高考化学一轮复习第7章化学反应与能量第36讲电解池金属的腐蚀与防护学案

这是一份高考化学一轮复习第7章化学反应与能量第36讲电解池金属的腐蚀与防护学案，共29页。

1.理解电解池的构成和工作原理，能书写电极反应和总反应。
2.掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。
3.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。
考点一 电解原理
1.电解与电解池
2.图解电解池的构成及工作原理(以电解CuCl2溶液为例)
3.电解中的放电规律
(1)阳极放电规律。
①活性电极(除Au、Pt外的金属材料为电极)，电极材料本身失电子，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：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O2。
(2)阴极放电规律。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
①在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等不会在阴极上放电，但在熔融状态下会放电。
②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。
(3)用惰性电极电解各类电解质溶液的规律
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) 电流 eq \(□,\s\up1(2)) 氧化还原反应 eq \(□,\s\up1(3)) 电 eq \(□,\s\up1(4)) 化学 eq \(□,\s\up1(5)) 电源 eq \(□,\s\up1(6)) 氧化 eq \(□,\s\up1(7)) 2Cl－－2e－===Cl2↑ eq \(□,\s\up1(8)) 还原 eq \(□,\s\up1(9)) Cu2＋＋2e－===Cu eq \(□,\s\up1(10)) 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ eq \(□,\s\up1(11)) 4H＋＋4e－===2H2↑ eq \(□,\s\up1(12)) 2H2O eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d8( )) 2H2↑＋O2↑ eq \(□,\s\up1(13)) 减小 eq \(□,\s\up1(14)) 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ eq \(□,\s\up1(15)) 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ eq \(□,\s\up1(16)) 2H2O eq \a\vs4\al(\(=====,\s\up7(电解),\s\d8( ))) 2H2↑＋O2↑ eq \(□,\s\up1(17)) 增大 eq \(□,\s\up1(18)) 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ eq \(□,\s\up1(19)) 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ eq \(□,\s\up1(20)) 2H2O eq \a\vs4\al(\(=====,\s\up7(电解),\s\d8( ))) 2H2↑＋O2↑ eq \(□,\s\up1(21)) 不变 eq \(□,\s\up1(22)) 加水 eq \(□,\s\up1(23)) 2Cl－－2e－===Cl2↑ eq \(□,\s\up1(24)) 2H＋＋2e－===H2↑ eq \(□,\s\up1(25)) 2H＋＋2Cl－ eq \a\vs4\al(\(=====,\s\up7(电解),\s\d8( ))) H2↑＋Cl2↑ eq \(□,\s\up1(26)) 增大 eq \(□,\s\up1(27)) 通入HCl气体 eq \(□,\s\up1(28)) 2Cl－－2e－===Cl2↑ eq \(□,\s\up1(29)) Cu2＋＋2e－===Cu eq \(□,\s\up1(30)) Cu2＋＋2Cl－ eq \a\vs4\al(\(=====,\s\up7(电解),\s\d8( ))) Cu＋Cl2↑ eq \(□,\s\up1(31)) 加CuCl2固体 eq \(□,\s\up1(32)) 2Cl－－2e－===Cl2↑ eq \(□,\s\up1(33)) 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ eq \(□,\s\up1(34)) 2Cl－＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d8( )) H2↑＋Cl2↑＋2OH－ eq \(□,\s\up1(35)) 增大 eq \(□,\s\up1(36)) 通入HCl气体 eq \(□,\s\up1(37)) 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ eq \(□,\s\up1(38)) 4Ag＋＋4e－===4Ag eq \(□,\s\up1(39)) 4Ag＋＋2H2O eq \a\vs4\al(\(=====,\s\up7(电解),\s\d8( ))) 4Ag＋O2↑＋4H＋ eq \(□,\s\up1(40)) 减小 eq \(□,\s\up1(41)) 加入Ag2O固体
[易错秒判]
(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程( )
(2)电解过程中电子流动方向为负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极( )
(3)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现( )
(4)电解池中的阳极和原电池的负极均发生氧化反应( )
(5)电解盐酸、硫酸时，H＋放电，溶液的pH逐渐增大( )
(6)用Cu为电极电解盐酸可发生反应：Cu＋2H＋ eq \(=====,\s\up7(电解)) Cu2＋＋H2↑( )
答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)√
1.用石墨作为电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是( )
A．逸出气体的体积：电极A＜电极B
B．一电极逸出无味的气体，另一电极逸出有刺激性气味的气体
C．电极A附近溶液呈红色，电极B附近溶液呈蓝色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
解析：选D。用惰性电极电解Na2SO4溶液，电极A为阴极，电极B为阳极。在电极B上H2O放电产生O2和H＋，电极B附近 c(H＋)＞c(OH－)，石蕊溶液变红；在电极A上H2O放电产生H2和OH－，电极A附近c(OH－)＞c(H＋)，石蕊溶液变蓝，产生H2和O2的体积之比为2∶1。
