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备战2024 年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练
第32 讲 电解池及其应用、电化学腐蚀与防护
本讲复习目标
1．理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。
2．能根据电子守恒规律，对电解池进行计算。
3．掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。
4．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
夯基·知识精讲
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。
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；
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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＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋。(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，则仅是溶液中的阴离子放电，常见阴离子的放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH
－>含氧酸根离子>F－。
4．惰性电极电解电解质溶液的四种类型
(1)电解溶剂水
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
含氧酸，如H2SO4
阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH
－
阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
总反应式：2H2O=====2H2↑＋O2↑
增大
减
小
加水
可溶性强碱，如NaOH
增
大
活泼金属含氧酸盐，如KNO3
不
变
2
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(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↑
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
3
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【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]。
【归纳总结】电解产物的判断及有关反应式的书写
(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(勿忘水溶液中的H＋和OH－)。
(3)排出阴、阳两极的放电顺序
(4)写出电极反应式，要注意遵循原子守恒、电荷守恒和电子转移守恒。
(5)写出电解总反应式：在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应式相加即可得总反应的化学方
程式或离子方程式，注意弱电解质要写化学式。
【例题1】下列说法错误的是( )
A．用惰性电极电解Na2SO4溶液，当有2 mol 电子转移时，可加入18 g 水恢复
B．用惰性电极电解1 L 1 mol·L－1 CuSO4溶液，加入1 mol CuO 恢复，电路中转移了2 mol 电子
C．用惰性电极电解含1 mol NaOH 的水溶液，溶液的pH 不变
D．要想实现Cu＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2↑这一反应，需在电解池中进行，且Cu 为阳极
【答案】C
【例题2】用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，能使溶液浓度恢
复到电解前浓度的是( )
A．NaBr、CuCl2、Ba(OH)2
B．NaOH、H2SO4、CuSO4
C．KOH、HNO3、Na2SO4
D．NaCl、Cu(NO3)2、MgSO4
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【答案】C
【例题3】如图所示，x、y 分别是直流电源的两极，通电后发现a 极板质量增加，b 极板处有无色无味的
气体放出，符合这一情况的是( )
选项
a 极板
b 极板
x 电极
z 溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
【答案】A
【解析】由题意知a 极板质量增加，a 应为阴极，则b 为阳极，x 为电源负极，y 为电源正极，参考各个选
项知，A 项符合，电解时，a 极板有Cu 附着，b 极板有O2放出；B 项不符合，电解时a 极板无质量变化；
C 项不符合，阳极为Fe，为活性电极，电解时Fe 在阳极放电溶解，无气体生成；D 项不符合，电解时，Cl
－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色有刺激气味的气体。
【例题4】按要求书写电极反应式和总反应方程式：
(1)用惰性电极电解MgCl2溶液
阳极反应式：________________________________________________；
阴极反应式：________________________________________________；
总反应离子方程式：__________________________________________。
(2)用Al 作电极电解NaOH 溶液
阳极反应式：_____________________________________________；
阴极反应式：_____________________________________________；
总反应离子方程式：________________________________________。
(3)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极反应式：_________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________；
总反应方程式：________________________________________。
【答案】
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(1)2Cl－－2e－===Cl2↑
Mg2＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓
Mg2＋＋2Cl－＋2H2O=====Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑
(2)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
2Al＋2H2O＋2OH－=====2AlO＋3H2↑
(3)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
6H＋＋6e－===3H2↑
2Al＋3H2O=====Al2O3＋3H2↑
【例题5】
(1)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。
①用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应式：
_______________________________。
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)粗银精炼装置如图所示，电解液为稀H2SO4，下列说法正确的是________(填字母)。
A．体系中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s)2Ag＋(aq)＋SO(aq)
