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知识清单20 电解池 金属的腐蚀与防护
知识点01 电解池
知识点02 金属的腐蚀与防护
知识点03 特殊形式的电化学装置
知识点01 电解池
一、电解的原理
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有与直流
电源
相连的两个电极。
②电解质溶液（或熔融电解质）。
③形成闭合回路。
2．电解池的工作原理
1
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（1）电极反应
①阳极：连原电池的正极，发生氧化反应
②阴极：连原电池的负极，发生还原反应
（2）三个“流向”
①电子流向：阳极---------→阴极
②电流流向：阴极---------→阳极-------→阴极
③离子流向：阳离子→阴极；阴离子→阳极
（3）电势高低
①原电池：正极＞负极
②电解池：阴极＞阳极
3．电极按性质分类
（1）惰性电极：由Pt
（铂）
、Au
（金）
、C （石墨）
组成的电极
（2）活泼电极：除了Pt、Au 以外的其他金属电极
4．阴阳两极上放电顺序
（1）阴极（与电极材料无关）：氧化性强的微粒先放电，放电顺序：
（2）阳极（与电极材料有关）：
①若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。
②若是惰性电极作阳极，放电顺序为：
（3）三注意
①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。
②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－＞OH－；阴极：Ag+＞Cu2+＞H+。
③电解水溶液时，K+～Al3+不可能在阴极放电。
5．重要的电化学反应式（水的化学计量数为2）
（1）铅蓄电池充放电反应：Pb+
PbO
2+2
H 2SO4
2 PbSO
4+2
H 2O
（2）吸氧腐蚀的正极反应
①弱酸性、中性或碱性：2H2O+O2+ 4e
－
4OH
－
②酸性：4 H + +O
2+4e
－
2H2O
③CO2：O2+ 4e
－ + 2 CO
2
2CO3
2－
（3）阳极OH－的放电反应
2
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①碱溶液中OH－的放电反应：4OH
－ －
4e
－
2H2O+O2↑
②水中的OH－的放电反应：2H2O －
4e
－
O2↑
+4
H +
（3）阴极H+的放电反应
①酸溶液中H+的放电反应：2 H + +2e
－
H2↑
②水中的H+的放电反应：2H2O +2e
－
H2↑
+ 2 OH
－
（4）惰性电极电解溶液
①NaCl：2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑
+ H 2↑
②CuSO4：2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑
+2
H 2SO4
③AgNO3：4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑
+4HNO
3
④Cu（NO3）2：2Cu
（
NO
3）2+2H2O
2Cu+O2↑
+4HNO
3
6．其他
（1）电解质溶液的选择
①碱金属电极：不选择水溶液及醇类，一般选择有机电解质或固体电解质
②盐桥式原电池：负极材料和与其反应的电解质在不同的容器中
（2）电极pH 变化
①看该电极反应是消耗还是产生H+或OH－
②若H+或OH－无变化，看该电极是消耗还是产生水
（3）溶液pH 变化
①看总反应是消耗还是产生H+或OH－
②若H+或OH－无变化，看总反应是消耗还是产生水
（4）指示剂颜色变化和电极极性的关系
指示剂
颜色变化
放电微粒
电极极性
酚酞
变红
H +
阳极或正极
石蕊
变红
OH
－
阳极
淀粉
变蓝
I －
阳极
二、用惰性电极电解溶液
1．电解水型
（1）放电微粒：H + 离子和OH
－ 离子同时放电
（2）放电产物：同时有H2 和O2产生
（3）溶液的变化
电解液
浓度变化
pH 变化
溶液的复原
H2SO4
变大
变小
加H2O
NaOH
变大或不变
变大或不变
加H2O
3
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KNO3
变大或不变
不变
加H2O
2．电解电解质型
（1）放电微粒：电解质中阴阳离子同时放电
（2）溶液的变化
电解液
浓度变化
pH 变化
溶液的复原
HCl
变小
变大
通HCl 气体
CuCl2
变小
理论变大，实际变小
加CuCl2固体
3．放氢生碱型
（1）放电微粒：水中的H + 离子和电解质中的阴离子同时放电
（2）阴极产物：H2和OH
－ （2H2O +2e
－
H2↑
+ 2 OH
－ ）
（3）溶液的变化
电解
液
浓度变化
pH 变化
溶液的复原
NaCl
变小
变大
通HCl 气体
Na2S
变小
变大
通H2S 气体
4．放氧生酸型
（1）放电微粒：水中的OH
－ 离子和电解质中的阳离子同时放电
