2023版 创新设计 高考总复习 化学 人教版第六章　化学反应与能量

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(1)电解：在______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：______转化为________的装置。(3)电解池的构成①外接______；②两个______；③电解质溶液或熔融电解质；④形成__________。
一、电解原理1.电解和电解池
2.电解池的工作原理 (1)电解原理图示
(2)电解过程的三个流向①电子流向：电源____极→电解池____极；电解池的____极→电源的____极；②离子流向：阳离子→电解池的____极，阴离子→电解池的____极。③电流方向：电源____极→电解池____极→电解质溶液→____极→____极。
(1)阳极产物的判断①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。
(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。
4.惰性电极电解电解质溶液的分析 (1)电解产物
(2)电解质溶液的复原①NaCl溶液：______________；②AgNO3溶液：加__________固体；③CuCl2溶液：加____________固体；④KNO3溶液：加________；⑤CuSO4溶液：加________或____________ [不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3]。
(1)电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应(　　)(2)电解池工作时，阳离子向阳极移动，阴离子向阴极移动(　　)(3)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色(　　)(4)电解时，电子的移动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极(　　)
【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(5)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大(　　)(6)用惰性电极电解CuSO4溶液，开始时的反应产物为Cu、O2和H2SO4(　　)答案 (1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× (6)√
1.氯碱工业 (1)装置图示(离子交换膜电解槽)
(2)电极反应式、总反应方程式阳极反应式：_______________________ (______反应)阴极反应式：______________________________ (______反应)
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2.电镀铜与电解精炼铜
Cu－2e－===Cu2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
2Na＋＋2e－===2Na
6O2－－12e－===3O2↑
4Al3＋＋12e－===4Al
(1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(　　)(2)电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小(　　)(3)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极(　　)(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3(　　)(5)电镀过程中，溶液中离子浓度不变(　　)(6)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(　　)答案 (1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√ (6)√
三、金属的腐蚀和防护1.金属腐蚀的本质　金属原子__________变为金属阳离子，金属发生______反应。
2.金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀
(2)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀
Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
3.金属的防护 (1)电化学防护
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
(1)金属发生腐蚀就是金属得电子转变为金属化合物的过程(　　)(2)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋(　　)(3)因空气中CO2的存在，金属表面形成一层酸膜，所以大多数金属发生的是析氢腐蚀(　　)(4)钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀(　　)(5)当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用(　　)(6)铜在酸性环境中易发生析氢腐蚀(　　)答案 (1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×
考点二　电解原理的拓展应用
考点三　金属的腐蚀原理及防护措施
【典例1】 (2021·陕西渭南一模)某研究小组通过低温熔盐电化学还原CaSiO3制备硅纳米线获得了成功。研究人员选择以硅酸钙(CaSiO3)为原料，低熔点的三元熔盐(CaCl2－MgCl2－NaCl)为电解质，氧化钙(CaO)为辅助电解质，在相对较低的温度(650 ℃)下，利用电化学还原法成功制备出硅纳米线。下列有关说法中不正确的是(　　)
分析电解过程的思维流程
题组一　电极产物的判断1.(2021·安徽马鞍山一模)NCl3是一种黄色黏稠状液体，可用于制备新型消毒剂ClO2，其制备装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
题组二　电极反应式的书写2.按要求写出下列反应的电极反应式：　(1)用惰性电极电解MgCl2溶液　阴极反应式： ________________________________________；　(2)用Al作电极电解NaOH溶液　阳极反应式： ______________________________________________；　(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： _________________________________________；
