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备战2026 年高考化学【一轮·夯基提能】精讲精练复习讲义
第36 讲 电解池及其应用、金属的腐蚀与防护 （讲义）
讲义
夯基·知识精讲
【知识点1】电解原理+5 道例题
【知识点2】电解电解质溶液的不同类型+5 道例题
【知识点3】电解原理的应用——氯碱工业+5 道例题
【知识点4】电解原理的应用——电解精炼、电镀、电冶金+5 道例题
【知识点5】有关电化学的计算+5 道例题
【知识点6】金属的腐蚀与防护+5 道例题
练习
提能·课后精练
选择题：
15
题
非选择题：
5
题
建议时长：
75
分钟
实际时长： 分钟
【知识点1】电解原理
1．电解和电解池
电解
使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过
程。电解是不可逆的，电解质导电一定发生化学变化。
电解池
电能转化为化学能的装置。
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，形成闭
合回路。
2．电解池的工作原理
（1）以惰性电极电解CuCl2溶液为例分析
（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．阴、阳两极上的放电顺序
在阳极上阴离子失去电子发生氧化反应，在阴极上阳离子得到电子发生还原反应的过程叫放电。离子
的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。
（1）阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。
阳离子放电顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+( 指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+( 指水电离
的)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。(在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等是不会在阴极上放电的，但在熔
融状态下的物质中会放电)
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反应物
阴极金属阳离子(H+)
产物
金属(H2)
（2）阳极：
①若是活性电极(银以前包括银在内的金属)作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应，电极被
溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子；
反应
物
阳极活性金属电极
产物
金属离子
②若是惰性电极(如：Pt、石墨、Au 等)作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见阴离子的放电顺序
为：金属(Au、Pt 除外)电极>S2－>SO3
2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。
(3)阴、阳极放电后的产物
反应物
S2
－
I
－
Br
－
Cl
－
OH－
产物
S
I2
Br2
Cl2
O2、H2O
【例1】拟利用下列实验原理回收利用工业废气中的
、
和
，双极膜可将膜内的水分子解离成
和
，二者分别向两极移动，已知：装置a 中盛放饱和
溶液，下列说法正确的是
A．装置a 中溶液显碱性的原因是
的水解程度小于
的电离程度
B．装置a 中溶液的作用是吸收废气中的
、
和
C．装置b 中双极膜的左侧为阳离子交换膜
D．装置b 中的总反应为
【答案】D
【详解】根据图知，含CO2、NO、NO2的废气通入NaHCO3溶液中，得到NaNO3、NaNO2、NaHCO3的混
合溶液和CO2，发生的反应为NO+NO2+2NaHCO3=2NaNO2+H2O+2CO2，
2NO2+2NaHCO3=NaNO2+NaNO3+H2O+2CO2，电解池中，左侧电极上
失电子生成
，该电极上失电
子发生氧化反应，为阳极，电解质溶液呈碱性，阳极反应式为：
-2e−+2OH−=
+H2O；通入CO2的
电极为阴极，阴极反应式为CO2+2e−+2H+=HCOOH，据此分析回答。
A．装置a 中溶液的溶质为NaHCO3，
既发生水解又发生电离，水解显碱性，电离显酸性，NaHCO3
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溶液显碱性，说明
的水解程度大于
电离程度，A 错误；
B．装置a 中NaHCO3溶液的作用是吸收NO、NO2气体，CO2不与NaHCO3溶液反应，不能吸收CO2，B 错
误；
C．由分析可知，装置b 中左侧电极为阳极，阴离子向阳极移动，OH−通过双极膜左侧向阳极移动，则双极
膜左侧为阴离子交换膜，C 错误；
D．由分析可知，装置b 中阳极反应与阴极反应相加得到总反应式，则总反应为：
，D 正确；
故选D。
【例2】在新型有机合成中，有一种电化学“穿梭”成对电解反应，原理如图所示，该反应有助于得到有
价值的气态烯烃化合物和实现对某些污染物的高效降解。下列说法错误的是
A．M 极上
发生还原反应
B．基态
的核外电子的空间运动状态有18 种
C．每生成
乙烯，理论上电路中转移
电子
D．通过该电解原理，理论上可实现萃取剂
二氯乙烯转化为乙炔，从而得到有效降解
【答案】C
【详解】左侧电极总反应Br-CH2-CH2-Br+2e-=CH2=CH2+2Br-中，碳元素化合价降低，发生还原反应，左侧
电极为阴极，右侧电极为阳极，电极反应为：
，据此解答；
A．M 极上BrCH2CH2Br 转化为CH2=CH2（乙烯），碳元素氧化数从-1 降低到-2（乙烯中C 为-2 价），化
合价降低，发生还原反应，A 正确；
B．基态Br⁻核外有36 个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p6，空间运动状态数等于轨道数，各能
级轨道数之和为1+1+3+1+3+5+1+3=18，B 正确；
C．BrCH2CH2Br 生成1mol 乙烯时，反应为BrCH2CH2Br + 2e⁻ =CH2=CH2 + 2Br⁻（碳元素得电子，共转移
2mol 电子），理论上电路中转移2mol 电子，C 错误；
D．1,2-二氯乙烯（CHCl=CHCl）可通过类似1,2-二溴乙烷的消去反应，在电解条件下消去Cl⁻生成乙炔
（CH≡CH），实现降解，D 正确；
故选C。
【例3】有机电化学合成是目前公认的一种绿色可持续性合成方法，电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如
图。下列说法正确的是
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A．离子交换膜X、Y 依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
B．阳极的电极反应式为CuCl+e-+Cl-=CuCl2
C．该装置中生成1 mol H2，理论上消耗28 g 乙烯
D．为保证电解能持续进行，电解一段时间后需及时补充NaOH 和NaCl
【答案】C
【详解】由图可知，左边电极铜元素化合价升高，为阳极，发生反应为：CuCl(s)+Cl--e-=CuCl2，右边电极氢
元素化合价降低，为阴极，发生反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
A．由分析可知，右侧电极为阴极，左侧为阳极，阳极区需要Cl-参与反应生成CuCl2，Cl-应从中间NaCl 溶
液通过X 膜进入阳极，故X 为阴离子交换膜；阴极区生成OH-，Na+需从中间NaCl 溶液通过Y 膜进入阴极
平衡电荷，故Y 为阳离子交换膜，A 错误；
B．由图可知，左边电极铜元素化合价升高，为阳极，发生反应为：CuCl(s)+Cl--e-=CuCl2，B 错误；
C．阴极生成1 mol H2转移2 mol 电子，液相反应中乙烯被CuCl2氧化为1，2-二氯乙烷，C 元素从-2 价升
至-1 价，1 mol C2H4失去2 mol 电子，由电子守恒可知转移2 mol 电子消耗1 molC2H4，质量为28g，C 正
确；
D．由图可知，CuCl/CuCl2循环使用，不消耗，阴极生成NaOH 为产物，无需补充，中间NaCl 溶液中Na⁺
和Cl⁻分别通过Y（阳离子膜）和X（阴离子膜）移向两极，需补充NaCl，但无需补充NaOH，D 错误；
故选C。
【例4】工业上以
为原料电解制备
的装置如图所示。下列说法错误的是
A．a 为光伏电池的正极
B．左侧电极上的电极反应为：
C．处得到的是
溶液，
处得到较浓的
溶液
D．若电解得到
，理论上产生气体
的质量为
【答案】D
【详解】根据Na+移动方向可知，a 为光伏电池的正极，b 为光伏电池的负极，左侧为阳极室，其电极反应
为：
，右侧为阴极室，其电极反应为2H2O+2e−=H2↑+2OH−，由阳极反应可知，生
成1mol HClO4电路中转移1mole-，由阴极反应可知，转移1mole-产生1gH2。
A．根据分析，a 为光伏电池的正极，故A 正确；
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B．左侧为阳极室，其电极反应为：
，故B 正确；
C．左侧阳极生成H+与ClO 结合为HClO4，故c 处得HClO4；右侧阴极H2O 得电子生成OH-，Na+移向阴
极，故d 处得浓NaOH，故C 正确；
D．生成1mol HClO4，电路中转移1mole-，由阴极反应可知，转移1mole-产生1gH2，故D 错误；
故选：D。
【例5】某科研所以
与丙胺为原料实现了乙酸盐和丙腈的高选择性合成，该装置的工作原理如图所
示。下列说法正确的是
A．a 极为直流电源的负极，电子经电池内部流向b 极
B．电解一段时间后，阴极区溶液
降低
C．每生成
丙腈，同时生成
D．在
电极上发生的反应为
【答案】D
【详解】a 极连接的电极上CO2转化为CH3COO-，C 元素化合价降低，发生还原反应，故为阴极，因此a
极为电源负极，b 为电源正极，据此分析解题。
A．a 极连接的电极上CO2转化为CH3COO-，C 元素化合价降低，发生还原反应，故为阴极，因此a 极为电
源负极；电子只能通过外电路流动，电池内部为离子定向移动，A 错误；
B．阴极区发生CO2的还原反应，生成CH3COO-，反应可能消耗H+（如2CO2+8e-+7H+=CH3COO-
+2H2O），H+浓度降低，溶液pH 升高，B 错误；
C．阳极丙胺生成丙腈的反应为
，生成1mol 丙腈转移4mol 电
子；阴极CO2生成CH3COO-时，2CO2+8e-+7H+=CH3COO-+2H2O，共得8e⁻，即生成1mol CH3COO-转移
8mol 电子。根据电子守恒，转移4mol 电子时生成0.5mol CH3COO-，故生成1mol 丙腈时生成0.5mol
CH3COO-，C 错误；
D．Ni₂P 电极上丙胺（
）转化为丙腈（
），失去4 个H+（即失去4e-），反应
式为
，D 正确；
故选D。
【知识点2】电解电解质溶液的不同类型
1、惰性电极电解电解质溶液的四种类型
电解后电解质溶液的复原：电解后电解质溶液复原遵循“少什么补什么”原则，先让析出的产物(气体
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或沉淀)恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。
（1）电解溶剂水
电解质类型
电极反应式及总反应式