（2）阳极产物：O2和H + （2H2O －
4e
－
O2↑
+4
H + ）
（3）溶液的变化
电解液
浓度变
化
pH 变化
溶液的复原
CuSO4
变小
变小
加Cu
O 或CuC
O 3固体
AgNO3
变小
变小
加Ag2O 或Ag2C O 3 固体
【特别提醒】
（1）在“电解水型”中，若电解某物质的饱和溶液，则电解过程中会析出晶体，其浓度和pH 均不变。
（2）电解CuCl2溶液的pH 变化
①理论变大：平衡Cu2++2H2O
Cu（OH）2+2H+逆向移动，c（H+）减小
②实际变小：Cl2+H2O
H++Cl－+HClO，c（H+）增大
（3）电解后溶液的复原原则：少什么加什么，少多少加多少
（4）注意过度电解
①NaCl：2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑，2H2O
2H2↑+O2↑，加盐酸恢复原状
②CuSO4：2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4，2H2O
2H2↑+O2↑，加Cu
（
O H ）
2或
Cu
2
（
O H ）
2C O 3 恢复原状
三、用活泼电极电解溶液
1．电解精炼铜（含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt 等杂质）
4
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（1）电解池的构成
①粗铜作阳极
②精铜作阴极
③硫酸酸化的CuSO4 溶液作电解液
（2）电极反应
①阳极：Zn
－
2e
－
Zn
2+ 、Fe
－
2e
－
Fe
2+ 、Ni
－
2e
－
Ni
2+ 、Cu
－
2e
－
Cu
2+
②阴极：Cu
2+ +2e
－
Cu
（3）精炼结果
①比铜活泼的金属：变成阳离子留在溶液中
②比铜不活泼的金属：形成阳极泥
③铜在阴极上形成精铜
（4）反应特点
①阳极材料被消耗，需要及时补充
②溶液中的阴离子SO4
2－浓度不变
③电解过程中原电解质溶液浓度减小
④阳极减重量和阴极增重量的关系不确定
2．电镀
（1）电解池的构成
①镀层金属作阳极
②被镀物品作阴极
③含镀层金属离子溶液作电解液
（2）电极反应
①阳极：Cu
－
2e
－
Cu
2+
②阴极：Cu
2+ +2e
－
Cu _
（3）反应特点
①不能写出总反应方程式
②电解过程中原电解质溶液浓度不变
3．用活泼电极电解制备物质
（1）用铁为阳极电解KOH 溶液制备K2FeO4
①阳极：Fe
－
6 e － + 8 OH
－
Fe
O 4
2 － + 4 H 2O
5
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②阴极：2H2O +2e
－
H2↑
+ 2 OH
－
③电解：Fe
+ 2KOH
+ 2 H 2O
K2FeO4+ 3 H 2↑
（2）用铜为阳极电解NaOH 溶液制备Cu2O
①阳极：2Cu+2OH
－ －
2e
－
Cu2O+H2O
②阴极：2H2O +2e
－
H2↑
+ 2 OH
－
③电解：2Cu+H2O
Cu2O+H2↑
三、用惰性电极电解熔融物
1．电冶炼：制备K、Ca、Na、Mg、Al 等活泼金属
（1）炼钠的方法：电解熔融的NaCl
①阳极反应：2Cl
－ －
2e
－
Cl2↑
②阴极反应：2Na
+ +2e
－
2Na
③电解反应：2NaCl
2Na+Cl2↑
（2）炼镁的方法：电解熔融的MgCl2
①阳极反应：2Cl
－ －
2e
－
Cl2↑
②阴极反应：Mg
2 + +2e
－
Mg
③电解反应：MgCl2
Mg+Cl2↑
（3）炼铝的方法：电解熔融的Al2O3
①阳极反应：2O
2 － －
4 e －
O2↑
②阴极反应：Al
3 + + 3 e －
Al
③电解反应：2Al2O3
4Al+3O2↑
④不用氯化铝的原因：AlCl3 是共价化合物，熔融状态下不导电
⑤冰晶石的作用：作熔剂，降低氧化铝的熔点，节能
⑥阳极石墨被氧气腐蚀，需定期更换
2．电解熔融的碳酸钠
（1）阳极反应：2CO3
2 － －
4 e －
O2↑
+ 2 CO
2↑
（2）阴极反应：2Na
+ +2e
－
2Na
（2）电解反应：2Na2CO3
4Na+O2↑
+ 2 CO
2↑
6
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易错点一．电解池与原电池的比较
电解池
原电池
能否自发
使“不能”变为“能”或使“能”
变为“易”
能自发进行
能量转化
电能转化为化学能
化学能转化为电能
装置
有外加电源
无外加电源
电极
由外加电源决定：
阳极：连电源的正极；
阴极：连电源的负极
由电极或反应物性质决定，称为正
极或负极
反应
类型
阳极：氧化反应；
阴极：还原反应
负极：氧化反应；
正极：还原反应
离子移动
阳离子移向阴极；
阴离子移向阳极
阳离子移向正极；
阴离子移向负极
相同点
都是电极上的氧化还原反应，都必须有离子导体
易错点二 书写电解池的电极反应式的方法
①书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，弱电解质要
写成分子式。
