第3讲　电解池　金属的腐蚀与防护_05高考化学_通用版（老高考）复习资料_2023年复习资料_一轮复习_2023年高考化学一轮复习讲义+课件（全国版）_2023年高考化学一轮复习讲义（全国版）

第 3 讲 电解池 金属的腐蚀与防护 课 程 标 准 知 识 建 构 1.能分析、解释电解池的工作原理，能设计 简单的电解池。 2．认识电解在实现物质转化和储存能量中 的具体应用。认识化学能与电能相互转化 的实际意义及其重要应用。 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。 一、电解原理 1．电解和电解池 (1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应 的过程。 (2)电解池：电能转化为化学能的装置。 (3)电解池的构成 ①外接电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。 2．电解池的工作原理 (1)以惰性电极电解CuCl 溶液为例分析 2 (2)电解过程的三个流向 ①电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极； ②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。 ③电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→阴极→负极。 3．电极反应式、电解方程式的书写 (1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记 水溶液中的H＋和OH－)。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序： 阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞ Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。 阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。 (4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和 电荷守恒。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。 4．惰性电极电解电解质溶液的情况分析 (1)电解溶剂水 电极反应式 电解质 溶液 电解质 电解质类型 及总反应式 溶液浓度 pH 溶液复原 含氧酸，如 阴极：4H O＋ 2 减小 H SO 4e－===2H ↑＋ 2 4 2 可溶性强碱，如 4OH－ 增大 NaOH 阳极：2H O－ 2 4e－===O ↑＋ 增大 加水 2 4H＋ 活泼金属含氧 总反应式： 不变 酸盐，如KNO 3 2H O=====2H 2 2 ↑＋O ↑ 2 (2)电解溶质 电解质 电解质 电解质 电极反应式 溶液 溶液 溶液 类型 及总反应式 pH 浓度 复原 阴极：2H＋＋2e －===H ↑ 2 通入 阳极：2Cl－－2e 无氧酸，如HCl 减小 增大 HCl －===Cl ↑ 2 气体 总反应式： 2HCl=====H ↑ 2＋Cl ↑ 2 阴极：Cu2＋＋2e －===Cu 不活泼金属无 阳极：2Cl－－2e 加入 氧酸盐，如 －===Cl ↑ CuCl 2 2 CuCl 总反应式： 固体 2 CuCl =====Cu 2 ＋Cl ↑ 2 (3)电解溶质和溶剂水，生成H 和碱： 2 电解质 电极反应式及 电解质 溶液 溶液 (水溶液) 总反应式 浓度 pH 复原 阳极： 2Cl － － 2e － == =Cl ↑ 2 阴极：2H O ＋ 2 2e － == =H ↑ ＋ 2 活泼金属的无 通入 2OH － 生成新 氧酸盐(如 增大 HCl 总反应式：2Cl 电解质 NaCl) 气体 － ＋ 2H O ===== Cl 2 2 ↑ ＋ H ↑ ＋ 2 2OH － (4)电解溶质和溶剂水，生成O 和酸 2 电解质 电极反应式 电解质 溶液 溶液 (水溶液) 及总反应式 浓度 pH 复原 阳极：2H O － 2 4e － == =O ↑ ＋ 2 4H ＋ 不活泼金属的 阴极： 2Cu 2 ＋ ＋ 生成新 加CuO 含氧酸盐[如 减小 4e － == =2Cu 电解质 或CuCO 3 CuSO ] 4 总反应式： 2Cu 2 ＋ ＋ 2H O ===== 2C 2u ＋ O ↑ ＋ 4H 2 ＋ 【诊断1】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。 (1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程( ) (2)电解CuCl 溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色( 2 ) (3)电解时，电子的移动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极( ) (4)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大( ) (5)用惰性电极电解CuSO 溶液一段时间后，加入Cu(OH) 可使电解质溶液恢 4 2 复到电解前的情况( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× 二、电解原理的应用 1．氯碱工业 (1)装置图示(离子交换膜电解槽) (2)电极反应式、总反应方程式 阳极反应式： 2Cl － － 2e － == =Cl ↑(氧化反应) 2 阴极反应式：2H O ＋ 2e － == =H ↑ ＋ 2OH － (还原反应) 2 2 总反应方程式： 2NaCl＋2H O=====2NaOH＋H ↑＋Cl ↑ 2 2 2 2．电镀与电解精炼铜 电镀 电解精炼铜 示意图 Zn－2e－===Zn2＋， 电极 阳极 Cu － 2e － == =Cu 2 ＋ Cu － 2e － == =Cu 2 ＋ 反应 阴极 Cu 2 ＋ ＋ 2e － == =Cu Cu 2 ＋ ＋ 2e － == =Cu电解质溶液 CuSO 溶液的浓度不变 CuSO 溶液的浓度变小 4 4 的浓度变化 3.电冶金 电解冶炼 冶炼钠 冶炼铝 阳极： 6O 2 － － 12e － 阳极： 2Cl － － 2e － == =Cl ↑ 2 电极反应 == =3O ↑ 2 阴极： 2Na ＋ ＋ 2e － == =2Na 阴极： 4Al 3 ＋ ＋ 12e － == =4Al 2NaCl( 熔融 ) ===== 2Na ＋ 2Al O ( 熔融 ) ===== 4Al ＋ 2 3 总反应 Cl ↑ 3O ↑ 2 2 【诊断2】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。 (1)活泼金属镁可以通过电解MgCl 溶液冶炼 ( ) 2 (2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料( ) (3)电解冶炼镁、铝通常电解熔融MgCl 和熔融Al O ，也可以电解MgO固体 2 2 3 和AlCl 溶液( ) 3 (4)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料( ) (5)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl 溶液作电解质溶液，由于放电顺序H＋＞ 2 Zn2＋，不可能在铁上镀锌( ) (6)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× 三、金属的腐蚀和防护 1．金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 2．金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 金属跟非金属单质直接接 不纯金属或合金跟电解质 条件 触 溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 (2)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀条件 水膜 酸性较强 (pH ≤ 4.3 ) 水膜酸性很弱或呈中性 电极 负极 Fe － 2e － == =Fe 2 ＋ 反应 正极 2H ＋ ＋ 2e － == =H ↑ O ＋ 2H O ＋ 4e － == =4OH － 2 2 2 2Fe ＋ O ＋ 2 总反应式 Fe ＋ 2H ＋ == =Fe 2 ＋ ＋ H ↑ 2 2H O == =2Fe(OH) 2 2 联系 吸氧腐蚀更普遍 3.金属的防护 (1)电化学防护 (2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。 (3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 【诊断3】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。 (1)金属发生腐蚀就是金属得电子转变为金属化合物的过程( ) (2)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋( ) (3)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( ) (4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作 用( ) (5)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性( ) (6)干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀( ) (7)铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√ 考点一 电解原理分析 【典例1】 500 mL KNO 和Cu(NO ) 的混合溶液中c(NO)＝0.6 mol·L－1，用石 3 3 2 墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况 下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( ) A．原混合溶液中c(K＋)为0.2 mol·L－1B．上述电解过程中共转移0.2 mol电子 C．电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol D．电解后溶液中c(H＋)为0.2 mol·L－1 答案 A 解析 石墨作电极电解KNO 和Cu(NO ) 的混合溶液，阳极反应式为 2H O 3 3 2 2 －4e－===4H＋＋O ↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－===Cu,2H O＋2e－ 2 2 ===2OH－＋H ↑。从收集到O 为2.24 L可推知，上述电解过程中共转移0.4 mol 2 2 电子，而在生成2.24 L H 的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－ 2 0.2 mol＝0.2 mol电子，电解前Cu2＋的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都 为 0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)，c(K＋)＋ c(H＋)＝c(NO)，可得，电解前c(K＋)＝0.2 mol·L－1，电解后c(H＋)＝0.4 mol·L－1。 电化学计算的三种常用方法 (1)根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其 依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中分阶段电解的计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的 关系式。 【对点练1】 (电解原理分析)(2020·福建福州市高三期末)某研究小组在探究 电化学原理时，如图将盐桥换成n型弯铁丝，当接通直流电源后，石墨①附近溶 液变红。下列判断或预测错误的是( ) A．A为电源的负极 B．铁丝左端③附近出现灰绿色沉淀 C．电子移动方向为：A→石墨①→铁丝→石墨②→BD．石墨棒②电极反应式为2Cl－－2e－===Cl ↑ 2 答案 C 解析 盐桥换成n型弯铁丝，当接通直流电源后，石墨①附近溶液变红，说明 石墨①是阴极，A为负极，B为正极，石墨②为阳极，故A正确；铁丝左端③为阳 极，Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋与阴极产生的OH－结合生成Fe(OH) ，很快被氧化呈灰 2 绿色，铁丝左端③附近出现灰绿色沉淀，故B正确；电子不能在溶液中移动，故C 错误；石墨棒②为阳极，氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－ ===Cl ↑，故D正确。 2 【对点练2】 (电子守恒在电解计算的应用)以铅蓄电池为电源，石墨为电极 电解CuSO 溶液，装置如下图。若一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出，停 4 止电解。下列说法正确的是( ) A．a为铅蓄电池的负极 B．电解过程中SO向右侧移动 C．电解结束时，左侧溶液质量增重8 g D．铅蓄电池工作时，正极电极反应式为：PbSO ＋2e－===Pb＋SO 4 答案 C 解析 Y极有Cu析出，发生还原反应，Y极为阴极，故b为负极，a为正极，A 错误；电解过程中阴离子向阳极移动，B错误；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu， 阳极反应式为2H O－4e－===4H＋＋O ↑，当有6.4 g Cu析出时，转移0.2 mol e－， 2 2 左侧生成1.6 g O ，同时有0.1 mol (9.6 g) SO进入左侧，则左侧质量净增加9.6 g 2 －1.6 g＝8 g，C正确；铅蓄电池的负极是Pb，正极是PbO ，正极反应式为PbO ＋ 2 2 2e－＋4H＋＋SO===PbSO ＋2H O，D错误。 