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备战2025 年高考化学【一轮·考点精讲精练】复习讲义
考点37 电解池及其应用、电化学腐蚀与防护
知识精讲
一．电解原理
二．电解原理的应用
三．金属的腐蚀与防护
四．有关电化学的计算
课后精练
选择题：
20
题
非选择题：
5
题
建议时长：
60
分钟
实际时长：
分钟
一．电解原理
1．电解和电解池
(1)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。
(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。
(4)放电：当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化或还原反应的过程，称为放电。
2．电解池的工作原理
(1)以惰性电极电解CuCl2溶液为例分析
1
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(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)
(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；
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
阴极金属阳离子(H+)
阳极活性金属电极
S2
－
I
－
Br
－
Cl
－
OH－
产物
金属(H2)
金属离子
S
I2
Br2
Cl2
O2、H2O
4．惰性电极电解电解质溶液的四种类型
2
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(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
不活泼金属无氧酸
盐，如CuCl2
阴极：Cu2＋＋2e－=== Cu
阳极：2Cl－－2e－=== Cl2↑
加入CuCl2固体
3
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总反应式：CuCl2===== Cu＋
Cl2↑
(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
【注意】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。如：
NaCl
①
溶液：通HCl 气体(不能加盐酸)；
AgNO
②
3溶液：加Ag2O 固体；
CuCl
③
2溶液：加CuCl2固体；
KNO
④
3溶液：加H2O；
CuSO
⑤
4溶液：加CuO 或CuCO3[不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3]。
4
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5．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
阳极为Cu，属于活性电极，因此阳极反应
应为金属失电子
阳极：Cu－2e－===Cu2＋
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
总反应：Cu＋H2SO4=====CuSO4＋H2↑
** 错误的表达式 **用铜作电
极电解ZnSO4溶液
阳极反应
Cu－2e－===Cu2＋
阴极反应
Zn2＋＋2e－===Zn
总反应
Cu＋ZnSO4=====CuSO4＋ZnSO4
** 错误的表达式 **用铜作电
极电解CuSO4溶液
阳极反应
Cu－2e－===Cu2＋
阴极反应
Cu2＋＋2e－===Cu
** 错误的表达式 **用铁作电
极电解NaOH 溶液
阳极反应
Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
阴极反应
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应
Fe＋2H2O=====Fe(OH)2＋H2↑
** 错误的表达式 **用Ag 作
电极电解稀盐酸
阳极反应
2Ag－2e－＋2Cl－===2AgCl
阴极反应
2H＋＋2e－===H2↑
总反应
2Ag＋2H＋＋2Cl－=====2AgCl＋H2↑
** 错误的表达式 **以铝材为
阳极，电解H2SO4溶液，铝
材表面形成氧化膜
阳极反应
2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
阴极反应
6H＋＋6e－===3H2↑
总反应
2Al＋3H2O=====Al2O3＋3H2↑
** 错误的表达式 **用Al 作
电极电解NaOH 溶液
阳极反应
2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O
阴极反应
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
总反应
2Al＋2H2O＋2OH－=====2AlO＋3H2↑
H2SO4溶液
Cu
Cu
×
5
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6．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↑
二．电解原理的应用
1．氯碱工业——电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气
习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业，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。
②将电解槽隔成阳极室和阴极室。
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。
2．电镀：电镀是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。
电镀是一种特殊的电解，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。
特征：①阳极本身放电被氧化，不断溶解；
②宏观上看无新物质生成；
③电解液的总量、浓度、pH 均不变。
④阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。
电镀
示意图
电极反应
阳极
Cu－2e－===Cu2＋
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的浓度不变
3．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＋，
