B。
【思維建模】
金屬防護分析建模
兩種防護
解題模型 首先判斷防護類型 其次根據原電池原理和電解池原理分析防腐原理 結合生活實際對選項做出合理判斷
【變式訓練】滬蘇通長江公鐵大橋是世界首座跨度超千米的公鐵兩用斜拉橋。下列有關大橋設施的說法不正確的是(　　)
A.為了防止鐵質橋索被腐蝕，可在焊點附近用鋅塊打“補丁”
B.橋下層鐵路鋪設的鋼軌是一種鐵合金，鐵被腐蝕時的電極反應式為Fe－3e－===Fe3＋
C.橋欄桿涂油漆兼具美觀和防止金屬生銹的功能
D.橋索上的彩色燈光與原子核外電子的躍遷有關
1．(2024·廣東卷，5)我國自主設計建造的浮式生產儲御油裝置“海葵一號”將在珠江口盆地海域使用，其鋼鐵外殼鑲嵌了鋅塊，以利用電化學原理延緩外殼的腐蝕。下列有關說法正確的是( )
A．鋼鐵外殼為負極 B．鑲嵌的鋅塊可永久使用
C．該法為外加電流法 D．鋅發生反應：
2．(2024·廣東卷，16)一種基于氯堿工藝的新型電解池(下圖)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是( )
A．陽極反應：2Cl--2e-= Cl2↑
B．陰極區溶液中OH-濃度逐漸升高
C．理論上每消耗1molFe2O3，陽極室溶液減少
D．理論上每消耗1molFe2O3，陰極室物質最多增加
3．(2024·甘肅卷，7)某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是( )
A．電極1的多孔結構能增大與水蒸氣的接觸面積
B．電極2是陰極，發生還原反應： O2+4e-=2O2-
C．工作時O2-從多孔電極1遷移到多孔電極2
D．理論上電源提供能分解1molH2O
4．(2024·山東卷，13)以不同材料修飾的Pt為電極，一定濃度的NaBr溶液為電解液，采用電解和催化相結合的循環方式，可實現高效制H2和O2，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A．電極a連接電源負極
B．加入Y的目的是補充NaBr
C．電解總反應式為Br-+3H2O BrO3-+3H2↑
D．催化階段反應產物物質的量之比n(Z) ∶n(Br-)=3∶2
5．(2024·遼吉黑卷，12) “綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統電解水制“綠氫”陽極電勢高、反應速率緩慢的問題，科技工作者設計耦合HCHO高效制H2的方法，裝置如圖所示。部分反應機理為：。下列說法錯誤的是( )
A．相同電量下H2理論產量是傳統電解水的1.5倍
B．陰極反應：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C．電解時OH-通過陰離子交換膜向b極方向移動
D．陽極反應：
6．(2023 浙江省6月選考，13)氯堿工業能耗大，通過如圖改進的設計可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是( )
A．電極A接電源正極，發生氧化反應
B．電極B的電極反應式為：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-
C．應選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液
D．改進設計中通過提高電極B上反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗
7．(2023 北京卷，5)回收利用工業廢氣中的CO2和SO2，實驗原理示意圖如下。

下列說法不正確的是( )
A．廢氣中SO2排放到大氣中會形成酸雨
B．裝置a中溶液顯堿性的原因是HCO3-的水解程度大于HCO3-的電離程度
C．裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的CO2和SO2
D．裝置中的總反應為SO32-+CO2+H2OHCOOH+SO42-
8．(2023 湖北省選擇性考試，10)我國科學家設計如圖所示的電解池，實現了海水直接制備氫氣技術的綠色化。該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為x mol·h -1。下列說法錯誤的是( )
A．b電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．離子交換膜為陰離子交換膜
C．電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜
D．海水為電解池補水的速率為2x mol·h -1
9．(2023 廣東卷，16)用一種具有“卯榫”結構的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實現大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H+和OH-，有利于電解反應順利進行。下列說法不正確的是( )
A．電解總反應：KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH
B．每生成1mol NH3·H2O，雙極膜處有9 mol的H2O解離
C．電解過程中，陽極室中的物質的量不因反應而改變
D．相比于平面結構雙極膜，“卯榫”結構可提高氨生成速率
10．(2023 遼寧省選擇性考試，7)某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產生。下列說法正確的是( )
A．b端電勢高于a端電勢 B．理論上轉移2mol e-生成4 gH2
C．電解后海水pH下降 D．陽極發生：Cl-+H2O-2e-=HClO+H+
11．(2022 重慶卷，12)硝酮是重要的有機合成中間體，可采用“成對間接電氧化”法合成。電解槽中水溶液的主要成分及反應過程如圖所示。
下列說法錯誤的是( )
A．惰性電極2為陽極 B．反應前后WO42-/WO52-數量不變
C．消耗1mol氧氣，可得到1mol硝酮 D．外電路通過1mol電子，可得到1mol水
12．(2022 海南省選擇性考試，9)一種采用H2O(g)和N2(g)為原料制備NH3(g)的裝置示意圖如下。
下列有關說法正確的是( )
A．在b電極上，N2被還原
B．金屬Ag可作為a電極的材料
C．改變工作電源電壓，反應速率不變
D．電解過程中，固體氧化物電解質中O2-不斷減少
13．(2022 湖北省選擇性考試，14)含磷有機物應用廣泛。電解法可實現由白磷直接制備Li[P(CN)2]，過程如圖所示(為甲基)。下列說法正確的是( )
A．生成1 mol Li[P(CN)2]，理論上外電路需要轉移2mol電子
B．陰極上的電極反應為：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-
C．在電解過程中CN-向鉑電極移動
D．電解產生的H2中的氫元素來自于LiOH
14．(2022 湖南選擇性考試，8)海水電池在海洋能源領域備受關注，一種鋰-海水電池構造示意圖如下。下列說法錯誤的是( )
A．海水起電解質溶液作用
B．N極僅發生的電極反應：2H2O+2e-=2OH-+H2↑
C．玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能
D．該鋰-海水電池屬于一次電池
15．(2022·浙江省6月選考，21)通過電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下列說法不正確的是( )
A．電極A為陰極，發生還原反應
B．電極B的電極發應：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+
C．電解一段時間后溶液中Mn2+濃度保持不變
D．電解結束，可通過調節除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以獲得Li2CO3
16．(2021 全國甲卷，13)乙醛酸是一種重要的化工中間體，可果用如下圖所示的電化學裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-，并在直流電場作用下分別問兩極遷移。下列說法正確的是( )
A．KBr在上述電化學合成過程中只起電解質的作用
B．陽極上的反應式為：+2H++2e-=+H2O
C．制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1mol電子
D．雙極膜中間層中的在外電場作用下向鉛電極方向遷移
17．(2021 海南選擇性考試，9)液氨中存在平衡：2NH3NH4++NH2-。如圖所示為電解池裝置，以KNH2的液氨溶液為電解液，電解過程中a、b兩個惰性電極上都有氣泡產生。下列有關說法正確的是( )
A．b電極連接的是電源的負極 B．a電極的反應為2NH3+2e-=H2+2NH2-
C．電解過程中，陰極附近K+濃度減小 D．理論上兩極產生的氣體物質的量之比為1:1
18．(2021 遼寧選擇性考試，13)利用(Q)與電解轉化法從煙氣中分離的原理如圖。已知氣體可選擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯誤的是( )
A．a為電源負極 B．溶液中Q的物質的量保持不變
C．在M極被還原 D．分離出的從出口2排出
19．(2022 廣東選擇性考試，11)為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是( )
A．加入AgNO3溶液產生沉淀 B．加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現
C．加入KSCN溶液無紅色出現 D．加入K3[Fe(CN)6]溶液無藍色沉淀生成
20．(2021 全國乙卷，6)沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率，為解決這一問題，通常在管道口設置一對惰性電極(如圖所示)，通入一定的電流。
下列敘述錯誤的是( )
A．陽極發生將海水中的Cl-氧化生成Cl2的反應