2.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( )
解析：选A。由题意知，a极板质量增加，a应为阴极，b为阳极，x为电源负极，y为电源正极。电解CuSO4溶液时，a极板有Cu附着，b极板有O2放出，A项符合题意；电解NaOH溶液时，a极板质量无变化，B项不符合题意；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，C项不符合题意；电解CuCl2溶液时，Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色有刺激性气味的气体，D项不符合题意。
3．在下图所示的装置中，通直流电5 min时，铜电极的质量增加2.16 g。回答下列问题。
(1)电源中X为直流电源的__________极。
(2)pH变化：A__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B__________，C__________。
(3)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液中溶质的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4)常温下，若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为________(设电解前后溶液体积无变化)。
答案：(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 ml·L－1 (4)13
[方法技巧]
电化学计算中常用的三种方法
(1)根据总反应计算：
先写出电极反应，再写出总反应，最后根据总反应列出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算：
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)根据关系式计算：
根据得失电子守恒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。
如以电路中通过4 ml e－为桥梁可构建以下关系式：
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
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，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
考点二 电解原理的应用
1．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。
(1)反应原理。
阳极： eq \(□,\s\up1(1)) ____________________( eq \(□,\s\up1(2)) ________反应)。
阴极： eq \(□,\s\up1(3)) ____________________( eq \(□,\s\up1(4)) ________反应)。
总反应离子方程式： eq \(□,\s\up1(5)) __________________。
(2)离子交换膜法的生产过程。
①a、b、c、d加入或流出的物质依次是 eq \(□,\s\up1(6)) __________________________、H2O(含少量NaOH)、 eq \(□,\s\up1(7)) ____________、 eq \(□,\s\up1(8)) ____________；X、Y分别为 eq \(□,\s\up1(9)) ________、 eq \(□,\s\up1(10)) ________。
②阳离子交换膜的作用是阻止 eq \(□,\s\up1(11)) __________进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
2．电镀铜和电解精炼铜
3.电冶金
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。
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) 2Cl－－2e－===Cl2↑ eq \(□,\s\up1(2)) 氧化 eq \(□,\s\up1(3)) 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ eq \(□,\s\up1(4)) 还原 eq \(□,\s\up1(5)) 2Cl－＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 2OH－＋H2↑＋Cl2↑ eq \(□,\s\up1(6)) 精制饱和NaCl溶液 eq \(□,\s\up1(7)) 淡盐水 eq \(□,\s\up1(8)) NaOH溶液 eq \(□,\s\up1(9)) Cl2 eq \(□,\s\up1(10)) H2 eq \(□,\s\up1(11)) OH－ eq \(□,\s\up1(12)) 粗 eq \(□,\s\up1(13)) Cu－2e－===Cu2＋ eq \(□,\s\up1(14)) Cu－2e－===Cu2＋ eq \(□,\s\up1(15)) Cu2＋＋2e－===Cu eq \(□,\s\up1(16)) 基本不变 eq \(□,\s\up1(17)) 变小 eq \(□,\s\up1(18)) 阳极泥 eq \(□,\s\up1(19)) 2NaCl(熔融) eq \a\vs4\al(\(=====,\s\up7(电解),\s\d8( ))) 2Na＋Cl2↑ eq \(□,\s\up1(20)) 2Cl－－2e－===Cl2↑ eq \(□,\s\up1(21)) 2Na＋＋2e－===2Na eq \(□,\s\up1(22)) MgCl2(熔融) eq \a\vs4\al(\(=====,\s\up7(电解),\s\d8( ))) Mg＋Cl2↑ eq \(□,\s\up1(23)) 2Cl－－2e－===Cl2↑ eq \(□,\s\up1(24)) Mg2＋＋2e－===Mg eq \(□,\s\up1(25)) 2Al2O3(熔融) eq \a\vs4\al(\(=====,\s\up7(电解),\s\d8(冰晶石))) 4Al＋3O2↑ eq \(□,\s\up1(26)) 6O2－－12e－===3O2↑ eq \(□,\s\up1(27)) 4Al3＋＋12e－===4Al
[易错秒判]
(1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料( )
(2)在镀件上电镀铜时，可以用惰性材料为阳极，用硫酸铜溶液为电解液( )
(3)根据得失电子守恒可知，电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等( )
(4)电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3，也可以电解熔融的MgO和AlCl3( )