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B．阳极的电极反应式为Ag－e－===Ag＋
C．钛电极电势高
D．阴极区可获得超细银粉的原理：Ti3＋＋Ag＋===Ag＋Ti4＋
E．电解液中添加Ti3＋/Ti4＋，可实现Ti3＋/Ti4＋循环利用
(3)工业上用PbSiF6、H2SiF6混合溶液作电解液，用电解法实现粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Fe、Zn，杂质总
质量分数约为4%)提纯，装置示意图如图所示。
①电解产生的阳极泥的主要成分为________，工作一段时间后，溶液中c(Pb2＋)__________(填“增大”
“减小”或“不变”)。
②铅的电解精炼需要调控好电解液中的c(H2SiF6)。其他条件相同时，测得槽电压(槽电压越小，对应铅产率
越高)随起始时溶液中c(H2SiF6)的变化趋势如图所示。由图可推知，随c(H2SiF6)增大，铅产率先增大后减
小，减小的原因可能是_____________________________。
【答案】
(1)
Cl
①
－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②0.01 在阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，H＋浓度减小，使得
平衡H2OOH－＋H＋向右移动，OH－浓度增大，pH 增大
(2)ADE
(3)
Cu
①
、Ag 减小 ②c 增大，电解液中c 增大，阴极发生副反应：2H＋＋2e－===H2↑，影响Pb2＋放电，
使铅产率减小
【解析】
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(1)①由题意可知，阳极上Cl－放电生成ClO2，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成H＋，阳极的电
极反应式为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋。②在阴极发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成氢气
的物质的量为＝0.005 mol，所以通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.005 mol×2＝0.01 mol。
(2)阳极的电极反应式为2Ag－2e－＋SO===Ag2SO4，故B 错误；钛电极是阴极，电势低，故C 错误；电解
液中添加Ti3＋/Ti4＋，阴极上：Ti4＋＋e－===Ti3＋，溶液中的银离子又将Ti3＋氧化：Ti3＋＋Ag＋===Ag＋Ti4＋，
可获得超细银粉，也可实现Ti3＋/Ti4＋循环利用，故D、E 正确。
(3)①粗铅杂质中的Cu、Ag 活泼性比Pb 差，故电解产生的阳极泥的主要成分为Cu 和Ag；阳极上溶解的
金属有Pb、Fe、Zn，阴极上析出的金属只有Pb，两极上得失电子守恒，故工作一段时间后，溶液中Pb2＋
浓度有所下降。②pH 越小，c 越大，则阴极上氢离子得电子的可能性越大，故铅产率减小的原因可能是c
增大，电解液中c 增大，阴极发生副反应：2H＋＋2e－===H2↑，影响Pb2＋放电。
二．电解原理的应用
1．氯碱工业——电解饱和食盐水
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：
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↑。
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
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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）。
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。
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＋，
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
。
③长时间电解后，CuSO4溶液的浓度变小
，
电解质溶液必须补充。
电解精炼铜
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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
【易错提醒】
1．电解精炼或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即
溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。
2．电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度
保持不变。电解精炼铜时由于阳极发生多个反应，阴极增重质量不等于阳极减少的质量，故溶液中c(Cu2＋)
减小。
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
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↑
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阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
5．【归纳总结】电解计算中常用的方法
(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。
(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。
【例题1】用电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中发生反应：
Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。下列说法中错误的是( )
A．阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋
B．电解过程中废水的pH 不发生变化
C．电解过程中有Fe(OH)3沉淀生成
D．电路中每转移12 mol 电子，最多有1 mol Cr2O 被还原
【答案】B
【解析】
铁作阳极，反应为Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋还原Cr2O，反应过程中阴极为H＋放电，同时Fe2＋还原Cr2O 也消
耗H＋，c(H＋)变小，pH 变大，B 错误。
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【例题2】某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为
使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，以下对电源电极名称和消毒液
的主要成分判断正确的是( )
A．a 为正极，b 为负极；NaClO 和NaCl
B．a 为负极，b 为正极；NaClO 和NaCl
C．a 为阳极，b 为阴极；HClO 和NaCl
D．a 为阴极，b 为阳极；HClO 和NaCl
【答案】B
【解析】
电解氯化钠溶液时，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程，阴极是氢离子得电子生成氢气的过程，为使Cl2
被完全吸收，一定要让氯气在d 电极产生，所以d 电极是阳极，c 电极是阴极，即a 为负极，b 为正极，氯
气和氢氧化钠反应生成的是氯化钠和次氯酸钠。
【例题3】氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，装置图如图所示，下
列叙述错误的是(注：假定空气中氧气的体积分数为20%)( )
A．X 为Cl2，Y 为H2
B．c%＞a%＞b%