B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClO
C．陰極生成的H2應及時通風稀釋安全地排入大氣
D．陽極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理
21．(2024·浙江省1月選考，13)破損的鍍鋅鐵皮在氨水中發生電化學腐蝕，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，下列說法不正確的是( )
A．氨水濃度越大，腐蝕趨勢越大
B．隨著腐蝕的進行，溶液pH變大
C．鐵電極上的電極反應式為： 2NH3+2e-=H2↑＋2NH2-
D．每生成標準狀況下22.4mLH2，消耗0.010 mol Zn
22．(2020·江蘇卷，11)將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關說法正確的是(　　)
A．陰極的電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋
B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱
C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護
D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快
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第03講 電解池、金屬的腐蝕與防護
目錄
01 考情透視·目標導航
02 知識導圖·思維引航
03考點突破·考法探究
考點一 電解原理
知識點1 電解池模型
知識點2 電解規律
知識點3 電解池電極反應式的書寫
考向1 電解規律及電極產物的判斷
考向2 電極反應的書寫
考點二 電解原理的應用
知識點1氯堿工業
知識點2 電冶金
知識點3 電鍍
考向1 電解原理的應用
考向2 交換膜在電化學中的應用
考向3 有關電化學計算
考點三 金屬的腐蝕與防護
知識點1 腐蝕“兩比較”
知識點2 兩種保護方法
考向1 金屬的腐蝕
考向2 金屬腐蝕的防護
04真題練習·命題洞見
考點要求 考題統計 考情分析
電解原理 2024·甘肅卷7題，3分；2024·廣東卷16題，3分；2023浙江1月選考11題，3分；2023遼寧卷7題，3分；2022廣東卷10題，2分；2022北京卷13題，3分；2021海南卷9題，4分；2021天津卷11題，3分； 本講是歷年高考熱點，主要在選擇題中電化學題、工藝流程題、原理綜合題中出現。主要包含金屬的精煉、氯堿工業、活潑金屬的制取、有關電解產物的判斷和計算等內容。必須熟悉微粒在各種電極上的放電次序，這樣才能準確地判斷出相關的電解產物，然后進行有關的計算。有關電解的計算通常可根據電解方程式或電極反應式列比例求解或是利用各電極、線路中轉移的電子數目守恒列等式求解。備考時注重實物圖分析、新型電解裝置分析，從氧化還原反應的角度認識電化學，注重與元素化合物、有機化學、電解質溶液、化學實驗設計、新能源等知識的聯系。關注氯堿工業、電鍍和粗銅的電解精煉等，通過新的電解裝置的應用，能對與化學有關的熱點問題作出正確的價值判斷，能參與有關化學問題的社會實踐。
電解原理綜合應用 2024·湖北卷，14題3分；2024·山東卷13題，4分；2024·山東卷13題，4分；2024·遼吉黑卷12題，3分；2023湖北卷10題，3分；2023全國甲卷13題，6分；2023浙江6月選考13題，3分；2023北京卷5題，3分；2023廣東卷13題，4分；2023廣東卷16題，4分；2022重慶卷12題，4分；2022海南卷9題，4分；2022湖北卷14題，3分；2022湖南卷8題，3分；2022浙江1月選考21題，2分；2022浙江6月選考21題，2分；2021全國甲卷13題，6分；2021廣東卷16題，4分；2021湖北卷15題，3分；2021遼寧卷13題，3分；
金屬的腐蝕與防護 2024·廣東卷5題，2分；2024·浙江6月卷13題，3分；2024·浙江1月卷13題，3分；2022 廣東選擇性考試11題，4分；2021 全國乙卷12題，6分；
復習目標： 1．理解電解池的構成、工作原理及應用，能書寫電極反應式和總反應方程式。 2．了解電解原理在氯堿工業、精煉銅、電鍍、電冶金等方面的應用；認識電解在實現物質轉化和儲存能量中的具體應用。 3．了解金屬發生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。
考點一 電解原理
知識點1 電解池模型
1．電極名稱和電極反應式
電解池基礎模型 惰性電極電解CuCl2溶液
2．電子流向和離子移動方向
導線上(外電路)電子從電源的負極流出，經導線流向電解池的陰極。電解池的陽極上產生的電子經導線流入電源的正極。溶液中(內電路)陰離子移向陽極，陽離子移向陰極。
【名師提醒】
1．放電指的是電極上的得、失電子。
2．活性電極指的是除去Au、Pt以外的金屬，惰性電極指的是Pt、Au、C電極，不參與電極反應。
3．陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質)中的陽離子放電，注意離子導體(電解質)是水溶液還是非水狀態。
4．電解水溶液時，K+~Al3+不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。
5．書寫電解池中的電極反應時，要以實際放電的離子表示，但書寫電解總反應方程式時，弱電解質要寫成分子式。
6．電解質溶液中未參與放電的離子是否與放電后生成的離子發生反應(離子共存)。
7．要確保兩極電子轉移的數目相同，且注明條件“電解”。
知識點2　電解規律
1．陽極產物的判斷
（1）活性電極(除Au、Pt以外的金屬材料作電極)，電極材料失電子，生成金屬陽離子。
（2）惰性電極(Pt、Au、石墨)，要依據陰離子的放電順序加以判斷。
陰離子的放電順序：
活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。
S2－、I－、Br－、Cl－放電，產物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放電，則得到H2O和O2。
2．陰極產物的判斷
直接根據陽離子放電順序進行判斷。
陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
（1）若金屬陽離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應金屬單質；若H＋放電，則得到H2。
（2）放電順序本質遵循氧化還原反應的優先規律，即得(失)電子能力強的離子先放電。
3．用惰性電極電解電解質溶液的四種類型
2．
【方法技巧】
類型 電極反應特點 電解質溶液 電解質濃度 pH 電解質溶液復原
電解 水型 陰極：4H++4e-=2H2↑(酸性)，2H2O+2e-=H2↑+2OH-(堿性) 陽極：2H2O-4e-=4H++O2↑(酸性)，4OH--4e-=2H2O+O2↑(堿性) 強堿(NaOH) 增大 增大 加水
含氧酸(H2SO4) 增大 減小 加水
活潑金屬的最高價含氧酸鹽(Na2SO4) 增大 不變 加水
電解 電解 質型 電解質電離出的陰、陽離子分別在兩極放電 無氧酸(HCl) 減小 增大 通入HCl氣體
不活潑金屬的無氧酸鹽(CuCl2) 減小 — 加氯化銅
放H2 生堿型 陰極：H2O放H2生成堿 陽極：電解質陰離子放電 活潑金屬的無氧酸鹽(NaCl) 生成新電解質 增大 通入HCl(g)
放O2 生酸型 陰極：電解質陽離子放電 陽極：H2O放O2生成酸 不活潑金屬的最高價含氧酸鹽(CuSO4) 生成新電解質 減小 加氧化銅
知識點3　電解池電極反應式的書寫
1．基本電極反應式的書寫
用惰性電極電解NaCl溶液 總反應：2NaCl＋2H2O2NaOH ＋ Cl2↑＋ H2↑
陽極 2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑)
用惰性電極電解CuSO4溶液 總反應：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
陽極 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)
陰極 2Cu2＋＋4e－===2Cu
用惰性電極電解熔融MgCl2 總反應：MgCl2(熔融)Mg＋ Cl2↑
陽極 2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極 Mg2＋＋2e－===Mg
2．提取“信息”書寫電極反應式
鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜 總反應：2Al ＋3H2OAl2O3＋3H2↑
陽極 2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
陰極 6H＋＋6e－===3H2↑
用惰性電極電解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4 總反應：2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋H2↑＋2KOH
陽極 2MnO－2e－===2MnO
陰極 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
有機陽離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。 陽極 Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl
陰極 4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl
3．多膜電解池方程式書寫及分析
(1)雙膜三室處理吸收液(吸收了煙氣中的SO2)(或污水)