4 2 (1)分析电解过程的思维流程(2)做到“三看”，正确书写电极反应式考点二 电解原理的拓展应用 【典例2】 (2020·湖北黄冈中学高三测试)一种生物电化学方法脱除水体中 NH的原理如下图所示： 下列说法正确的是( ) A．装置工作时，化学能转变为电能 B．装置工作时，a极周围溶液pH降低 C．装置内工作温度越高，NH脱除率一定越大 D．电极b上发生的反应之一是：2NO－2e－===N ↑＋3O ↑ 2 2 答案 B 解析 该装置是把电能转化为化学能，故A错误；a极为阳极，电极反应为 NH＋2H O－6e－===NO＋8H＋，所以a极周围溶液的pH减小，故B正确；该装置 2 是在细菌生物作用下进行的，所以温度过高，导致细菌死亡，NH脱除率会减小， 故C错误； b极上反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N ↑＋6H O，故D错误。 2 2 【对点练3】 (新物质的制备)(2020·陕西榆林市高三一模)利用电解法制取 Na FeO 的装置图如图所示，下列说法正确的是(电解过程中温度保持不变，溶液 2 4 体积变化忽略不计)( ) A．Y是外接电源的正极，Fe电极上发生还原反应 B．Ni 电极上发生的电极反应为：2H O－4e－=== O ↑＋4H＋ 2 2 C．若隔膜为阴离子交换膜，则电解过程中OH－由B室进入A室 D．电解后，撤去隔膜，充分混合，电解液的pH比原来小 答案 D 解析 铁电极为阳极，Y接电源的正极，铁电极上发生失电子的氧化反应：Fe ＋8OH－－6e－===FeO＋4H O，故A错误；镍电极为阴极，X接电源的负极，镍电 2极上发生的反应为2H O＋2e－===H ↑＋2OH－，故B错误；在电解池装置中，阴 2 2 离子向阳极移动，OH－由A室进入B室，故C错误；总反应为 2Fe＋2OH－＋ 2H O===FeO＋3H ↑，由于反应消耗OH－，电解液中OH－浓度降低，pH比原来 2 2 小，故D正确。 【对点练4】 (电解精炼的拓展应用)金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、 Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化 性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)( ) A.阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt 答案 D 解析 电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化 性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，可知，阳极质量减少是 因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中 的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和水中的H＋，C项错误。 【对点练5】 (电冶金的拓展应用)研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、 熔融CaF —CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧 2 化钛制备金属钛。下列说法中不正确的是( ) A．将熔融CaF —CaO换成Ca(NO ) 溶液也可以达到相同目的 2 3 2 B．阳极的电极反应式为：C＋2O2－－4e－===CO ↑ 2 C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不变 D．石墨为阳极 答案 A 解析 电解Ca(NO ) 溶液，阴极上生成H ，而不是金属钙，A错误；由图可知， 3 2 2 石墨为阳极，阳极上的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO ↑，B、D正确；钛网 2 电极是阴极，阴极上的电极反应式为：2Ca2＋＋4e－===2Ca，钙还原二氧化钛反应方程式为：2Ca＋TiO ===Ti＋2CaO，由电子守恒、钙原子守恒知CaO的总量不变， 2 C正确。 考点三 金属的腐蚀原理及防护措施 【典例3】 (2020·贵州贵阳摸底)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一 段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生反应的总化学方程式： 2Fe＋2H O＋O ===2Fe(OH) ，Fe(OH) 进一步被氧气氧化为Fe(OH) ，再在一定条 2 2 2 2 3 件下脱水生成铁锈，其原理如图所示。 下列说法正确的是( ) A．铁片发生还原反应而被腐蚀 B．铁片腐蚀生成的铁锈可以保护内层的铁不被腐蚀 C．铁片腐蚀过程中负极发生的电极反应：2H O＋O ＋4e－===4OH－ 2 2 D．铁片里的铁和碳与食盐水形成了无数微小原电池，发生了电化学腐蚀 答案 D 解析 结合题图知Fe失电子，化合价升高，被氧化，A项错误；铁锈结构疏松， 不能保护内层金属，B项错误；铁片腐蚀时，Fe作负极，发生氧化反应：Fe－2e－ ===Fe2＋，C项错误；铁片上的NaCl溶液为铁与碳形成原电池提供了电解质溶液 D项正确。 【对点练6】 (金属腐蚀与防护)(2020·湖北四地七校期末)下列关于金属腐蚀 和保护的说法正确的是( ) A．牺牲阳极的阴极保护法利用电解原理 B．金属的化学腐蚀的实质是：M－ne－===Mn＋，电子直接转移给还原剂 C．外加直流电源的阴极保护法，在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至 零或接近于零 D．铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时正极的电极反应为：2H＋ ＋2e－===H ↑ 2 答案 C 解析 牺牲阳极的阴极保护法利用原电池原理，用较活泼的金属作负极先被 氧化，故A错误；金属的化学腐蚀的实质是：金属作还原剂M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂，故B错误；外加直流电源的阴极保护法，在通电时被保护的 金属表面腐蚀电流降至零或接近于零，故C正确；铜碳合金铸成的铜像在酸雨中 发生电化学腐蚀时，铜作负极，碳正极的电极反应为：O ＋4e－＋4H＋===2H O，故 2 2 D错误。 【对点练7】 (金属腐蚀防护的探究)(2020·怀化高三月考)利用如图装置可以 模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是( ) A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应 C．若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀 D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应 答案 B 解析 若X为锌棒，开关K置于M处时，锌作负极，铁作正极被保护，A项正 确、B项错误；若X为碳棒，开关K置于N处，铁连接电源负极作阴极被保护，C 项正确；X连接电源正极作阳极被氧化，D项正确。 