C．若生成标准状况下22.4 L X，则消耗标准状况下空气56 L
D．两池中阳离子交换膜均可以换为阴离子交换膜
【答案】D
【解析】
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A 池是电解池，从图中看出，左边加入精制饱和NaCl 溶液流出稀NaCl 溶液，左边电极放电产生氯气，是
阳极，则右边电极是阴极，阴极上氢离子放电产生氢气；B 池是燃料电池，电池右边通入除去CO2后的空
气，发生还原反应为正极，左边通入H2，发生氧化反应为负极。燃料电池中正极O2得电子产生OH－，Na
＋通过阳离子交换膜从左往右移动，反应后NaOH 浓度增大，即c%>a%，负极H2失电子生成的H＋消耗OH
－，所以a%>b%，则c%>a%>b%，B 正确；根据得失电子守恒可得关系式：2Cl2～2H2～O2，n(O2)＝
0.5n(Cl2)＝0.5 mol，所以n(空气)＝5n(O2)＝2.5 mol，则标准状况下V(空气)＝2.5 mol×22.4 L·mol－1＝56 L，
C 正确。
【例题4】金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，
下列叙述正确的是(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一定相等
C．电解后，电解槽底部的阳极泥中含有Cu 和Pt
D．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
【答案】C
【解析】
A 项，电解法制备高纯度的镍，粗镍作为阳极，金属按还原性顺序Zn>Fe>Ni>Cu>Pt 发生氧化反应，电极
反应依次为Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋，错误；B 项，电解过程中，阳极Zn、
Fe、Ni 溶解，Cu、Pt 沉积到电解槽底部，阴极只析出Ni，结合两极转移的电子数相等，阳极质量的减少
量与阴极质量的增加量不一定相等，错误；C 项，Cu 和Pt 还原性比Ni 弱，不能失去电子，以单质沉淀的
形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，正确；D 项，电解后，溶液中存在的金属阳离子除了Fe2＋、Zn2＋
外，还有Ni2＋，错误。
【例题5】以惰性电极电解100 mL 0.05 mol·L－1 CuSO4溶液。
(1)阳极产生56 mL(标准状况下)气体时，所得溶液的pH 为________(不考虑溶液体积变化)，要使溶液恢复
到电解前的状态，可加入________g 的________物质。
(2)继续通电电解，此时被电解的物质为___________________________________________，
若加入0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复原，则电路中转移的电子为________mol。
(3)通电足够长时间，加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移电子为______mol。
【答案】(1)1 0.4 CuO(或0.62 CuCO3) (2)水(或H2O) 0.4 (3)0.6
【解析】
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(1)阳极生成O256 mL(标准状况)即0.002 5 mol，依据总反应式：2CuSO4＋2H2O=====2Cu＋O2↑＋2H2SO4，
溶液中生成0.01 mol H＋，c(H＋)＝0.1 mol·L－1，pH＝1；电解生成0.002 5 mol O2 和0.005 mol Cu，故要使
溶液复原可加0.005 mol CuO，质量为0.4 g，或加0.005 mol CuCO3，质量为0.62 g。
(2)继续通电电解，电解质为H2SO4溶液，故实际被电解的物质为H2O；加入 0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复
原，相当于加入0.1 mol CuO 和0.1 mol H2O，故转移电子为(0.1×2＋0.1×2) mol＝0.4 mol。
(3)Cu2(OH)2CO3相当于2CuO·H2O·CO2，故转移电子为0.2 mol×2＋0.1 mol×2＝0.6 mol。
三．金属的腐蚀与防护
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。
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：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强
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：
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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。
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：电解池原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学
腐蚀＞有防护措施的腐蚀。
(2)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．金属的防护
(1)电化学保护法
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。
【例题1】港珠澳大桥设计寿命120 年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是( )
A．防腐原理主要是避免发生反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
B．构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等，防止形成原电池
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C．采用外加电流法时需外接镁、锌等作辅助阳极
D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀
【答案】C
【例题2】某小组同学用如图装置研究钢铁在海水中的腐蚀与防腐(①中铁片为生铁)。下列说法正确的是(
)
A．①中只发生化学腐蚀
B．②中只发生析氢腐蚀
C．③为牺牲阳极法
D．钢铁被腐蚀的速率：②>
>
①③
【答案】D
【例题3】验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl 溶液)。
①
②
③
在Fe 表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是( )
A．对比②③，可以判定Zn 保护了Fe
B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe 氧化
C．验证Zn 保护Fe 时不能用①的方法
D．将Zn 换成Cu，用①的方法可判断Fe 比Cu 活泼
【答案】D
【解析】
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Fe2＋能与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，对比②和③发现②中的Fe 没有被腐蚀、③中的Fe 被腐蚀，说明
Zn 可保护Fe，A 正确；由②可知①中的Fe 应被保护，而由①的实验现象可知铁被氧化，则可能是
K3[Fe(CN)6]将Fe 氧化，B 正确；Fe 会被K3[Fe(CN)6]氧化，所以不能用①的方法验证Zn 保护Fe，C 正确；
由以上分析可知，Fe 可以被K3[Fe(CN)6]氧化，故加入K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀不能说明Fe 比Cu 活
泼，D 错误。
【例题4】关于研究生铁的锈蚀实验，下列分析不正确的是( )
序号
①
②
③
实验
现象
8 小时未观察到明显锈蚀