电解质浓
度变化
pH
电解质溶液
复原
含氧酸，如
H2SO4
阳极
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
增大
减小
加水
阴极
4H＋＋4e－===2H2↑
总反应式
2H2O=====2H2↑＋O2↑
可溶性强碱，如
NaOH
阳极
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
增大
增大
加水
阴极
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
总反应式
2H2O=====2H2↑＋O2↑
活泼金属含氧酸
盐，如KNO3、
Na2SO4
阳极
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
增大
不变
加水
阴极
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
总反应式
2H2O=====2H2↑＋O2↑
（2）电解溶质
电解质类型
电极反应式及总反应式
电解质溶液
浓度
溶液pH
电解质溶液复
原
无氧酸，如HCl
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：2Cl－－2e－=== Cl2↑
总反应式：2HCl=====H2↑＋
Cl2↑
减小
增大
通入HCl 气体
(不能加盐酸)
不活泼金属无氧酸
盐，如CuCl2
阴极：Cu2＋＋2e－=== Cu
阳极：2Cl－－2e－=== Cl2↑
总反应式：CuCl2===== Cu＋
Cl2↑
加入CuCl2固体
（3）电解溶质和溶剂水，生成H2和碱
电解质
(水溶液)
电极反应式及总反应式
电解质浓度
溶液pH
溶液复原
活泼金属的
无氧酸盐
(如NaCl)
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应式：2Cl－＋2H2O=====Cl2↑＋H2↑＋2OH
－
生成新电解质
增大
通入HCl
气体
（4）电解溶质和溶剂水，生成O2和酸
电解质(水溶液)
电极反应式及总反应式
电解质浓度
溶液pH
溶液复原
不活泼金属的
含氧酸盐
[如CuSO4]
阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu
总反应式：
2Cu2＋＋2H2O=====2Cu＋O2↑＋4H
生成新电解质
减小
加CuO 或CuCO3
[不能加Cu2O、
Cu(OH)2、
Cu2(OH)2CO3]
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＋
2．活性电极电解电解质溶液的情况分析——用金属电极电解下列电解质溶液
** 错误的表达式 **铜为电极
电解H2SO4溶液
阳极
Cu－2e－===Cu2＋
阴极
2H＋＋2e－===H2↑
总反应
Cu＋H2SO4=====CuSO4＋H2↑
** 错误的表达式 **用铁作电
极电解NaOH 溶液
阳极
Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
阴极
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应
Fe＋2H2O=====Fe(OH)2＋H2↑
③用Ag 作电极电解稀盐酸
阳极
2Ag－2e－＋2Cl－===2AgCl
阴极
2H＋＋2e－===H2↑
总反应
2Ag＋2H＋＋2Cl－=====2AgCl＋H2↑
④以铝材为阳极，电解H2SO4
溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极
2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
阴极
6H＋＋6e－===3H2↑
总反应
2Al＋3H2O=====Al2O3＋3H2↑
⑤用Al 作电极电解NaOH 溶
液
阳极
2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O
阴极
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
总反应
2Al＋2H2O＋2OH－=====2AlO＋3H2↑
3．混合溶液——用惰性电极电解CuSO4和NaCl 的混合液(CuSO4与NaCl 的物质的量为1 1)
∶
，明显分三个
阶段，写出三个阶段的阴、阳两极反应式
第一阶段
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu
总反应化学方程式：CuCl2===== Cu＋Cl2↑
第二阶段
阳极反应式：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
阴极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu
总反应化学方程式：2Cu2＋＋2H2O=====2Cu＋O2↑＋4H＋
第三阶段
阳极反应式：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应化学方程式：2H2O=====2H2↑＋O2↑
【例1】下列关于图装置的说法正确的是
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A．若断开K1关闭K2，X 为石墨，Y 是Fe，Z 是海水，则该装置可用于保护Fe
B．若断开K1关闭K2，X 是银棒，Y 是纯铜，Z 是CuSO4溶液，则该装置可用于在铜棒上镀银
C．若断开K2关闭K1，X 是Mg，Y 是Fe，Z 是溶有氧气的NaCl 溶液，则X 与Y 之间有Fe(OH) 2沉淀
生成
D．若断开K2关闭K1，X 是Sn，Y 是Fe，Z 是含有酚酞的海水，则铁电极附近溶液变红色
【答案】A
【详解】A．若断开K1关闭K2，X 为石墨，Y 是Fe，Z 是海水，构成电解池，依据电源可知X 为阳极，Y
为阴极，铁受到保护，故A 正确；
B．若断开K1关闭K2，要实现铜棒上镀银，银棒作阳极、纯铜作阴极，即X 是银棒、Y 是纯铜，电解质溶
液为
溶液，故B 错误；
C．若断开K2关闭K1，X 是Mg，Y 是Fe，Z 是溶有氧气的NaCl 溶液，该装置是原电池，Mg 易失电子作
负极、Fe 作正极，X 与Y 之间不可能有Fe(OH)2沉淀生成，故C 错误；
D．若断开K2关闭K1，X 是Sn，Y 是Fe，Z 是含有酚酞的海水，该装置是原电池，Fe 易失电子作负极、
Sn 作正极，正极反应为O2+2H2O + 4e- = 4OH-，正极附近溶液呈碱性，所以在Sn 电极附近溶液变红色，故
D 错误；
故选A。
【例2】某课题组创建光电共轭聚合物网络用于太阳能驱动硝酸盐转化产氨和氧气（如图）。下列叙述正
确的是
A．该装置实现了太阳能直接转化为化学能
B．a 极的电极反应式为
C．装置工作一段时间后，b 极区溶液pH 升高
D．同温同压下，生成a L
时，理论上逸出0.5a L Y
【答案】B
【详解】a 电极上NO 化合价降低，发生还原反应生成NH3，a 极为阴极；b 极为阳极，
在b 极失电
子，发生氧化反应生成O2，据此解答。
A．该装置为太阳能先转化为电能，然后电能转化为化学能，不能实现太阳能直接转化为化学能，故A 错
误；
B．a 极上硝酸根离子得电子发生还原反应生成氨气，根据元素守恒可知，电极反应为
，故B 正确；
C．b 极为阳极，氢氧根离子在b 极失电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为
，
故b 极区溶液pH 降低，故C 错误；
D．根据得失电子守恒，n(NH3)×8=n(O2)×4，同温同压下，气体体积之比等于其物质的量之比，生成aL
NH3时理论上逸出O2体积为2a L，故D 错误；
故选B。
【例3】5-羟甲基糠醛(HMF)电化学法制备2，5-呋喃二羧酸根(FDCA)和2，5-二羟甲基呋喃(BHMF)的原理
如图所示。下列叙述正确的是
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A．X 极电势低于Y 极
B．电解时
移向
电极
C．理论上生成BHMF 与FDCA 的物质的量之比为
D．电解时阴极的电极反应式为
【答案】D
【详解】X 极连接Ni、Co 和Cu 基催化电极，HMF 在此生成FDCA（氧化反应），为阳极，连接电源正
极；Y 极连接Ag/C 电极，HMF 生成BHMF（还原反应），为阴极，连接电源负极。
A．X 极连接Ni、Co 和Cu 基催化电极，HMF 在此生成FDCA（氧化反应），为阳极，连接电源正极；Y
极连接Ag/C 电极，HMF 生成BHMF（还原反应），为阴极，连接电源负极。正极电势高于负极，故X 极
电势高于Y 极，A 错误；
B．电解池中阴离子移向阳极，OH⁻应移向阳极（Ni、Co 和Cu 基催化电极），而Ag/C 电极为阴极，B 错
误；
C．阳极生成FDCA：HMF 中-CHO 和-CH2OH 均氧化为-COO⁻，每个HMF 失6e⁻；阴极生成BHMF：HMF
中-CHO 还原为-CH2OH，每个HMF 得2e⁻。由电子守恒，n(BHMF)×2 = n(FDCA)×6，即
n(BHMF):n(FDCA)=3:1，C 错误；
D．阴极发生还原反应，HMF 得电子生成BHMF，电极反应式为HMF + 2e⁻ + 2H2O → BHMF + 2OH⁻，符
合还原过程及电荷守恒，D 正确；
故选D。
【例4】利用电化学富集海水中锂的电化学系统如图所示。该电化学系统的工作步骤如下：
①启动电源Ⅰ，
所在腔室的海水中的
进入
结构而形成
；
②关闭电源Ⅰ和海水通道，启动电源Ⅱ，使
中的
脱出进入腔室Ⅱ．
下列说法错误的是
A．启动电源Ⅰ时，电极Ⅰ上产生
，发生氧化反应
B．膜a 为阴离子交换膜
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C．启动至关闭电源Ⅰ，若
转化为
，则电极Ⅰ上生成气体的物质的量与转化的
的
物质的量的比值为
D．启动电源Ⅱ时，
电极的电极反应式为
【答案】B
【详解】由题意知，启动电源Ⅰ，使海水中
进入
结构形成
可知二氧化锰中锰的化合价
降低，为阴极，电极反应式为
，电极Ⅰ为阳极，连接电源正极；关闭电源Ⅰ和
海水通道，启动电源Ⅱ，
中的
脱出进入腔室Ⅱ，可知电极Ⅱ为阴极，电极反应式：
；阳极的电极反应式：
；
A．启动电Ⅰ时，
，
的化合价降低，得电子，发生还原反应，
电极为阴极，
若
，则电极反应式为
；同理启动电源Ⅱ时，
电极为阳极。启动电源Ⅰ时，电极Ⅰ为阳极，电极上发生氧化反应，电极反应式为
，A 正确；
B．由题意可知，关闭电源Ⅰ和海水通道，启动电源Ⅱ，使
中的
脱出进入腔室Ⅱ，所以膜a
为阳离子交换膜，B 错误；
C．由上述分析可知，启动至关闭电源Ⅰ，若
生成
，则每转化
，电路中转移
电子，结合电极Ⅰ的电极反应式可知，电极Ⅰ生成
，则电极Ⅰ生成气体的物质的量与转化的
的物质的量的比值为
，C 正确；
D．启动电源Ⅱ时，
，
的化合价升高，失电子，发生氧化反应，
电极为阳
极，电极反应式为
，D 正确；
故选B。
【例5】利用如图所示装置，进行工业废气中CO2、SO2的转化处理并制备硫酸钠和甲酸，a、b、c、d 均为
石墨电极。
回答下列问题：
(1)装置甲中发生反应的离子方程式为 。
(2)装置乙中，a 极为 极，其电极反应式为 。隔膜为 （填“阳”或“阴”）离子交换
膜，反应后b 极区溶液酸性 （填“增强”“减弱”或“不变”）。
(3)装置丙中，c 极发生 （填“氧化”或“还原”）反应，生成一种可参与大气循环的气体，该极的
电极反应式为 。