陽極室：HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋或SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
吸收液(或污水)：Na＋穿過陽膜進入陰極室(左室)；HSO和SO穿過陰膜進入陰極室(右室)。
陰極室：2H2O＋4e－===2OH－＋H2↑
HSO ＋ OH－===SO＋H2O
產品： 陽極室 較濃的硫酸 陰極室 左室亞硫酸鈉
(2)三膜四室制備硼酸[H3BO3( 一元弱酸)]
陽極室：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
產品室：H＋＋B(OH)===H3BO3＋ H2O
原料室：B(OH)穿過陰膜進入產品室，Na＋穿過陽膜進入陰極室
陰極室：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
考向1 電解規律及電極產物的判斷
【例1】)用石墨作電極電解溶有物質的量之比為3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根據反應產物，電解可明顯分為三個階段，下列敘述不正確的是(　　)
A．電解的最后階段為電解水
B．陽極先逸出氯氣后逸出氧氣
C．陰極逸出氫氣
D．電解過程中溶液的pH不斷增大，最后pH為7
【答案】D
【解析】根據離子放電順序可知，電解此混合溶液時，在陽極，陰離子放電的先后順序為Cl－、OH－、SO，在陰極，H＋放電，所以整個電解過程分三個階段：電解HCl溶液、電解NaCl溶液、電解H2O，最后溶液呈堿性，D錯誤。
【思維建模】
【變式訓練】
1.用如圖所示裝置(X、Y是直流電源的兩極)分別進行下列各組實驗，下表中各項所列對應關系均正確的是(　　)
選項 X極 實驗前U形管中的溶液 通電后現象及結論
A 正極 Na2SO4溶液 U形管兩端滴入酚酞后，a處附近溶液呈紅色
B 正極 AgNO3溶液 b處電極反應為4OH--4e-=O2↑+2H2O
C 負極 CuCl2溶液 b處有氣體逸出
D 負極 NaOH溶液 溶液pH減小
【答案】C
【解析】電解Na2SO4溶液時，陽極上OH-失電子，發生氧化反應，即a處OH-放電，酸性增強，酸遇酚酞不變色，即a處無明顯變化，A項錯誤；電解AgNO3溶液時，陰極上Ag+得電子，發生還原反應，即b處電極反應為Ag++e-=Ag，B項錯誤；電解CuCl2溶液時，陽極上Cl-失電子，發生氧化反應，即b處Cl-放電，產生Cl2，C項正確；電解NaOH溶液時，陰極上是H+放電，陽極上是OH-放電，實際上電解的是水，導致NaOH溶液的濃度增大，堿性增強，pH增大，D項錯誤。
考向2 電極反應的書寫
【例2】化學用語是學習化學的重要工具，下列用來表示物質變化的化學用語中，正確的是(　　)
A．氫氧燃料電池的負極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-
B．鋼鐵發生電化學腐蝕的正極反應為Fe-2e-=Fe2+
C．粗銅精煉時，與電源正極相連的是純銅，電極反應為Cu-2e-=Cu2+
D．鉛酸蓄電池充電時，標示“+”的接線柱連電源的正極，電極反應為PbSO4(s)-2e-+2H2O(l)=PbO2(s)+4H+(aq)+ SO4 2-(aq)
【答案】D
【解析】氫氧燃料電池中，負極上燃料失電子，A項錯誤；鋼鐵發生電化學腐蝕時，負極上鐵失電子發生氧化反應，電極反應為Fe-2e-=Fe2+，B項錯誤；粗銅精煉時，與電源正極相連的是粗銅，C項錯誤；鉛酸蓄電池充電時，標示“+”的接線柱連電源的正極，作陽極，失電子發生氧化反應，電極反應為PbSO4(s)-2e-+2H2O(l)=PbO2(s)+4H+(aq)+ SO4 2-(aq)，D項正確。
【名師點晴】
1．書寫電解池的電極反應式時，可以用實際放電的離子表示，但書寫電解池的總反應時，H2O要寫成分子式。如用惰性電極電解食鹽水時，陰極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，總反應式為2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
2．陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質)中的陽離子放電。
3．電解水溶液時，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。
4．“四步法”書寫電極總反應的規律：①列物質、標得失；②選離子、配電荷；③配個數、巧用水；④兩式加、驗總式。
【變式訓練】某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池，放電時電池的總反應為Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+C6(x<1)。下列關于該電池的說法不正確的是(　　)
A．放電時，Li+在電解質中由負極向正極遷移
B．放電時，負極的電極反應為LixC6-xe-=xLi++C6
C．充電時，若轉移1 mol e-，石墨(C6)電極將增重7x g
D．充電時，陽極的電極反應為LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+
【答案】C
【解析】放電時，負極反應為LixC6-xe-=xLi++C6，正極反應為Li1-xCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2，A、B兩項正確；充電時，陰極反應為xLi++C6+xe-=LixC6，轉移1 mol e-時，石墨(C6)電極將增重 7 g，C項錯誤；充電時，陽極反應為放電時正極反應的逆反應：LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+，D項正確。
考點二 電解原理的應用
知識點1 氯堿工業
1．電極反應
陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑(反應類型：氧化反應)；
陰極：2H＋＋2e－===H2↑(反應類型：還原反應)。
檢驗陽極產物的方法是用濕潤的KI-淀粉試紙靠近陽極，若試紙變藍，證明生成了Cl2。電解時向食鹽水中滴加酚酞，陰極附近溶液變紅，說明該電極附近產生的物質為NaOH。
2．電解方程式
化學方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
離子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
3．陽離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖
（1）陽離子交換膜的作用：阻止OH－進入陽極室與Cl2發生副反應：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止陽極產生的Cl2和陰極產生的H2混合發生爆炸。
（2）a、b、c、d加入或取出的物質分別是飽和食鹽水、稀NaOH溶液、稀食鹽水、濃NaOH溶液；X、Y分別為Cl2、H2。
【名師提醒】
陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)，只允許陽離子(Na+)通過，而阻止陰離子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通過，這樣既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿質量。
知識點2　電冶金
1．電解精煉銅
（1）電極材料：陽極為粗銅，陰極為純銅。
（2）電解質溶液：含Cu2＋的鹽溶液。
（3）電極反應式
陽極：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；
陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。
④陽極泥的形成
粗銅中不活潑的雜質(金屬活動性順序中位于銅之后的銀、金等)在陽極難以失去電子，當陽極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質的形式沉積于電解槽的底部，成為陽極泥。
2．利用電解熔融鹽(或氧化物)的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。
總方程式 陽極、陰極反應式
冶煉鈉 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na
冶煉鎂 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg
冶煉鋁 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al
【名師提醒】
工業上不能電解熔融MgO、AlCl3制Mg和Al。MgO的熔點較高，MgCl2的熔點較低，工業上電解熔融MgCl2制Mg。由于AlCl3為共價化合物，熔融狀態下不導電，所以電解冶煉鋁時，電解熔點很高的氧化鋁，為降低熔點，加入了助熔劑冰晶石(Na3AlF6)；而且電解過程中，陽極生成的氧氣與石墨電極反應，所以石墨電極需定期檢查并及時更換補充。
知識點3　電鍍
應用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。
實例——電鍍銅
陽極(銅片)：Cu－2e－===Cu2＋；
陰極(待鍍鐵件)：Cu2＋＋2e－===Cu。
【名師提醒】
1．電解或電鍍時，電極質量減小的電極必為金屬電極——陽極；電極質量增大的電極必為陰極，即溶液中的金屬陽離子得電子變成金屬吸附在陰極上。
2．電解精煉銅時，粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子變成金屬陽離子進入溶液，金屬活動性小于銅的雜質以陽極泥的形式沉積。電解過程中電解質溶液中的Cu2+濃度會減小。
3．電鍍時，陽極(鍍層金屬)失去電子的數目與陰極鍍層金屬離子得到電子的數目相等，電鍍液的濃度保持不變。