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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。
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。
③长时间电解后，CuSO4溶液的浓度变小
，
电解质溶液必须补充。
④阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等；
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
【微点拨】电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，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)。
4．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
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冶炼镁
MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
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。
三．金属的腐蚀与防护
金属腐蚀内容
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。
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。
金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀：金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀，其
腐蚀过程没有电流产生。
(2)电化学腐蚀——不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反
应。比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。电
化学腐蚀过程有电流产生。
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
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：
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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)，如：NH4Cl 溶
液、稀H2SO4等
水膜酸性很弱或呈中性，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
①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。
②纯度越高的金属，腐蚀得越慢。
③不纯的金属或合金，在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下
的腐蚀速率。
④两种腐蚀正极的现象不同：析氢腐蚀正极产生H2，气体压强变大，pH 增大；
吸氧腐蚀正极吸收O2，气体压强变小，pH 增大。
联系
吸氧腐蚀更普遍
3．判断金属腐蚀快慢的规律
(1)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)。
(2)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，较活泼的金属腐蚀越快。
(3)对同一种电解质溶液来说，一般电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
(4)同一金属在不同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。
4．金属的防护
(1)电化学保护法
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①牺牲阳极法——原电池原理
a．负极：比被保护金属活泼的金属；
b．正极：被保护的金属设备。
②外加电流法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．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。
(4)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。
四．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
(1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数；
(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等；
(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等；
3．电解计算的方法
(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。
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(2)根据得失电子守恒计算
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用于混合溶液中电解的分阶段计算。
③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。
1．我国科技自强自立，近年来取得了重大进展，下列有关科技成果的说法错误的是
A．“科技冬奥，温暖护航”-发热服饰材料中的石墨烯是一种新型无机非金属材料
B．“异域深海，电解制氢”-该过程将电能转化为化学能
C．“温和压力，巧获甘醇”-温和压力下合成的乙二醇与丙三醇为同系物
D．“浩渺太空，无限征途”-月壤中磷酸盐矿物的晶体结构可用X 射线衍射仪测定
【答案】C
【详解】A．石墨烯是碳元素的一种单质，是一种新型无机非金属材料，故A 正确；
B．电解水生成氢气和氧气，将电能转化为化学能，故B 正确；
C．乙二醇与丙三醇的羟基个数不同，不是同系物，故C 错误；
D．X 射线衍射仪测定晶体中原子的空间位置与排列，磷酸盐矿物的晶体结构可用X 射线衍射仪测定，故
D 正确；
选C。
2．设
为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．将
溶于水，再滴加氨水至溶液恰好呈中性，则
数目为
12