8 小时未观察到明显锈蚀
1 小时观察到明显锈蚀
A．①中，NaCl 溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀
B．②中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2O
C．③中正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．对比①②③，说明苯能隔绝O2
【答案】D
【解析】
①是密闭体系，NaCl 溶液中溶解的O2较少，不足以使生铁片明显锈蚀，A 项正确；苯属于非电解质，②
中无电解质溶液，不满足电化学腐蚀的条件，B 项正确；根据③中现象，铁在中性环境下发生吸氧腐蚀，
正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C 项正确；根据现象可知，③中发生吸氧腐蚀，③中观察到明显
锈蚀，说明苯不能隔绝O2，D 项错误。
【例题5】某同学进行下列实验：
操作
现象
取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和
放置一段时间后，生铁片上出现如图
所示“斑痕”，其边缘为红色，中心
区域为蓝色，在两色环交界处出现铁
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K3[Fe(CN)6]的食盐水
锈
生铁片发生___________腐蚀，中心区的电极反应式为_______________，边缘处的电极反应式为
________________，交界处发生的反应为_________________。
【答案】吸氧 Fe－2e －===Fe2 ＋ 2H2O＋O2＋4e －===4OH － 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
提能·课后精练
1．（2023·全国·高三专题练习）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正
确的是
A．电极A 接电源正极，发生氧化反应
B．电极B 的电极反应式为：
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的
溶液
D．改进设计中通过提高电极B 上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
【答案】B
【详解】
A．电极A 是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A 接电源正极，发生氧
化反应，故A 正确；
B．电极B 为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：
，故B 错误；
C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的
溶
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液，故C 正确；
D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B 处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少
能耗，故D 正确。
综上所述，答案为B。
2．（2023 春·天津和平·高三天津一中校考阶段练习）2023 年天津一中化学组开设了“传感器实验”选修
课，其中几位同学利用数字化实验进行铁的电化学腐蚀实验探究，实验结果如图所示，以下说法中正确的
是
A．
时，体系压强增大的主要原因是反应放热
B．整个过程中，铁是负极，参与反应生成铁离子
C．
时，只发生析氢腐蚀，不发生吸氧腐蚀
D．
时，正极可能发生的电极反应为：
【答案】D
【详解】
A．
时，溶液酸性较强，铁发生析氢腐蚀生成氢气，体系压强增大的主要原因是反应放出氢气，A
错误；
B．整个过程中，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，是负极，B 错误；
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C．析氢腐蚀生成氢气，导致压强变大；吸氧腐蚀，消耗氧气导致压强变小；结合图像可知，
时，装置中压强几乎不变，故同时发生析氢腐蚀、吸氧腐蚀，C 错误；
D．
时，装置中压强减小，溶解氧减小，则正极可能发生的电极反应为氧气得到电子发生还原反
应生成水：
，D 正确；
故选D。
3．（2023·全国·高三专题练习）在大烧杯中加入电镀液(含硝酸银的溶液)。用银片作为阳极，用待镀的铁
制品(即镀件)作为阴极。接通直流电源几分钟后，可看到镀件表面镀上了一层银。下列说法错误的是
A．电镀过程中，溶液中的
移向阴极
B．随着电镀的进行，电镀液的浓度逐渐减小
C．阳极上发生的反应为
D．阴极上发生的反应为
【答案】B
【详解】
A．电解池中阳离子向阴极移动，故A 正确；
B．由于阳极溶解的银和阴极析出的银的质量相等，因此电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化，故B 错
误。
C．铁制品镀银，银单质作阳极，发生电极反应：
，故C 正确；
D．溶液中的银离子在阴极得电子生成银单质，发生电极反应
，故D 正确；
故选：B。
4．（2023·全国·高三专题练习）《环境科学》曾刊发我国科研部门采用零价铁活化过硫酸钠（Na2S2O7其
中S 为+6 价）去除废水中的正五价砷的研究成果，其反应机理模型如图，（NA为阿伏加 德罗常数的值）
下列说法正确的是
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A．1 molSO · （自由基）中含50NA个电子
B．pH 越大，越不利于去除废水中的正五价砷
C．1 mol 过硫酸钠中含NA个过氧键
D．转化过程中，若共有1 mol S2O
被还原，则参加反应的Fe 为56 g
【答案】C
【详解】
A. 1 mol SO4
−∙(自由基)中含1 mol×(16+4×8+1)NAmol−1=49NA个电子，故A 错误；
B. 室温下，pH 越大，亚铁离子和铁离子变为氢氧化亚铁和氢氧化铁，越有利于去除废水中的+5 价砷，故
B 错误；
C. 过硫酸钠(Na2S2O8)中S 为+6 价，Na 为+1 价，假设含有x 个O2−，含有y 个O2
2−，则x + 2y = 8，(+1) ×2+
(+6) ×2 + ( −2)×x+( −2)×y =0，则x =6，y=1，因此1mol 过硫酸钠(Na2S2O8)含NA个过氧键，故C 正确；
D. 根据图示可知，1mol Fe 和1mol S2O8
2−反应生成2mol SO4
2−和1mol Fe2+，该过程转移2mol 电子，但是
1mol Fe2+还要与0.5mol S2O8
2−反应变成Fe3+，因此1mol 铁参加反应要消耗1.5mol S2O8
2−，所以共有1 mol
S2O8
2−被还原时，参加反应的Fe
，故D 错误。
综上所述，答案为C。
5．（2023 秋·天津南开·高三崇化中学校考期末）下列说法正确的是
A．镀层破损后，镀锌铁比镀锡铁更耐用
B．金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是
C．铅酸蓄电池放电时，铅板是负极，因此充电时应该将铅板与外加电源的正极相连
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D．用惰性电极电解
溶液一段时间后，发现阴极材料上附有红色固体，此时在溶液中加入一定
质量的铜，可使溶液成分复原
【答案】A
【详解】
A．镀层破损后，镀锌铁形成原电池时，因为锌比铁活泼，易失电子，从而保护了铁，而镀锡铁破损后，
因为形成原电池时，铁比锡活泼，铁被腐蚀，所以镀层破损后，镀锌铁比镀锡铁更耐用，A 正确；
B．金属在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生还原反应，因此没有生成氢气，B 错误；
C．铅蓄电池负极Pb 放电时发生氧化反应，则充电时发生还原反应，需连接电源的负极而不是正极，C 错
误；
D．用惰性电极电解硫酸铜溶液一段时间后，阳极上生成氧气，阴极上析出铜，根据“析出什么加入什