(5)用Zn为阳极，Fe为阴极，ZnCl2溶液为电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
1．下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列说法不正确的是( )
A．出口①处的物质是氯气
B．出口②处的物质是氢气，该离子交换膜只能让阳离子通过
C．装置中发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H＋ eq \(=====,\s\up7(电解)) Cl2↑＋H2↑
D．该装置将电能转化为化学能
解析：选C。右侧电极是电解池阴极，左侧电极是电解池阳极，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，A项正确；右侧电极是阴极，溶液中的水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，B项正确；电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl－＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) Cl2↑＋H2↑＋2OH－，C项错误；该装置是电解池，是将电能转化为化学能的装置，D项正确。
2．若要在铜片上镀银，下列叙述中正确的是( )
①将铜片接在电源的正极
②将银片接在电源的正极
③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag
④在银片上发生的反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
⑤可用CuSO4溶液作为电解质溶液
⑥可用AgNO3溶液作为电解质溶液
A．①③⑥ B．②③⑥
C．①④⑤D．②③④⑥
解析：选B。根据电镀原理，若要在铜片上镀银，铜为电解池的阴极，与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银；银为电解池的阳极，与电源正极相连，银失电子发生氧化反应生成银离子；电解质溶液为硝酸银溶液。
3．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。下列叙述正确的是(已知氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)( )
A．阳极发生还原反应，电极反应为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：选D。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＋，故阴极的电极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，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，二者质量不相等，B项错误；电解后溶液中存在的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。
考点三 金属的腐蚀与防护
1．金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，发生 eq \(□,\s\up1(1)) ________反应。
2．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀。
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁制品锈蚀为例)。
3.金属的防护
(1)改变金属材料的组成，如制成合金等。
(2)在金属表面覆盖保护层，如在金属表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料、电镀、发蓝或表面钝化等。
(3)电化学保护法。
①牺牲阳极法—— eq \(□,\s\up1(15)) ____________原理
a. eq \(□,\s\up1(16)) ________：比被保护金属活泼的金属；
b． eq \(□,\s\up1(17)) ________：被保护的金属设备。
②外加电流法—— eq \(□,\s\up1(18)) ________原理
a． eq \(□,\s\up1(19)) ________：被保护的金属设备；
b． eq \(□,\s\up1(20)) ________：惰性电极。
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) 氧化 eq \(□,\s\up1(2)) 电解质溶液 eq \(□,\s\up1(3)) 无 eq \(□,\s\up1(4)) 有微弱 eq \(□,\s\up1(5)) 氧化 eq \(□,\s\up1(6)) 氧化 eq \(□,\s\up1(7)) 电化学 eq \(□,\s\up1(8)) 酸性 eq \(□,\s\up1(9)) 弱 eq \(□,\s\up1(10)) 中 eq \(□,\s\up1(11)) Fe－2e－===Fe2＋ eq \(□,\s\up1(12)) 2H＋＋2e－===H2↑ eq \(□,\s\up1(13)) O2＋2H2O＋4e－===4OH－ eq \(□,\s\up1(14)) 吸氧 eq \(□,\s\up1(15)) 原电池 eq \(□,\s\up1(16)) 负极 eq \(□,\s\up1(17)) 正极 eq \(□,\s\up1(18)) 电解 eq \(□,\s\up1(19)) 阴极 eq \(□,\s\up1(20)) 阳极
[易错秒判]
(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈的腐蚀原理相同( )
(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( )
(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋( )
(4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损，则完全失去了对金属的保护作用( )
(5)牺牲阳极法利用原电池原理，能有效地保护金属，不易被腐蚀( )
(6)把金属铬、镍等加入普通钢中能增强钢铁的耐腐蚀性( )
(7)钢铁的发蓝处理能增强其耐腐蚀性( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)√
1．(2024·华南师范大学附中月考)下列防止金属腐蚀的方法属于电化学防护的是( )
A．船体表面刷漆
B．加入铬、锰、硅等制成不锈钢
C．自行车链条涂油
D．水中的钢闸门连接电源的负极
解析：选D。水中的钢闸门连接电源的负极，是外加电流法，是防止金属腐蚀的电化学方法，D项符合题意。
2．关于研究生铁的锈蚀实验，下列分析不正确的是( )
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中正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．对比①②③，说明苯能隔绝O2