【对点练8】 (金属腐蚀的快慢)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________。 答案 ⑤④②①③⑥ 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，故Fe－Cu原电池中Fe被腐 蚀的较快。⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了 Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，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⑤＞ ④＞②＞①＞③＞⑥。 金属腐蚀快慢的判断 (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＞有防护措施的腐蚀。 (2)对同一金属来说，在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，腐蚀速率越快。 (4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。 1．(2020·课标全国Ⅱ，12)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现 节能。下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 3 成Ag WO ，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是( ) x 3 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===Ag WO 3 x 3 答案 C 解析 根据题图可知，该装置为电解池，由通电时Ag＋注入无色WO 薄膜中 3 生成Ag WO ，可知Ag为该电解池的阳极，透明导电层为该电解池的阴极，结合 x 3 题给信息可写出阳极和阴极的电极反应式分别为 Ag－e－===Ag＋和xAg＋＋WO 3 ＋xe－===Ag WO 。根据上述分析可知Ag为阳极，A项正确；电解池工作时，Ag＋ x 3 向阴极移动，即Ag＋由银电极向变色层迁移，B项正确；结合上述分析可知WO 3 在阴极发生还原反应，即W元素的化合价降低，C项错误；结合阳极和阴极的电 极反应式可写出总反应为WO ＋xAg===Ag WO ，D项正确。 3 x 3 2.(2020·山东学业水平等级考试，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2H O－4e－===4H＋＋O ↑ 2 2 B．电解一段时间后，阳极室的pH未变 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 结合题图，可知a极上产生O ，发生的反应为水被氧化生成O 的反应 2 2 即a极为阳极，b极为阴极，电极反应式如表： 电极名称 电极反应式 2H O－4e－===4H＋＋ 2 a极(阳极) O ↑ 2 b极(阴极) 2H＋＋O ＋2e－===H O 2 2 2 结合上述分析可知，A项正确；电解一段时间后，溶液中H＋浓度未变，即阳极 室的pH未变，B项正确；电解过程中H＋通过质子交换膜，从a极区向b极区迁移， C项正确；由阴、阳极的电极反应式，可知电解一段时间后，b极消耗O 的量是a 2 极生成O 的量的2倍，即a极生成的O 与b极反应的O 的量不相等，D项错误。 2 2 2 3.(2020·浙江1月选考，18)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示 意图如图，下列说法不正确的是( ) A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．饱和NaCl溶液从a处进，NaOH溶液从d处出 D．OH－迁移的数量等于导线上通过电子的数量 答案 D 解析 电解池的阳极发生氧化反应，氯离子放电生成氯气，所以电极A为阳极，故A项正确；在电极B上有水电离的H＋放电生成H ，这一极区域c(OH－)增 2 大，为防止阳极生成的氯气与OH－反应，所以用阳离子交换膜隔开，允许Na＋透 过，饱和NaCl溶液从a处进入，NaOH溶液从d处流出，故B项、C项正确；因用 阳离子交换膜隔开，OH－ 不能透过，故D项错误。答案选D。 4．(2020·7月浙江选考，21)电解高浓度RCOONa(羧酸钠)的NaOH溶液，在阳 极RCOO－放电可得到R—R(烷烃)。下列说法不正确的是( ) A．电解总反应方程式：2RCOONa＋2H O=====R—R＋2CO ↑＋H ↑＋ 2 2 2 2NaOH B．RCOO－在阳极放电，发生氧化反应 C．阴极的电极反应：2H O＋2e－===2OH－＋H ↑ 2 2 D．电解CH COONa、CH CH COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和 3 3 2 丁烷 答案 A 解析 CO 可与NaOH反应，故电解后不能得到CO ，A项错误；阳极发生失 2 2 电子的氧化反应，B项正确；阴极得电子，电极反应为2H O＋2e－===2OH－＋ 2 H ↑，C 项正确；根据电解 RCOONa 的 NaOH 溶液生成 R—R 可知，电解 2 CH COONa、CH CH COONa和NaOH的混合溶液，CH —、CH CH —可结合成乙 3 3 2 3 3 2 烷、丙烷、丁烷，D项正确。 5.(2019·江苏化学，10)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如 图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( ) A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋ B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 答案 C 解析 A项，铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁 失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，错误；B项，铁腐蚀过程中化 学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，错误；C项，构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，正确；D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失 去电子，空气中的O 得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。 2 6．(2020·北京卷)电化学制备H O 的方法。 2 2 已知反应2H O ===2H O＋O ↑能自发进行，反向不能自发进行，通过电解可 2 2 2 2 以实现由H O和O 为原料制备H O ，如图为制备装置示意图。 2 2 2 2 ①a极的电极反应式是________________________________________。 ②下列说法正确的是________。 A．该装置可以实现电能转化为化学能 B．电极b连接电源负极 C．该方法相较于早期制备方法具有原料廉价，对环境友好等优点 答案 ①O ＋2H＋＋2e－===H O ②AC 2 2 2 解析 ①a为阴极，a极的电极反应式是O ＋2H＋＋2e－===H O ；②A.根据 2 2 2 图示，该装置有电源，属于电解池，电解池是将电能转化为化学能的装置，故A正 确；B.电极b为阳极，电解池阳极与电源正极连接，故B错误；C.该装置的总反应 为2H O＋O ===2H O ，根据反应可知，制取双氧水的原料为氧气和水，来源广泛 2 2 2 2 原料廉价，对环境友好等优点，故C正确。 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．下列现象与电化学腐蚀无关的是( ) A．生铁比纯铁易生锈 B．纯银饰品久置表面变暗 C．黄铜(铜锌合金)制品不易产生铜绿 D．与铜管连接的铁管易生锈 答案 B 解析 A项，生铁能够构成原电池，所以比纯铁易生锈；B项，纯银不符合构 成原电池的条件，故它表面变暗与电化学腐蚀无关；C项，铜锌合金能构成原电池，锌做负极被氧化，铜被保护不易腐蚀；D项，铜管与铁管连接构成原电池，铁 做负极，易被腐蚀。 2．下列描述不符合生产实际的是( ) A．电解熔融的氧化铝制取金属铝时用铁做阳极 B．电解法精炼粗铜时用纯铜做阴极 C．电解饱和食盐水制烧碱时用涂镍碳钢网做阴极 D．在镀件上电镀锌时用锌做阳极 答案 A 解析 铁做阳极时，铁发生氧化反应生成Fe2＋，在阴极析出使铝不纯。 3．(2020·天津市实验中学高三模拟)以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的 酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( ) A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体 C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小 答案 D 解析 以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H O=====2KOH＋ 2 H ↑＋I (类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H 和KOH，阳极产物是I 。由于溶 2 2 2 2 液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极 附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以 溶液的pH逐渐增大，D错误。 4．(2020·河北保定市高三期末)用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为 1∶3的CuSO 和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有( ) 4 ①2Cu2＋＋2H O=====2Cu＋4H＋＋O ↑ 2 2 ②Cu2＋＋2Cl－=====Cu＋Cl ↑ 2 ③2Cl－＋2H O=====H ↑＋Cl ↑＋2OH－ 2 2 2 ④2H O=====2H ↑＋O ↑ 2 2 2 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．②④ 答案 C 解析 用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积之比为 1∶3的CuSO 和 4 NaCl的混合溶液，n(CuSO )＝1 mol，则n(NaCl)＝3 mol，n(CuSO )＝n(Cu2＋)＝1 4 4 mol，n(NaCl)＝n(Cl－)＝3 mol。第一阶段：阳极上Cl－放电、阴极上Cu2＋放电，当 铜离子完全反应时消耗2 mol Cl－，所以还剩余1 mol Cl－，此时发生的电解反应式为②；第二阶段：阳极上Cl－放电，阴极上H O放电，当Cl－完全反应前，发生的 2 电解反应式为③；第三阶段：电解Na SO 和NaOH的混合溶液，发生的电解反应 2 4 式为④；故合理选项是C。 5．(2020·山东等级模拟考)工业上电解NaHSO 溶液制备Na S O 。电解时，阴 4 2 2 8 极材料为Pb；阳极(铂电极)电极反应式为2HSO－2e－===S O＋2H＋。下列说法正 2 确的是( ) A．阴极电极反应式为Pb＋HSO－2e－===PbSO ＋H＋ 4 B．阳极反应中S的化合价升高 C．S O中既存在非极性键又存在极性键 2 D．可以用铜电极作阳极 答案 C 解析 A选项，阴极发生还原反应；B选项，S O的结构为 ， 2 S为＋6价，O为－2、－1价；D选项，若用铜作阳极则铜被氧化而溶解。 6．某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理，设计了如下装置(图a)。图a的 铁棒末段分别连上一块Zn片和Cu片，并静置于含有K [Fe(CN) ]及酚酞的混合 3 6 凝胶上，一段时间后发现凝胶的某些区域发生了变化(图b)。下列说法错误的是( ) A．甲区发生的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋ B．乙区产生Zn2＋ C．丙区呈现红色 D．丁区呈现蓝色 答案 A 解析 图a中为两种情况的吸氧腐蚀。锌比铁活泼，锌为负极：Zn－2e－ ===Zn2＋，铁为正极：O ＋4e－＋2H O===4OH－，A项错误、B项正确；铁比铜活泼， 2 2 铁为负极，生成的Fe2＋与[Fe(CN) ]3－结合产生蓝色沉淀，铜电极产生OH－，丙区 6 遇酚酞变红色，C、D项正确。 7．(2021·江西南昌高三摸底)利用质子传导型固体氧化物电解池将乙烷转化为乙 烯，示意图如图。下列说法正确的是( )A．电极a与电源的负极相连 B．固体电解质中质子向a极移动 C．电极b的电极反应式是CO ＋2e－＋2H＋===CO＋H O 2 2 D．电路中每通过2 mol电子时理论上可产生22.4 L乙烯 答案 C 解析 由题图可知，a极发生氧化反应，a为阳极，电极反应式为C H －2e－ 2 6 ===C H ＋2H＋，b 极为阴极，电极反应式为 CO ＋2e－＋2H＋===CO＋H O。 2 4 2 2 C H →C H ，C的化合价升高，发生氧化反应，故电极a为阳极，与电源的正极相 2 6 2 4 连，A项错误；电解池中阳离子向阴极移动，即质子向b极移动，B项错误；未指明 标准状况，无法求得乙烯的体积，D项错误。 8．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子 交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述中正确的是( ) A．电极a为粗铜，电极b为精铜 B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区 C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区 D．