如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；总反应
离子方程式为2Cl－＋2H2O=====2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
②电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。
Fe
③
3＋在阴极上放电时生成Fe2＋而不是得到单质Fe。
【典例01】（2023·浙江选考1 月）在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料（TiSi），电
解装置如图，下列说法正确的是（ ）
A. 石墨电极为阴极，发生氧化反应
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B. 电极A 的电极反应：
C. 该体系中，石墨优先于Cl-参与反应
D. 电解时，阳离子向石墨电极移动
【答案】C
【解析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C 转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源
正极相连，则电极A 作阴极，TiO2和SiO2获得电子产生电池材料（TiSi），电极反应为
。在外加电源下石墨电极上C 转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳
极，A 错误；电极A 的电极反应为
，B 错误；根据图中信息可知，该体系
中，石墨优先于Cl-参与反应，C 正确；电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A 移动，D 错误；故
选C。
【典例02】（2022·广东卷）以熔融盐为电解液，以含
和
等的铝合金废料为阳极进行电
解，实现
的再生。该过程中
A. 阴极发生的反应为
B. 阴极上
被氧化
C. 在电解槽底部产生含
的阳极泥
D. 阳极和阴极的质量变化相等
【答案】C
【解析】根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该
题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg 和Si 等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可
使阳极区Mg 和Al 发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu 和Si 不参与反应，阴极区Al3+得电
子生成Al 单质，从而实现Al 的再生，据此分析解答。阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg 在阳
极失电子生成Mg2+，A 错误；Al 在阳极上被氧化生成Al3+，B 错误；阳极材料中Cu 和Si 不参与氧化反
应，在电解槽底部可形成阳极泥，C 正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会
形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的
质量变化不相等，D 错误；故选C。
【典例03】（2022·浙江卷）通过电解废旧锂电池中的
可获得难溶性的
和
，
电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不
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计)。下列说法不正确的是
A.电极A 为阴极，发生还原反应
B.电极B 的电极发应：
C.电解一段时间后溶液中
浓度保持不变
D.电解结束，可通过调节
除去
，再加入
溶液以获得
【答案】C
【解析】由电解示意图可知，电极B 上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B
为阳极，电极A 为阴极，得电子，发生还原反应，A 正确；由电解示意图可知，电极B 上Mn2+失电子转化
为了MnO2，电极反应式为：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B 正确；电极A 为阴极，LiMn2O4得电子，电极
反应式为：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：
2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C 错误；电解池总反应为：
2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH 将锰离子转化为沉淀除去，然
后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D 正确；故选C。
知识点02 金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀和电化学防护
1．金属的腐蚀
（1）化学腐蚀