么”的原则，要恢复溶液的成分和浓度，可向溶液中加入一定量的氧化铜，而不是铜，D 错误；
故答案选A。
6．（2023·四川南充·统考三模）下列实验装置(部分夹持装置已略去)不能达到相应实验目的的是
A．甲装置：探究铁的吸氧腐蚀
B．乙装置：探究温度对化学平衡的影响
C．丙装置：测定中和热
D．丁装置：铁件上镀铜
【答案】C
【详解】
A．食盐水浸泡过的铁钉发生吸氧腐蚀，试管内气体减少，导气管内液面升高，甲装置能探究铁的吸氧腐
蚀，能达到相应实验目，故不选A；
B．根据两侧烧瓶内气体的颜色变化探究温度对化学平衡的影响，乙装置能达到相应实验目，故不选B；
C．测定中和热，缺少搅拌器，丙装置不能达到相应实验目，故选C；
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D．铁件上镀铜，铁做阴极、铜做阳极，硫酸铜溶液作电解质溶液，丁装置能达到相应实验目，故不选
D；
选C。
7．（2023·全国·高三专题练习）如图装置所示，C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极，A、B 为外接直流电
源的两极。将直流电源接通后，D 电极表面析出红色固体。下列说法正确的是
A．E 极附近的溶液变为红色
B．相同条件下，C、E、F 电极产生的气体体积之比一定为1：2：2(忽略气体的溶解)
C．Y 极附近的颜色变深
D．电子移动方向：
【答案】C
【详解】
C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极，A、B 为外接直流电源的两极，将直流电源接通后，D 电极表面析出
红色固体，D 上析出铜，Cu2++2e-=Cu，则D 为阴极，C 为阳极，A 为正极，B 为负极，因此E、X 为阳
极，F、Y 为阴极，据此分析解答。
A．电解滴入酚酞的氯化钠溶液时，阴极上氢离子放电，导致阴极附近显碱性，所以阴极(F)附近溶液显红
色，故A 错误；
B．电解硫酸铜溶液时，阳极C 上一定生成氧气；电解氯化钠溶液时，阳极E 上生成氯气，阴极F 上生成
氢气，当氯化钠溶液电解结束后，继续电解水，此时阳极E 上生成氧气，阴极F 上生成氢气，因此通过相
同的电量时，C、E、F 电极产生的气体的物质的量比不一定为1 2 2
∶∶，则相同条件下体积之比不一定为
1 2 2
∶∶，故B 错误；
C．电解池工作时，溶液中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，X 极是阳极，Y 极是阴极，氢氧化铁
胶粒带正电荷，向阴极移动，Y 极附近红褐色变深，故C 正确；
D．电子不能通过溶液，溶液是通过离子的移动导电的，故D 错误；
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故选C。
8．（2023·广东深圳·高三专题练习）用石墨作电极电解500 mL K2SO4和CuSO4的混合溶液，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．阳极析出0.1molCu
B．上述电解过程中共转移0.2 mol 电子
C．往电解后得到的溶液加入0.1molCuO 可恢复原来的浓度
D．电解后溶液中c(H＋)为0.4mol·L-1
【答案】D
【详解】
石墨做电极，阳极的电极反应为：
，阴极的电极反应先后为：
，
，根据两极均收集到2.24 L 气体(标准状况下)即生成了0.1molH2和0.1molO2，可知
电解过程中转移0.4 mol 电子,同时阴极析出0.1molCu。
A．据分析阴极析出0.1molCu，故A 错误；
B．据分析上述电解过程中共转移0.4 mol 电子，故B 错误；
C．电据分析解过程中既析出了0.1molCu 又生成了0.1molH2和0.1molO2，需要往电解后得到的溶液加入
0.1mol
可恢复原来的浓度，故C 错误；
D．电解过程中转移0.4 mol 电子,根据阳极反应可知生成0.4 mol H＋，阴极消耗0.2 mol H＋，电解后溶液体
积仍为500 mL，则电解后溶液中c(H＋)为0.4mol·L-1，故D 正确；
故选D。
9．（2023 春·全国·高三专题练习）利用电解法可吸收SO2，装置如图所示，电极均为惰性电极。下列说法
不正确的是
A．a 为直流电源的负极
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B．阳极的电极反应式为SO2+2H2O－2e－=SO
+4H+
C．工作时，H+透过离子交换膜移向右侧
D．若阴阳极互换，其它条件不变，则不能吸收SO2
【答案】A
【详解】
通入二氧化硫的一极生成硫酸，可知a 为阳极，发生氧化反应，则b 为阴极，阳极发生SO2-2e-+2H2O=SO
+4H+，阴极发生2
+2e-+2H+═S2O
+2H2O，以此解答该题。
A．由分析可知，a 为阳极，则电极a 连接的是电源的正极，故A 错误；
B．由分析可知，阳极发生SO2-2e-+2H2O=SO
+4H+，故B 正确；
C．电解使阳极生成氢离子，阴极消耗氢离子，则氢离子向阴极移动，则图中的离子交换膜是阳离子交换
膜，H+透过离子交换膜移向右侧，故C 正确；
D．若阴阳极互换，其它条件不变，SO2通入阴极，则SO2不能失去电子生成SO
，该装置不能吸收
SO2，故D 正确；
故选A。
10．（2023·全国·高三专题练习）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化
电解
溶液制氨。工作时，
在双极膜界面处被催化解离成
和
，有利于电解反应顺利进行。
下列说法不正确的是
A．电解总反应：
B．每生成
，双极膜处有
的
解离
C．电解过程中，阳极室中
的物质的量不因反应而改变
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D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
【答案】B
【详解】
由信息大电流催化电解
溶液制氨可知，在电极a 处
放电生成
，发生还原反应，故电极a 为
阴极，电极方程式为
，电极b 为阳极，电极方程式为
，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。
A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为
，故A 正确；
B．每生成
，阴极得8mol e－，同时双极膜处有8mol
进入阴极室，即有8mol 的
解
离，故B 错误；
C．电解过程中，阳极室每消耗4mol
，同时有4mol
通过双极膜进入阳极室，KOH 的物质的量不
因反应而改变，故C 正确；
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于
被催化解离成
和
，可提
高氨生成速率，故D 正确；
故选B。
11．（2023·陕西西安·陕西师大附中校考模拟预测）利用光伏电池与膜电解法制备Ce(SO4)2溶液的装置如
下图所示，下列说法不正确的是
A．电解池中阴极的电极反应式为
B．该离子交换膜为阴离子交换膜，
由左池向右池迁移
C．该光伏电池的N 电极为负极
D．电路中有0.1mol 电子通过时，阳极室生成33.2g Ce(SO4)2
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【答案】B
【详解】
光伏电池内负电荷向N 极移动，则N 极为负极，P 电极为正极，电解池中纯铜为阴极，石墨为阳极。
A．由分析可知，纯铜为阴极，阴极发生还原反应，电极反应式为
，故A 正确；
B．Ce3+在石墨极发生反应后变为Ce4+，发生了氧化反应，Ce4+与
结合变为Ce(SO4)2而流出，消耗了硫
酸根离子，因此右池中的
向左池迁移，不断进行补充，故B 错误；
C．光伏电池内负电荷向N 极移动，则N 极为负极，故C 正确；
D．由电路中有0.1mol 电子通过时，根据电极反应：
可知，阳极室生成
即
，故D 正确；
故答案选B。
12．（2023·广西南宁·南宁二中校考模拟预测）2，5～呋喃二甲酸(FDCA)是一种重要的化工原料，可用如
图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O 解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两
极迁移。下列说法正确的是
A．a 为电源正极