当电路中通过1 mol电子时，可生成32 g精铜 答案 D 解析 由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为精铜，电极b是阳极，为 粗铜，A项错误；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B项错误； 乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C项错误；当电路中通 过1 mol电子时，可生成0.5 mol铜，其质量为32 g，D项正确。 9．实验室可以用苯乙酮间接电氧化法合成苯甲酸，原理如图所示，下列说法不正确的是( ) A．这个装置是将电能转化为化学能 B．阴极反应是2H＋＋2e－===H ↑ 2 C．阳极I－失去电子后的产物与OH－反应的离子方程式为I ＋2OH－===I－＋ 2 IO－＋H O 2 D．此装置需要定期向电解质溶液中添加KI溶液 答案 D 解析 A．根据装置图可知，该装置为电解池，将电能转化为化学能，故A正 确；B.根据装置图可知，右边电极为阴极，氢离子得电子发生还原反应，反应是 2H＋＋2e－===H ↑，故B正确；C.左边电极为电解池的阳极，I－失电子发生氧化反 2 应，电极反应式是2I－－2e－===I ，所以阳极I－失去电子后的产物与OH－反应的 2 离子方程式为I ＋2OH－===I－＋IO－＋H O，故C正确；D.根据装置图可知，碘离 2 2 子循环利用，不需要定期向电解质溶液中添加KI溶液，故D不正确。 10.国际自然保护联盟(IUCN)发表的研究显示，如果温室气体排放维持现状 不受监管，到本世纪末，46个列入世界自然遗产的冰川中，有近半将消失。如图所 示电解装置可将CO 转化为乙烯，减少温室气体的排放，该装置的电解质溶液为 2 强酸性水溶液，电极材料为惰性电极。下列有关说法正确的是( ) A．a为电池的正极 B．电解过程中H＋移向阳极 C．反应前后溶液的pH保持不变 D．阴极反应式：2CO ＋12H＋＋12e－===C H ＋4H O 2 2 4 2 答案 D 解析 二氧化碳得电子生成乙烯，为阴极反应，所以a为电池的负极，A错误 电解过程中H＋移向阴极，B错误；阴极二氧化碳得电子生成乙烯，阳极氢氧根失电子放出氧气，总反应为2CO ＋2H O===C H ＋3O ，消耗水，H＋浓度增大，pH 2 2 2 4 2 减小，C错误；D正确。 11．(2020·陕西咸阳市高三二检)碳酸二甲酯[(CH O) CO]是一种具有发展前 3 2 景的“绿色”化工产品。电化学法合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示。下列说 法错误的是( ) A．石墨Ⅰ与直流电源正极相连 B．H＋由石墨Ⅱ通过质子交换膜向石墨Ⅰ移动 C．石墨Ⅰ上发生的电极反应为2CH OH＋CO－2e－===(CH O) CO＋2H＋ 3 3 2 D．电解过程中，阴极和阳极消耗气体的物质的量之比为1∶2 答案 B 解析 该装置有外接电源，是电解池，由图可知甲醇和一氧化碳发生氧化反 应生成碳酸二甲酯，则电极石墨Ⅰ为阳极，阳极反应为 2CH OH＋CO－2e－ 3 ===(CH O) CO＋2H＋，电极石墨Ⅱ为阴极，阳极产生的氢离子通过质子交换膜移 3 2 向阴极，氧气在阴极得电子与氢离子反应生成水，电极反应为 O ＋4e－＋4H＋ 2 ===2H O。石墨Ⅰ为阳极，与直流电源正极相连，故A正确；电解池工作时，H＋由 2 石墨Ⅰ通过质子交换膜向石墨Ⅱ移动，故B错误；石墨Ⅰ上电极反应为2CH OH 3 ＋CO－2e－===(CH O) CO＋2H＋，故C正确；常温常压下甲醇是液体，CO是气体， 3 2 电解池工作时转移电子守恒，根据关系式2CO～4e－～O 可知，阴极消耗的氧气 2 与阳极消耗的一氧化碳物质的量之比为1∶2，故D正确。 12．(2020·烟台模拟)我国科学家研制一种新型化学电池成功实现废气的处理 和能源的利用，用该新型电池电解CuSO 溶液，装置如图(H R和R都是有机物)。 4 2 下列说法不正确的是( ) A．b电极反应式为R＋2H＋＋2e－===H R 2B．电池工作时，负极区要保持呈酸性 C．工作一段时间后，正极区的pH变大 D．若消耗标准状况下112 mL O ，则电解后的CuSO 溶液pH约为1 2 4 答案 C 解析 A．b电极为正极，b电极发生：R＋2H＋＋2e－===H R，故A正确；B.a 2 电极发生：Fe2＋－e－===Fe3＋，a电极为负极，左侧还发生：2Fe3＋＋H S===2Fe2＋＋ 2 S＋2H＋，生成氢离子，所以电池工作时，负极区要保持呈酸性，故B正确；C.氢离 子通过质子交换膜进入正极区，所以正极区的pH基本不变，故C错误；D.右侧发 生反应：O ＋H R===R＋H O ，b电极发生：R＋2H＋＋2e－===H R，消耗2 mol电 2 2 2 2 2 子对应1 mol氧气，n(O )＝＝0.005 mol，转移电子0.01 mol，由电解总方程式： 2 2Cu2＋＋2H O=====2Cu＋O ↑＋4H＋知，生成氢离子 0.01 mol，c(H＋)＝＝0.1 2 2 mol/L，则电解后的CuSO 溶液pH约为1，故D正确。 4 二、非选择题(本题包括3小题) 13．(1)目前已开发出电解法制取ClO 的新工艺。 2 ①用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO (如图甲所示)，写 2 出阳极产生ClO 的电极反应式： 2 ______________________________________________________________。 ②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解， 则通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________ mol；用平衡移动原理解释 阴极区pH增大的原因：_______________________________________。 (2)钢铁锈蚀的原理如图乙所示。用箭头表示出图乙中电子的运动方向；请分 析高铁铁轨锈蚀的原因：___________________________________________。 答案 (1)①Cl－－5e－＋2H O===ClO ↑＋4H＋ 2 2②0.01 在阴极发生反应：2H＋＋2e－===H ↑，H＋浓度减小，使得H OOH 2 2 －＋H＋的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大 (2) 潮湿的空气与铁轨中的铁和碳构成原电池，铁为负极，发生氧化反应：Fe－2e －===Fe2＋；潮湿的空气作为电解质，因电解质中有H CO ，电离出氢离子，2H＋＋ 2 3 2e－===H ↑，发生析氢腐蚀；电解质中又溶有氧气，O ＋4e－＋2H O===4OH－，发 2 2 2 生吸氧腐蚀 解析 (1)①由题意可知，阳极上Cl－放电生成ClO ，由元素守恒可知，有水 2 参加反应，同时生成H＋，阳极的电极反应式为Cl－－5e－＋2H O===ClO ↑＋4H 2 2 ＋。②在阴极发生反应：2H＋＋2e－===H ↑，生成氢气的物质的量为＝0.005 mol， 2 通过阳离子交换膜的阳离子为＋1价离子，所以通过交换膜的阳离子的物质的量 为0.005 mol×2＝0.01 mol；电解时阴极附近H＋浓度减小，使得H OOH－＋H 2 ＋的平衡向右移动，溶液的pH增大。