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B．
和
混合后气体分子数为
C．电解精炼铜时，阳极质量减少
，则电路中通过的电子数目为
D．将
投入
水中，所得溶液中有
个
【答案】A
【详解】A． 根据电中性，n(
)+n(H+)=n(OH-)+n(Cl-)，溶液恰好呈中性n(H+)=n(OH-)，故n(
)=n(OH-)，氯离子不水解，n(Cl-)=0.1mol，则
数目为0.1NA，A 正确；
B．
和
混合后发生反应2NO+O2=2NO2即生成0.02molNO2，但是由于存在2NO2
N2O4，故混合后气体分子数小于0.02NA，B 错误；
C．电解精炼铜时，阳极上溶解的金属有Cu 及Zn、Fe 等杂质物质，活动性弱的金属如Au、Pt 会形成阳极
泥沉淀在阳极底部，在阴极上只有Cu2+得到电子，所以外电路中每通过2NA个电子，阴极质量增加64g，
但阳极质量减少不能确定，C 错误；
D．AgCl 是难溶的物质，0.05mol AgCl 投入1L 水中无法完全溶解，所得溶液中Ag+数目小于0.05NA，D
错误；
本题选A。
3．
空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保一体化。某兴趣小组用该电池模拟工业处理
废气和废水的过程，装置如图所示，下列说法正确的是
A．a 膜为阴离子交换膜
B．乙池中阴极的电极反应式为
C．当浓缩室得到
的盐酸时，M 室溶液的质量变化为
(溶液体积变化忽略不计)
D．标况下，若甲池有
参加反应，则乙池中处理废气(
和
)的总体积为
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【答案】C
【详解】A．由分析可知，a 膜为阳离子交换膜，故A 错误；
B．由分析可知，乙池中通入一氧化氮的电极为阳极，酸性条件下一氧化氮在阴极上得到电子发生还原反
应生成铵根离子和水，电极反应式为
，故B 错误；
C．当浓缩室得到4L0.6mol/L 盐酸时，从M 室通过阳离子交换膜a 膜进入浓缩室的氢离子物质的量为
(0.6mol/L—0.1mol/L)×4L=2mol/L，则M 室消耗水的质量为2mol/L×
×18g/mol=18g，故C 正确；
D．由得失电子数目守恒可知，标况下，若甲池有11.2L 氧气参加反应时，乙池中处理废气的体积为(
×2+
×
)×22.4L/mol=31.36L，故D 错误；
故选C。
4．化学与生产、生活、社会密切相关。下列有关说法中正确的是
A．使用乙醇汽油可以减少汽车尾气中氮氧化物的排放
B．实施
海底封存，需要将
进行液化，液化过程中
的共价键被破坏
C．“深海一号”母船海水浸泡区的铝基可保障船体不易腐蚀
D．飞船操纵杆的材料碳纤维与石墨烯互为同素异形体
【答案】C
【详解】A．高温下空气中的氮气和氧气反应生成NO，NO 与氧气反应生成
，则乙醇汽油的使用不能
减少汽车尾气中氮氧化物的排放，A 错误；
B．二氧化碳是分子晶体，所以二氧化碳液化时，只改变分子间的作用力，不破坏分子内的共价键，B 错
误；
C．“深海一号”母船海水浸泡区的铝基作负极可以与船体形成原电池，利用“牺牲阳极的阴极保护法”
可保障船体不易腐蚀，C 正确；
D．碳纤维是一种复合材料，属于混合物，与石墨烯不互为同素异形体，D 错误；
故选C。
5．下列实验装置使用正确的是
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A．图①装置用于苯甲酸溶液蒸发浓缩
B．图②装置用于验证金属锌保护铁
C．图③装置用于测定中和反应的反应热D．图④装置用于制备乙酸乙酯
【答案】C
【详解】A．苯甲酸晶体100℃升华，加热易随水蒸发，故不宜对苯甲酸溶液进行蒸发浓缩，A 错误；
B．Fe2+与
溶液反应生成蓝色沉淀，但是Fe2+可能是
将铁氧化得来的，无法验证金
属锌保护铁，B 错误；
C．图③装置用于测定中和反应的反应热，温度计测温度、玻璃搅拌器起搅拌作用，装置密封、隔热保温
效果好，C 正确；
D．图④装置用于制备乙酸乙酯，导管末端不能伸入液面下，利用饱和碳酸钠收集乙酸乙酯，D 错误；
故选C。
6．钙(锂)介导电化学合成氨低能耗，效率高，是合成氨研究的热点领域，以下为该装置示意图，下列有关
说法正确的是
A．阴极区反应：
B．此装置降低合成氨能耗的主要原因是钙或锂等金属能高效解离氮气形成相应的氮化物
15
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C．含少量乙醇的水溶液会使该装置生产效率提高
D．整个装置每生成1mol 氨消耗1.5mol
【答案】B
【详解】A．由分析可知，H2在阳极上失去电子，故阳极区反应式为：
，A 错
误；
B．由分析可知，此装置降低合成氨能耗的主要原因是钙或锂等金属能高效解离氮气形成相应的氮化物，B
正确；
C．由于水能与Ca 直接反应，故含少量乙醇的水溶液不会使该装置生产效率提高反而降低，C 错误；
D．由分析可知，电解的总反应方程式为N2+3H2
2NH3，故整个装置每生成1mol 氨，不消耗Ca2+，
Ca2+只是电解质导电，D 错误；
故答案为：B。
7．电解硫酸钠溶液制取电池正极材料
的前驱体
，其工作原理如图所示：
下列说法正确的是
A．a 是直流电源的负极，石墨电极发生还原反应
B．交换膜A 是阴离子交换膜，通电一段时间，I 室
上升
C．当产生
的
时，理论上纯钛电极上产生标准状况下
气体
D．若将纯钛电极直接放入Ⅱ室，则前驱体产率升高
【答案】C
【分析】由图可知，前驱体在Ⅲ室生成，则Ⅱ室的金属阳离子进入Ⅲ室，交换膜B 为阳离子交换膜，则右
侧纯钛电极为阴极，电极反应式为
，
与金属阳离子结合得到前驱体，为保持
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电荷守恒，交换膜A 为阴离子交换膜，左侧石墨电极为阳极，电极反应式为
，所
以电解过程实际上是电解水；
【详解】A．由上述分析可知，石墨为阳极，发生氧化反应，则a 为电源的正极，A 项错误；
B．由分析可知，交换膜A 为阴离子交换膜，左侧电极反应式为
，产生
，故
降低，B 项错误；
C．每生成
的
，就相当于生成
，由电极反应式：
可知，理论上会生成
，在标准状况下的体积为
，C 项正确；
D．纯钛电极若直接放入Ⅱ室，会导致接受电子的物质不是水而是金属离子，导致金属单质的生成，前驱
体产率降低，D 项错误；
答案选C。
8．将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。该电池中两电极的总质量为
，
工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为
。已知
，电子电荷
为
，则电池在该工作时间段内通过导线的电量为
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【分析】锌比银活泼，锌能与稀硫酸反应，银不反应，则锌片和银片浸入稀硫酸中组成的原电池中Zn 作