B．双极膜中间层中的OH-在外电场的作用下向铅电极迁移
C．制得1mol FDCA，理论上共消耗1 mol
D．阳极区的电极反应：
【答案】D
【详解】
铅电极附近醛基转化为羟基、五元环内2 个碳碳双键转化为单键，发生还原反应，铅电极为阴极，催化电
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极为阳极；
A．铅电极附近醛基转化为羟基、五元环内2 个碳碳双键转化为单键，发生还原反应，铅电极为阴极，因
此a 为电源的负极，A 项错误；
B．双极膜中间层中的OH-在外电场的作用下移向阳极(催化电极)，B 项错误；
C．制得1mol FDCA，阳极消耗
，转移6mol e-，阴极转移6mol e-时，消
耗
1 mol，共消耗
2 mol，选项C 错误；
D．电解池中负极区即为阴极，阴极发生还原反应，
中醛基和醇羟基转化为
羧基为氧化反应，是阳极区的电极反应
-6e-+2H2O=
+6H+，选项D 正确；
答案选D。
13．（2023 秋·全国·高三专题练习）某温度下，应用电化学原理处理废旧塑料PET(
)制取甲酸钾装置如图。下列说法错误的是
A．转移1 mol 电子产生1 mol
B．隔膜为阴离子交换膜
C．阳极反应：
D．
为PET 水解产物
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【答案】A
【详解】
由图可知石墨电极附近PTE 和KOH 发生水解反应生成
和HOCH2CH2OH，
HOCH2CH2OH 转化为HCOO-，C 由-1 变为+2 价，故石墨电极为阳极，不锈钢板为阴极，阴极水电离氢离
子得电子生成氢气和OH-，OH-向左边移动促使PTE 水解。
A．转移2 mol 电子产生1 mol
，A 错误；
B．隔膜为阴离子交换膜，允许氢氧根通过，B 正确；
C．C 的化合价从-1 价变为+2 价，在阳极反应：
，C 正确；
D．PET 在碱性条件下发生水解，生成
和乙二醇钾，故
为
PET 水解产物，D 正确；
故选A。
14．（2023·全国·高三专题练习）电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，可用于降解去
除废水中的持久性有机污染物，其工作原理如图a 所示，工作
时，Fe2+、H2O2电极产生量(m mol·L-1)
与电流强度关系如图b 所示：
下列说法错误的是
A．电流流动方向：
电极→电解质→HMC-3 电极
B．Fe3+是该电芬顿工艺的催化剂
C．根据图b 可判断合适的电流强度范围为40mA 左右
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D．若处理9.4 g 苯酚，理论上消耗标准状况下15.68LO2
【答案】D
【详解】
HMC-3 电极上氧气得电子生成双氧水、铁离子得电子生成亚铁离子，发生还原反应，为阴极，则Pt 电极
为阳极。
A．HMC-3 阴极，则Pt 电极为阳，电流流动方向：
电极→电解质→HMC-3 电极，A 正确；
B．Fe3+转化为亚铁离子，亚铁离子和过氧化氢生成羟基自由基和铁离子，铁离子在反应前后没有改变，是
该电芬顿工艺的催化剂，B 正确；
C．过量的过氧化氢会氧化亚铁离子，导致生成的羟基自由基减少，使得降解去除废水中的持久性有机污
染物的效率下降，故据图b 可判断合适的电流强度范围为40mA 左右，C 正确；
D．反应中氧气转化为过氧化氢，苯酚转化为二氧化碳，根据电子守恒可知，C6H5OH~28 e-~14O2，若处理
9.4 g 苯酚(为0.1mol)，理论上消耗标准状况下1.4mol 氧气，体积为31.36L，D 错误；
故选D。
15．（2023·全国·高三专题练习）三碘甲烷(
)又名碘仿，在医药和生物化学中用作防腐剂和消毒剂。
电解法制取碘仿的工作原理如图所示，其中电解液为KI、
的碱性溶液。已知反应中生成等物质的
量的
与
。下列说法错误的是
A．电极N 连接直流电源的负极
B．电极M 上的电极反应式为
C．阳极区发生反应的离子方程式为
D．电解一段时间后，电解液的pH 减小
【答案】D
【详解】
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电极N 上，
放电生成
，发生还原反应，该电极为阴极，电极M 为阳极。
A．电极N 上，
放电生成
，发生还原反应，该电极为阴极，应连接直流电源的负极，A 正确；
B．电极M 为阳极，电极上
被氧化成
，电极反应式为
，B 正确；
C．阳极生成的
将
氧化成
和
，配平可得反应的离子方程式为
，C 正确；
D．该电解池工作的总反应为
，反应中生成
，则
电解一段时间后，电解液的pH 增大，D 错误；
故选D。
16．（2023 秋·全国·高三专题练习）电化学原理广泛应用于日常生活、生产和科学技术等方面，以满足不
同的需要。根据如图所示装置，分别回答下列问题：
(1)图甲中电极电势Zn Cu(填“高于”、“低于”)；盐桥中装有KCl 饱和溶液，电池工作时盐
桥中
将 。
A．移向
溶液 B．移向
溶液 C．不移动
(2)图甲铜电极上的电极反应式为 。
(3)图乙为使用酸性电解液的甲醇燃料电池的工作原理示意图，其负极电极反应式为 ，工作时
若消耗32g 甲醇，则理论上左室溶液质量变化值为 g
(4)图丙为模拟离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图，若以图乙装置为电源，a 电极区得到烧碱溶液，
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则N 应与图乙中 相连(填“X”、“Y”)，图丙中用到 离子交换膜(填“阴”、“阳”)，电
解总反应离子方程式为 。
(5)若将图丙中a、b 电极换成Fe 电极电解处理含
的废水，阳极电极反应式为 ；25℃
时，阳极区产生的离子将
转化为
后调节pH 为5 时，
完全沉淀(离子浓度为
)，
调节溶液pH 为7 时，溶液中
【答案】
(1)低于 B
(2)Cu2++2e-=Cu
(3)CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+ 54
(4)X 阳 2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-
(5)Fe-2e-=Fe2+
【详解】
（1）图甲构成原电池，锌的活泼性大于铜，锌是负极、铜是正极，电极电势Zn 低于Cu；原电池中阳离子
移向正极，盐桥中装有KCl 饱和溶液，电池工作时盐桥中K+移向正极，故选B。
（2）图甲构成原电池，锌的活泼性大于铜，锌是负极、铜是正极，硫酸铜溶液中Cu2+得到电子生成Cu，
电极方程式为：Cu2++2e-=Cu。
（3）图乙为使用酸性电解液的甲醇燃料电池的工作原理示意图，甲醇在负极失电子放出二氧化碳气体，
负极电极反应式为：CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+，工作时若消耗32g 甲醇，根据得失电子守恒，左室通入
1.5mol 氧气，右室有6molH+移入左室，则理论上左室溶液质量变化值为1.5mol×32g/mol+6mol×1g/
mol=54g。
（4）图丙为模拟离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图，若以图乙装置为电源，a 电极区得到烧碱溶
液，a 为阴极，与电源负极相连，b 极为阳极，则N 应与图乙中X 极相连；为防止氯化钠和氢氧化钠混
合，图丙中用到阳离子交换膜，电解总反应离子方程式为：2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-。
（5）若将图丙中a、b 电极换成Fe 电极电解处理含
的废水，阳极Fe 失电子生成Fe2+，电极反应式
为Fe-2e-=Fe2+；25℃时，调节pH 为5 时，Cr3+完全沉淀(离子浓度为
)，则KspCr(OH)3=1 10-5
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(1 10-9)3 =1 10-32，调节溶液pH 为7 时，溶液中
。
17．（2023 秋·山东青岛·高三统考期末）粉煤灰是燃煤产生的重要污染物，主要成分有
、
、
和
等物质。综合利用粉煤灰不仅能够防止环境污染，还能获得纳米
等重要物质。
已知：
ⅰ.伯胺
能与
反应的方程式如下，产物易溶于煤油：
。
ⅱ.