(4)d 电极每消耗11.2L（标准状况）O2时，理论上装置乙中可制得Na2SO4的物质的量为 mol。
【答案】
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(1)
(2)阳
阳 减弱
(3)氧化
(4)1
【详解】由题干信息可知，将含有SO2的废气通入盛放NaHCO3溶液的装置甲中出来CO2和Na2SO3，即
SO2和NaHCO3溶液发生反应后生成CO2和Na2SO3，装置丙为NH3和O2组成的燃料电池，即丙装置为原电
池，通NH3的一极c 电极上NH3失去电子生成可参与大气循环的N2，为负极，发生氧化反应，电极反应
为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，d 电极上为O2得到电子生成OH-，则d 为正极，电极反应为：O2+2H2O+4e-
=4OH-，甲装置生成的Na2SO3进入装置乙中，a 电极处
发生氧化反应生成
，a 作电解池的阳极，
电极反应为
，b 电极CO2发生还原反应生成HCOOH，作阴极，电极反应为
，为了使H+进入b 极区参与反应生成HCOOH，隔膜应为阳离子交换膜，据此分析
解题。
（1）由题干信息可知，装置甲中，将含有SO2的废气通入盛放NaHCO3溶液的装置甲中出来CO2和
Na2SO3，即SO2和NaHCO3溶液发生反应后生成CO2和Na2SO3，故离子方程式为
；
（2）由分析可知a 极
发生氧化反应生成
，作电解池的阳极，电极反应为
；为了使
进入b 极区参与反应生成
，隔膜应为阳离子交换膜；b 极区消耗了
，因此溶液酸性
减弱；
（3）由分析可知，装置丙中，c 电极上NH3失去电子生成可参与大气循环的N2，发生氧化反应，电极反应
为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；
（4）由分析可知，d 电极上O2 得电子生成OH-，电极反应为
，因此当消耗标况下
11.2L(
=0.5mol)O2时，电子转移2mol，根据装置乙的电极反应
可知，当
电子转移2mol 时，可生成1mol
，故答案为：1。
【知识点3】电解原理的应用——氯碱工业
习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业（制烧碱、氯气和氢气），其设备装置如下：
阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区H
＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守
恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH 溶液。
装置
离子交换膜电解槽
阳极
钛网 (涂有钛、钌等氧化物涂层)：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；
阴极
碳钢网：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。
总反应
①化学方程式：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
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②离子方程式：2Cl－＋2H2O=====2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
阳离子交换膜
①将电解槽隔成阳极室和阴极室，只允许阳离子通过，阻止Cl2、H2、
OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引
起爆炸，又能避免Cl2和NaOH 溶液反应Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋
H2O 而影响烧碱的质量。
加入物质
a、b、c、d 加入或取出的物质分别是精制饱和NaCl 溶液、含少量
NaOH 的水、淡盐水、NaOH 溶液；X、Y 分别是Cl2、H2。
【例1】下列对海洋资源的利用没有涉及氧化还原反应的是
A．海水晒盐
B．海水提溴
C．海带提碘
D．氯碱工业
【答案】A
【详解】A．海水晒盐是通过蒸发水分使盐结晶析出，属于物理变化，无元素化合价变化，不涉及氧化还
原反应，A 符合题意；
B．海水提溴需将Br⁻氧化为Br2（如用Cl2氧化），Br 的化合价从-1 升至0，涉及氧化还原反应，B 不符合
题意；
C．海带提碘需将I⁻氧化为I2（如用H2O₂ 或Cl2氧化），I 的化合价从-1 升至0，涉及氧化还原反应，C 不符
合题意；
D．氯碱工业通过电解食盐水生成Cl2和H2，Cl⁻被氧化（-1→0），H⁺被还原（+1→0），涉及氧化还原反
应，D 不符合题意；
故选A。
【例2】一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图）可用于湿法冶铁。下列有关该电解池工作时的说法不正
确的是
A．阳极反应：
B．阴极区溶液中
浓度逐渐增大
C．
从阳离子交换膜右侧往左侧移动D．每消耗
，阳极室溶液减少213g
【答案】D
【详解】装置图中右侧为饱和食盐水，右侧电极上生成气体，则右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯
气，电极反应为
；左侧电极为阴极，发生还原反应，在碱性条件下Fe2O3转化为Fe，电
极反应为Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，中间为阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极生成氢氧化钠。
A．右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，阳极反应为
，故A 正确；
B．左侧电极为阴极，阴极反应式为电极反应为Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，阴极区溶液中
浓度逐渐
增大，故B 正确；
C．左侧电极为阴极，右侧为阳极，阳离子向阴极移动，所以
从阳离子交换膜右侧往左侧移动，故C
正确；
D．根据Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，每消耗
，电路中转移6mol 电子，则阳极生成3mol 氯气，
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同时有6molNa+通过阳离子交换膜移向阴极室，所以阳极室溶液减少6molNaCl，减少质量为351g，故D
错误；
选D。
【例3】氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过
。该工艺设计
中，相关物料的传输与转化关系如下图所示(电极未标出，离子交换膜都只允许阳离子通过)。下列说法正
确的是
A．装置A 是原电池，装置B 是电解池
B．装置A 中生成X 气体的电极材料可以是碳棒或铁棒
C．装置B 中Y 气体参与的电极反应为：
D．
溶液的浓度：
【答案】D
【详解】氯碱工业产生
，
与
组成燃料电池为氯碱工业提供能量。可知
为
，
为
。
A．装置
是电解池，装置
是燃料电池，A 错误。
B．生成
的电极反应为：
，电解池中生成
气体的电极材料可以是碳棒，但不能是铁
棒，否则作为阳极的铁棒本身参与反应：
，B 错误。
C．燃料电池中
气体参与的电极反应为：
，应该是失去电子，而不是得到电子，
C 错误。
D．燃料电池中空气参与的电极反应为
，有
生成，且
通过阳离子交换膜向
右移动，导致
浓度增大，故
：燃料电池中
气体参与的电极反应为
，
参与电极反应而消耗且
通过阳离子交换膜向右移动，导致
浓度减小，故
。综合上述两者，
溶液的浓度：
，D 正确。
故选D。
【例4】下列化学反应表示正确的是
A．黑火药爆炸：
B．电解饱和
溶液制
：
C．重油裂解获得的丙烯制聚丙烯：
D．向饱和氨盐水中通入过量
：
【答案】D
【详解】A．黑火药爆炸时，
、C 和S 反应生成
和
，该反应的化学方程式为
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，A 错误；
B．电解饱和NaCl 溶液生成氯气、氢气和NaOH，该反应的离子方程式为
，B 错误；
C．丙烯生成聚丙烯的反应为
，C 错误；
D．向饱和氨盐水中通入过量
生成
和溶解度较小的
，
结晶析出，D 正确；
故选D。
【例5】离子交换膜法电解精制饱和食盐水的示意图如下。关于该电解池的说法不正确的是
A．
比
容易失去电子，
比
容易获得电子
B．精制饱和食盐水从c 口补充，NaOH 溶液从b 口流出
C．离子交换膜既能防止
与NaOH 反应，又能防止
与
接触
D．从a 口流出的溶液中离子浓度符合
【答案】D
【详解】由图可知，左侧电极Cl-失电子生成Cl2，Cl 元素的化合价由-1 价变为0 价，则左侧电极为阳极，
右侧电极为阴极，阴极上H2O 得电子生成H2和OH-，离子交换膜为阳离子交换膜，Na+从阳极室向阴极室
移动，则c 为饱和食盐水，b 为NaOH，d 为稀NaOH 溶液，a 为稀NaCl 溶液。
A．根据图知，左侧电极得到Cl2、右侧电极得 到H2，说明Cl-比OH-容易失去电子，H+ 比Na+容易获得电
子，故A 正确；
B．通过以上分析知，饱和食盐水从c 口补充， 浓NaOH 溶液从b 口流出，故B 正确；
C．该图中是阳离子交换膜，只能阳离子通过，阴离子和分子不能通过，所以能防止Cl2 与NaOH 反应，又
能防止Cl2与H2接触，故C 正确；
D．生成的Cl2和H2O 反应生成HCl、HClO，a 口流出的溶液中存在电荷守恒 c(Na+) + c(H+) = c(OH-) +
c(Cl-) + c(ClO-) ，故D 错误；
故选：D。
【知识点4】电解原理的应用——电解精炼、电镀、电冶金
1．电解精炼粗铜：
（1）阳极材料是粗铜，阴极材料是精铜，电解质溶液是
CuSO
4溶液
（
或
Cu(NO
3)2 溶液
）
。
（2）粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动
性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni 等，也会同时放电：
Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2＋，
位于金属活动性顺序铜之后的金、银等金属杂质，因为失去电子能力比Cu 弱，难以在阳极失去电子
变成阳离子溶解下来，而以阳极泥的形式沉积下来，
阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料
，这样可
得符合电气工业要求的纯度达99.95%～99.98%的铜。【电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，
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而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如：精炼镍时Cu 也会沉积】
在阴极，由于溶液中的Zn2+、Fe2+、Ni2+、H+等离子得到电子的能力均比Cu2+弱，且物质的量浓度均比
Cu2+小，所以只有Cu2+在阴极获得电子而析出Cu，这样，在阴极就得到了纯铜。
电解精炼铜
示意图
电极反应
阳极
Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2
＋。