负极，Ag 作正极，Zn 失电子生成Zn2+，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，结合电极反应式进行计算。
【详解】锌片和银片浸入稀硫酸中组成的原电池中Zn 作负极，Ag 作正极，参加反应的Zn 的质量为
60g-47g=13g，n(Zn)=
=0.2mol,负极上Zn 失电子生成Zn2+，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，则电池在该
工作时间段内通过导线的电量为0.2mol×6.02×1023mol-1×1.60×10-19C≈1.9×104C，故选：B。
9．中国科研人员研制出一种新型
电池，通过自供电实现
转化为
，装置如图所示。下列说
法正确的是
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A．电极电势：
B．c 极电极反应式为
C．每消耗
时理论上可得
D．当电路中转移
时，丙室溶液质量减少大于
【答案】D
【分析】根据图知，左侧装置能自发的进行氧化还原反应，则该装置为原电池，Zn 易失电子作负极，电极
反应式为
，b 电极为正极，电极反应式为：
，b 连接石墨d，则d 为阳极，
电极反应式为
，c 为阴极，电极反应式为
。
【详解】A．根据以上分析知，a、b 和电解质溶液构成原电池，a 为负极，则b 为正极，电势b＞a，故A
错误；
B．c 为阴极，电极反应式为
，故B 错误；
C．
未标明状态，其物质的量未知，故C 错误；
D．d 为阳极，电极反应式为
，当电路中转移
时，丙室生成1molO2且有
2molH+通过质子交换膜进入乙室，因此丙室溶液质量减少大于
，故D 正确；
故选D。
10．港珠澳大桥的设计使用寿命高达120 年，主要的防腐方法有：①钢梁上安装铝片；②使用高性能富锌
(富含锌粉)底漆；③使用高附着性防腐涂料等。下列分析不正确的是
A．防腐涂料可以防水、隔离
，降低腐蚀速率
B．防腐过程中铝和锌均作为负极，得到电子
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C．钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时正极反应为
D．方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，不能完全消除铁的腐蚀
【答案】B
【详解】A．钢是铁碳合金材料，表面接触空气，水蒸气，易形成原电池发生吸氧腐蚀，防腐涂料可以防
水、隔离O2，降低吸氧腐蚀速率，A 正确；
B．铝和锌的金属活动性大于铁，故铝和锌均作为负极，失去电子，保护了铁，B 错误；
C．钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时，正极电极反应式为
，C 正确；
D．方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，不能完全消除铁的腐蚀，D 正确；
故选B。
11．硫元素形成的化合物有着广泛的用途，其中过二硫酸
是一种强氧化剂，可用作氧化剂和漂白
剂，过二硫酸及其盐都是不稳定的，加热时分解，溶于水会发生一定程度的水解，电解硫酸钾溶液可得过
二硫酸钾。下列说法不正确的是
A．
中硫的化合价为+6
B．
分解的化学方程式可能为：
C．过二硫酸铵溶液可用于检验溶液中的 Mn2＋，现象为溶液变为紫红色。该反应的离子方程式为
D．用惰性电极电解K2SO4溶液制取
时的阳极反应方程式为
【答案】B
【详解】A．S 元素最高正价为+6 价，根据化合物中各元素化合价代数和为0，则
中硫的化合价为
+6，A 正确；
B．根据A 选项可知，
中S 元素化合价为+6 价，
和
中S 元素化合价均为+6 价，S 元素化
合价不变，O 元素化合价升高，不符合氧化还原反应得失电子守恒，B 错误；
C．根据题干信息，过二硫酸
是一种强氧化剂，说明过二硫酸铵具有强氧化性，可将Mn2＋氧化为
，根据得失电子守恒及电荷守恒，离子方程式：
，C 正
确；
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D．用惰性电极电解K2SO4溶液制取
，阳极发生氧化反应，电极反应：
，D 正确；
答案选B。
12．一种自生酸和碱的电化学回收体系如图所示。
表示
等含磷微粒，
为
。下列说法错误的是
A．a、c 为阴离子交换膜，b 为阳离子交换膜
B．X 为
，将其泵入吸收室用于吸收
C．当电路中通过
电子，阴极增重
D．Ⅲ室可发生反应：
【答案】AC
【详解】A．根据分析，a、c 为阳离子交换膜，b 为阴离子交换膜，A 错误；
B．根据分析可知，II 室物质X 为硫酸，硫酸泵入吸收室用于吸收NH3，B 正确；
C．III 室电极为阴极，电极反应式
，转移0.14mol 电子，共生成0.14mol
，
除了生成羟基磷灰石，还要与铵根反应，根据
，当参与反应的OH-少于0.14mol，生成的羟基磷灰石少于0.01mol，0.01mol 羟基磷灰石为10.04g，故阴极
增重小于10.04g，C 错误；
D．III 室要生成羟基磷灰石，根据得失电子守恒及电荷守恒：
，D 正确；
答案选AC。
13．一种可在较高温下安全快充的铝-硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由
和
形成熔点为
的共熔物)，其中氯铝酸根
起到结合或释放
的作用。电池总反
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应：
。下列说法错误的是
A．
含
个
键
B．
中同时连接2 个
原子的
原子有
个
C．充电时，再生
单质至少转移
电子
D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n 值小的
浓度越高
【答案】D
【详解】
A．
的结构为
，所以含
个
键，A 正确；
B．由
的结构可知同时连接2 个
原子的
原子有
个，B 正确；
C．由总反应可知充电时，再生
单质需由铝离子得到电子生成，所以至少转移
电子，C 正确；
D．由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的铝离子越多所以n 值大的
浓度越高，D 错
误；
故选D。
14．“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
高效制
的方法，装置如图所示。部分反应机理为：
。
下列说法错误的是
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A．相同电量下
理论产量是传统电解水的1.5 倍
B．阴极反应：
C．电解时
通过阴离子交换膜向b 极方向移动
D．阳极反应：
【答案】A
【分析】
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
