文档内容
【基础知识】电解池及金属的电化学腐蚀与防护
考点一 电解原理
【必备知识】
1．电解池工作原理
能量转化：电能转化为化学能
注意 电子不下水，离子不上线。
如何区分阴阳极
阳极 阴极
电源 连正极 连负极
离子移向 阴离子 阳离子
反应类型 氧化反应 还原反应
得失电子 失去电子 得到电子
化合价变化 升高 降低
2．电解规律
(1)阳极产物的判断
①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。
注意：Fe失电子变成Fe2＋
②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序： S 2 － ＞ I － ＞ Br － ＞ C l － ＞ OH － ＞含氧酸根离子 。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是 S 、 I 、 B r 、 C l ；若OH－放电，则得到H O 和O 。
2 2 2 2 2
(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞
Ca2+＞K+。
注意
①电解水溶液时，Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋不可能在阴极放电。
②若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H 。
23．常例分析
完成下表(电极为惰性电极)
溶液 溶液复原
类型 实例 电极反应式
pH变化 方法
阳极：2HO－4e－===4H＋＋O↑
2 2
HSO 阴极：4H＋＋4e－===2H↑ 减小
2 4 2
总反应：2HO=====2H↑＋O↑
2 2 2
阳极：4OH－－4e－===2HO＋O↑
2 2
电解
NaOH 阴极：4HO＋4e－===2H↑＋4OH－ 增大 加水
2 2
水型
总反应：2HO=====2H↑＋O↑
2 2 2
阳极：2HO－4e－===4H＋＋O↑
2 2
KNO 阴极：4HO＋4e－===2H↑＋4OH－ 不变
3 2 2
总反应：2HO=====2H↑＋O↑
2 2 2
阳极：2Cl－－2e－===Cl↑
2
通入 HC l
HCl 阴极：2H＋＋2e－===H↑ 增大
2
气体
电解电 总反应：2H＋＋2Cl－=====H↑＋Cl↑
2 2
解质型 阳极：2Cl－－2e－===Cl↑
2
加 CuC l
CuCl 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu － 2
2
固体
总反应：Cu2＋＋2Cl－=====Cu＋Cl↑
2
阳极：2Cl－－2e－===Cl↑
2
通入 HC l
NaCl 阴极：2HO＋2e－===H↑＋2OH－ 增大
2 2
气体
总反应：2Cl－＋2HO=====H↑＋Cl↑＋2OH
放氢生 2 2 2
碱型 阳极：2Cl－－2e－===Cl 2 ↑
通入 HC l
MgCl 阴极：2HO＋Mg2＋＋2e－===H ↑＋Mg(OH)↓ 增大
2 2 2 2
气体
总反应：MgCl ＋2HO=====Cl↑＋H↑＋Mg(OH)↓
2 2 2 2 2
阳极：2HO－4e－===4H＋＋O↑ 加入
2 2
AgNO 阴极：4Ag＋＋4e－===4Ag 减小 Ag O 固
3 2
总反应：4Ag＋＋2HO=====4Ag＋O↑＋4H＋ 体
放氧生 2 2
酸型 阳极：2H 2 O－4e－===O 2 ↑＋4H＋ 加CuO
CuSO 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 减小 或
4
总反应：2CuSO 4 ＋2H 2 O=====2Cu＋O 2 ↑＋2H 2 SO 4 CuCO 3
注意 电解质溶液的复原，应遵循“出什么加什么”(即一般加入阴极产物与阳极产物形成的化合物)的原
则。【基础练习】
1、用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低
的是( )
A．AgNO CuCl Cu(NO ) B．KCl NaSO CuSO
3 2 3 2 2 4 4
C．CaCl KOH NaNO D．HCl HNO KSO
2 3 3 2 4
【答案】 B
2、(2016·全国1)三室式电渗析法处理含NaSO 废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,
2 4
在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和S 可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔
室。下列叙述正确的是 ( )
A.通电后中间隔室的SO2-离子向正极迁移,正极区溶液pH增大
4
B.该法在处理含NaSO 废水时可以得到NaOH和HSO 产品
2 4 2 4
C.负极反应为2HO-4e- O+4H+,负极区溶液pH降低
2 2
D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O 生成
2
【答案】B
【详解】在负极区发生的电极反应为4HO+4e- 2H↑+4OH-,在正极区发生的电极反应为2HO-4e-
2 2 2
O↑+4H+,故正极区pH减小,A选项错误;Na+移向负极区,生成NaOH,SO2-移向正极区,生成HSO ,B选项正
2 4 2 4
确;根据负极区电极反应可知C选项错误;每通过1 mol 电子,有0.25 mol O 生成,D选项错误。
2
3、(2020·山东，13)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽
略温度变化的影响，下列说法错误的是( )
A．阳极反应为2HO－4e－===4H＋＋O↑ B．电解一段时间后，阳极室的pH未变
2 2
C．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移 D．电解一段时间后，a极生成的O 与b极反应的O 等量
2 2
【答案】 D
【解析】 A项，根据题图可知，a极为阳极，其电极反应式为2HO－4e－===4H＋＋O↑，正确；B项，
2 2
阳极室产生的氢离子通过质子交换膜进入阴极室，阳极室 pH保持不变，正确；D项，根据电极反应式：