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的浓度变小
（3）长时间电解后，CuSO4溶液的浓度变小
，
电解质溶液必须补充
，阳极减少的质量和阴极增加的质量
不相等。
2．电镀：
电镀是一种特殊的电解，利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。要求镀件
必须作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液（作为电镀液）。在直流电
的作用下，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极获得电子被还原成金属，在镀件表面覆
盖上一层均匀光洁而致密的镀层。
电镀
示意图
电极反应
阳极
Cu－2e－===Cu2＋（阳极本身不断溶解）
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu（阴极本身不断增重）
总反应
宏观上看无新物质生成
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的总量、浓度、pH 均不变
阴、阳极质量变化
阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。
3．电冶金
本质为Mn＋＋ne－===M，利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al
等。
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
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阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
①电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO 冶炼镁，因MgO 的熔点很高。
②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。
【例1】在给定条件下，下列工业制备过程涉及的物质转化均可实现的是
A．制漂白粉：NaCl 溶液
漂白粉
B．制金属Mg：
溶液
Mg
C．制纯碱：饱和
D．制硫酸：
【答案】C
【详解】A．电解NaCl 溶液生成Cl2，Cl2与石灰水反应生成Ca(ClO)2和CaCl2，但工业制漂白粉需用石灰
乳（悬浊液），石灰水浓度低，产物少，无法有效生成漂白粉，A 错误；
B．MgCl2溶液电解时，产物为H2、Cl2和Mg(OH) 2沉淀，无法得到金属Mg，需电解熔融MgCl2才能制
Mg，B 错误；
C．饱和NaCl 溶液先通NH3（使溶液碱性增强），再通CO2生成NaHCO3沉淀，煅烧后分解为Na2CO3，符
合侯氏制碱法流程，C 正确；
D．FeS2燃烧生成SO2而非SO3，SO2需催化氧化为SO3后才能与水反应生成H2SO4，D 错误；
故选C。
【例2】电化学在生产、生活中有广泛的应用。下列说法错误的是
A．航天器所用的氢氧燃料电池中，通入
的电极为电池的正极
B．电解精炼铜时，外电路通过
，阳极质量减少
C．铁腐蚀消耗氧气和水，食品包装袋的双吸剂可用铁粉为主要成分制作
D．工业上用石墨电极电解熔融
冶炼铝时，阳极因被氧气氧化需定期更换
【答案】B
【详解】A．氢氧燃料电池中，氧气作为氧化剂在正极被还原，因此通入O₂ 的电极为正极，A 正确；
B．电解精炼铜时，阳极是粗铜（含Zn、Fe 等杂质），活泼金属优先溶解，转移2mol e⁻时，溶解的金属
可能包含Zn（摩尔质量65g/mol）和Cu（64g/mol），总质量减少不是64g，B 错误；
C．铁腐蚀需要氧气和水，铁粉作为双吸剂可吸收两者，延长食品保质期，C 正确；
D．电解熔融Al2O3时，阳极反应为2O2--4e⁻=O2↑，生成的O2在高温下与石墨反应生成CO/CO2，导致石墨
被氧化消耗，D 正确；
故选B。
【例3】下列有关实验装置或原理能达到相应实验目的的是
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A．利用装置甲在铁片上镀铜
B．利用装置乙制备无水
固体
C．利用装置丙制备
D．利用装置丁验证铁钉的吸氧腐蚀
【答案】D
【详解】A．铁片上镀铜时，铜为阳极，铁为阴极，A 错误；
B．
溶液受热会促进铁离子水解生成氢氧化铁，获得的是
固体，而非无水氯化铁，B 错误；
C．使用
与浓盐酸制取氯气需要加热，C 错误；
D．铁的吸氧腐蚀会导致氧气的浓度下降，通过测定氧气浓度能验证铁钉的吸氧腐蚀，D 正确；
故选D。
【例4】设
为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A．10g 由
、
和
组成的混合气体中含有的中子数为
B．常温常压下，60g 二氧化硅中Si-O 键数为
C．100g 质量分数为46%的乙醇水溶液与足量钠反应生成的
分子数为
D．电解法精炼铜时，阳极质量净减6.4g，阴极得到的电子数为
【答案】A
【详解】A．10 g O3、10 g N2、10 g D2的中子数分别为
，
，
，即10 g 由O3、N2和D2组成的混合气体中含有的中子数为5NA，A 正确；
B．60 g SiO2物质的量为1 mol，又每个Si 形成4 个Si-O 键，60 g SiO2中Si-O 键数为4NA，B 错误；
C．乙醇与水均能与钠反应放出氢气，100 g 质量分数为46%的乙醇水溶液中乙醇的质量为46 g，即1mol，
水的质量为54 g，即3 mol，根据2H2O~H2，2CH3CH2OH~H2，则100 g 质量分数为46%的乙醇水溶液与足
量钠反应生成氢气的分子数为2NA，C 错误；
D．电解精炼铜时，阴极为纯铜，溶液中的Cu2+在阴极析出，阳极为粗铜，在溶解时比铜活泼的金属铁、
锌、镍等优先溶解，所以若阳极质量减少6.4 g，不一定都是溶解铜的质量，因此转移的电子数不确定，D
错误；
故选A。
【例5】下列方案设计、现象和结论都正确的是
实验方案
现象
结论
A
铜的电解精炼：
粗铜溶解，溶液颜
色变化不大，精铜
变粗
主要发生的电极方程式：
阳极：Cu-2e-=Cu2+
阴极：Cu2++2e-=Cu
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B
用玻璃棒蘸取NaClO
溶液点在pH 试纸上
试纸变白
NaClO 溶液呈中性
C
铁件镀铜：
铁片上覆盖一层红
色物质
在阴极铜失去电子变成铜离
子，在阳极铜离子得到电子生
成铜
D
将酸化的H2O2滴入
Fe(NO3)2溶液中
溶液变黄
H2O2氧化性大于Fe3+
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】A
【详解】A．铜的电解精炼，铜做阳极，纯铜做阴极。阳极粗铜及少量的杂质溶解，阴极铜离子获得电子
生成铜。溶液中有少量杂质离子生成，故溶液颜色几乎无变化。故A 正确；
B．NaClO 溶液具有强氧化性，能将pH 试纸上的有色物质氧化为无色物质，所以用玻璃棒蘸取NaClO 溶
液点在pH 试纸上，试纸会变白，这并不能说明NaClO 溶液呈中性。故B 错误；
C．在铁件镀铜的过程中，铁片作阴极，铜作阳极，电解质溶液为含铜离子的溶液。在阴极上，铜离子得
到电子被还原成铜单质，在阳极铜使其电子生成铜离子，故C 错误；
D．将酸化的H2O2滴入Fe(NO3)2溶液中，溶液变黄，说明有Fe3+生成。在该反应体系中，硝酸和H2O2都具
有氧化性，可以氧化二价铁，不能说明H2O2氧化性大于Fe3+，故D 错误；
故选A。
【知识点5】有关电化学的计算
1．计算类型：电解的相关计算包括两极产物的定量计算(如质量、气体的体积、某元素的化合价、溶液的
pH 及物质的量浓度等)。
2．电解计算的依据：阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数，串联电路中通过各电解池的电子总数相
等。
3．电解计算的方法
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。如以通过4 mol e
－为桥梁可构建如下关系式：
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的
电化学计算问题。
【例1】如图所示，甲池的总反应式为
，下列关于该装置工作时的说法正确的是
A．该装置工作时，
电极上有气体生成
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B．甲池中负极反应式为
C．甲池和乙池中溶液的
均减小
D．当甲池中消耗
时，乙池中理论上最多产生
固体
【答案】C
【详解】该装置图中，甲池为燃料电池，其中左电极为负极，右电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为
阳极，Ag 电极为阴极，由此分析。
A．由分析可知，Ag 电极为阴极，该电极上铜离子得电子产生Cu：Cu2++2e-=Cu，A 项错误；
B．由图可知，甲池环境为碱性，电极反应式不产生H+，电极方程式为：
；B 项错误；
C．甲池的总反应方程式为：N2H4+O2=N2+2H2O，电解液被稀释，故碱性减弱，
减小，乙池的总反应方
程式为：2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4，电解液酸性增强，
减小，C 项正确；
D．
的物质的量为0.1 mol，转移电子的物质的量为0.4mol，产生0.2molCu，质量为12.8g，D 项
错误；
故选：C。
【例2】第八届国际钠电池大会2023 年9 月22 日首次在中国举行，钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价
更低，可实现
内快速充电。钠离子电池是利用
在电极之间“嵌脱实现充放电(原理如图所
示)，工作时总反应为
(M 为一种过渡元素)。下列说法正确的是
A．放电时，Na+由的X 极通过交换膜移向Y 极
B．充电时，阳极反应式为
C．单位质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多的电量
D．用铅蓄电池对该钠离子电池充电，铅蓄电池中每消耗
铅，钠离子电池正极区域质量减少
4.6g
【答案】B
【详解】放电时M 元素化合价降低，故X 电极为正极，Y 电极为负极；充电时X 电极与电源正极相连，
为阳极，Y 电极与电源负极相连，为阴极。
A. 放电时，X 为正极、Y 为负极，Na+由的Y 极通过交换膜移向X 极，故A 错误；
B. 充电时，X 为阳极，阳极失电子发生氧化反应，电极反应式为
，故B
正确；
C. 23gNa 失去1mol 电子，7gLi 失去1mol 电子，单位质量的负极材料，锂离子电池比钠离子电池可以提供
更多的电量，故C 错误；
D. 用铅蓄电池对该钠离子电池充电，铅蓄电池中每消耗
铅，电路中转移0.4mol 电子，有
0.4molNa+由正极移向负极，钠离子电池正极区域质量减少9.2g，故D 错误；
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选B。
【例3】硫酸的制备可以采用电化学方法进行。以
和
为原料，原理如图(A、B 为多孔石墨电
极，C、D 为惰性电极)。下列说法错误的是
A．电极
为负极，电极反应式为
B．膜
为阳离子交换膜，
透过膜
向电极
移动
C．
、
分别为
和
D．若制备
硫酸，需要标准状况下
体积为
【答案】B
【详解】根据装置图，生成氢气的一极为阴极，所以电极D 为阴极，得到电子，发生还原反应，其电极反