后生成的
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：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生
成的H-在阳极失电子发生氧化反应生成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O+2e-
=H2↑+2OH-。
【详解】A．由以上分析可知，阳极反应：①HCHO+OH--e-→HCOOH+
H2，②HCOOH+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：
，转移2mol 电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下
理论产量
是传统电解水的2 倍，故A 错误；
B．阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B 正确；
C．由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电
中性，
通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b 极方向移动，故C 正确；
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D．由以上分析可知，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+
H2，②HCOOH+OH-=HCOO-
+H2O，由(
+
)×2
①②
得阳极反应为：
，故D 正确；
答案选A。
15．宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一，下列离子方程式书写正确的是
A．用惰性电极电解
溶液：
B．向
中投入
固体：
C．
溶于
溶液：
D．向
溶液中加入过量氨水：
【答案】A
【详解】A．用惰性电极电解
溶液生成
、
、
，选项所给离子方程式正确，A 正确；
B．
与
反应是
中氧元素发生歧化反应，
中的氧来自
，正确的离子方程式为
2H2
18O+2Na2O2=4Na++2OH−+218OH−+O2↑，B 不正确；
C．
与
会发生氧化还原反应，三价铁离子被还原为亚铁离子，正确的离子方程式为
2Fe(OH)3+6H++2I-=2Fe2++I2+6H2O，C 不正确；
D．
溶液中加入过量氨水会生成
，正确的离子方程式为Ag++2NH3 H
⋅
2O=
+2H2O，D 不正确；
本题选A。
16．为探究电解过程中溶液pH 的变化。装置、所得数据结果如图所示。电解过程中，充分搅拌使溶液均
匀，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是
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A．0-t1时：4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3，t1-t2时：2H2O
2H2↑+O2↑
B．若进行到t2时刻共有0.224L 气体(标况下)产生，则外电路有0.04mol 电子通过
C．若使用氢氧燃料电池为电源，t1时，理论上负极消耗的气体物质的量为0.005mol
D．电解到t1时刻，加入1.16gAg2O 可使溶液复原
【答案】B
【详解】A．银离子氧化性大于氢离子的氧化性，所以溶液中银离子先被还原，水电离出的OH-被氧化生
成氧气，0-t1时：4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3，当银离子被电解完，水电离出来的氢离子被还原生
成氢气，t1-t2时：2H2O
2H2↑+O2↑，故A 正确；
B．进行到t1时银离子被完全还原，溶液的pH 为1，硝酸银溶液中
，
，由反应得消耗
电子转移0.01mol，设此过程生成氧气的物
质的量为
，
，
，
，
，t1- t2电解水生成的气体体积为0.224L-0.056L=0.168L，其中氧气
和氢气体积比为1：2，电解水生成的氧气体积为0.056L，氧气的物质的量为
，电子转移0.01mol，共计电子转移0.02mol，故B 错误；
C．若使用氢氧燃料电池为电源，氢气与通过电子的关系为：
，t1时，电子转移0.01mol，理论上
负极消耗的氢气物质的量为0.005mol，故C 正确；
D．电解到t1时刻，生成了0.01mol 的银和0.025mol 氧气，0.01mol 硝酸，加入1.16gAg2O 其物质的量为
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，0.005molAg2O 与0.01mol 硝酸恰好完全反应生成0.01mol 硝酸银和0.005mol 水，可使
溶液复原，故D 正确；
故选：B。
17．我国光伏发电并网装机容量突破3 亿千瓦，连续七年稳居全球首位。采用电渗析法，以四甲基氯化铵
为原料，可合成电子工业清洗剂四甲基氢氧化铵
，工作原理如
图所示（气体体积均已换算成标准状况），下列说法正确的是
A．在光伏并网发电装置中，与a 极连接的N 型半导体为正极
B．
均为阳离子交换膜，d 为阴离子交换膜，钠离子透过离子交换膜向阳极区移动
C．制备
两极共产生
气体
D．制备四甲基氢氧化铵
的电极反应式为
【答案】C
【详解】A．在光伏并网发电装置中，与a 极连接的N 型半导体为负极，A 错误；
B．
均为阳离子交换膜，d 为阴离子交换膜，钠离子透过离子交换膜向阴极区移动，B 错误；
C．制备
物质的量为0.75mol，根据电极反应式知
a 极生成0.375mol 氢气转移0.75mol 电子，b 电极方程式
为：4OH--4e-=O2+2H2O，生成0.1875mol 氧气，两极共产生0.5625mol 气体，在标况下体积为0.
5625×22.4L/mol=12.6L，
两极共产生
气体，C 正确；
D．制备四甲基氢氧化铵
的电极反应式为
，
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D 错误；
故选C。
18．电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下
列叙述错误的是
A．电极a 为阴极
B．
从电极b 移向电极a
C．电极b 发生的反应为：
D．生成
半胱氨酸的同时生成
烟酸
【答案】D
【分析】
该装置是电解池，电极b 上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中‘加氧少氢’，发生氧化反应，则b 为阳极，a
为阴极，阴极电极反应式为
+2e-+2H+=2
；
【详解】A．a 极上硫元素化合价升高，a 为阴极，A 正确；
B．电解池中阳离子移向阴极，则H+移向a 电极，B 正确；