电解池电极反应式的书写步骤
题组三　电解的相关计算3.两个惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)，电极上析出银的质量最大为(　　)　A.27 mg B.54 mg 　C.108 mgD.216 mg
【典例2】 (2021·四川达州一诊)二氧化氯是一种新型消毒剂，以氯酸钠为原料采用电解法制备二氧化氯装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)
题组一　电解原理的一般应用1.如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是(　　)
2.金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜ Cu2＋)(　　)　A.阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni　B.电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等　C.电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋　D.电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt
解析　电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，可知，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和水中的H＋，C项错误。
题组二　电解法制备物质3.Klbe法制取乙烯的装置如图所示，电极a上的产物为乙烯和碳酸根离子。下列说法中正确的是(　　)
A.该装置将化学能转化为电能B.图中为阳离子交换膜C.阴极周围溶液的pH不断减小D.每生成1 ml 乙烯，电路中转移2 ml电子
【典例3】 某实验小组利用下列装置探究电解质溶液的浓度对金属腐蚀的影响：
下列有关说法正确的是(　　)A.装置Ⅰ中的铁片均不会发生任何腐蚀B.铁片d上可能发生的电极反应为：Fe－3e－===Fe3＋C.利用K3[Fe(CN)6]溶液可确定装置Ⅱ中的正、负极D.铁片a、c所处的NaCl溶液的浓度相等，二者腐蚀速率相等
解析　装置Ⅰ中因为两烧杯中NaCl溶液的浓度相等，两边电势相等，所以电流计指针不发生偏转，但铁片a、b仍可发生普通的化学腐蚀，A项错误；铁片c上Fe发生反应生成Fe2＋，B项错误；装置Ⅱ中负极发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀，故可利用K3[Fe(CN)6]溶液确定装置Ⅱ中的正、负极，C项正确；装置Ⅱ中明显产生了电流，电化学腐蚀比化学腐蚀要快得多，故铁片a、c的腐蚀速率不同，D项错误。
题组一　金属腐蚀的原理与探究1.在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生反应的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图所示。
下列说法正确的是(　　)A.铁片发生还原反应而被腐蚀B.铁片腐蚀生成的铁锈可以保护内层的铁不被腐蚀C.铁片腐蚀过程中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－D.铁片里的铁和碳与食盐水形成了无数微小原电池，发生了电化学腐蚀解析　结合题图知Fe失电子，化合价升高，被氧化，A项错误；铁锈结构疏松，不能保护内层金属，B项错误；铁片腐蚀时，Fe作负极，发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，C项错误；铁片上的NaCl溶液为铁与碳形成原电池提供了电解质溶液，D项正确。
2.一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如下表：
3.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为________。
解析　②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解池，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解池，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤④②①③⑥。
金属腐蚀快慢的判断❶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。❷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。❸活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。❹对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。
题组二　金属的防护4.下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是(　　)
A.牺牲阳极的阴极保护法利用电解原理B.金属的化学腐蚀的实质是：M－ne－===Mn＋，电子直接转移给还原剂C.外加直流电源的阴极保护法，在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零D.铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时正极的电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑
解析　牺牲阳极的阴极保护法利用原电池原理，用较活泼的金属作负极先被氧化，故A错误；金属的化学腐蚀的实质是：金属作还原剂M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂，故B错误；外加直流电源的阴极保护法，在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零，故C正确；铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时，铜作负极，碳正极的电极反应为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故D错误。
微专题20　离子交换膜在电化学中的功能【知识进阶】 1.离子交换膜　一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。 2.离子交换膜的作用　(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。　(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
3.离子交换膜的类型4.离子交换膜选择的依据　离子定向移动的方向。