考向1 電解原理的應用
【例1】(2024·湖北卷，14)我國科學家設計了一種雙位點PbCu電催化劑，用H2C2O4和NH2OH電化學催化合成甘氨酸，原理如圖，雙極膜中H2O解離的H+和OH-在電場作用下向兩極遷移。已知在KOH溶液中，甲醛轉化為HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O。Cu電極上發生的電子轉移反應為[OCH2O]2--e-=HCOO-+H 。下列說法錯誤的是( )
A．電解一段時間后陽極區c(OH-)減小
B．理論上生成1molH3N+CH2COOH雙極膜中有4molH2O解離
C．陽極總反應式2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O
D．陰極區存在反應H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O
【答案】B
【解析】在KOH溶液中HCHO轉化為HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O，Cu電極上發生的電子轉移反應為[OCH2O]2--e-=HCOO-+H ，H 結合成H2，Cu電極為陽極；PbCu電極為陰極，首先HOOC—COOH在Pb上發生得電子的還原反應轉化為OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH與HO—N+H3反應生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH發生得電子的還原反應轉化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。A項，電解過程中，陽極區消耗OH-、同時生成H2O，故電解一段時間后陽極區c(OH-)減小，A正確；B項，陰極區的總反應為H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解離成1molH+和1molOH-，故理論上生成1molH3N+CH2COOH雙極膜中有6molH2O解離，B錯誤；C項，結合裝置圖，陽極總反應為2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C正確；D項，陰極區的Pb上發生反應H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D正確；故選B。
【變式訓練】（2024·山東省濰坊市二模）天津大學張兵團隊合成了高曲率的納米針尖電極催化劑，實現了溴自由基介導的環氧氯丙烷無膜電合成。其工作原理如圖所示。已知：。具有較低的和生成能壘、較高的氧化的能壘和固定的Br吸附位點，同時抑制析氧和析溴競爭反應。
下列說法錯誤的是( )
A．電極a接電源的正極
B．Ⅱ可能為
C．由Ⅱ生成環氧氯丙烷的方程式為
D．當合成1mol環氧氯丙烷時，至少有22.4L H2（標準狀況）生成
【答案】B
【解析】由圖可知，右電極上H2O被還原生成H2，即右電極作陰極，則左電極作陽極，陽極上X-和OH-同時且等量放電：X- -e-=X·、OH- -e-=OH·。A項，左邊電極a為陽極，所以電極a接電源的正極，A正確； B項，根據圖示，I與·OH結合生成II，所以II只能是，B錯誤；C項，根據圖示，由Ⅱ生成環氧氯丙烷的方程式為，C正確；D項，當合成1mol環氧氯丙烷時，陽極上X-和OH-各失去1mol電子，共轉移2mol電子，根據2H2O+2e-=2OH-+H2↑，轉移2mol電子時，生成1molH2，即22.4LH2（標準狀況），D正確；故選B。
考向2 交換膜在電化學中的應用
【例2】（2024·遼寧省沈陽市模擬預測）在直流電場作用下雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-，并分別向兩極迀移。如圖所示裝置，可將捕捉的二氧化碳轉化為CaCO3而礦化封存，減少碳排放，同時得到氧氣、氫氣、高濃度鹽酸等產品。下列說法正確的是( )
A．CaCO3在堿室形成
B．兩個雙極膜中間層的H+均向右移動
C．向堿室中加入NaHCO3固體，有利于CO2的礦化封存
D．b極為陽極，電極反應式為2H2O-4e- =O2↑＋4H＋
【答案】D
【解析】右側雙極膜中氫離子進入酸室，氫氧根離子右移在電極b上發生還原反應生成O2，所以b為陽極，左側雙極膜中氫氧根離子進入堿室，與二氧化碳反應生成碳酸根離子，氫離子左移在電極a上發生還原反應生成H2，所以a為陰極。A項，由圖可知，CO32-通過左側陰離子交換膜進入中間室內與Ca2+結合形成碳酸鈣，CaCO3 在中間室形成，A錯誤；B項，由圖可知，右側雙極膜中氫離子進入酸室生成鹽酸，左側雙極膜中氫離子左移在電極a上發生還原反應生成H2，B錯誤；C項，堿室中二氧化碳和堿反應生成碳酸根離子，碳酸根離子通過左側陰離子交換膜進入中間室內，與Ca2+結合形成碳酸鈣，加入NaHCO3固體會消耗氫氧根不利于CO2的吸收，C錯誤；D項，右側雙極膜中氫離子進入酸室，氫氧根離子右移在電極b上發生還原反應生成O2，所以b為陽極，電極反應式為2H2O-4e- =O2↑＋4H＋，D正確；故選D。
【思維建模】
“隔膜”電解池的解題步驟：
【變式訓練】（2024·湖南省邵陽市三模）退役鋰離子電池正極材料中有價金屬的回收利用，是解決新能源汽車產業環境污染和資源短缺的有效方法，也是該產業可持續發展的關鍵。回收過程中產生的沉鋰后的母液中的溶質主要是Na2SO4，可根據電化學原理采用雙極膜(BP)與離子交換膜(A、C)組合技術處理沉鋰后的母液，實現廢水的凈化和資源回收(如圖所示)。下列說法錯誤的是( )
A．雙極膜(BP)可有效阻隔Na+和SO42-的通過，膜C為陽離子交換膜
B．陽極的電極反應為2H2O-4e- =O2↑＋4H＋，陰極的電極反應為2H2O+2e-=H2↑＋2OH-
C．陽極與直流電源的正極相連，陽極上的電勢比陰極上的高
D．當陽極上放出22.4L(標準狀況)氣體時，該裝置有2molH2SO4和4molNaOH生成
【答案】D
【解析】右側為電解池的陰極，電極反應式為2H++2e-=H2↑，左側為陽極，電極反應式為4OH--4e-═O2↑+2H2O，硫酸鈉溶液中Na+經過C離子交換膜移向動，與BP雙極膜中轉移過來的OH-結合生成NaOH，所以C膜為陽離子交換膜，鹽室中SO42-經過A離子交換膜移動，與BP雙極膜中轉移過來的H+結合生成硫酸，所以A膜為陰離子交換膜。A項，根據圖中Na+、SO42-移動方向可知，膜A為陰離子交換膜，膜C為陽離子交換膜，A正確；B項，陽極的電極反應為2H2O-4e- =O2↑＋4H＋，陰極的電極反應為2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，B正確；C項，陽極與直流電源的正極相連，陽極上的電勢比陰極上的高，C正確；D項，當陽極上放出22.4L(標準狀況)氣體時，外電路中轉移4mol電子，該裝置中有2個陰離子交換膜和2個陽離子交換膜，每個陰離子交換膜有2 mol SO42-通過，每個陽離子交換膜有4molNa+通過，即該裝置有4molH2SO4和8molNaOH生成，D錯誤。故選D。
考向3 有關電化學計算
【例2】500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6 mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到2.24 L氣體(標準狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說法正確的是(　　)
A．原混合溶液中c(K＋)為0.2 mol·L－1
B．上述電解過程中共轉移0.2 mol電子
C．電解得到的Cu的物質的量為0.05 mol
D．電解后溶液中c(H＋)為0.2 mol·L－1
【答案】A
【解析】石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，陽極反應式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極先后發生兩個反應：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑。從收集到O2為2.24 L可推知上述電解過程中共轉移0.4 mol 電子，而在生成2.24 L H2的過程中轉移0.2 mol電子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol電子，電解前Cu2＋的物質的量和電解得到的Cu的物質的量都為0.1 mol。電解前后分別有以下守恒關系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO)，不難算出：電解前c(K＋)＝0.2 mol·L－1，電解后c(H＋)＝0.4 mol·L－1。
【思維建模】
1．計算原理——三個相等。
(1)同一原電池的正、負極的電極反應中得失電子數相等。
(2)同一電解池的陰、陽極的電極反應中得失電子數相等。
(3)串聯電路中的各個電極反應得失電子數相等。上述三種情況下，在寫電極反應時，得失電子數要相等，在計算電解產物的量時，應按得失電子數相等計算。
2.計算方法——三種常用方法。
(1)根據總反應計算。先寫出電極反應，再寫出總反應，最后根據總反應列出比例式計算。
(2)根據得失電子守恒計算。
①用于串聯電路中陰、陽兩極產物，正、負兩極產物，相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。
②用于混合溶液中分階段電解的計算。
(3)根據關系式計算。根據得失電子守恒建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。如以通過4 mol e-為橋梁可構建如下關系式：
4e-~~(式中M為金屬，n為其離子的化合價數值)
該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。