C．电极b 上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应，在酸性介质中电极反应式为：
，C 正确；
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D．根据电子守恒可得关系式：
~6e-~6
，因此生成6mol 半
胱氨酸的同时生成
烟酸，D 错误；
故选：D。
19．我国科学家设计了一种双位点
电催化剂，用
和
电化学催化合成甘氨酸，原理如
图，双极膜中
解离的
和
在电场作用下向两极迁移。已知在
溶液中，甲醛转化为
，存在平衡
。
电极上发生的电子转移反应为
。下列说法错误的是
A．电解一段时间后阳极区
减小
B．理论上生成
双极膜中有
解离
C．阳极总反应式为
D．阴极区存在反应
【答案】B
【分析】在KOH 溶液中HCHO 转化为HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-
[OCH2O]2-+H2O，Cu 电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-=HCOO-+H∙，H∙结合成H2，Cu 电极为阳
极；PbCu 电极为阴极，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。
【详解】A．根据分析，电解过程中，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH-)减
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小，A 项正确；
B．根据分析，阴极区的总反应为H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O 解离成
1molH+和1molOH-，故理论上生成1molH3N+CH2COOH 双极膜中有6molH2O 解离，B 项错误；
C．根据分析，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C 项正确；
D．根据分析，阴极区的Pb 上发生反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D 项正确；
答案选B。
20．金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门
的防腐措施示意图：
下列说法正确的是
A．图1、图2 中，阳极材料本身均失去电子
B．图2 中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：
C．图2 中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D．图1、图2 中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
【答案】B
【详解】A．图1 为牺牲阳极的阴极瓮中保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，其
失去电子被氧化；图2 为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，其本身不失
去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的
，A 不正确；
B．图2 中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的
放电外，海水中溶解的
也
会竞争放电，故可发生
，B 正确；
C．图2 为外加电流的阴极保护法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀
电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵
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消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C 不正确；
D．图1、图2 中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了
的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极和发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化
反应，D 不正确；
综上所述，本题选B。
21．探索在温和条件下合成氨具有重要意义。
(1)合成氨中每生成2molNH3，放出92.2kJ 热量。
①
N—H 键断裂吸收的能量约等于 kJ。
②合成氨反应速率常数k(通常情况下，反应速率常数越大，反应越快)随温度的变化曲线如题图1 所示，请
在图中指定位置标出
或
。
(2)电化学合成氨是未来绿色合成氨的可选途径，其中电解液、电极材料的研究尤为重要。
I．熔融盐电解
一种以熔融
(添加0.5％
)为电解质，以多孔镍为电极材料，在常压下电化学合
成氨的原理如图所示。
①写出阳极发生的电极反应式： 。
29
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②若用H2S 代替H2电化学合成氨，写出可能出现的副产物的化学式： 。
II．水系电解
在常规水系电解液中，以N2和H2O 为反应物，常温常压下在催化剂的作用下实现氨的合成：
，但H2O 放电生成H2导致合成氨选择性较低。
③研究表明，控制电极-电解液界面处的质子源的浓度，将有效抑制副反应。以
作催化剂、
甲醇为溶剂、水为质子源配制甲醇-水混合电解液，相对常规水系电解液，氨的选择性更高。其可能原因是
。
④水溶液中三种催化剂(a、b、c)上N2电还原为NH3(图1)和H2O 电还原为H2(图2)反应历程中的能量变化，
则三种催化剂对N2电还原为NH3的催化活性由强到弱的顺序为 (用字母a、b、c 排序)。
【答案】
(1)391
30
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(2)
（或
、S） 甲醇分子的供质子能力比水分子差（甲基为推电
子基，削弱了羟基的极性），使电极－电解液界面处的质子源浓度减小抑制了副反应；甲醇－水分子间的
氢键作用阻碍了水分子解离过程，也抑制了副反应 bac
【详解】（1）①反应为
，依据反应焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物断裂
化学键吸收的能量=3×436+945.8-6×N－H 键键能=-92.2，N－H 键键能=391kJ·mol-1；÷
②合成氨是放热反应，温度升高平衡逆向移动，温度升高，则横坐标减小，
增大程度大于
，图中指
定位置表示
；
（2）①I 装置为电解池，右侧为阳极失电子，电极反应为：
；