(2)钢铁的主要成分为铁和碳，与电解质溶液 构成原电池，铁为负极，碳为正极，电子由负极流向正极。高铁铁轨锈蚀的原因是 潮湿的空气与铁轨中的铁和碳构成了原电池，铁为负极，发生氧化反应：Fe－2e－ ===Fe2＋；潮湿的空气作为电解质，因电解质中有H CO ，电离出氢离子，2H＋＋2e 2 3 －===H ↑，发生析氢腐蚀；电解质中又溶有氧气，O ＋4e－＋2H O===4OH－，发生 2 2 2 吸氧腐蚀。 14．(2020·河南三门峡市高三一模)利用电化学原理，将NO 、O 和熔融KNO 2 2 3 制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含Cr O废水，如下图所示；电解过程中溶 2 液发生反应：Cr O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H O 2 2 (1)甲池工作时，NO 转变成绿色硝化剂Y，Y是N O ，可循环使用。则石墨Ⅱ 2 2 5 是 电 池 的 ________ 极 ； 石 墨 Ⅰ 附 近 发 生 的 电 极 反 应 式 为 ____________________________________________________________________。 (2)工作时，甲池内的NO向________极移动(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)；在相同条件下，消耗的O 和NO 的体积比为________。 2 2 (3) 乙 池 中 Fe(Ⅰ) 棒 上 发 生 的 电 极 反 应 为 ___________________________________________________________________。 (4)若溶液中减少了0.01 mol Cr O，则电路中至少转移了________mol电子。 2 答案 (1)正 NO ＋NO－e－===N O 2 2 5 (2)石墨Ⅰ 1∶4 (3)Fe－2e－===Fe2＋ (4)0.12 解析 (1)根据图示知，甲池为燃料电池，电池工作时，石墨Ⅰ附近NO 转变 2 成N O ，发生氧化反应，电极反应式为NO ＋NO－e－===N O ；石墨Ⅱ是电池的 2 5 2 2 5 正极，氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O ＋4e－＋2N O ===4NO。(2)电 2 2 5 池工作时，电解质中阴离子移向负极，即甲池内的NO向石墨Ⅰ极移动；根据，两 极的电极反应式NO ＋NO－e－===N O 、O ＋4e－＋2N O ===4NO，利用电子守 2 2 5 2 2 5 恒可知，在相同条件下，消耗的O 和NO 的体积比为1∶4。(3)乙池为电解池， 2 2 Fe(Ⅰ)棒为电解池的阳极，发生的电极反应为 Fe－2e－===Fe2＋。(4)根据反应： Cr O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H O 知，若溶液中减少了 0.01 mol 2 2 Cr O，则参加反应的Fe2＋为0.06 mol，根据电极反应：Fe－2e－===Fe2＋知，电路中 2 至少转移了0.12 mol电子。 微专题23 离子交换膜在电化学中的应用 1．常见的离子交换膜 离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。 2．离子交换膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3．离子交换膜的类型 种类 允许通过的离子及移动方向 说明 阳离子 阳离子→移向电解池的阴极或 阴离子和气体不能通 交换膜 原电池的正极 过 阴离子 阴离子→移向电解池的阳极或 阳离子和气体不能通 交换膜 原电池的负极 过 质子 质子→移向电解池的阴极或原 只允许H＋通过 交换膜 电池的正极 4.思维建模[示例] 三室式电渗析法处理含Na SO 废水的原理如下图所示，采用惰性电极，ab、 2 4 cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO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。判断ab、cd是什么交换膜； 判断离子的迁移方向；书写电极反应式；判断电极产物。 [思维模板] ①弄清是原电池还是电解池，判断电极 有外接电源→电解池；n→阳极，m→阴极 ②根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类 Na＋→通过ab→阴极⇒ab是阳离子交换膜 SO→通过cd→阳极⇒cd是阴离子交换膜 ③根据放电顺序写出电极反应式 阴极，阳离子竞争放电，放电顺序：H＋＞Na＋，阴极的电极反应式为2H O＋2e 2 －===H ↑＋2OH－； 2 阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：OH－＞SO，阳极的电极反应式为2H O－ 2 4e－===O ↑＋4H＋。 2 ④根据电极反应式和离子移动方向确定电极反应物 阴极H＋放电生成H ，剩余OH－与迁移过来的Na＋生成NaOH； 2 阳极OH－放电生成O ，剩余H＋与迁移过来的SO生成H SO 。 2 2 4 类型一 通过电解利用交换膜除杂 【典例1】 (2021·1月重庆市学业水平选择考适应性测试，10)双极膜在电渗析中 应用广泛，它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层， 工作时水层中的H O解离成H＋和OH－，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移 2 下图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。 INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\SJ4.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\SJ4.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\SJ4.TIF" \* MERGEFORMATINET下列说法正确的是( ) A.出口2的产物为HBr溶液 B.出口5的产物为硫酸溶液 C.Br－可从盐室最终进入阳极液中 D.阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H ↑ 2 答案 D 解析 阴极，水中H＋放电，双极膜中水解离生成的H＋移向阴极区，OH－移向交 换室1，与NaBr溶液中通过阳离子交换膜进入交换室1的Na＋组成NaOH溶液， 出口1为Na SO 溶液，出口2为NaOH溶液，同理，阳极，水中OH－放电，双极膜 2 4 中的OH－移向阳极，H＋移向交换室2，与通过阴离子交换膜进入交换室2的Br－ 组成HBr，出口4产物为HBr溶液，出口5为Na SO 溶液。A项，Br－无法通过阳 2 4 离子交换膜，错误；B项，出口5产物为Na SO ，错误；C项，Br－不能通过双极膜 2 4 中的阳离子交换膜，错误。 