应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，电极C 为阳极，失去电子，发生氧化反应，其电极反应式为：
-2e-+H2O =
+2H+；电极A 为负极，二氧化硫失去电子生成硫酸根离子，发生氧化反应，其电极反应式为：SO2－
2e-+2H2O==
+4H+；电极B 为正极，氧气得到电子，发生还原反应，其电极反应式为：O2+4e-
+4H+=2H2O。
A．电极A 为负极，二氧化硫失去电子生成硫酸根离子，发生氧化反应，其电极反应为：SO2－2e-+2H2O=
+4H+，A 正确；
B．C 是阳极，亚硫酸根通过膜P，在C 极上发生氧化反应生成硫酸根，故膜P 是阴离子交换膜，B 错误；
C．根据分析，溶液
、
分别为
和
，C 正确；
D．甲和乙池中都生成了H2SO4，转移相同的电子数，两池中转移电子数相同，故各生成98g 硫酸，转移
2mol 电子，需要氧气0.5mol，状况下体积为11.2L，D 正确；
答案选B。
【例4】利用可再生能源驱动耦合电催化HCHO 氧化与CO2还原，同步实现CO2与HCHO 高效转化为高附
加值的化学产品，可有效消除酸性工业废水中的甲醛，减少碳排放，实现碳中和。耦合电催化反应系统原
理如图所示。
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下列说法正确的是
A．电源a 极为正极，
通过质子交换膜从右侧移向左侧
B．阳极的电极反应式为：
C．外电路转移
时，理论上可消除废水中0.5molHCHO
D．电解生成1molHCOOH，理论上可消耗标准状况下
【答案】C
【详解】由题干电解池装置图可知，碳纸负载MnO2纳米片中HCHO 转化为HCOOH，发生氧化反应，故
为阳极，电极反应为：HCHO+H2O-2e-=HCOOH+2H+，即电源b 电极为正极，Cu 箔负载Cu 纳米绒为阴
极，发生还原反应，电极反应为：CO2+2H++2e-=HCOOH，据此分析解题。
A．由分析可知，电源b 电极为正极，电源a 极为负极，H+通过质子交换膜从左侧阳极区移向右侧阴极
区，A 错误；
B．由分析可知，阳极发生氧化反应，阳极的电极反应式为：HCHO+H2O-2e-=HCOOH+2H+，B 错误；
C．由分析可知，阳极区发生的电极反应为：HCHO+H2O-2e-=HCOOH+2H+，根据电子守恒可知，外电路
转移
时，理论上可消除废水中0.5molHCHO，C 正确；
D．由题干信息可知，阳极区生成HCOOH，阴极区也能生成HCOOH，结合电极反应式HCHO+H2O-2e-
=HCOOH+2H+、CO2+2H++2e-=HCOOH 可知，电解生成1molHCOOH，理论上可消耗0.5molCO2，则其标
准状况下的体积为：0.5mol×22.4L/mol=11.2L，D 错误；
故答案为：C。
【例5】电化学方法在研究物质性质以及工业生产中都有重要价值。某工厂采用石墨电极电解
溶
液制备
，其原理如图所示。
(1)图中a 电极连接电源的 极，a 电极的电极反应式为 。
(2)电解过程中，通过离子交换膜的离子是 (填化学式)，移动方向为 (填“从左向右”或“从
右向左”)。
(3)理论上阳极区产生的气体与阴极区产生的气体在相同状况下的体积之比为 。
(4)当
转化为
时，理论上b 电极上转移电子的物质的量为 。
(5)若电解前两侧溶液的质量相等，产品NaOH 和
留在装置中，当电解过程中转移了1mol 电子
时，理论上两侧溶液的质量差为 g。
(6)若选择用熔融
作介质的甲醇
燃料电池充当电源，则该电池负极的电极反应式为
。
【答案】
(1)负
(2)
从右向左
21
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(3)
(4)2mol
(5)53
(6)
【详解】左侧进入的为氢氧化钠稀溶液，出去的为氢氧化钠浓溶液，故a 电极产生
，电极反应为
，a 电极为阴极，与电源负极相连；b 电极为阳极，电极反应为
放电产生
，使平衡
正向移动，
转化
为
。
（1）根据分析，a 电极连接电源的负极，电极反应式为：
；
（2）根据图示可知电解过程中，左侧
放电产生
逸出，使附近溶液中
增大，为维持电荷守
恒，使电解反应进行，溶液中的
会通过离子交换膜，从右向左移动；
（3）阳极区产生的气体是氧气，阴极区产生的气体是氢气，根据得失电子守恒，二者在相同状况下体积
之比为
；
（4）根据反应
可知，当
转化为
时，需要消耗
，转移电子的物质的量为2mol；
（5）设原来溶液质量均为m，依据溶液中电荷守恒，电解过程中右池中的
会向左池移动，则阴极区和
阳极区的质量差
；
（6）若选择用熔融
作介质的甲醇
燃料电池充当电源，燃料电池中燃料在负极反应，故甲
醇在负极反应，电极反应式为：
。
【知识点6】金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀是指金属或者合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程，其本质是金
属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：电解原理引起的腐蚀(即电解池的阳极)＞原电池原理引起的
腐蚀(即原电池的负极)＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀(即电解池的阴极、原电池的正极及加有镀层的金属
等)。
1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与其表面接触的一些物质(如O2、
Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀
不纯金属与电解质溶液接触发生原
电池反应
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．析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型
析氢腐蚀(腐蚀过程中不断有氢气放出)
吸氧腐蚀(反应过程吸收氧气)
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)，
水膜酸性很弱或呈中性，
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如：NH4Cl 溶液、稀H2SO4等
且溶有一定量氧气
电极
反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
易错提醒
钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生
的反应为：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
联系
吸氧腐蚀更普遍
3．金属的防护
金属防护效果比较：外加电流法防腐＞牺牲阳极法防腐＞有一般防护条件的防腐。
（1）电化学保护法
①牺牲阳极法——原电池原理
②外加电流法——电解原理
负极：比被保护金属活泼的金属；
正极：被保护的金属设备。
阴极：被保护的金属设备；
阳极：惰性金属。
（2）改变金属材料的组成，如制成合金、不锈钢等。
（3）在金属表面覆盖保护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
【例1】下列不能达到实验目的的是
A．制备纯净的氢氧化钠和氯气
B．减缓铁的腐蚀
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C．验证铜与浓硫酸反应产生的
D．验证二氧化氮溶于水
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】A
【详解】A．该装置为电解饱和食盐水，若未使用离子交换膜分隔阴阳极，阳极产生的Cl2会与阴极生成的
NaOH 反应：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，导致NaOH 不纯；且Cl2中可能混有H2杂质未除杂，无法制
备纯净的NaOH 和Cl2，A 错误；
B．Zn、Fe 在酸化的NaCl 溶液中形成原电池，Zn 比Fe 活泼作负极被腐蚀，Fe 作正极被保护（牺牲阳极的
阴极保护法），能减缓铁的腐蚀，B 正确；
C．铜与浓硫酸加热反应生成SO2，SO2具有漂白性可使品红溶液褪色，浸NaOH 的棉花可吸收尾气，装置
能验证SO2产生，C 正确；
D．NO2为红棕色气体，溶于水发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，气体颜色变浅且体积减小，用量筒可观
察到液面上升等现象，能验证NO2溶于水，D 正确；
故选A。
【例2】由下列实验操作和现象所得出的结论错误的是
选项
实验操作和现象
结论
A
向2mL 饱和硫酸铵溶液中滴加几滴鸡蛋清溶液，溶液变浑
浊，继续加入蒸馏水，溶液变澄清
蛋白质的盐析是可逆的
B
对
溶液进行导电性实验，溶液导电
是离子化合物
C
将破损的镀锌铁皮浸泡在饱和食盐水中，一段时间后，取
少许溶液于试管中，滴入几滴
溶液，无明显
现象
镀锌层可以保护铁不被
腐蚀
D
向白色ZnS 固体中滴加适量0.1
溶液，振荡
试管，白色固体变为黑色
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】B
【详解】A．饱和硫酸铵溶液使蛋白质发生盐析（溶解度降低析出），加水后恢复溶解，说明盐析可逆，A
正确；
B．
溶液导电是因为在水溶液中其电离出自由移动的
和
，但
是共价化合物，水溶液导电
时无法证明
是离子化合物，结论错误，B 错误；
C．加入
溶液，无明显现象，说明未检测到
，则铁未被腐蚀，说明Zn 作为牺牲阳极保护
Fe，结论正确，C 正确；
D．白色固体变为黑色，说明ZnS 转化为更难溶的CuS，说明
，结论正确，D 正确；
故选B。
【例3】化学与生活密切相关。下列说法正确的是
A．氯化钠不能使蛋白质变性，不能作食品防腐剂
B．
可用于丝织品漂白，是由于它能氧化丝织品中的有色成分
C．用作红色涂料的铁红的化学式为
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D．钢铁在潮湿的空气中生锈主要发生电化学腐蚀
【答案】D
【详解】A．氯化钠通过盐析降低蛋白质溶解度，但高浓度可防腐，A 错误；
B．SO2漂白基于与有色物质化合，而非氧化，B 错误；
C．铁红是Fe2O3，而非Fe(OH)3，C 错误；
D．潮湿环境中钢铁腐蚀以电化学腐蚀为主，D 正确；
故选D。
【例4】下列关于铁腐蚀与防护的反应式正确的是
A．酸性环境中铁发生析氢腐蚀的负极反应：
B．铁发生腐蚀生锈的反应：
C．铁经过发蓝处理形成致密氧化膜：
D．安装锌块保护船舶外壳，铁电极上发生的反应：
【答案】A
【详解】A．酸性环境中铁发生析氢腐蚀，负极是Fe，电极反应式为
，故A 正确；
B．铁腐蚀生锈的产物应为Fe2O3·xH2O，故B 错误；
C．发蓝处理形成的是Fe3O4氧化膜，且反应条件与产物不符，故C 错误；
D．安装锌块保护船舶外壳，属于牺牲阳极保护法，铁作为阴极，铁电极上可能是O2得电子发生还原反
应，非Fe3+被还原，故D 错误；
选A。
【例5】下列措施不能减缓被保护物体腐蚀速率的是
A．户外体育器材喷涂油漆
B．将钢闸门连接直流电源的正极
C．轮船镶嵌锌块
D．钢铁进行发蓝处理
【答案】B
【详解】A．运动器材表面刷油漆可避免金属与空气直接接触，可防止金属腐蚀，A 项正确；
B．钢闸门连接直流电源的正极，做电解池的阳极，失去电子，会加速腐蚀速率，B 项错误；
C．轮船外壳上镶嵌锌块，构成原电池，锌为负极，轮船外壳为正极被保护，可减缓船体的腐蚀速率，C
项正确；