②若用H2S 代替H2电化学合成氨，
，可能出现的副产物为S，同时Ni 电极有
可能放电，与S 离子形成
或
；
③甲醇分子的供质子能力比水分子差（甲基为推电子基，削弱了羟基的极性），使电极－电解液界面处的
质子源浓度减小抑制了副反应；甲醇－水分子间的氢键作用阻碍了水分子解离过程，也抑制了副反应；
④催化剂通过降低反应活化能提高反应速度，则催化活性由强到弱的顺序为b＞a＞c；
22．甲烷是一种重要的化工原料，广泛应用于工业中。回答下列问题：
(1)甲烷在工业上可用于制备合成气：
，在某密闭容器中通入
和
，在不同条件下发生反应。测得平衡时
的体积分数与温度、压强的关系如图
所示。
①
(填“<”、“>”或“=”下同)P2，
0。
②
三点的化学平衡常数大小关系为 。
③
点甲烷的转化率为 。
(2)甲烷在一定条件下脱氢可生成乙烯，其反应如下：
。
温度下，
在体积为
的刚性密闭容器中充入
甲烷进行上述反应，容器内的总压强
随时间的变化如下表所
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示：
反应时间/min
0
2
4
6
8
10
12
总压强P/kPa
10.0
11.5
12.3
13.0
13.6
14.0
14.0
①下列有关说法正确的是 。
A．当混合气的密度不变时，表明该反应已达到平衡状态
B．反应进行到第10 分钟时刚好达到平衡
C．升温既可提高反应速率也能提高甲烷的转化率
D．使用适当的催化剂既可提高反应速率也能提高甲烷的转化率
E．该反应在较高温度下可自发进行
②前10min 内，平均速率v(H2)= kPa·min-1，实验测得v 正=k 正c2(CH4)，v 逆=k 逆c(C2H4)·c2(H2)，
其中k 正、k 逆为速率常数，仅与温度有关，T1温度时，k 正/k 逆= (填数值)。
(3)科研人员设计了甲烷燃料电池电解饱和食盐水装置如图所示，电池的电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固
体，可在高温下传导O2-。
①该电池工作时负极反应方程式为 。
②用该电池电解100mL 饱和食盐水，若电解一段时间后，两极产生的气体体积分别为0.224L 和0.336L(均
为标准状况)，则电解所得溶液的pH= (忽略气体溶解和溶液体积变化)。
【答案】
(1)> >
25%
(2)CE
6.4
(3)
12
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【详解】（1）①温度相同时，增大压强平衡逆向移动，
的体积分数增大，图中
对应的甲烷体积分
数大，则
> P2，压强相同时，升高温度甲烷体积分数减小，可知升高温度平衡正向移动，正向为吸热反
应，
>0；
K
②
只与温度有关，该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，K 增大，结合图像可知T(m)< T(n)<
T(q)，则平衡常数：
；
③结合q 点数据列三段式：设甲烷的变化量为xmol，
甲烷体积分数=
，解得x=0.5；甲烷的转化率=
；
（2）①A．体系内各物质均为气体，气体的质量不变，容器体积恒定，则混合气的密度恒定不变，不能据
此判断该反应已达到平衡状态，故A 错误；
B．结合表中数据可知，反应进行到第10 分钟时已经达到平衡，但并一定此时刚好平衡，故B 错误；
C．该反应为吸热反应，升温既可提高反应速率也能使平衡正向移动，从而提高甲烷的转化率，故C 正
确；
D．催化剂只能加快反应速率，但不影响转化率，故D 错误；
E．该反应
，
，在较高温度下可自发进行，故E 正确；
②设前10min 内，
的变化量为xmol，列三段式得：
根据压强之比等于气体物质的量之比的：
，解得：x=1.6；
v(H2)=
；
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此时反应的平衡常数K=
；
反应达到平衡时，v 正= v 逆，k 正c2(CH4)=k 逆c(C2H4)·c2(H2)，
=K=6.4；
（3）①该电池中通甲烷一极为负极，通氧气一极为正极，甲烷在负极失电子生成二氧化碳和水，电极反
应为：
；
②电解100mL 饱和食盐水，阴极反应为：
；阳极反应为：
；若只
发生该电解反应，则两极生成的气体体积相同，但此时两极产生的气体体积分别为0.224L 和0.336L，阳极
除氯离子放电，还发生：
，则阴极生成的气体多于阳极，即生成氢气的体积为
0.336L 即0.015mol，转移电子数0.03mol；阳极生成氯气和氧气共0.224L 即0.01mol，设生成氯气xmol，
则生成氧气为(0.01-x)mol，转移电子数=2x+4(0.01-x)=0.03，解得：x=0.005mol，氯离子放电过程中生成
的物质的量为0.01mol，则电解所得溶液的pH=-lg
=12。
23．从衣食住行到探索浩瀚宇宙，都有氮及其化合物的参与，但同时有毒含氮化合物的排放也对环境产生
污染。如何实现环境保护与资源利用的和谐统一，已成为我们的重要研究课题。
I．
是温室气体之一、直接催化分解是目前消除
最有前景的方法之一、
直接催化分解时会发
生以下两个反应：
①
②
(1)已知：
，则
。
(2)反应进行
时，
分解转化率随温度变化曲线如图1 所示。
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①反应所需活化能最低的曲线是 (填“a”、“b”、“c”、“d”)；
②在
下，将
充入体积为
的体积不变的容器中，B 点的平均反应速率
；平衡时，测得
和
的物质的量分别为
、
，计算反应①的平衡常数为
。
Ⅱ.
(3)汽车尾气中含有
等多种污染物，已成为城市空气主要污染源。将等物质的量的
和
分别
充入盛有催化剂①和②的体积相同的刚性容器，进行反应
。
经过相同时间测得
的转化率如图2 所示，图中
段转化率下降的可能原因是 。
Ⅲ．用丙烯腈电解二聚法(两极均为惰性电极)制备已二腈
，电解原理如下图，总反应为
，主要副产物为丙腈
。
(4)电极X 为极 (填“阴”或“阳”)，写出i 的电极反应式 。
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【答案】
(1)+19.6
(2)a 0.03 0.9
(3)该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，转化率降低；或温度升高，催化剂活性降低，反应速率减慢，
转化率降低
(4)阳
【详解】（1）已知：①
、③
，由盖斯定律可知，反应③+
=
①②，故
-163.0
+182.6
=+19.6
；
（2）①由图可知，未平衡时，反应进行相同时间，a 对应N2O 的转化率最大，则a 对应的反应速率最大，
反应所需活化能最低的曲线是a；
②初始N2O 为0.5mol/L，B 点N2O 的转化率为60%，则Δc(N2O)=60%×0.5mol/L=0.3mol/L，B 点的平均反
应速率
(0.3mol/L÷10min)=0.03