①反应类型：普通的化学反应
②特点：无电流产生，电子直接转移给氧化剂
（2）电化腐蚀
①反应类型：原电池反应
②特点：有电流产生，电子间接转移给氧化剂
（3）普遍性：两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
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2．电化学腐蚀的类型
（1）析氢腐蚀
①形成条件：水膜酸性较强
②特点：在密闭容器中气体压强增大
（2）吸氧腐蚀
①形成条件：形成条件：水膜酸性很弱或呈中性甚至碱性
②特点：在密闭容器中气体压强减小
（3）特殊性：在酸性条件下，氢前的活泼金属发生析氢腐蚀，氢后的不活泼金属发生吸氧腐蚀
（4）普遍性：吸氧腐蚀更为普遍
3．钢铁吸氧腐蚀的过程
（1）腐蚀过程
①负极反应：Fe
－
2e
－
Fe
2+
②正极反应：2H2O+O2+4e
－
4OH
－
③电池反应：2Fe+2H2O+O2
2 Fe
（
OH
）
2
（2）后续反应
①氧化反应：4Fe
（
OH
）
2+O2+2H2O
4Fe
（
OH
）
3
②部分分解：2 Fe
（
OH
）
3
Fe2O3· x H 2O +
（
3 －
x ）
H 2O
（3）铁锈成分：Fe2O3的复杂水合物（Fe2O3·nH2O）
（4）铁在无氧条件下的生锈过程：Fe
Fe2+
Fe(OH)2
4．金属的电化学防护
（1）原电池防护法：牺牲阳极的阴极保护法
①负极：比被保护金属活泼的金属
②正极：被保护的金属设备
（2）电解池防护法：外加电流的阴极保护法
①阳极：惰性电极
②阴极：被保护的金属设备
5．金属腐蚀速率的比较
（1）同一金属：离子浓度大＞离子浓度小＞非电解质
（2）同一电解液
①电解质浓度越大，金属腐蚀越快
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②电解腐蚀＞原电池腐蚀＞化学腐蚀＞有防护的腐蚀
（3）不同金属、同一电解液：两金属活动性相差越大，活泼金属腐蚀越快
易错点 判断金属腐蚀快慢的规律
(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。
【典例04】支撑海港码头基础的防腐技术，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列
有关表述正确的是
A．高硅铸铁作用为传递电流和损耗阳极材料
B．通电后外电路电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁
C．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
D．该防腐技术为牺牲阳极的阴极保护法
【答案】C
【解析】A．高硅铸铁为惰性辅助阳极，作用为传递电流，没有作损耗阳极材料，A 错误；B．高硅铸
铁为阳极，通电后，电子从阳极（高硅铸铁）经导线流向电源正极，负极流向阴极（钢管柱），B 错误；
C．钢管桩为电解池的阴极，没有被损耗，其表面腐蚀电流接近为零，C 正确；D．在电流的作用下，该装
置为外接电源的阴极保护法，D 错误；故选C。
【典例05】下列有关金属的腐蚀与防护叙述正确的是
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A．铁管上镶嵌锌块，采用的是牺牲阳极法使铁不易被腐蚀
B．用锡焊接的铁质品，焊接处不易腐蚀
C．用铁电极电解饱和食盐水：
D．用外加电流法保护钢铁设备时，将设备连接电源正极
【答案】A
【解析】A．铁块上镶嵌锌块，锌金属活动性强于铁，作负极起到保护铁管的作用，采用的是牺牲阳
极的阴极保护法，A 正确；B．铁的金属活动性强于锡，用锡焊接的铁制品，焊接处铁作负极较易被腐
蚀，B 错误；C．用铁作电极电解饱和食盐水，阳极上铁失电子而不是氯离子失电子，C 错误；D．用外加
电流法保护钢铁设备，设备连接电源负极，D 错误；故选A。
【典例06】下列关于金属的电化学腐蚀与防护的说法正确的是
A．铜板打上铁铆
钉后，铜板更易被腐
蚀
B．钢闸门与电源的负极
相连，可防止钢闸门腐蚀
C．金属M 比铁活
泼，电子由钢铁输水管
流出
D．阴极的电极
反应式为
【答案】B
【解析】A．铜板打上铁铆钉后，铁、铜与水膜形成原电池，铜做正极被保护，则铜板不易被腐蚀，
故A 错误；B．钢闸门与电源的负极相连防止钢闸门腐蚀的方法为外加直流电源的阴极保护法，故B 正
确；C．金属M 比铁活泼，在潮湿的环境中M 与铁构成原电池，M 做负极被损耗，则电子由金属M 流
出，故C 错误；D．由图可知，与电源负极相连的铁管道为电解池的阴极，水在阴极得到电子发生还原反
应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e—=2OH—+H2↑，故D 错误；故选B。
知识点03 特殊形式的电化学装置
一、含离子交换膜电化学装置分析
1．离子交换膜在电解池中的作用
（1）隔离：将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触
①防止副反应发生，避免影响所制取产品的质量
②防止副反应发生，避免引发不安全因素（如爆炸）