【专题精练】 1.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，是一种强还原剂。工业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠，原理及装置如图所示，下列说法正确的是(　　)
2.(2021·江西上饶一模)用间接电化学法对大气污染物 NO进行无害化处理，其原理示意如图所示，质子膜允许H＋和H2O通过。有关说法正确的是(　　)
解析　电极Ⅰ中HSO→S2O得到电子发生还原反应，故为阴极，电解池中没有负极，A错误；电极Ⅰ是阴极，电极Ⅱ是阳极，电解池中阳离子向阴极移动，所以质子的移动方向是：右室→质子膜→左室，B错误；电极Ⅱ是阳极，水电离出的氢氧根被氧化生成氧气，发生的反应为：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，C正确；吸收塔中处理1 ml NO，转移电子数为2 ml，则生成O2为0.5 ml，标准状况下为11.2 L，但选项没有注明温度和压强，D错误。
3.(2021·河南漯河高三上学期期末)利用双离子交换膜电解法可以从含硝酸铵的工业废水中生产硝酸和氨，原理如图所示。下列叙述正确的是(　　)
4.(2021·山东济南一模)双极膜(BP)为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的水分子解离，提供H＋、OH－。利用双极膜与离子交换膜组合可以实现含硫酸钠工业废水的净化和资源回收，原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.BP可有效阻隔Na＋和 的通过B.A为阳离子交换膜，C为阴离子交换膜C.X为H2SO4溶液、Y为NaOH溶液D.一段时间后，阴、阳极产生气体的物质的量之比为2∶1
1.(2021·全国甲卷)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如下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(　　)
解析　由题图可知，在铅电极乙二酸变成乙醛酸是去氧的过程，发生还原反应，则铅电极是电解装置的阴极，石墨电极发生氧化反应，反应为2Br－－2e－===Br2，是电解装置的阳极。由上述分析可知，Br－起到还原剂的作用，A错误；阳极上的反应式为2Br－－2e－===Br2，B错误；制得2 ml乙醛酸，实际上是左、右两侧各制得1 ml乙醛酸，共转移2 ml电子，故理论上外电路中迁移的电子为2 ml，C错误；电解装置中，阳离子移向阴极(即铅电极)，D正确。
A.阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC.阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气D.阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理
2.(2021·全国乙卷)沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是(　　)
解析　海水中存在大量的Cl－，在阳极Cl－放电生成Cl2，A叙述正确；阴极H2O放电生成H2和OH－，OH－与Cl2反应生成ClO－，因此管道中存在一定量的NaClO，B叙述正确；因为H2为可燃性气体，所以阴极生成的H2应及时通风稀释，安全地排入大气，C叙述正确；阴极产生OH－，因此会在阴极表面形成Mg(OH)2等积垢，需定期清理以保持良好的导电性，D叙述错误。
3.(2021·广东卷)钴(C)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是(　　)
A.阴极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋B.金属M的活动性比Fe的活动性弱C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
4.(2020·江苏卷)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是(　　)
解析　根据图示可知金属M失电子，为原电池的负极(图示为阳极)，钢铁设施为原电池的正极(图示为阴极)，此方法属于牺牲阳极的阴极保护法。该装置中阴极发生还原反应，A项错误；金属M被氧化，即金属活动性：M>Fe，B项错误；钢铁设施为原电池的正极，表面积累大量电子而被保护，C项正确；海水中含有大量的NaCl等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D项错误。
1.下列描述不符合生产实际的是(　　)
A.电解熔融的氧化铝制取金属铝时用铁做阳极B.电解法精炼粗铜时用纯铜做阴极C.电解饱和食盐水制烧碱时用涂镍碳钢网做阴极D.在镀件上电镀锌时用锌做阳极解析　铁做阳极时，铁发生氧化反应生成Fe2＋，在阴极析出使铝不纯。
2.港珠澳大桥设计使用寿命为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)2B.钢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C.采用外加电流的阴极保护法时需外接镁、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
解析　该桥体钢构件主要发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀的总反应为2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，防腐原理主要是避免发生该反应，A正确；钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，目的是将钢构件与空气、水等隔绝，防止形成原电池，发生吸氧腐蚀，B正确；采用牺牲阳极的阴极保护法时需外接镁、锌等作辅助阳极，C错误；钢构件采用不锈钢，可以减缓电化学腐蚀，D正确。
3.某研究小组在探究电化学原理时，如图将盐桥换成n型弯铁丝，当接通直流电源后，石墨①附近溶液变红。下列判断或预测错误的是(　　)
A.A为电源的负极B.铁丝左端③附近出现灰绿色沉淀C.电子移动方向为：A→石墨①→铁丝→石墨②→BD.石墨棒②电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
解析　盐桥换成n型弯铁丝，当接通直流电源后，石墨①附近溶液变红，说明石墨①是阴极，A为负极，B为正极，石墨②为阳极，故A正确；铁丝左端③为阳极，Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋与阴极产生的OH－结合生成Fe(OH)2，很快被氧化呈灰绿色，铁丝左端③附近出现灰绿色沉淀，故B正确；电子不能在溶液中移动，故C错误；石墨棒②为阳极，氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，故D正确。