D．钢铁进行发蓝处理，表面会生成一层保护膜，可避免金属与空气直接接触，可防止金属腐蚀，D 项正
确；
答案选B。
第36 讲 电解池及其应用、金属的腐蚀与防护（练习）
一、选择题：本题共15 小题，每小题3 分，共45 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要
求．
1．“福建舰”是我国首艘电磁弹射型航母。下列有关说法正确的是
A．舰用燃料重油是煤干馏产物
B．舰体安装铝等金属块防锈是利用牺牲阳极保护法
C．航母挡焰板上的耐高温防护涂层属于有机高分子材料
D．舰上用于高速数据交换的光纤主要成分是晶体硅
【答案】B
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【详解】A．重油是石油分馏的产物，而煤干馏产物包括出炉煤气、焦炭、煤焦油等，A 错误；
B．铝的金属活动性比铁强，作为阳极被腐蚀，保护舰体金属，属于牺牲阳极保护法，B 正确；
C．耐高温防护涂层通常为无机非金属材料（如高温结构陶瓷），而非有机高分子材料，C 错误；
D．光纤主要成分是二氧化硅（SiO2），而非晶体硅，D 错误；
故选B。
2．利用双极膜(BP)电渗析技术电解
再生
和
的原理如图所示。下列说法错误的是
已知：A、C 为离子交换膜；双极膜(
)中的水在电场作用下，快速解离成
和
。
A．a 连接直流电源的正极
B．A 为阴离子交换膜，C 为阳离子交换膜
C．标准状况下，当X 室生成
气体时，碱室生成
D．通电一段时间后，酸室
浓度增大，X 室
浓度减小
【答案】D
【详解】双极膜(
)中的水在电场作用下，快速解离成
和
，其中
向X 室移动，
向碱室移
动，根据离子移动方向，a 极为阳极，b 为阴极；盐室中
向阳极移动即酸室，Li+向阴极移动即碱室；
酸室中发生氧化反应，电极方程式为
，X 室中发生还原反应，电极方程式为
；据此回答问题。
A．根据分析，a 极为阳极，因此连接电源正极，A 正确；
B．酸室需补充
生成H2SO4，盐室中
通过A 膜进入酸室，故A 为阴离子交换膜，碱室需补充Li+生
成LiOH，盐室中Li+通过C 膜进入碱室，故C 为阳离子交换膜，B 正确；
C．X 室中发生还原反应，电极方程式为
，标准状况下当X 室生成22.4LH2（即1mol H2）
时，转移2mol 电子，此时碱室中迁移2mol Li+和2mol OH-，生成2mol LiOH，C 正确；
D．酸室中，阴离子膜A 进入的
与阳极生成的H+结合，H2SO4浓度增大，X 室为阴极室，BP 膜解离的
H+持续补充阴极消耗的H+，且
无法通过BP 膜移出，故X 室H2SO4浓度不变，D 错误；
故选D。
3．某铜冶炼厂工艺流程如下，相关说法正确的是
A．电解精炼时，阳极泥中通常含有金、银等贵金属
B．电路中每通过1mol 电子，粗铜质量一定减少32g
C．催化氧化阶段提高温度，一定能提高SO2转化率
D．采用浓硫酸(98.3%)来吸收SO3，目的是加快吸收速率
【答案】A
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【详解】A．粗铜电解精炼时，粗铜作阳极，金、银活泼性比铜弱，会沉积在阳极附近，形成阳极泥，A
正确；
B．粗铜中含有的杂质Zn、Fe、Ni 等较活泼的金属均会放电，且不活泼的金、银等金属会形成阳极泥引起
质量变化，因此电路中每通过1mol 电子，阳极质量不一定减少32g，B 错误；
C．催化氧化阶段发生反应
，该反应为放热反应，升高温度，平衡
逆移，
的平衡转化率降低，C 错误；
D．因为
与水反应放热，工业上采用98.3%的浓硫酸来吸收
，目的是防止形成酸雾降低
的吸收
效率，D 错误；
答案选A。
4．下列离子方程式书写错误的是
A．铝溶于
溶液：
B．用惰性电极电解饱和
溶液：
C．磁铁矿溶于稀硝酸：
D．
通入
溶液中：
【答案】C
【详解】A．铝与
溶液反应的离子方程式为
，A 项正确；
B．用惰性电极电解饱和氯化镁溶液，阳极的电极反应式为
，阴极的电极反应电解式为
，总反应为
，B 项
正确；
C．磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，硝酸可以把其中的二价铁氧化为三价铁，离子方程式为
，C 项错误；
D．
通入
溶液中生成硫化铜沉淀和硫酸的离子方程式为
，D 项正确；
故答案选C。
5．下列有关物质的工业制备过程，在给定条件下能实现的是
A．冶炼铝：铝土矿
无水
B．
C．纯碱工业：
溶液
D．制取镁：海水
【答案】B
【详解】A．铝土矿用NaOH 溶液处理生成NaAlO2正确，过量HCl(aq)生成AlCl3溶液，蒸干时AlCl3水解
无法得到无水AlCl3；工业上电解Al2O3而非AlCl3，A 错误；
B．Fe 与过量I2加热生成FeI2，FeI2与过量Cl2反应时Cl2将Fe2+氧化为Fe3+，同时I-被氧化为I2，最终生成
FeCl3，B 正确；
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C．纯碱工业需先通NH3再通CO2生成NaHCO3，C 错误；
D．工业制镁通过海水中加入Ca(OH)2得到Mg(OH)2，电解熔融MgCl2而非MgO，D 错误；
故选B。
6．电解催化氮气合成氨，是一种在常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线，用固体氧化物作电解
质，在高温下能传导
。合成氨时工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电解时
向
电极迁移
B．
的电极反应式为：
C．理论上电解质中转移
生成
D．该方法还可以获得
，增加工艺产值
【答案】C
【详解】如图，
电极通入氮气和水得到电子生成氨气为阴极，用固体氧化物作电解质，在高温下能
传导
，反应式为：
，
电极为阳极，
失去电子生成氧气，电极反
应式为：
，据此回答。
A．电解池中阴离子向阳极迁移，
为阴离子，Pt(a)电极通入空气，生成含氧量高的空气，推测其为阳极
（
失电子生成
），故
向Pt(a)迁移，A 正确；
B．Pt(b)电极通入N2、H2O 生成NH3，N2被还原（N 从0 价→-3 价），为阴极。阴极反应式需满足N2得电
子、结合H2O 中的H 生成NH3，同时生成
（电解质传导
），配平后为：
，B 正确；
C．由Pt(b)电极反应式：
可知，转移6mole⁻生成2molNH3，质量为
2mol×17g/mol=34g，C 错误；
D．Pt(a)为阳极，
在此失电子生成
（电极反应：
），可获得
增加产值，D 正
确；
故选C。
7．为了减少工业烟气中余热与
的排放，科研人员设计了一种热再生电池-二氧化碳电化学还原池系
统，消除
的同时产生
和新的能源CO，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
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A．
中N 提供孤电子对与
形成配位键
B．工作时，
从右向左移动
C．阳极电极反应为
D．工作时，C 极生成1.12L(标准状况)
，A 极质量减少6.4g
【答案】D
【详解】由装置图可知A 电极上发生反应：
，A 电极作负极，B 电极为正
极，正极发生反应：
，则电极D 为阴极，电极反应：
，C 电极为阳极，电极反应：
，据此分析解
答。
A．
中，配体为
，N 原子含有孤电子对，作为配位原子与
形成配位键，A 正
确；
B．热再生电池-二氧化碳电化学还原池系统右侧D 极为二氧化碳还原为CO 为阴极，C 极产生
为阳极，
阴离子
向阳极移动，即移向C 极，B 正确；
C．阳极（C 极）发生氧化反应失去电子生成
，结合电荷守恒和原子守恒，电极反应为
，C 正确；
D．C 极生成1.12L（标况）
，n(
)=0.05mol，由阳极反应知转移电子0.05×4=0.2mol，A 极为左侧电池
阳极，Cu 氧化为
，每个Cu 失1e-，则反应Cu 的物质的量为0.2mol，质量减少
0.2×64=12.8g，D 错误。
故选D。
8．某化学兴趣小组设计了一种如图所示的二次电池，放电时负极电极反应：
。下列说法错
误的是
A．充电时，Co 电极接电源负极
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B．充电时，阳极反应式为
C．放电时，
极的电极反应为
D．放电时，负极质量改变59g，理论上电路中转移2mol 电子
【答案】B
【详解】由题给信息放电时负极电极反应：
，根据装置图知，放电时Co 电极为负极，
电极为正极，充电时Co 电极为阴极，
电极为阳极，据此回答问题。
A．由分析知，充电时Co 电极为阴极，阴极接电源负极，A 正确；
B．由分析知，充电时
电极为阳极，发生氧化反应，电极反应是
（酸性电解质）， B 错误；
C．由分析知，放电时
电极为正极，发生还原反应，酸性条件下电极反应式为
，C 正确；
D．放电时负极反应
，59g Co（1mol）失去2mol 电子，D 正确；
故答案选B。
9．设
为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．
发生吸氧腐蚀最终生成铁锈
，其电极反应转移的电子数为
B．向
溶液中通入足量
气体，转移电子数为
C．
溶液中含有的阳离子数目小于
D．向
的
溶液中通入
至中性，溶液中
数目为
【答案】A
【详解】A．Fe 的摩尔质量为56g/mol，14.0g Fe 的物质的量为0.25mol，吸氧腐蚀中，Fe 作为负极被氧化
为Fe2+，电极反应为
，0.25mol Fe 转移0.5mol 电子，即
，A 正确；
B．酸性环境中硝酸根能氧化
，铁离子具有强氧化性也能氧化
，故向
溶
液中通入足量
气体，转移电子数大于
，B 错误。
C．
溶液中铁离子发生水解，水解产生的H+会增加阳离子总数，总阳离子数目应大
于
，C 错误。
D．题目未明确溶液体积，无法确定NH 数目，D 错误；
故选A。
10．下列说法不正确的是
A．图①可用于铜与浓硫酸反应并检验气态产物
B．图②可以用于实验室配制银氨溶液
C．图③装置不能验证金属锌保护铁
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D．图④若将
溶液替换成
溶液，仍然形成原电池
【答案】B
【详解】A．铜与浓硫酸反应生成SO2，SO2可使品红溶液褪色，装置中品红溶液用于检验SO2，浸NaOH
溶液的棉团吸收多余SO2，装置合理，A 正确；
B．配制银氨溶液需向AgNO3溶液中滴加氨水至沉淀恰好溶解，图②为向氨水中滴加AgNO3，操作顺序错
误，不能用于配制银氨溶液，B 错误；
C．Zn、Fe 在酸化NaCl 溶液中形成原电池，Zn 为负极被腐蚀，Fe 为正极被保护，需要用胶头滴管吸取Fe
电极附近的溶液与试管中，再滴加
，无蓝色沉淀，可验证Zn 保护Fe，操作中存在错误，不
能验证金属锌保护铁，C 正确；
D．图④原电池中，将
溶液替换成
溶液，Zn 仍为负极（失电子），
在Cu 极得电子，盐
桥维持电荷平衡，仍能形成原电池，D 正确；
故选B。
11．我国嫦娥三号月球探测器应用了众多先进材料和技术，其中镁锂合金材料发挥了重要作用。下列说法
不正确的是
A．电镀镁锂时，镀件接外接电源的负极
B．电镀镁锂时，用含Mg2+和Li+的水溶液作为电镀液
C．为防止镁锂合金被腐蚀可在表面进行喷涂处理
D．锂电池放电时的负极反应：Li - e-=Li+
【答案】B
【详解】A ． 电镀时，镀件作阴极，发生还原反应，A 项正确；
B．锂单质易与水反应，不能用水溶液作电镀液，B 项错误；
C． 喷涂处理是金属防护常用方法之一，C 项正确；
D．锂电池放电时，负极锂失电子，发生反应 Li－e-
= Li+，D 项正确；
故选B。
12．下列实验操作能达到实验目的的是