（2）通透：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）实例：氯碱工业中阳离子交换膜的作用
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①平衡电荷，形成闭合回路；
②防止Cl2和H2混合而引起爆炸；
③避免Cl2与NaOH 反应生成NaClO，影响NaOH 的产量；
④避免Cl－进入阴极区导致制得的NaOH 不纯。
2．常见的离子交换膜（隔膜）
（1）阳离子交换膜：简称阳膜，只允许阳离子通过
（2）阴离子交换膜：简称阴膜，只允许阴离子通过
（3）质子交换膜：只允许氢离子通过
3．含离子交换膜电化学装置的几个区域
（1）原料区
①主料区：加入原料的浓溶液，流出原料的稀溶液
②辅料区：加入辅料的稀溶液，流出辅料的浓溶液
（2）产品区：产品中的阴阳离子通过离子交换膜进入该区域
（3）缓冲区：两侧的离子交换膜属性相同，起防漏的保护作用
（4）计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移
装置
问题
根据O2~4e－~4H+，阳极
产生lmol O2时，有
4mol H+由阳极移向阴
极，则阳极溶液的质量
减轻32g+4g＝36g
二、多池串联池属性的判断
1．有外接电源的全部都是原电池
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2．无明显外接电源的一般只有1 个原电池，其余全是电解池
（1）有盐桥的是原电池
（2）有燃料电池的是原电池
（3）能发生自发氧化还原反应的装置为原电池
（4）多个自发，两电极金属性相差最大的为原电池
3．电极的连接顺序：负→阴→阳→阴→…→阳→正
4．串联电路的特点：每一个电极转移的电子数都相等
三、电化学的相关计算
1．方法：电子守恒和电荷守恒列关系式
（1）电子守恒：两极得失电子数相等
①串联电路各支路转移的电子数相同，按支路算
②并联电路总电子数等于支路电子数之和，按干路算
（2）电荷守恒：1 个电子对应1 个正电荷或负电荷
（3）常用关系式：O2~4e－~4Ag~2Cu~2H2~2Cl2~4OH－~4H+~
Mn+
2．电化学计算的物理公式
（1）电量公式：Q＝It＝nNAq＝nF
（2）电能公式：W＝UIt＝UQ
①n——得失电子的物质的量（mol）
②NA——阿伏加德罗常数（6.02×10
23 mol－1）
③q——1 个电子所带的电量（1.60×10
－ 19 C）
④I——电流强度（A）
⑤t——时间（s）
⑥F——法拉弟常数（96500C/mol）
⑦U——电压（V）
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⑧W——电能（J）
3．几个注意问题
（1）气体体积相关计算时，必须注明标准状况
（2）计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移
八、电解混合溶液或混合物时要注意以下问题
1．首先要考虑阳极是否是惰性电极
（1）若阳极是惰性电极，则溶液中的阴离子放电
（2）若阳极是活泼电极，则是活泼电极放电
2．其次要考虑离子间能否发生化学反应
（1）电解等物质的量的Ag+、Cl－、SO4
2－、Ba2+、Na+、NO3
－混合液
（2）阳极产物与阴极产物的物质的量之比为1 ∶
2
3．不能按照电解各物质计算，必须根据离子放电顺序计算判断
（1）惰性电极电解KCl 和CuSO4的混合溶液
①首先电解Cu
Cl
2
②其次电解H2O
（2）阴阳两极都可能发生多个反应，满足阴阳两极得失电子总数相等
易错点 “隔膜”电解池的解题步骤
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。
第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方
向。
第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或
避免产物因发生反应而造成危险。
【典例07】（2023·湖北卷）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿
色化。该装置工作时阳极无
生成且KOH 溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为
。下列说
法错误的是（ ）
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A. b 电极反应式为
B. 离子交换膜为阴离子交换膜
C. 电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE 膜
D. 海水为电解池补水的速率为
【答案】D
【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a 电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b 电
极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-