阳极反应为2HO－4e－===4H＋＋O↑，阴极反应为2H＋＋O ＋2e－===HO ，故a极生成的O 与b极反应
2 2 2 2 2 2
的O 不等量，错误。
24、(2021·全国乙卷，12)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Cl 的反应 B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
2
C．阴极生成的H 应及时通风稀释安全地排入大气 D．阳极表面形成的Mg(OH) 等积垢需要定期清理
2 2
【答案】 D
【解析】 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Cl ，发生氧化反应，A正确；
2
设置的装置为电解池原理，阳极区生成的Cl 与阴极区生成的OH－在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO
2
和HO，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；因为H 是易燃性气体，所以阴极
2 2
区生成的H 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2HO＋
2 2
2e－===H↑＋2OH－，会使海水中的Mg2＋沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH) 等积垢，需要定期清
2 2
理，D错误。
5、(2022·海南，9)一种采用HO(g)和N(g)为原料制备NH (g)的装置示意图如下。
2 2 3
下列有关说法正确的是( )
A．在b电极上，N 被还原 B．金属Ag可作为a电极的材料
2
C．改变工作电源电压，反应速率不变 D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少
【答案】 A
【解析】 由装置示意图可知，b电极上N 转化为NH ，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，
2 3
因此b为阴极，电极反应式为N ＋3HO＋6e－===2NH ＋3O2－，a为阳极，电极反应式为2O2－－4e－
2 2 3
===O ，据此分析解答。由分析可得，在b电极上，N 被还原，A正确；a为阳极，若金属Ag作为a的电
2 2
极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，导致电流大小改变，反应速率也会改
变，C错误；电解过程中，阴极电极反应式为2N＋6HO＋12e－===4NH ＋6O2－，阳极电极反应式为6O2－
2 2 3
－12e－===3O，因此固体氧化物电解质中O2－不会减少，D错误。
2
6、(2020·全国卷)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。如图是某电致变色器件的示意
图。当通电时，Ag＋注入无色WO 薄膜中，生成AgWO ，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述
3 x 3
错误的是( )
A．Ag为阳极 B．Ag＋由银电极向变色层迁移
C．W元素的化合价升高 D．总反应为WO ＋xAg===AgxWO
3 3
【答案】C
【详解】根据题给信息，通电时Ag＋注入无色WO 薄膜中，生成Ag WO ，可判断Ag为阳极，失去电子
3 x 3
发生氧化反应，Ag－e－===Ag＋，Ag＋通过固体电解质向变色层迁移，总反应为WO ＋xAg===Ag WO ，
3 x 3
A、B、D项均正确；WO 得xe－生成WO，W元素的化合价降低，C项错误。
37、(2021·海南)液氨中存在平衡:2NH NH ++NH -。如图所示为电解池装置,以KNH 的液氨溶液为电解
3 4 2 2
液,电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是 ( )
A.b电极连接的是电源的负极 B.a电极的反应为2NH +2e- H +2NH -
3 2 2
C.电解过程中,阴极附近K+浓度减小 D.理论上两极产生的气体物质的量之比为1∶1
【答案】B
【详解】根据图示可知:在b电极上产生N,N元素化合价升高,失去电子,发生氧化反应,所以b电极为阳极,
2
连接电源的正极,A项错误;电极a上产生H,H元素得到电子化合价降低,发生还原反应,所以a电极为阴极,
2
电极反应式为:2NH+2e- H+2N ,B项正确;电解过程中,阴极附近产生N ,使溶液中阴离子浓度增大,
3 2
为维持溶液电中性,阳离子K+会向阴极区定向移动,最终导致阴极区K+浓度增大,C项错误;反应每产生1 mol
H,转移2 mol电子,反应每产生1 mol N ,转移6 mol电子,故阴极产生的H 与阳极产生的N 的物质的量之比
2 2 2 2
是3∶1,D项错误。
8、(2021·湖北)Na Cr O 的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO 。电解法制备CrO 的原理如图所
2 2 7 3 3
示。下列说法错误的是 ( )
A.电解时只允许H+通过离子交换膜 B.生成O 和H 的质量比为8∶1
2 2
C.电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大 D.CrO 的生成反应为:Cr O2-+2H+ 2CrO+H O
3 2 7 3 2
【答案】A
【详解】根据左侧电极上生成O,右侧电极上生成H,可知左侧电极为阳极,发生反应:2H O-4e- 4H++O ↑,
2 2 2 2
右侧电极为阴极,发生反应:2H O+2e- 2OH-+H ↑;由题意知,左室中Na CrO 随着H+浓度增大转化为
2 2 2 2 7
CrO :Cr O2-+2H+ 2CrO +H O,因此阳极生成的H+不能通过离子交换膜。由以上分析可知,电解时通过
3 2 7 3 2
离子交换膜的是Na+,A项说法错误;根据各电极上转移电子数相等,由阳极反应和阴极反应可知生成O 和H
2 2
的物质的量之比为1∶2,其质量比为8∶1,B项说法正确;根据阴极反应可知,电解一段时间后阴极区溶液OH-的
浓度增大,C项说法正确;电解过程中阳极区H+的浓度增大,Na CrO 转化为CrO 的反应为CrO2-+2H+
2 2 7 3 2 7
2CrO +H O,D项说法正确。
3 2