在水溶液中易与
反应：
。
(1)写出过程Ⅰ进行的减压分离实验操作所需主要仪器有(至少写两种) 。
(2)从化学平衡角度解释过程Ⅲ利用
溶液进行反萃取的原理 。
(3)
具有碱性，可与
结合生成
。过程Ⅳ中先用过量的
将水层2 中
转化为
并生成
，反应的离子方程式为 。，得到的
再被
氧化为
。
(4)纳米
在常压电化学法合成氨过程中起催化作用。该电解装置如图所示。
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已知熔融
为电解液，
在阴极发生电极反应生成中间体
。用化学用语表示
在阴极
催化生成
的反应过程。
第一步： ；
第二步： 。
(5)某特殊的磁流体材料，其化学式通式为
(其组成可理解为
)，若x 平均值为
1.3，则磁流体中
和
的质量之比为 。
【答案】
(1)布氏漏斗、吸滤瓶、安全瓶、减压装置
(2)
在水溶液中易与
反应：
，过程Ⅲ加入
溶液，氯离子浓度增大，导致
平衡正向移动，铁离子由有机层进入水层
(3)
(4)
(5)7：3
【详解】
粉煤灰主要成分有
、
、
和
物质，加入稀硫酸酸浸并过滤，生成的浸取液含有铝离
子、亚铁离子、铁离子等，加入双氧水，可氧化亚铁离子生成铁离子，伯胺R-NH2能与Fe3+反应：
，生成易溶于煤油的产物，分液后水层含有铝
离子，可用于制备铝，有机层加入氯化钠溶液进行反萃取，分液后水层含有[FeCl6]3-，加入N2H4，将水层2
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中Fe3+转化为Fe2+并生成N2，得到的Fe2+再被O2氧化为FeOOH，煅烧可得到纳米Fe2O3，以此解答该题。
（1）过程Ⅰ进行的减压分离实验操作所需主要仪器有布氏漏斗、吸滤瓶、安全瓶、减压装置；
（2）由于
在水溶液中易与
反应：
，过程Ⅲ加入
溶液，氯离子浓度增
大，导致平衡正向移动，铁离子由有机层进入水层，所以过程Ⅲ利用
溶液进行反萃取；
（3）过程Ⅳ中先用过量的
将水层2 中
转化为
并生成
，该反应中Fe 元素化合价由+3 价变
为+2 价、N 元素化合价由-2 价变为0 价，反应的离子方程式为
；
（4）
在阴极发生电极反应生成中间体
，因此第一步反应方程式为
；第二步铁把氮气转化为氨气，方程式为
。
（5）x=1.3 时，即KxFeO2为K1.3FeO2，其最简整数比的化学式为K13Fe10O20，即6.5K2O•3FeO•3.5Fe2O3，
Fe2+和Fe3+的物质的量比=3：7，均为相同的铁原子，则质量比3：7，Fe3+和Fe2+的质量比为7：3。
18．（2023·江西九江·统考三模）Na2S 又称臭碱、臭苏打，在生产、生活中有广泛应用。某化学兴趣小组
在实验室制备、提纯硫化钠并探究其性质，测定硫化钠产品的纯度。
实验(一)制备并提纯硫化钠。
该化学兴趣小组在实验室模拟工业用煤粉还原法制备硫化钠，将芒硝(Na2SO4·10H2O)与过量的煤粉混合于
800 ~ 1100°C 高温下煅烧还原，生成物经冷却后用稀碱液热溶解、过滤，将滤液进行浓缩，再进行抽滤、
洗涤、干燥，制得硫化钠产品。
(1)写出“高温还原”过程中的主要化学方程式： 。
(2)抽滤又称减压过滤，相比普通过滤，抽滤的主要优点是 。(答一条即可)
实验(二)探究硫化钠的性质。
(3)为了探究Na2S 的还原性，该小组按如图装置进行实验。
接通K，发现电流表指针发生偏转，左侧烧杯中溶液颜色逐渐变浅。实验完毕后，该小组查阅资料后猜
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测，S2－被氧化为
。设计实验验证：取出少量右侧烧杯中溶液于试管中， ，则该猜测成
立。写出正极的电极反应式 。
实验(三)测定Na2S∙xH2O 产品纯度。
称取wg 产品溶于水，配制成250mL 溶液，准确量取25. 00mL 溶液于锥形瓶中，加入V1mLc1mol·L－1I2溶
液(过量)，过滤，滴几滴淀粉溶液，用c2 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液V2mL。
(4)滴定终点的现象是 ，选择 (填“酸”或“碱”)式滴定管量取I2溶液。
(5)滴定反应：Na2S+I2 =2NaI+S，I2 +2Na2S2O3 = Na2S4O6+ 2NaI。该产品含Na2S∙xH2O 的质量分数为
(用含x、 c1、c2、V1、V2、w 的代数式表示)。假设其他操作都正确，滴定终点时俯视读数，测定结果
(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】
(1)Na2SO4·10H2O +4C
Na2S +4CO↑+ 10H2O
(2)过滤和洗涤速度快、液体和固体分离比较完全、滤出固体容易干燥(答对一点即可)
(3)先滴加盐酸酸化，再滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀
+5e－ +8H+ = Mn2+ +4H2O
(4)当最后一滴(半滴) Na2S2O3标准溶液滴入时，溶液恰好由蓝色变为无色且半分钟内不恢复原色 酸
(5)
偏高
【详解】
（1）“高温还原”过程中Na2SO4·10H2O 和C 反应生成Na2S、CO 和H2O，根据得失电子守恒和原子守恒
配平化学方程式为：Na2SO4·10H2O +4C
Na2S +4CO↑+ 10H2O。
（2）抽滤又称减压过滤，相比普通过滤，抽滤的主要优点是过滤和洗涤速度快、液体和固体分离比较完
全、滤出固体容易干燥。
（3）检验
的方法是：取出少量右侧烧杯中溶液于试管中，先滴加盐酸酸化，再滴加BaCl2溶液，产生
白色沉淀，则该猜测成立。石墨电极上S2-失电子产生SO
，为原电池负极，则Pt 电极为正极，正极上
MnO 得电子产生Mn2+，故正极的电极反应式为：
+5e－ +8H+ = Mn2+ +4H2O。
（4）过量I2溶液遇淀粉变蓝，利用Na2S2O3标准溶液滴定至终点，蓝色褪去，则滴定终点的现象是：当最
后一滴(半滴) Na2S2O3标准溶液滴入时，溶液恰好由蓝色变为无色且半分钟内不恢复原色。I2溶液具有氧化
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性，应选择酸式滴定管量取I2溶液。
（5）根据滴定反应：Na2S+I2 =2NaI+S，I2 +2Na2S2O3 = Na2S4O6+ 2NaI 可知，与Na2S 反应的I2的物质的量
为(c1V1-
c2V2) ×10-3mol，该产品含Na2S·xH2O 的质量分数为
=
；其他操作都正确，滴定
终点时俯视读数，读数偏小，则标准液体积偏小，与Na2S 反应的I2的量偏多，测定结果偏高。
19．（2023·全国·高三专题练习）电催化还原
是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常用的阴极材
料有有机多孔电极材料、铜基复合电极材料等。
(1)一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原
的装置示意图如图-1 所示。控
制其他条件相同，将一定量的
通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图-2
所示。
①电解前需向电解质溶液中持续通入过量
的原因是 。