4.研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2—CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中正确的是(　　)
A.将熔融CaF2—CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的B.阳极的电极反应式为：C＋2O2－－4e－===CO2↑C.在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D.石墨为阴极
解析　电解Ca(NO3)2溶液，阴极上生成H2，而不是金属钙，A错误；由图可知，石墨为阳极，阳极上的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，B正确，D错误；钛网电极是阴极，阴极上的电极反应式为：2Ca2＋＋4e－===2Ca，钙还原二氧化钛反应方程式为：2Ca＋TiO2===Ti＋2CaO，由电子守恒、钙原子守恒知CaO的总量不变，C错误。
5.利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
6.四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是(　　)
解析　由图中信息可知，左边电极与负极相连为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，阳离子向左定向移动，阳极上H2O放电生成O2和H＋，阴极上H2O放电生成H2和OH－；H＋透过c，Cl－透过b，二者在b、c之间的Ⅲ室形成盐酸，盐酸浓度变大，所以b、c分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；Na＋透过a，NaOH的浓度变大，所以a是阳离子交换膜，故A、B两项均错误；电解一段时间后，Ⅰ中的溶液的c(OH－)升高，pH升高，Ⅱ中为NaCl溶液，pH不变，Ⅲ中有HCl生成，故c(H＋)增大，pH减小，Ⅳ中H＋移向Ⅲ，H2O放电生成O2，使水的量减小，c(H＋)增大，pH减小，C 错误。
8.(2021·江西南昌高三摸底)利用质子传导型固体氧化物电解池将乙烷转化为乙烯，示意图如图。下列说法正确的是(　　)
A.电极a与电源的负极相连B.固体电解质中质子向a极移动C.电极b的电极反应式是CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2OD.电路中每通过2 ml 电子时理论上可产生22.4 L乙烯
解析　C2H6→C2H4，C的化合价升高，发生氧化反应，故电极a为阳极，与电源的正极相连，A项错误；电解池中阳离子向阴极移动，即质子向b极移动，B项错误；未指明标准状况，无法求得乙烯的体积，D项错误。
9.(2022·山东青岛质检)微生物电化学产甲烷法是将电化学法和生物还原法有机结合，装置如图所示[其中电源为(CH3)2NNH2－KOH－O2清洁燃料电池]。下列说法正确的是(　　)
A.氢离子可通过离子交换膜自右室移向左室B.温度越高，产甲烷效率越高C.电源放电过程中会产生N2D.a电极反应为CH3COO－－6e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
解析　根据a电极上CH3COO－转化为CO2，C元素化合价升高，发生氧化反应，知a电极为阳极，则b电极为阴极，氢离子通过离子交换膜由阳极室(左室)进入阴极室(右室)，A项错误；该装置中有产电菌、产甲烷菌参与，温度过高，微生物的蛋白质变性，产甲烷效率降低，B项错误；根据电源为(CH3)2NNH2－KOH－O2清洁燃料电池，知其放电过程中产生N2，C项正确；a电极反应为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，D项错误。
10.(2022·广东四校联考)我国科学家合成了一种新型的Fe－SnO2催化剂，用该催化剂修饰电极，可实现在室温条件下电催化氮气制备铵盐和硝酸盐。下列说法错误的是(　　)
(2)电解制备KMnO4的装置如图乙所示。①b与电源的________(填“正”或“负”)极相连，电解液中最好选择________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。②电解时，阳极反应式为________________________________________________。
12.某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。
请回答下列问题：(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为_________________________________________________。
13.(2021·湖北卷)Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H＋浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
14.(2022·湖北武汉部分学校质检)硬水结垢是循环冷却水系统中广泛存在的一种现象，西安交通大学徐浩团队改进了主动式电化学硬水处理技术，原理示意图如图(R代表有机物)。下列说法错误的是(　　)
A.处理后的水垢主要沉降在阴极附近B.处理过程中Cl－可以循环利用C.若将b电极换成铁电极，处理过程不受影响D.若R为CO(NH2)2，消耗1 ml CO(NH2)2生成无污染的气体，则产生3 ml H2
解析　由图中物质转化可知，a电极为阳极，b电极为阴极，电解时，阴极上水放电生成氢气和OH－，氢氧根离子结合碳酸氢根离子生成碳酸根离子，碳酸根离子结合钙离子形成碳酸钙沉淀，镁离子结合氢氧根离子形成氢氧化镁沉淀，A项正确；氯离子在阳极失电子生成氯气，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸与有机物发生氧化还原反应又生成氯离子，故氯离子可循环使用，B项正确；b电极为阴极，将其换成铁电极，Fe不参加反应，处理过程不受影响，C项正确；CO(NH2)2与HClO发生反应CO(NH2)2＋3HClO===CO2↑＋N2↑＋2H2O＋3HCl，结合2Cl－～2e－～Cl2～HClO可知，消耗1 ml CO(NH2)2时，阳极上Cl－失去6 ml e－，但阳极上水也能放电，故阳极失去的电子多于6 ml，阴极产生的H2多于3 ml，D项错误。
15.某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。　(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，炭粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是________________________________________。