【變式訓練】用惰性電極電解一定濃度的 CuSO4溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢復到電解前的濃度和pH(不考慮二氧化碳的溶解)。則電解過程中轉移電子的物質的量為(　　)
A．0.4 mol　　　　　B．0.5 mol C．0.6 mol D．0.8 mol
【答案】C
【解析】Cu2(OH)2CO3可改寫為2CuO·H2O·CO2，因反應后生成的CO2離開溶液，所以向所得溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3相當于加入0.2 mol CuO、0.1 mol H2O，陰極上Cu2+、H+放電，陽極上OH-放電，根據Cu原子、H原子守恒可知，陰極上析出0.2 mol Cu、0.1 mol H2，則轉移電子的物質的量為0.2 mol×2+0.1 mol×2=0.6 mol。
考點三 金屬的腐蝕與防護
知識點1 腐蝕“兩比較”
1．化學腐蝕與電化學腐蝕
類型 化學腐蝕 電化學腐蝕
條件 金屬與接觸到的物質直接發生化學反應 不純的金屬接觸到電解質溶液發生原電池反應
本質 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋
現象 金屬被腐蝕 較活潑金屬被腐蝕
區別 無電流產生 有微弱電流產生
聯系 電化學腐蝕比化學腐蝕普遍得多，腐蝕速率更快，危害也更嚴重
2．析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較
類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕
條件 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性
正極反應 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
負極反應 Fe－2e－===Fe2＋
其他反應 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe(OH)3失去部分水轉化為鐵銹
【方法技巧】
1．一般來說可用下列原則判斷：電解池原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。
2．對同一金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質溶液中>弱電解質溶液中>非電解質溶液中。
3．活潑性不同的兩種金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。
4．對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，金屬腐蝕的速率越快。
知識點2　 兩種保護方法
1．加防護層
如在金屬表面加上油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠等耐腐蝕的非金屬材料；采用電鍍或表面鈍化等方法在金屬表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬。
2．電化學防護
（1）犧牲陽極法——原電池原理：正極為被保護的金屬；負極為比被保護的金屬活潑的金屬；
（2）外加電流法——電解原理：陰極為被保護的金屬，陽極為惰性電極。
考向1 金屬的腐蝕
【例1】(2024·浙江1月卷，13)破損的鍍鋅鐵皮在氨水中發生電化學腐蝕，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，下列說法不正確的是( )
A．氨水濃度越大，腐蝕趨勢越大
B．隨著腐蝕的進行，溶液pH變大
C．鐵電極上的電極反應式為：2NH3+2e-=H2↑＋2NH2-
D．每生成標準狀況下22.4mLH2，消耗0.010 mol Zn
【答案】C
【解析】A項，氨水濃度越大，越容易生成[Zn(NH3)4]2+，腐蝕趨勢越大，A正確；B項，腐蝕的總反應為Zn+4NH3 H2O=[Zn(NH3)4]2++H2↑+2H2O+2OH-，有OH-離子生成，溶液pH變大，B正確；C項，該電化學腐蝕中Zn作負極，Fe作正極，正極上氫離子得電子生成氫氣，鐵電極上的電極反應式為：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，C錯誤；D項，根據得失電子守恒，每生成標準狀況下22.4mLH2，轉移電子數為，消耗0.010 mol Zn，D正確；故選C。
【思維建模】
正確判斷“介質”溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關鍵。潮濕的空氣、中性溶液發生吸氧腐蝕；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液發生析氫腐蝕。
【變式訓練】（2024·山東省聊城市高三二模）恒溫條件下，用圖1所示裝置研究鐵的電化學腐蝕，測定結果如圖2。
下列說法正確的是( )
A．AB段越大，析氫速率越大
B．其他條件不變，增大空氣中氧氣濃度，析出H2質量減少
C．BC段正極反應式主要為O2+2H2O+4e-=4OH-
D．DE段溶液基本不變，可能的原因：相同時間內，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2++2H2O消耗的量與4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3+8H+產生H+的量基本相同
【答案】D
【解析】圖1中構成原電池，鐵作負極，開始時pH較小，AB段溶液pH值增大，體系壓強增大，鐵主要發生析氫腐蝕；BD段溶液的pH值增加，體系壓強減小，正極反應式為：O2+4e-+4H+=2H2O；DE段溶液pH基本不變，但壓強減小，產生的Fe2+被O2氧化，pH基本不變可能的原因：相同時間內，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2++2H2O消耗H+的量與4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3+8H+產生H+的量基本相同。A項，鐵主要發生析氫腐蝕：負極Fe-2e-=Fe2+，正極2H＋＋2e-=H2↑，pH越大，析氫速率越小，A錯誤；B項，鐵主要發生析氫腐蝕：負極Fe-2e-=Fe2+，正極2H＋＋2e-=H2↑，析出H2質量與氧氣濃度無關，B錯誤；C項，由圖可知BC段的pH為3-5，正極不能產生氫氧根，電極反應式為：O2+4e-+4H+=2H2O，C錯誤；D項，pH基本不變可能的原因：相同時間內，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2++2H2O消耗H+的量與4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3+8H+產生H+的量基本相同，D正確；故選D。
考向2 金屬腐蝕的防護
【例2】(2024·浙江6月卷，13)金屬腐蝕會對設備產生嚴重危害，腐蝕快慢與材料種類、所處環境有關。下圖為兩種對海水中鋼閘門的防腐措施示意圖：
下列說法正確的是( )
A．圖1、圖2中，陽極材料本身均失去電子
B．圖2中，外加電壓偏高時，鋼閘門表面可發生反應：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．圖2中，外加電壓保持恒定不變，有利于提高對鋼閘門的防護效果
D．圖1、圖2中，當鋼閘門表面的腐蝕電流為零時，鋼閘門、陽極均不發生化學反應
【答案】B
【解析】A項，圖1為犧牲陽極的陰極甕中保護法，犧牲陽極一般為較活潑金屬，其作為原電池的負極，其失去電子被氧化；圖2為外加電流的陰極保護法，陽極材料為輔助陽極，其通常是惰性電極，其本身不失去電子，電解質溶液中的陰離子在其表面失去電子，如海水中的Cl-，A不正確；B項，圖2中，外加電壓偏高時，鋼閘門表面積累的電子很多，除了海水中的H+放電外，海水中溶解的O2也會競爭放電，故可發生O2+2H2O+4e-=4OH-，B正確；C項，圖2為外加電流的陰極保護法，理論上只要能對抗鋼閘門表面的腐蝕電流即可，當鋼閘門表面的腐蝕電流為零時保護效果最好；腐蝕電流會隨著環境的變化而變化，若外加電壓保持恒定不變，則不能保證抵消腐蝕電流，不利于提高對鋼閘門的防護效果，C不正確；D項，圖1、圖2中，當鋼閘門表面的腐蝕電流為零時，說明從犧牲陽極或外加電源傳遞過來的電子阻止了Fe-2e-=Fe2+的發生，鋼閘門不發生化學反應，但是犧牲陽極和發生了氧化反應，輔助陽極上也發生了氧化反應，D不正確；故選B。
【思維建模】
金屬防護分析建模
兩種防護
解題模型 首先判斷防護類型 其次根據原電池原理和電解池原理分析防腐原理 結合生活實際對選項做出合理判斷
【變式訓練】滬蘇通長江公鐵大橋是世界首座跨度超千米的公鐵兩用斜拉橋。下列有關大橋設施的說法不正確的是(　　)
A.為了防止鐵質橋索被腐蝕，可在焊點附近用鋅塊打“補丁”
B.橋下層鐵路鋪設的鋼軌是一種鐵合金，鐵被腐蝕時的電極反應式為Fe－3e－===Fe3＋
C.橋欄桿涂油漆兼具美觀和防止金屬生銹的功能
D.橋索上的彩色燈光與原子核外電子的躍遷有關
【答案】B
【解析】A項，為了防止鐵質橋索被腐蝕，可在焊點附近用鋅塊打“補丁”，利用犧牲陽極的陰極保護法，鋅活潑性比鐵強，先腐蝕，A正確；B項，橋下層鐵路鋪設的鋼軌是一種鐵合金，鐵被腐蝕時生成亞鐵離子，電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋，B錯誤；C項，橋欄桿涂油漆，使鐵與空氣隔開，兼具美觀和防止金屬生銹的功能，C正確；D項，橋索上的彩色燈光與原子核外電子的躍遷后由激發態回到基態產生發射光譜有關，D正確；故選B。
1．(2024·廣東卷，5)我國自主設計建造的浮式生產儲御油裝置“海葵一號”將在珠江口盆地海域使用，其鋼鐵外殼鑲嵌了鋅塊，以利用電化學原理延緩外殼的腐蝕。下列有關說法正確的是( )
A．鋼鐵外殼為負極 B．鑲嵌的鋅塊可永久使用
C．該法為外加電流法 D．鋅發生反應：
【答案】D