②控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为 mol。
③科研小组利用
代替原有的
进行研究，其目的是 。
(2)一种铜基复合电极材料
的制备方法：将一定量
分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶液中
逐滴滴加
(一种强酸)溶液，搅拌一段时间后离心分离，得
，溶液呈蓝色。写出
还原
的离子方程式： 。
(3)金属Cu/La 复合电极材料电催化还原CO₂ 制备甲醛和乙醇的可能机理如图-3 所示。研究表明，在不同电
极材料上形成中间体的部分反应活化能如图-4 所示。
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X
①
为 。在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y 的结构 。
②与单纯的Cu 电极相比，利用Cu/La 复合电极材料电催化还原
的优点是 。
【答案】
(1)使阴极表面尽可能被
附着，减少析氢反应的发生(减少氢离子在阴极上放电的几率)，提高含碳化合
物的产率 2.8 为确定阴极上生成的含碳化合物源自
而非有机多孔电极材料
(2)将一定量
分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶液中逐滴滴加
(一种强酸)溶液，搅拌一段时
间后离心分离，溶液呈蓝色，说明生成铜离子。故
还原
的离子方程式：
。
(3)
加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高了乙醇的选择性
【详解】
（1）①电解前需向电解质溶液中持续通入过量
的原因是使阴极表面尽可能被
附着，减少析氢反
应的发生(减少氢离子在阴极上放电的几率)，提高含碳化合物的产率。
②控制电压为0.8V，产生0.2mol 氢气和0.2mol 乙醇，根据电极反应
,
,故电解时转移电子的物质的量为0.4+2.4=2.8mol。
③科研小组利用
代替原有的
进行研究，其目的是为确定阴极上生成的含碳化合物源自
而非
有机多孔电极材料。
（2）
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（3）从过程分析，两步都与X 反应，上两个氢原子，故X 为氢离子和一个电子，则Y 处的图为
。从图-4 分析，与单纯的Cu 电极相比，利用Cu/La 复合电极材料电催化还原
的优点是加快了生成
乙醇与甲醛的速率，提高了乙醇的选择性。
20．（2023·全国·高三专题练习）回答下列问题：
(1)利用LiOH 和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH 可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获
得。利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH 和LiCl 溶液。B 极区电解液为
(填化学式)溶液，阳极电极反应式为 ，电解过程中Li+向 (填“A”或“B”)电极迁移。
(2)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl 和AlCl 组成的离子液体作电解液
时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的 极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子
不参与电极反应，阴极电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为
。
(3)电解硫酸亚铁和硫酸铝溶液得到液体聚合硫酸铝铁[AlaFeb(OH)m(SO4)n]。装置如图所示(阴离子交换膜只
允许阴离子通过，电极为惰性电极)：
①阴极室的电极反应式是 。
②电解过程阳极室溶液pH 的变化是 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
③简述在反应室中生成液体聚合硫酸铝铁的原理 。
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(4)如图是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。
①为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH 约为5，则所得溶液中c(NH )
(填“>”、“＜”或“＝”)c(NO )。
Ir-Ru
②
惰性电极吸附O2生成H2O2，其电极反应式为 。
③理论上电路中每转移3 mol e-，最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是 g。
【答案】
(1)LiOH 2Cl－－2e－=Cl2↑ B
(2)负 4Al2Cl ＋3e－=Al＋7AlCl H2
(3)2H＋＋2e－=H2↑ 减小 电解过程中反应室中的SO
通过阴离子交换膜进入阳极室，阴极室中的
OH－通过阴离子交换膜进入反应室，生成聚合硫酸铝铁
(4)＜ O2＋2H＋＋2e－=H2O2 17
【详解】
（1）B 极区生成H2 ，同时会生成LiOH ，则B 极区电解液为LiOH 溶液；电极A 为阳极，在阳极区LiCl
溶液中Cl－ 放电，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；在电解过程中Li＋(阳离子)向B 电极(阴极区)迁移；
（2）在钢制品上电镀铝，故钢制品应作阴极，与电源的负极相连；因为电镀过程中“不产生其他离子且
有机阳离子不参与电极反应”，Al 元素在熔融盐中以Al2Cl7
—和AlCl4
—形式存在，则电镀过程中负极上得
到电子的反应是4Al2Cl7
—＋3e－===Al＋7AlCl4
—；在水溶液中，得电子能力：H＋>Al3＋，故阴极上发生的反
应是2H＋＋2e－===H2↑；
（3）在水溶液中，得电子能力：H＋>Al3＋，故阴极上发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑，电解过程阳极室发
生氧化反应，溶液里OH－被氧化，促进水的电离产生H＋，溶液pH 的变化是减小。③电解工作时，反应室
中的SO4
2—通过阴离子交换膜进入阳极室，阴极室中的OH－通过阴离子交换膜进入反应室，生成聚合硫酸
铝铁；
（4）①溶液呈现电中性，c(NH4
+)＋c(H＋)＝c(NO3
—)＋c(OH－)，pH 约为5 呈酸性，即c(H＋)>c(OH－)，则
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c(NH4
+)＜c(NO3
—)；②Ir－Ru 惰性电极有吸附氧气作用，氧气得电子发生还原反应，O2＋2H＋＋2e－
===H2O2；③4NH3＋3O2===2N2＋6H2O 中，4 mol 氨气转移12 mol 电子，因此转移3 mol 电子，最多可以
处理NH3·H2O 的物质的量为1 mol，其质量为17 g。
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