选项
实验操作
实验目的
A
将铁制镀件与铜片分别接直流电源的
正、负极，平行浸入
溶液中
在铁制镀件表面镀铜
B
向粗盐水中先后加入过量
溶
液、
溶液和
溶液
粗盐提纯中，去除
、
和
杂
质离子
C
向
溶液中滴加
5 滴
溶液，再滴加5 滴
溶液
探究
对如下平衡的影响：
D
将有机物M 溶于乙醇，加入金属钠
探究M 中是否含有羟基
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】C
【详解】A．铁作为镀件应接电源负极，若将铁接正极会导致其放电而溶解，A 错误；
B．粗盐提纯时，BaCl2应在Na2CO3之前加入，以便除去过量
，B 错误；
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C．通过加NaOH 降低H+浓度使溶液变黄，再加H2SO4提高H+浓度恢复橙色，验证浓度对平衡的影响，C
正确；
D．乙醇本身含羟基，也可与金属钠反应，会干扰M 中羟基的检测，D 错误；
故选C。
13．一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中
解离的
和
在电场作用下向两
极迁移。除硼原理：
。下列说法错误的是
A．Pt 电极反应：
B．外加电场可促进双极膜中水的电离
C．Ⅲ室中，X 膜、Y 膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D．Ⅳ室每生成
，同时Ⅱ室最多生成
【答案】C
【详解】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt 电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反
应为：
，阴极发生的反应为：
，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说
明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，据此解答。
A．由分析可知，Pt 电极为阳极，阳极发生的反应为：
，A 正确；
B．水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，降低了浓
度，可促进双极膜中水的电离，B 正确；
C．由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，即钠
离子往右侧移动，通过Y 膜，则Y 膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X 膜，则X 膜为阴离子
交换膜，C 错误；
D．Ⅳ室每生成
，则转移1mol 电子，有1mol 氢离子移到Ⅱ室中，生成
，D 正确；
故选C。
14．利用如下流程吸收尾气中的NO 和
协同生产连二亚硫酸钠
和
。
下列有关反应表示错误的是
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A．“装置Ⅰ”中主要发生反应：
B．“装置Ⅱ”中生成
的反应：
C．“装置Ⅲ”中阴极电极反应式：
D．“装置Ⅳ”中发生反应：
【答案】C
【详解】尾气通过氢氧化钠溶液：二氧化硫转化为亚硫酸氢盐，一氧化氮再通过
溶液吸收转变为
亚硝酸根离子、硝酸根离子、
离子，通过装置Ⅲ得到
、
、亚硝酸根离子、硝酸根离子进入
装置Ⅳ和氨气、氧气反应转化为硝酸铵；
A．装置Ⅰ中
溶液吸收
，因产物为
，说明
过量，反应为:
，原子守
恒、电荷守恒，A 正确；
B．装置Ⅱ中
氧化
生成
，
（得
），
（N+2→+3，失
），电子
守恒，配平后H、O、电荷均守恒，B 正确；
C．装置Ⅲ阴极
得电子生成
（S+4→+3，2 个S 得
），
溶液显酸性（电离＞水解），阴
极应消耗
生成
，正确反应为
，选项中生成
与酸性环境矛盾，
C 错误；
D．装置Ⅳ中
被
氧化为
（N+3→+5，失
），
得
，
失
与1 个
得
守
恒，
与
结合为
，总反应原子、电子、电荷均守恒，D 正确；
故答案选C。
15．全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应的原理，该电池储能容量大、使用寿
命长。利用该电池电解处理含
废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d 电极均为惰性电
极。下列说法不正确的是
A．全钒液流电池放电时，a 电极的电极反应式为
B．c 电极为阴极，隔膜2 为阴离子交换膜
C．装置乙中p 口流出液的溶质中含有
D．当装置乙中产生气体的总体积为33.6L（标准状况）时，装置甲中理论上有
通过质子交换
膜
【答案】D
【详解】由图可知，乙装置为电解池，c 极为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成
和
：
33
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，
通过阳离子交换膜进入X 区，与
反应生成
，p 口流出氨
水；d 极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成
和
：
，
通过阴离
子交换膜进入Y 区，q 口流出
；甲装置为原电池，与c 极相连的b 极为原电池的负极，二价
在负
极失去电子发生氧化反应生成
：
；与d 极相连的a 极为正极，在酸性条件下
在正极
得到电子发生还原反应生成离子
：
，据此分析解答。
A．根据分析，全钒液流电池放电时，a 电极为正极，电极反应式为：
，A 正
确；
B．根据分析，c 电极为阴极；
中的
通过阴离子交换膜进入Y 区，则隔膜2 为阴离子交换膜，
B 正确；
C．根据分析，装置乙中X 区为阴极区，
中的
通过阳离子交换膜进入X 区，与
反应生成
，则p 口为X 区出口，流出液含
，C 正确；
D．装置乙产生的气体为
和
，标准状况下
气体中，根据电子转移守恒，可得
，则
、
，根据电极反应式可知转移
电子数为2mol；则装置甲放电时，转移电子数等于通过质子交换膜的
数，故
为2mol，D 错误；
故答案为：D。
二、非选择题：本题共5 小题，共55 分。
16．为探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用如图所示装置进行实验。
Ⅰ、用图1 甲装置进行第一组实验：
(1)实验过程中，SO
移动(填“从左向右”、“从右向左”或“不”)。
(2)电极M 处滤纸上可观察到的现象是 。
(3)该小组同学用图1 乙装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且Y 极溶液逐渐变成紫红色，停
止实验后观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料知，高铁酸根离子(FeO
)在溶液中呈紫红
色。
①电解过程中，Y 极发生的电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑和 。
②电解一段时间后，若在X 极收集到560mL 气体，Y 电极(铁电极)质量减小0.28g，则在Y 极收集到的气
体体积为 mL(气体均为标准状况下的体积)。
Ⅱ．以铬酸钾(K2CrO4)为原料，用电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图3 所示(已知2CrO
+2H+
Cr2O
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+H2O)
(4)结合阳极电极反应式，分析阳极区能得到重铬酸钾溶液的原因： 。
(5)电解一段时间后，测得阳极区溶液中K+物质的量由bmol 变为amol，则此时铬酸钾的转化率为
。
【答案】
(1)从右向左
(2)有蓝色沉淀产生
(3)
112
(4)阳极的电极反应为
，溶液中
浓度增大，使反应
向生成
的方向移动，部分
通过阳离子交换膜移动到阴极区，使阳极区主要成分是
(合理
答案均可)
(5)
或
【详解】Ⅰ、由图可知甲为Zn-Cu-硫酸铜电池，为原电池，Zn 为负极，Cu 为正极，装置乙为电解池，Y
作阳极，
，X 做阴极，
。
Ⅱ．左侧为阴极区发生反应：
，右侧为阳极区发生反应：
，
，据此分析。
（1）电解质溶液中的阴离子向负极Zn 移动，则硫酸根离子从右向左；
（2）M 为活性电极且与电源正极相连，M 作阳极，发生反应：Cu-2e-=Cu2+，生成的铜离子与电解质中氢
氧根离子结合生成氢氧化铜蓝色沉淀；
（3）①装置乙为电解池，Y 作阳极，Y 极溶液逐渐变成紫红色，结合已知信息可知Y 电极上Fe 失电子生
成
，电极反应为：
，该电极生成气体，说明氢氧根离子也在电极放电生成
氧气4OH--4e-=2H2O+O2↑；
X
②
极发生反应为：
，收集到560mL 氢气，物质的量为0.025mol，转移电子的物质的
量为0.05mol；Y 电极(铁电极)质量减小0.28g，即消耗0.005molFe，失去电子物质的量为0.03mol，则该电
极上水放电时失去电子的物质的量为0.02mol，结合电极反应：
，则在Y 极收集到的
气体物质的量为0.005mol，标准状况下气体体积为0.005mol ×22.4L/mol=0.112L=112mL；
（4）阳极的电极反应为
，溶液中
浓度增大，使反应
向生成
的方向移动，部分
通过阳离子交换膜移动到阴极区，使阳极区主要成分是
(合理答案均可)；
（5）由反应可知电解过程中钾离子向左侧移动，物质的量减少，钾离子的减少量与转移电子的物质的量
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相同，阳极区溶液中
物质的量由bmol 变为a mol，则转移电子的物质的量为(b - a)mol，根据阳极反应可
知电子转移1mol 时生成1mol 氢离子，则溶液中生成的氢离子的物质的量为(b - a)mol。由反应
可知，生成(b - a)mol 氢离子时消耗(b - a)mol mol
，原溶液中钾离子的物质的量为
bmol，则
的物质的量为
，则此时铬酸钾的转化率为
或
；
17．氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的工业，电解装置的示意图如下。
(1)电解饱和食盐水总反应的化学方程式为 。电解时需加盐酸控制阳极区溶液pH 在2~3，结合
生产目的解释原因： 。
(2)储存饱和食盐水的金属设备容易发生电化学腐蚀，食盐水的流动和搅拌会加剧腐蚀，原因是
。
(3)淡盐水补食盐后可循环利用，但其中溶解的
会部分转化为
，造成设备腐蚀。需向淡盐水中加入
盐酸脱除
，补全该反应的离子方程式： 。
___________
___________
。
(4)阳离子交换膜是一种复合高分子材料，其靠近阴极的一侧富含
，可排斥阴离子，因而具有离子
选择透过性。若阳极室酸性过强，阳离子交换膜的选择透过性会降低，原因是 。
【答案】
(1)
增大，使平衡
逆向移动，
减少氯气的消耗
(2)增加氧气与食盐水的接触，促进氧气的溶解，加剧金属的吸氧腐蚀
(3)
(4)
通过阳离子交换膜迁移至阴极室一侧，与膜上的
生成
，对阴离子的排斥力降低
【详解】（1）电解饱和食盐水过程中Cl-在阳极失去电子生成Cl2，H2O 在阴极得到电子生成H2和OH-，总
方程式为：
，解时需加盐酸控制阳极区溶液pH 在2~3，原因是：
增大，使平衡
逆向移动，减少氯气的消耗。
（2）储存饱和食盐水的金属设备容易发生电化学腐蚀，食盐水的流动和搅拌会加剧腐蚀，原因是：增加
了氧气与食盐水的接触，促进氧气的溶解，加剧金属的吸氧腐蚀。