(3)该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二： __________________________________________________。 (4)该小组在探究金属腐蚀的相关原理，设计了如图4所示装置，图中的铁棒末端分别连上一块Zn片和Cu片，并静置于含有K3[Fe(CN)6]及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如图5所示)发生了变化。已知：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色)。
①乙区是________极，该区发生的电极反应式是________________________。 ②丙区呈________色，丁区呈__________________________色。
解析　(1)探究醋酸浓度对电化学腐蚀的影响时，应保证炭粉和铁粉的质量与参照实验相同，因此实验②中铁粉为2.0 g；对比实验①和③可知，铁粉的质量及醋酸的浓度相同，而炭粉的质量不同，显然探究的是炭粉的含量对铁的电化学腐蚀的影响。(2)当铁发生析氢腐蚀时，由于生成H2，容器的压强不断增大，而发生吸氧腐蚀时，由于消耗O2，容器的压强不断减小，t2时容器的压强明显小于起始压强，说明铁发生了吸氧腐蚀，此时Fe作负极，失去电子发生氧化反应；炭粉作正极，O2在其表面得到电子发生还原反应，电极
反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(3)Fe发生电化学腐蚀时，放出热量，使体系的温度升高。(4)①铁棒末端连上Zn片时，Zn片端(乙区)作负极，乙区的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，因此乙区产生Zn2＋；铁棒另一端(甲区)作正极，甲区的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。②铁棒末端连上Cu片时，Cu片端(丙区)作正极，丙区的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，溶液呈碱性，酚酞变红；铁棒另一端(丁区)作负极，丁区的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，遇K3[Fe(CN)6]呈蓝色。
热点强化练11　电解原理在工农业生产中的应用
1.(2021·福建莆田模拟)高氯酸在化工生产中有广泛应用，工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)　A.上述装置中，f极为光伏电池的正极　B.阴极的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　C.d处得到较浓的NaOH 溶液，c处得到HClO4 　D.若转移2 ml 电子，理论上生成100.5 g HClO4
解析　电解池中阳离子向阴极移动，f为电源的负极，故A错误；阴极上阳离子得到电子发生还原反应，故B错误；阳极的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极反应式为4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑，根据电极反应式可知，电池放电过程是电解水的过程，即在阳极水失去电子，所以在阳极得到高氯酸的浓溶液，在阴极得到浓的NaOH溶液，故C正确；根据阳极电极反应式可知，转移2 ml 电子时，生成HClO4 2 ml，理论上生成HClO4 201 g，故D错误。
3.(2021·山西晋中二模)工业电解Na2CO3溶液的装置如图所示，X、Y两极均为惰性电极，已知c2＞c1。下列说法正确的是(　　)
A.X极为阴极，发生还原反应B.装置中离子交换膜为阴离子交换膜C.X、Y两极产生的气体M和R体积比略大于2∶1D.若Na2CO3溶液足量，在电解前期，当通过相同电量时，理论上可制备等物质的量的NaHCO3和NaOH
4.(2021·湖南汨罗高三检测)处理烟气中的SO2可以采用碱吸——电解法，其流程如图1；模拟过程Ⅱ如图2，下列推断正确的是(　　)
A.膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜B.若用锌锰碱性电池为电源，a极与锌极相连C.a极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑D.若收集22.4 L的P(标准状况下)，则转移4 ml 电子
5.利用电解法制取 Na2FeO4 的装置图如图所示，下列说法正确的是(电解过程中温度保持不变，溶液体积变化忽略不计)(　　)
A.Y是外接电源的正极，Fe电极上发生还原反应B.Ni 电极上发生的电极反应为：2H2O－4e－=== O2↑＋4H＋C.若隔膜为阴离子交换膜，则电解过程中OH－由B室进入A室D.电解后，撤去隔膜，充分混合，电解液的pH比原来小
6.电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生金属离子，在经一系列水解、聚合及氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以及氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。下列说法不正确的是(　　)
A.每产生1 ml O2，整个电解池中理论上转移电子数为4NAB.阴极电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C.若铁为阳极，则阳极电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋和2H2O－4e－===O2↑＋4H＋D.若铁为阳极，则在处理废水的过程中阳极附近会发生：4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
解析　由装置图可知，阳极电极方程式有M－ne－===Mn＋(M代表金属)和2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，所以每产生1 ml O2，整个电解池中理论上转移电子数大于4NA，A错误；阴极H2O得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B正确；由装置图可知，若铁为阳极，则阳极电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋和2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，C正确；若铁为阳极，阳极电极方程式为Fe－2e－===Fe2＋和2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，在处理废水的过程中二价铁还被放出的氧气氧化成三价铁，离子方程式为：4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，D正确。