=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O=====2H2↑+O2↑，据此解答。b 电极反应式为b 电极为阴极，发生还原反
应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A 正确；该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH 浓度不变，阳极发
生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜
进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B 正确；电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动
能高的水可穿过PTFE 膜，为电解池补水，故C 正确；由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗
1molH2O，生成H2的速率为
，则补水的速率也应是
，故D 错误；故选D。
【典例08】下列说法正确的是
A．乙池中石墨电极表面有气泡产生，丙池中
向右侧
电极移动
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B．甲池通入
的电极反应为
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量
固体能使
溶液恢复到原浓度
D．收集一段时间后丙池中两电极上产生的气体，左侧电极可能得到混合气体
【答案】D
【分析】由图可知，甲为原电池，甲醇通入极为负极，氧气通入极为正极，乙为电解池，石墨为阳
极，Ag 为阴极，丙为电解池，左侧Pt 电极为阳极，右侧Pt 电极为阴极，据此作答。
【解析】A．乙池中石墨电极为阳极，溶液中氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为4OH--4e-
=O2↑+2H2O，丙为电解池，阴离子向阳极(左侧Pt 电极)移动，故A 错误；
B．在燃料电池甲池中，负极是甲醇发生失电子的氧化反应，在碱性电解质下的电极反应为
CH3OH-6e-+8OH-=
+6H2O，故B 错误；
C．电解池乙池中，电解后生成硫酸、铜和氧气，要想复原，要加入氧化铜，故C 错误；
D．丙池是电解池，左侧电极是阳极，开始生成氯气，电极反应式为2Cl--2e=Cl2↑，当氯离子消耗完以
后，电极继续生成氧气，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，故左侧电极可能得到混合气体，故D 正确；
故选D。
【典例09】回答下列问题：
(1)图中甲装置为
碱性燃料电池，其电极均为
电极，装置乙中，C、D 电极为
电极，其
表面均覆盖着
，其电解液为稀
溶液。
①甲装置中能量的转化形式主要为 。
②写出乙装置中D 极的电极反应式 。
③当有46g 二甲醚参加反应时，电路中通过的电子的数目为 。
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(2)钢铁锈蚀图如图丙所示：
①钢铁锈蚀的负极反应式为 。
②钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为 。
(3)我国的科技人员为了消除
的污染，利用原电池原理，变废为宝，设计由
和
来制备硫酸，
设计装置如图丁所示，电极A、B 为多孔的惰性材料，则A 极为 (填“正极”或“负极”)，B 极的
电极反应式是 。
【答案】(1)化学能转化为电能
12NA
(2)
(3)正极
【解析】（1）由图可知，装置甲为二甲醚燃料电池，通入二甲醚的A 电极为负极，通入氧气的B 电
极为正极，装置乙为电解池，与负极相连的D 电极为阴极，与正极相连的C 电极为阳极；
①由分析可知，装置甲为化学能转化为电能的二甲醚燃料电池；
②装置乙为电解池，与负极相连的D 电极为阴极，硫酸铅在阴极得到电子发生还原反应生成铅和硫酸
根离子，电极反应式为
；
③由分析可知，通入二甲醚的A 电极为负极，二甲醚碱性条件下在负极失去电子发生氧化反应生成碳
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酸根离子和水，电极反应式为CH3OCH3＋16OH－－12e－=2CO
＋11H2O，则当有46g 二甲醚参加反应时，
电路中通过的电子的数目为
×12×NAmol—1=12NA；
（2）①钢铁锈蚀时，铁做原电池的负极，碳为正极，铁在负极失去电子发生氧化反应生成亚铁离
子，电极反应式为
；
②钢铁发生吸氧腐蚀时，铁做原电池的负极，碳为正极，水分子作用下，氧气在正极得到电子发生还
原反应生成氢氧根离子，电极反应式为
；
（3）由图可知，该装置为原电池，通入氧气的A 电极为正极，通入二氧化硫的B 电极为负极，水分
子作用下，二氧化硫在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为。
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