【解析】鋼鐵外殼鑲嵌了鋅塊，由于金屬活動性Zn＞Fe，即鋅塊為負極，鋼鐵為正極，形成原電池，Zn失去電子，發生還原反應，Zn-2e-=Zn2＋，從而保護鋼鐵，延緩其腐蝕。A項，由于金屬活動性Zn＞Fe，鋼鐵外殼為正極，鋅塊為負極，故A錯誤；B項，Zn失去電子，發生還原反應，Zn-2e-=Zn2＋，鑲嵌的鋅塊會被逐漸消耗，需根據腐蝕情況進行維護和更換，不能永久使用，故B錯誤；C項，該方法為犧牲陽極的陰極保護法，故C錯誤；D項，Zn失去電子，發生還原反應：Zn-2e-=Zn2＋，故D正確；故選D。
2．(2024·廣東卷，16)一種基于氯堿工藝的新型電解池(下圖)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是( )
A．陽極反應：2Cl--2e-= Cl2↑
B．陰極區溶液中OH-濃度逐漸升高
C．理論上每消耗1molFe2O3，陽極室溶液減少
D．理論上每消耗1molFe2O3，陰極室物質最多增加
【答案】C
【解析】右側溶液為飽和食鹽水，右側電極產生氣體，則右側電極為陽極，Cl-放電產生氯氣，電極反應為：2Cl--2e-= Cl2↑；左側電極為陰極，發生還原反應，Fe2O3在堿性條件下轉化為Fe，電極反應為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-；中間為陽離子交換膜，Na+由陽極向陰極移動。A項，陽極反應為：2Cl--2e-= Cl2↑，A正確；B項，陰極反應為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，消耗水產生OH-，陰極區溶液中OH-濃度逐漸升高，B正確；C項，理論上每消耗1molFe2O3，轉移6mol電子，產生3mol Cl2，同時有6mol Na+由陽極轉移至陰極，則陽極室溶液減少，C錯誤；D項，理論上每消耗1molFe2O3，轉移6mol電子，有6mol Na+由陽極轉移至陰極，陰極室物質最多增加，D正確；故選C。
3．(2024·甘肅卷，7)某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是( )
A．電極1的多孔結構能增大與水蒸氣的接觸面積
B．電極2是陰極，發生還原反應： O2+4e-=2O2-
C．工作時O2-從多孔電極1遷移到多孔電極2
D．理論上電源提供能分解1molH2O
【答案】B
【解析】多孔電極1上H2O(g)發生得電子的還原反應轉化成H2(g)，多孔電極1為陰極，電極反應為2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔電極2上O2-發生失電子的氧化反應轉化成O2(g)，多孔電極2為陽極，電極反應為2O2--4e-=O2。A項，電極1的多孔結構能增大電極的表面積，增大與水蒸氣的接觸面積，A項正確；B項，電極2為陽極，發生氧化反應：2O2--4e-=O2，B項錯誤；C項，工作時，陰離子O2-向陽極移動，即O2-從多孔電極1遷移到多孔電極2，C項正確；D項，電解總反應為2H2O(g) 2H2+O2，分解2molH2O轉移4mol電子，則理論上電源提供2mol電子能分解1molH2O，D項正確；故選B。
4．(2024·山東卷，13)以不同材料修飾的Pt為電極，一定濃度的NaBr溶液為電解液，采用電解和催化相結合的循環方式，可實現高效制H2和O2，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A．電極a連接電源負極
B．加入Y的目的是補充NaBr
C．電解總反應式為Br-+3H2O BrO3-+3H2↑
D．催化階段反應產物物質的量之比n(Z) ∶n(Br-)=3∶2
【答案】B
【解析】電極b上Br-發生失電子的氧化反應轉化成BrO3-，電極b為陽極，電極反應為Br- -6e-+3H2O= BrO3-+6H+；則電極a為陰極，電極a的電極反應為6H++6e-=3H2↑；電解總反應式為Br-+3H2O BrO3-+3H2↑；催化循環階段BrO3-被還原成Br-循環使用、同時生成O2，實現高效制H2和O2，即Z為O2。A項，電極a為陰極，連接電源負極，A項正確；B項，根據分析電解過程中消耗H2O和Br-，而催化階段BrO3-被還原成Br-循環使用，故加入Y的目的是補充H2O，維持NaBr溶液為一定濃度，B項錯誤；C項，根據分析電解總反應式為Br-+3H2O BrO3-+3H2↑，C項正確；D項，催化階段，Br元素的化合價由+5價降至-1價，生成1molBr-得到6mol電子，O元素的化合價由-2價升至0價，生成1molO2失去4mol電子，根據得失電子守恒，反應產物物質的量之比n(O2) ∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D項正確；故選B。
5．(2024·遼吉黑卷，12) “綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統電解水制“綠氫”陽極電勢高、反應速率緩慢的問題，科技工作者設計耦合HCHO高效制H2的方法，裝置如圖所示。部分反應機理為：。下列說法錯誤的是( )
A．相同電量下H2理論產量是傳統電解水的1.5倍
B．陰極反應：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C．電解時OH-通過陰離子交換膜向b極方向移動
D．陽極反應：
【答案】A
【解析】據圖示可知，b電極上HCHO 轉化為HCOO-，而HCHO 轉化為HCOO-為氧化反應，所以b電極為陽極，a電極為陰極，HCHO為陽極反應物，由反應機理可知：反應后生成的轉化為HCOOH。由原子守恒和電荷守恒可知，在生成HCOOH的同時還生成了H-，生成的HCOOH再與氫氧化鉀酸堿中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在陽極失電子發生氧化反應生成氫氣，即2H--2e-=H2↑，陰極水得電子生成氫氣：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。A項，陽極反應：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，陰極反應2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即轉移2mol電子時，陰、陽兩極各生成1molH2，共2molH2，而傳統電解水：2H2O2H2↑+O2↑，轉移2mol電子，只有陰極生成1molH2，所以相同電量下H2理論產量是傳統電解水的2倍，A錯誤；B項，陰極水得電子生成氫氣，陰極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B正確；C項，由電極反應式可知，電解過程中陰極生成OH-，負電荷增多，陽極負電荷減少，要使電解質溶液呈電中性，OH-通過陰離子交換膜向陽極移動，即向b極方向移動，C正確；D項，陽極反應涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得陽極反應為：2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+2H2O+H2↑，故D正確；故選A。
6．(2023 浙江省6月選考，13)氯堿工業能耗大，通過如圖改進的設計可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是( )
A．電極A接電源正極，發生氧化反應
B．電極B的電極反應式為：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-
C．應選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液
D．改進設計中通過提高電極B上反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗
【答案】B
【解析】A項，電極A是氯離子變為氯氣，化合價升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極，發生氧化反應，故A正確；B項，電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應式為：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B錯誤；C項，右室生成氫氧根，應選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進入到右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；D項，改進設計中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。故選B。
7．(2023 北京卷，5)回收利用工業廢氣中的CO2和SO2，實驗原理示意圖如下。

下列說法不正確的是( )
A．廢氣中SO2排放到大氣中會形成酸雨
B．裝置a中溶液顯堿性的原因是HCO3-的水解程度大于HCO3-的電離程度
C．裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的CO2和SO2
D．裝置中的總反應為SO32-+CO2+H2OHCOOH+SO42-
【答案】C
【解析】A項，SO2是酸性氧化物，廢氣中SO2排放到空氣中會形成硫酸型酸雨，故A正確；B項，裝置a中溶液的溶質為NaHCO3，溶液顯堿性，說明HCO3-的水解程度大于電離程度，故B正確；C項，裝置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2氣體，CO2與NaHCO3溶液不反應，不能吸收CO2，故C錯誤；D項，由電解池陰極和陽極反應式可知，裝置b中總反應為SO32-+CO2+H2OHCOOH+SO42-，故D正確；故選C。
8．(2023 湖北省選擇性考試，10)我國科學家設計如圖所示的電解池，實現了海水直接制備氫氣技術的綠色化。該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為x mol·h -1。下列說法錯誤的是( )