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（3）
和Cl-在酸性环境中发生归中反应生成Cl2，Cl 元素化合价由+5 价下降到0 价，又由-1 价上升到
0 价，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：
。
（4）若阳极室酸性过强，阳离子交换膜的选择透过性会降低，原因是：
通过阳离子交换膜迁移至阴极
室一侧，与膜上的
生成
，对阴离子的排斥力降低。
18．新能源汽车所用蓄电池主要为二次锂电池。如：钴酸锂电池的总反应为：
，用它做电源，按如图装置进行电解。
(1)通电后，d 电极附近先出现白色沉淀
，则d 电极的反应为 ，m 极为电源的 极。
(2)工业上一种制备
反应的原理如下，下列说法正确的是_______（不定项）。
A．该反应中
被氧化
B．
是还原产物
C．每转移0.4mol 电子，生成
D．标准状况下，每消耗11.2L 的
时，
得到电子
(3)一定条件下，在2L 容器中发生上述反应制备
，10min 内，固体的质量减少了23.2g，则此段时间
内用
表示的化学反应速率为 。
【答案】
(1)
负
(2)C
(3)
【详解】由题可知，d 电极发生了氧化反应，即d 为阳极，c、b、a 电极分别为阴极、阳极、阴极；与d 电
极相连的n 极为电源正极，故m 为电源负极。
（1）d 电极上Cu 失电子与Cl-结合生成CuCl，电极反应为
；由上述分析可知，m 为负
极；
（2）由制备反应方程式可知，Co 的化合价由
升至+3，O 的化合价由0 降至-2，故氧化剂为
，还原
剂为
；
A．
中没有元素化合价变化，A 错误；
B．
是由
发生氧化反应所得产物，属于氧化产物，B 错误；
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C．由化学方程式可知，每生成6 个
，转移4 个电子，故每转移0.4mol 电子，生成
，即
，C 正确；
D．
是还原剂，失去电子，D 错误；
故答案选C；
（3）依题，当固体减少23.2g，说明气体增加了23.2g，根据化学方程式可知，当有1mol
参与反应时，
气体的质量增加
，故实际参与反应的
为0.1mol，v(
)=
。
19．电解原理在工业生产中应用广泛，利用电解池可以生产化工品和处理环境污染物等。
(1)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工
作者设计耦合HCHO 高效制H2的方法，装置如图所示。
部分反应机理为：
。
①阳极的电极反应式为 。
②相同电量下，理论上H2的产量是传统电解水的 倍。
(2)我国科学家设计了一种双位点PbCu 电催化剂，用H2C2O4和NH2OH 电化学催化合成甘氨酸，原理如
图，双极膜中H2O 解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH 溶液中，甲醛转化为
HOCH2O-，存在平衡：
；Cu 电极上发生的电子转移反应为
。
PbCu
①
电极与电源的 (填“正极”或“负极”)相连。
②理论上生成1molH3N+CH2COOH 时，则双极膜中解离水的质量为 g。
(3)研究CO2的综合利用、实现CO2资源化是能源领域的重要发展方向。生物电催化技术运用微生物电解池
实现了CO2甲烷化，其工作原理如图所示。
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①微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极的电极反应式为 。
②如果处理有机物
产生标准状况下112m3的CH4，则理论上导线中通过的电子的物质的量为
。
【答案】
(1)
2
(2)负极 108
(3)
4×104mol
【详解】（1）①据图示可知，b 电极上HCHO 转化为HCOO-，而HCHO 转化为HCOO-为氧化反应，所以
b 电极为阳极，a 电极为阴极，HCHO 为阳极反应物，由反应机理
可知，反应
生成的
转化为
HCOOH，由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH 的同时还生成了H+，生成的HCOOH 再与氢氧化
钾酸碱中和，故阳极反应涉及两步：ⅰHCHO+OH-_e-=HCOOH+
H2↑，ⅱ HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，
由(ⅰ+ⅱ)×2 得阳极反应为：2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2↑；
②阳极反应：ⅰHCHO+OH-_e-=HCOOH+
H2↑，ⅱ HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应：2H2O+2e-
=H2↑+2OH-，即转移2mol 电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：2H2O
2H2↑+O2↑，转移2mol 电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下，理论上H2的产量是传统电解水的2
倍
（2）①Cu 电极上发生的电子转移反应为
，
结合成H2，故Cu 电极为阳极，
则PbCu 电极为阴极，与电源负极相连；
②阴极区：首先HOOC-COOH 在Pb 上发生得电子的还原反应转化为OHC-COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC-
COOH+H2O，OHC-COOH 与HO-N+H3反应生成HOOC-CH=N-OH；OHC-COOH+HO-N+H3=HOOC-CH=N-
OH+H2O+H+，HOOC-CH=N-OH 发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC-CH=N-OH+4e-
+5H+=H3N+CH2COOH+H2O，阴极区的总反应为H2C2O4+HO-NH2+6e-+6H+=H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O
解离成1molH+和1molOH-，故理论上生成1molH3N+CH2COOH，则双极膜中有6molH2O 解离，6molH2O 的
质量为108g；
（3）由题图可知，阴极上，CO2发生还原反应转化为甲烷，根据得失电子守恒和电荷守恒得电极反应式为
CO2+8H++8e-=CH4+2H2O；
标准状况下，112m3的甲烷的物质的量为
=5000mol，由电极反应式CO2+8H++8e-=CH4+2H2O 可知
转移的电子的物质的量为5000mol×8=4×104mol。
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20．完成下列问题。
(1)科研小组设计利用甲烷(
)燃料电池(碱性溶液做电解质溶液)，模拟工业电镀、海水淡化的装置如
下。
A
①
电极的电极反应式为 。
②乙装置用来模拟金属及塑料制品表面镀铬，不仅美观还可提高金属制品抗腐蚀性能，镀铬时由
放
电产生铬镀层的电极反应式为 。(已知：镀铬时常加硫酸作为催化剂)
③电渗析法是海水淡化的常用方法，某地海水中主要离子的含量如下表，现利用“电渗析法”进行淡化，
技术原理如图丙(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)。
离子
含量(mg/L)
9360
83
200
1100
16000
1200
118
淡化过程中在 宝中易形成水垢(选填“甲”、“戊”)，产生淡水的出水口为 (选填
“e”、“f”、“j”)。
(2)在稀硫酸中利用电催化可将
转化为多种有机物，其原理如图所示：
①写出充电时生成
的电极反应式： ；
②电解时电解质溶液中
的数量 (填“基本不变”、“明显变大”或“明显变小”)。
(3)如图所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入氢气和氧气。
图中右装置为惰性电极电解
溶液，电解开始时，反应的总化学方程式为： ，当外电路
中通过
电子时，装置内共收集到
气体(标准状况)，装置内的液体体积为200mL(假设电解前
后溶液体积不变)，则电解前
溶液的物质的量浓度为 。
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【答案】
(1)CH4—8e—+10OH—=CO
+7H2O CrO
+8H++6 e—=Cr+4H2O 戊 j
(2)2CO2+10e—+10H+=CH3CHO+3H2O 基本不变
(3)2CuSO4+2H2O
2H2SO4+2Cu+O2↑ 0.05
【详解】由图可知，甲装置为燃料电池，乙、丙装置为电解池，甲装置中，c 口通入氧气，则B 电极为正
极，A 电极为负极，a 口通入甲烷；乙装置中，C 电极为阳极、D 电极为阴极。
（1）①由分析可知，A 电极为负极，甲烷失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4
—8e—+10OH—=CO
+7H2O，故答案为：CH4—8e—+10OH—=CO
+7H2O；
②镀铬时，镀件作阴极，酸性条件下铬酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成铬和水，电极反应式为
CrO
+8H++6 e—=Cr+4H2O，故答案为：CrO
+8H++6 e—=Cr+4H2O；
③丙装置用于海水淡化，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，甲室、乙室中的氯离子在左侧电极放电，乙
室中的钠离子通过阳膜进入丙室，可知乙室中e 出口为淡水；丙室中海水中的钠离子无法通过阴膜进入丁
室，氯离子无法通过阳膜进入乙室，因此f 出口仍为海水；丁室中氯离子通过阴膜进入丙室，钠离子通过
阳膜进入戊室，则丁室中j 口得到淡水；戊室中水中的氢离子在电极放电生出氢气同时有氢氧根离子生
成，氢氧根离子与反应生成的碳酸根结合钙离子生成碳酸钙，同时氢氧根与镁离子结合生成氢氧化镁沉
淀，生成水垢，故答案为：戊；j；
（2）由图可知，铂电极为电解池的阳极，水分子在阳极失去大发生氧化反应生成氧气和氢离子，铜电极
为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙醛和水，电解总反应为4CO2+4H2O
2CH3CHO+5O2↑；
①由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙醛和水，电极反
应式为2CO2+10e—+10H+=CH3CHO+3H2O，故答案为：2CO2+10e—+10H+=CH3CHO+3H2O；
②电解由分析可知，电解总反应为4CO2+4H2O
2CH3CHO+5O2↑，由方程式可知，电解时电解质溶液中
氢离子浓度基本不变，故答案为：基本不变；
（3）硫酸铜溶液电解生成铜、硫酸和氧气，反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O
2H2SO4+2Cu+O2↑，外
电路中通过0.04mol 电子时，标准状况下装置内共收集到0.448L 气体说明阳极生成标准状况下氧气的体积
为0.04mol×
×22.4L/mol=0.224L，则阴极生成的氢气的物质的量为
=0.01mol，由得失电子
数目守恒可知，电解前硫酸铜溶液的浓度为
=0.05mol/L，故答案为：2CuSO4+2H2O
2H2SO4+2Cu+O2↑；0.05。
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