；平衡时，测得
和
的物质的量分别为
、
，由三段式可知：
、
，平衡时，
、
、
分别为1-0.4-0.4=0.2mol、0.2mol、
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0.6mol，反应①的平衡常数为
；
（3）
段转化率下降的可能原因是：该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，转化率降低；或温度升
高，导致催化剂活性降低，反应速率减慢，转化率降低；
（4）装置为电解装置，由氢离子移动方向可知，X 为阳极、Y 为阴极；i 的电极反应为酸性条件下丙烯腈
得到电子发生还原反应生成己二腈：
。
24．某电镀厂的酸性废液中含
、
、
、
等离子，须处理后排放。
(1)除
、
。向废液中加入熟石灰调节
，再加入
溶液，可将
氧化为
和
，其离子方程式为 。加入
可以促进
元素转化为
沉淀除去，原因是
。
(2)沉淀法回收
(Ⅵ)。已知：
和
微溶于水，
，
。
①向除去
和
元素的废液中加入一定量的
，可将
(Ⅵ)转化为
沉淀。相同时间内，
元素沉淀率与溶液初始
的关系如图所示。与
相比，初始
时
(Ⅵ)去除率较高的原因是
。
②
沉淀中混有
等杂质，可加入足量硫酸充分反应后过滤，实现
(Ⅵ)的分离回收，反应的
离子方程式为 。
(3)电解法除
(VI)的一种装置如图所示。利用阳极生成的
，还原
(VI)生成
，最终转化为
和
沉淀除去。
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①随着电解的进行，阳极表面形成
的钝化膜，电解效率降低。将电源正负极反接一段时间，钝
化膜消失。钝化膜消失的原因为 。
②电解时，若维持电流强度为5A，电流效率为
，除去废水中
的
，至少需要电解
小时(写出计算过程)。
(已知：电流效率(
)
；
。)
【答案】
(1)
氧化
，使
降低，
平衡正向移动，
增大，促进
沉淀生成
(2)
时
高，利于生成
沉淀；初始
，加入的石灰乳更多，
沉淀了更多的
和
，可使更多的
用于形成
沉淀
(3)电极交换后，阴极产生H2，使钝化膜还原 反应中铬化合价由+6 变为+3，电子转移为
，除去废水中
的
，转移电子0.015mol×6=0.09mol，若维持电流强度为5A，电流效率为
，设至少需要电解t 小时，则5×t×3.6×103×
=0.09×
，t=0.5h
【详解】（1）
具有强氧化性，将
氧化为
和
，反应中氮化合价由-3 变为0、碳化合价由
+2 变为+4，氯化合价由+1 降低为-1，结合电子守恒可知，反应为：
；
氧化
，使
降低，
平衡正向移动，
增大，促进
沉淀生成，而除去镍；
（2）①
，酸性条件下
浓度较大、接近中性条件下
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浓度较大，与
相比，初始
时
(Ⅵ)去除率较高的原因是：
时
高，利
于生成
沉淀；初始
，加入的石灰乳更多，
沉淀了更多的
和
，可使更多的
用于形成
沉淀。
②
沉淀中混有
等杂质，可加入足量硫酸充分反应后过滤，实现
(Ⅵ)的分离回收，反应过
程中
转化为硫酸钡沉淀和
，离子方程式为
；
（3）①电源正负极反接一段时间，，钝化膜消失的原因为电极交换后，阴极产生H2，氢气具有还原性，
使钝化膜还原。
②反应中铬化合价由+6 变为+3，电子转移为
，除去废水中
的
，结合电子守恒
可知，转移电子0.015mol×6=0.09mol，若维持电流强度为5A，电流效率为
，设至少需要电解t 小
时，则5×t×3.6×103×
=0.09×
，t=0.5h。
25．氢能是一种极具发展潜力的绿色能源，高效、环保的制氢方法是当前研究的热点问题。
请回答：
(1)甲烷水蒸气重整制氢：
I．
Ⅱ．
总反应：
能自发进行的条件是 。
A．低温 B．高温 C．任意温度 D．无法判断
(2)恒定压强为
时，向某密闭容器中按
投料，600℃时平衡体系中部分组分的物
质的量分数如下表所示：
组分
物质的量分
数
①下列措施中一定能提高H2 平衡产率的是 。
A．选择合适的催化剂 B．移除部分
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C．向体系中投入少量
D．恒温恒压下通入气体
②用各组分气体平衡时的分压代替浓度也可以表示化学反应的平衡常数(
)，600℃时反应I 的平衡常数为
(结果保留两位小数，已知气体分压=气体总压×各气体的体积分数)。
(3)硼氢化钠(
)水解制氢：常温下，
自水解过程缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。NaBH4
在某催化剂表面制氢的微观过程如图所示。
①根据上图写出
水解制氢的离子方程式 。
②其他条件相同时，测得平均每克催化剂使用量下，
浓度对制氢速率的影响如下图所示。(已知：
浓度较大时，
易以
形式结晶析出。)
分析
质量分数超过
后制氢速率下降的可能原因 。
③
转化为
后，电解
溶液又可制得
，实现物质的循环利用，电解装置如图所
示。
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阴极上的电极反应式是 。
【答案】
(1)
(2)
(3)
浓度较高时，生成较多的
以
形式结晶析
出，覆盖在催化剂表面，阻碍
与催化剂活性位的接触(或催化剂活性下降)，制氢速率下降
【详解】（1）根据盖斯定律可知，总反应=反应I+反应Ⅱ，因此
，
该反应为气体分子数增多的反应，可知
，根据
，当
时反应自发进行，根据该反
应
、
可知该反应高温下可自发进行，故答案选B。
（2）①A．选择合适的催化剂，只能加快反应速率，对平衡无影响，故A 不符合题意；
B．移除CO，降低CO 的浓度，可使反应I 平衡正向移动，但是反应Ⅱ逆向移动，
的平衡产率不一
定提高，故B 不符合题意；
C．向体系中投入少量
，反应为：
，
能与CO2反应产生
和H2O，
可知体系中的CO2减小，可知反应Ⅱ、总反应平衡正向移动，
的平衡产率一定提高，故C 符合题
意；
D．恒温恒压下通入Ar 气，体积扩大，平衡向气体分子数增大的方向移动，即反应I 平衡正向移动，一定
能提高H2平衡产率，故D 符合题意；
故答案选CD；
②由表格数据可知，平衡时CO 的物质的量分数=1-0.04-0.32-0.50-0.08=0.06，600℃时反应I 的压强平衡常
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数为
。
（3）①NaBH4与水反应生成
和氢气，发生归中反应，其离子方程式为：
；
②图中是NaBH4含量对制氢速率的影响，NaBH4浓度较低时，催化剂表面活性位未被充分利用，催化剂性
能未充分发挥，对制氢速率较低；
浓度较高时，生成较多的
以
形式结晶析出，覆
盖在催化剂表面，阻碍
与催化剂活性位的接触(或催化剂活性下降)，制氢速率下降；
③电解池阴极得电子发生还原反应，
得到电子生成
，电极反应式为
。
42