A．b電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．離子交換膜為陰離子交換膜
C．電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜
D．海水為電解池補水的速率為2x mol·h -1
【答案】D
【解析】由圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a電極與電源正極相連，為電解池的陽極，b電極與電源負極相連，為電解池的陰極，陰極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，陽極反應為4OH--4e-=O2↑+2H2O，電池總反應為2H2O2H2↑+O2↑。A項，b電極反應式為b電極為陰極，發生還原反應，電極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正確；B項，該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH濃度不變，陽極發生的電極反應為4OH--4e-=O2↑+2H2O，為保持OH-離子濃度不變，則陰極產生的OH-離子要通過離子交換膜進入陽極室，即離子交換膜應為陰離子交換摸，故B正確；C項，電解時電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動能高的水可穿過PTFE膜，為電解池補水，故C正確；D項，由電解總反應可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率為x mol·h -1，則補水的速率也應是x mol·h -1，故D錯誤；故選D。
9．(2023 廣東卷，16)用一種具有“卯榫”結構的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實現大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H+和OH-，有利于電解反應順利進行。下列說法不正確的是( )
A．電解總反應：KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH
B．每生成1mol NH3·H2O，雙極膜處有9 mol的H2O解離
C．電解過程中，陽極室中的物質的量不因反應而改變
D．相比于平面結構雙極膜，“卯榫”結構可提高氨生成速率
【答案】B
【解析】由信息大電流催化電解KNO3溶液制氨可知，在電極a處KNO3放電生成NH3，發生還原反應，故電極a為陰極，電極方程式為NO3- +8e－+7H2O= NH3·H2O+9OH-，電極b為陽極，電極方程式為4OH--4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”結構的雙極膜中的H＋移向電極a，OH－移向電極b。A項，由分析中陰陽極電極方程式可知，電解總反應為KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH，故A正確；B項，每生成1mol NH3·H2O，陰極得8mol e－，同時雙極膜處有8mol H+進入陰極室，即有8mol的H2O解離，故B錯誤；C項，電解過程中，陽極室每消耗4mol OH-，同時有4mol OH-通過雙極膜進入陽極室，KOH的物質的量不因反應而改變，故C正確；D項，相比于平面結構雙極膜，“卯榫”結構具有更大的膜面積，有利于H2O被催化解離成H+和OH-，可提高氨生成速率，故D正確；故選B。
10．(2023 遼寧省選擇性考試，7)某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產生。下列說法正確的是( )
A．b端電勢高于a端電勢 B．理論上轉移2mol e-生成4 gH2
C．電解后海水pH下降 D．陽極發生：Cl-+H2O-2e-=HClO+H+
【答案】D
【解析】由圖可知，左側電極產生氧氣，則左側電極為陽極，電極a為正極，右側電極為陰極，b電極為負極，該裝置的總反應產生氧氣和氫氣，相當于電解水。A項，由分析可知，a為正極，b電極為負極，則a端電勢高于b端電勢，A錯誤；B項，右側電極上產生氫氣的電極方程式為：2H++2e-=H2↑，則理論上轉移2mol e-生成2 gH2，B錯誤；C項，由圖可知，該裝置的總反應為電解海水的裝置，隨著電解的進行，海水的濃度增大，但是其pH基本不變，C錯誤；D項，由圖可知，陽極上的電極反應為：Cl-+H2O-2e-=HClO+H+，D正確；故選D。
11．(2022 重慶卷，12)硝酮是重要的有機合成中間體，可采用“成對間接電氧化”法合成。電解槽中水溶液的主要成分及反應過程如圖所示。
下列說法錯誤的是( )
A．惰性電極2為陽極 B．反應前后WO42-/WO52-數量不變
C．消耗1mol氧氣，可得到1mol硝酮 D．外電路通過1mol電子，可得到1mol水
【答案】C
【解析】A項，惰性電極2，Br-被氧化為Br2，惰性電極2為陽極，故A正確；B項，WO42-/WO52-循環反應，反應前后WO42-/WO52-數量不變，故B正確；C項，總反應為氧氣把二丁基-N-羥基胺氧化為硝酮，1mol二丁基-N-羥基胺失去2molH原子生成1mol硝酮，氧氣最終生成水，根據氧原子守恒，消耗1mol氧氣，可得到2mol硝酮，故C錯誤； D項，外電路通過1mol電子，生成0.5molH2O2，H2O2最終生成水，根據氧原子守恒，可得到1mol水，故D正確；故選C。
12．(2022 海南省選擇性考試，9)一種采用H2O(g)和N2(g)為原料制備NH3(g)的裝置示意圖如下。
下列有關說法正確的是( )
A．在b電極上，N2被還原
B．金屬Ag可作為a電極的材料
C．改變工作電源電壓，反應速率不變
D．電解過程中，固體氧化物電解質中O2-不斷減少
【答案】A
【解析】由裝置可知，b電極的N2轉化為NH3，N元素的化合價降低，得到電子發生還原反應，因此b為陰極，電極反應式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a為陽極，電極反應式為2O2-+4e-=O2。A項，由分析可得，b電極上N2轉化為NH3，N元素的化合價降低，得到電子發生還原反應，即N2被還原，A正確；B項，a為陽極，若金屬Ag作a的電極材料，則金屬Ag優先失去電子，B錯誤；C項，改變工作電源的電壓，反應速率會加快，C錯誤；D項，電解過程中，陰極電極反應式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，陽極電極反應式為2O2-+4e-=O2，因此固體氧化物電解質中O2-不會改變，D錯誤；故選A。
13．(2022 湖北省選擇性考試，14)含磷有機物應用廣泛。電解法可實現由白磷直接制備Li[P(CN)2]，過程如圖所示(為甲基)。下列說法正確的是( )
A．生成1 mol Li[P(CN)2]，理論上外電路需要轉移2mol電子
B．陰極上的電極反應為：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-
C．在電解過程中CN-向鉑電極移動
D．電解產生的H2中的氫元素來自于LiOH
【答案】D
【解析】A項，石墨電極發生反應的物質：P4→Li[P(CN)2]化合價升高發生氧化反應，所以石墨電極為陽極，對應的電極反應式為：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-，則生成1 mol Li[P(CN)2]，理論上外電路需要轉移1 mol電子，A錯誤；B項，陰極上發生還原反應，應該得電子，P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-為陽極發生的反應， B錯誤；C項，石墨電極：P4→Li[P(CN)2]發生氧化反應，為陽極，鉑電極為陰極，CN-應該向陽極移動，即移向石墨電極，C錯誤；D項，由所給圖示可知HCN在陰極放電，產生CN-和H2，而HCN中的H來自LiOH，則電解產生的H2中的氫元素來自于LiOH，D正確；故選D。
14．(2022 湖南選擇性考試，8)海水電池在海洋能源領域備受關注，一種鋰-海水電池構造示意圖如下。下列說法錯誤的是( )
A．海水起電解質溶液作用
B．N極僅發生的電極反應：2H2O+2e-=2OH-+H2↑
C．玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能
D．該鋰-海水電池屬于一次電池
【答案】C
【解析】鋰海水電池的總反應為2Li+2H2O═2LiOH+H2↑， M極上Li失去電子發生氧化反應，則M電極為負極，電極反應為Li-e-=Li+，N極為正極，電極反應為2H2O+2e-=2OH-+H2↑。A項，海水中含有豐富的電解質，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質溶液，故A正確；B項，N為正極，電極反應為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故B正確；C項，Li為活潑金屬，易與水反應，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應，但不能傳導離子，故C錯誤；D項，該電池不可充電，屬于一次電池，故D正確；故選C。
15．(2022·浙江省6月選考，21)通過電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下列說法不正確的是( )
A．電極A為陰極，發生還原反應
B．電極B的電極發應：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+
C．電解一段時間后溶液中Mn2+濃度保持不變
D．電解結束，可通過調節除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以獲得Li2CO3
【答案】C