类型二 通过电解利用交换膜制备物质 【典例2】 高铁酸钠(Na FeO )是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓 2 4 NaOH溶液制备Na FeO ，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间 2 4 隔室。下列说法错误的是( ) A．阳极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H O 2 B．甲溶液可循环利用 C．离子交换膜a是阳离子交换膜 D．当电路中通过2 mol电子的电量时，会有2 mol H 生成 2答案 D 解析 A项，阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋ 4H O，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根 2 甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C项，电解池中阳离子向阴极移 动，通过离子交换膜a的是Na＋，故a为阳离子交换膜，正确；D项，阴极发生还原 反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为 2H O＋2e－ 2 ===H ↑＋2OH－，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H 生成，错误。 2 2 1.(2021·1月辽宁普高校招生考试适应性测试，13) Hg－Hg SO 标准电极常用于 2 4 测定其他电极的电势，测知Hg－Hg SO 电极的电势高于Cu电极的电势。以下说 2 4 法正确的是( ) INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\D12.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\D12.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\D12.TIF" \* MERGEFORMATINET A.K SO 溶液可用CCl 代替 2 4 4 B.Hg－Hg SO 电极反应为Hg SO －2e－===2Hg＋SO 2 4 2 4 C.若把Cu－CuSO 体系换作Zn－ZnSO 体系，电压表的示数变大 4 4 D.微孔瓷片起到阻隔离子通过的作用 答案 C 解析 CCl 为非电解质，不能导电，因此不能用CCl 代替K SO 溶液，A错误； 4 4 2 4 由上述分析可知，Hg－Hg SO 电极为正极，其电极反应式：Hg SO ＋2e－===2Hg 2 4 2 4 ＋SO，B错误；由于Cu－CuSO 体系是电池的负极，失去电子发生氧化反应，若 4 换成更加活泼的Zn－ZnSO 体系，更容易失去电子，电压表的示数变大，C正确； 4 微孔瓷片起到便于离子通过，而阻隔溶液通过的作用，D错误。2．(2020·安徽示范名校联考)某电池研究员使用锂－磺酰氯(Li－SO Cl )电池 2 2 作为电源电解制备 Ni(H PO ) ，其工作原理如图所示。已知电池反应为 2Li＋ 2 2 2 SO Cl ===2LiCl＋SO ↑。下列说法错误的是( ) 2 2 2 A．电池中C电极的电极反应式为SO Cl ＋2e－===2Cl－＋SO ↑ 2 2 2 B．电池的e极连接电解池的h极 C．膜a是阳离子交换膜，膜c是阴离子交换膜 D．电解池中不锈钢电极的电极反应式为2H O＋2e－===H ↑＋2OH－ 2 2 答案 C 解析 在锂－磺酰氯电池中，Li为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，C为 正极，电极反应式为SO Cl ＋2e－===2Cl－＋SO ↑；在电解池中，不锈钢为阴极， 2 2 2 电极反应式为2H O＋2e－===H ↑＋2OH－，镍为阳极，电极反应式为 Ni－2e－ 2 2 ===Ni2＋。由已知电池反应可知C电极为正极，发生还原反应，电极反应式为 SO Cl ＋2e－===2Cl－＋SO ↑，A项正确；由题目信息可知镍应作电解池的阳极， 2 2 2 与外接电源的正极相连，不锈钢作电解池的阴极，与外接电源的负极相连，故电 池的e极连接电解池的h极，B项正确；Ⅱ室为产品室，故阳极上Ni失去电子生 成的Ni2＋通过膜a进入产品室，Ⅲ室中的H PO通过膜b进入产品室，与Ni2＋形 2 成Ni(H PO ) ，故膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，膜c应为阳离子交 2 2 2 换膜，以防Ⅳ室的OH－通过膜c进入Ⅲ室与NaH PO 反应消耗原料，同时Na＋通 2 2 过膜c进入Ⅳ室可制备浓氢氧化钠溶液，C项错误；由图像分析可知，D项正确。 3．(2020·河北衡水中学高三联考)一种浓差电池如下图所示，阴、阳离子交换 膜交替放置，中间的间隔交替充以河水和海水，选择性透过Cl－和Na＋，在两电极 板形成电势差，进而在外部产生电流。下列关于该电池的说法错误的是( ) A．a电极为电池的正极，电极反应为2H＋＋2e－===H ↑ 2B．A为阴离子交换膜，C为阳离子交换膜 C．阳极(负极)隔室的电中性溶液通过阳极表面的氧化作用维持 D．该电池的缺点是离子交换膜价格昂贵，电极产物也没有经济价值 答案 D 解析 A项，b电极电子流出，b为电池的负极，a电极为电池的正极，电极反 应为2H＋＋2e－===H ↑，正确；B项，钠离子向a电极方向移动，氯离子向b电极 2 方向移动，所以A为阴离子交换膜，C为阳离子交换膜，正确；C项，阳极(负极)隔 室中氯离子放电产生氯气，保持溶液中的电荷守恒，正确；D项，电极产物是化工 产品，有较高经济价值，错误。 4．(2021·湖南汨罗市高三检测)处理烟气中的SO 可以采用碱吸——电解法， 2 其流程如图1；模拟过程Ⅱ如图2，下列推断正确的是( ) 图1 图2 A．膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜 B．若用锌锰碱性电池为电源，a极与锌极相连 C．a极的电极反应式为2H O－4e－===4H＋＋O ↑ 2 2 D．若收集22.4 L的P(标准状况下)，则转移4 mol电子 答案 B 解析 由图1可知，氢氧化钠溶液与烟气中的SO 反应生成亚硫酸钠溶液， 2 电解亚硫酸钠溶液制得氢氧化钠溶液和硫酸，制得的氢氧化钠溶液可以循环使用 由图2可知，电解Na SO 溶液时，亚硫酸根通过阴离子交换膜进入右室，在b极 2 3 上失电子发生氧化反应生成硫酸根，SO－2e－＋H O===SO＋2H＋，则b极为阳极， 2 与电源正极相连，左室中，水在a极得电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为 2H O＋2e－===2OH－＋H ↑，溶液中OH－浓度增大，Na＋离子通过阳离子交换膜 2 2 进入左室，则a极为阴极，与电源负极相连，则膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离 子交换膜，故A错误；a极为阴极，与锌锰碱性电池的负极锌极相连，故B正确；a极反应式为2H O＋2e－===2OH－＋H ↑，故C错误；由阴极电极反应式可知，若 2 2 收集标准状况下22.4 L H ，转移2 mol电子，故D错误。 2