【解析】A項，由電解示意圖可知，電極B上Mn2+轉化為了MnO2，錳元素化合價升高，失電子，則電極B為陽極，電極A為陰極，得電子，發生還原反應，A正確；B項，由電解示意圖可知，電極B上Mn2+失電子轉化為了MnO2，電極反應式為：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正確；C項，電極A為陰極， LiMn2O4得電子，電極反應式為：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依據得失電子守恒，電解池總反應為：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反應生成了Mn2+，Mn2+濃度增大，C錯誤；D項，電解池總反應為：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，電解結束后，可通過調節溶液pH將錳離子轉化為沉淀除去，然后再加入碳酸鈉溶液，從而獲得碳酸鋰，D正確；故選C。
16．(2021 全國甲卷，13)乙醛酸是一種重要的化工中間體，可果用如下圖所示的電化學裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-，并在直流電場作用下分別問兩極遷移。下列說法正確的是( )
A．KBr在上述電化學合成過程中只起電解質的作用
B．陽極上的反應式為：+2H++2e-=+H2O
C．制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1mol電子
D．雙極膜中間層中的在外電場作用下向鉛電極方向遷移
【答案】D
【解析】該裝置通電時，乙二酸被還原為乙醛酸，因此鉛電極為電解池陰極，石墨電極為電解池陽極，陽極上Br-被氧化為Br2，Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，雙極膜中間層的H+在直流電場作用下移向陰極，OH-移向陽極。A項，KBr在上述電化學合成過程中除作電解質外，同時還是電解過程中陽極的反應物，生成的Br2為乙二醛制備乙醛酸的中間產物，故A錯誤；B項，陽極上為Br-失去電子生成Br2，Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，故B錯誤；C項，電解過程中陰陽極均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸轉移電子為2mol，1mol乙二醛生成1mol乙醛酸轉移電子為2mol，根據轉移電子守恒可知每生成1mol乙醛酸轉移電子為1mol，因此制得2mol乙醛酸時，理論上外電路中遷移了2mol電子，故C錯誤；D項，由上述分析可知，雙極膜中間層的H+在外電場作用下移向陰極，即H+移向鉛電極，故D正確；故選D。
17．(2021 海南選擇性考試，9)液氨中存在平衡：2NH3NH4++NH2-。如圖所示為電解池裝置，以KNH2的液氨溶液為電解液，電解過程中a、b兩個惰性電極上都有氣泡產生。下列有關說法正確的是( )
A．b電極連接的是電源的負極 B．a電極的反應為2NH3+2e-=H2+2NH2-
C．電解過程中，陰極附近K+濃度減小 D．理論上兩極產生的氣體物質的量之比為1:1
【答案】B
【解析】A項，根據圖示可知：在b電極上產生N2，N元素化合價升高，失去電子，發生氧化反應，所以b電極為陽極，連接電源的正極，A錯誤；B項，電極a上產生H2，H元素化合價降低得到電子，發生還原反應，所以a電極為陰極，電極反應式為：2NH3+2e-=H2+2NH2-，B正確；C項，電解過程中，陰極附近產生NH2-，使附近溶液中陰離子濃度增大，為維持溶液電中性，陽離子K+會向陰極區定向移動，最終導致陰極附近K+濃度增大，C錯誤；D項，每反應產生1 mol H2，轉移2 mol電子，每反應產生1 mol N2，轉移6 mol電子，故陰極產生H2與陽極產生的N2的物質的量的比是3:1，D錯誤；故選B。
18．(2021 遼寧選擇性考試，13)利用(Q)與電解轉化法從煙氣中分離的原理如圖。已知氣體可選擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯誤的是( )
A．a為電源負極 B．溶液中Q的物質的量保持不變
C．在M極被還原 D．分離出的從出口2排出
【答案】C
【解析】由題干信息可知，M極發生的是由Q轉化為的過程，該過程是一個還原反應，故M極為陰極，電極反應為：+2H2O+2e-=+2OH-，故與M極相連的a電極為負極，N極為陽極，電極反應為：-2e-=+2H+，b極為電源正極。A項，由分析可知，a為電源負極，A正確；B項，由分析可知，根據電子守恒可知，溶液中Q的物質的量保持不變，B正確；C項，由分析可知，整個過程CO2未被還原，CO2在M極發生反應為CO2+OH-=HCO3-，C錯誤；D項，由題干信息可知，M極上CO2發生反應為：CO2+OH-= HCO3-被吸收，HCO3-向陽極移動，N極上發生的反應為：HCO3-+H+=H2O+CO2↑，故分離出的CO2從出口2排出，D正確；故選C。
19．(2022 廣東選擇性考試，11)為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是( )
A．加入AgNO3溶液產生沉淀 B．加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現
C．加入KSCN溶液無紅色出現 D．加入K3[Fe(CN)6]溶液無藍色沉淀生成
【答案】D
【解析】鍍層有破損的鍍鋅鐵片被腐蝕，則將其放入到酸化的3%NaCl溶液中，會構成原電池，由于鋅比鐵活潑，作原電池的負極，而鐵片作正極，溶液中破損的位置會變大，鐵也會繼續和酸化的氯化鈉溶液反應產生氫氣，溶液中會有亞鐵離子生成。A項，氯化鈉溶液中始終存在氯離子，所以加入硝酸銀溶液后，不管鐵片是否被腐蝕，均會出現白色沉淀，故A不符合題意；B項，淀粉碘化鉀溶液可檢測氧化性物質，但不論鐵片是否被腐蝕，均無氧化性物質可碘化鉀發生反應，故B不符合題意；C項，KSCN溶液可檢測鐵離子的存在，上述現象中不會出現鐵離子，所以無論鐵片是否被腐蝕，加入KSCN溶液后，均無紅色出現，故C不符合題意；D項，K3[Fe(CN)6]是用于檢測Fe2+的試劑，若鐵片沒有被腐蝕，則溶液中不會生成亞鐵離子，則加入K3[Fe(CN)6]溶液就不會出現藍色沉淀，故D符合題意。故選D。
20．(2021 全國乙卷，6)沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率，為解決這一問題，通常在管道口設置一對惰性電極(如圖所示)，通入一定的電流。
下列敘述錯誤的是( )
A．陽極發生將海水中的Cl-氧化生成Cl2的反應
B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClO
C．陰極生成的H2應及時通風稀釋安全地排入大氣
D．陽極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理
【答案】D
【解析】海水中除了水，還含有大量的Na+、Cl-、Mg2+等，根據題干信息可知，裝置的原理是利用惰性電極電解海水，陽極區溶液中的Cl-會優先失電子生成Cl2，陰極區H2O優先得電子生成H2和OH-，結合海水成分及電解產物分析。A項，根據分析可知，陽極區海水中的Cl-會優先失去電子生成Cl2，發生氧化反應，A正確；B項，設置的裝置為電解池原理，根據分析知，陽極區生成的Cl2與陰極區生成的OH-在管道中會發生反應生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有強氧化性，可氧化滅殺附著的生物，B正確；C項，因為H2是易燃性氣體，所以陽極區生成的H2需及時通風稀釋，安全地排入大氣，以排除安全隱患，C正確；D項，陰極的電極反應式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，會使海水中的Mg2+沉淀積垢，所以陰極表面會形成Mg(OH)2等積垢需定期清理，D錯誤。故選D。
21．(2024·浙江省1月選考，13)破損的鍍鋅鐵皮在氨水中發生電化學腐蝕，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，下列說法不正確的是( )
A．氨水濃度越大，腐蝕趨勢越大
B．隨著腐蝕的進行，溶液pH變大
C．鐵電極上的電極反應式為： 2NH3+2e-=H2↑＋2NH2-
D．每生成標準狀況下22.4mLH2，消耗0.010 mol Zn
【答案】C
【解析】A項，氨水濃度越大，越容易生成[Zn(NH3)4]2+，腐蝕趨勢越大，A正確；B項，腐蝕的總反應為Zn+4NH3 H2O=[Zn(NH3)4]2++H2↑+2H2O+2OH-，有OH-離子生成，溶液pH變大，B正確；C項，該電化學腐蝕中Zn作負極，Fe作正極，正極上氫離子得電子生成氫氣，鐵電極上的電極反應式為：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，C錯誤；D項，根據得失電子守恒，每生成標準狀況下22.4mLH2，轉移電子數為，消耗0.010 mol Zn，D正確；故選C。
22．(2020·江蘇卷，11)將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關說法正確的是(　　)
A．陰極的電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋
B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱
C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護
D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快
【答案】C
【解析】陰極得電子，A錯誤；金屬M失電子，其活動性應比鐵強，B錯誤；M失去的電子流入鋼鐵設施表面，因積累大量電子而被保護，C正確；海水中所含電解質的濃度遠大于河水中的，因此鋼鐵設施在海水中被腐蝕的速率快，D錯誤。
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