解析：选D。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，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C项正确；①③NaCl溶液中均溶解有氧气，③中观察到明显锈蚀的现象，说明苯不能隔绝O2，D项错误。
3．(2024·广州高三阶段测试)全世界每年都因钢铁锈蚀造成巨大的损失，为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如下图所示。下列说法不正确的是( )
A．钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．导线与Zn块连接为牺牲阳极法
C．钢铁输水管经导线应连接外接电源的负极
D．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管
解析：选D。A．钢铁发生吸氧腐蚀，正极上为氧气得电子结合H2O生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A正确；B．导线与Zn块连接为牺牲阳极法，B正确；C．钢铁输水管经导线应连接外接电源的负极，为外加电流法，C正确；D．Cu的活泼性比Fe的弱，导线与Cu块连接不能保护钢铁输水管，D错误。
1．(2023·新高考广东卷)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如下图所示实验。闭合K1，一段时间后，下列说法正确的是( )
A．U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2
B．a处布条褪色，说明Cl2具有漂白性
C．b处出现蓝色，说明还原性：Cl－>I－
D．断开K1，立刻闭合K2，电流表指针发生偏转
解析：选D。 闭合K1，形成电解池，电解饱和食盐水，左侧电极为阳极，阳极上氯离子失去电子生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，右侧电极为阴极，阴极上水放电生成H2和OH－，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应为2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。A．根据分析可知，U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A错误；B．U形管左侧生成氯气，氯气与水反应生成HClO，故a处布条褪色，说明HClO具有漂白性，B错误；C．b处出现蓝色，发生反应Cl2＋2KI===I2＋2KCl，说明还原性：I－>Cl－，C错误；D．断开K1，立刻闭合K2，此时构成H2－Cl2燃料电池，导线中有电子通过，电流表指针发生偏转，D正确。
2．(2023·新高考辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是( )
A．b端电势高于a端电势
B．理论上转移2 ml e－生成4 g H2
C．电解后海水pH下降
D．阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
答案：D
3．(2022·新高考广东卷)为检验牺牲阳极法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是( )
A．加入AgNO3溶液产生沉淀
B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C．加入KSCN溶液无红色出现
D．加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成
解析：选D。若铁片被腐蚀，则溶液中含有Fe2＋，向溶液中加入 K3[Fe(CN)6]溶液，反应生成蓝色的KFe[Fe(CN)6] 沉淀，D项正确；A项只能说明溶液中含有Cl－，B、C项只能说明溶液中无Fe3＋，三者均不能说明铁片没有被腐蚀。
4．(2023·新高考北京卷)回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。下列说法不正确的是( )
A．废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
B．装置a中溶液显碱性的原因是HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 的水解程度大于HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 的电离程度
C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D．装置b中的总反应为SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋CO2＋H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) HCOOH＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4))
解析：选C。废气中SO2排放到大气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；NaHCO3溶液显碱性，说明HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 的水解程度大于其电离程度，故B正确；装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，CO2与NaHCO3溶液不反应，不能吸收CO2，故C错误；装置b中阳极反应为SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) －2e－＋H2O===SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H＋，阴极反应为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，故总反应为SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋CO2＋H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) HCOOH＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，故D正确。
5．(2023·浙江1月选考)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置示意图如下。下列说法正确的是( )
A．石墨电极为阴极，发生氧化反应
B．电极A的电极反应：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2O
C．该体系中，石墨优先于Cl－参与反应
D．电解时，阳离子向石墨电极移动
解析：选C。由题图可知，石墨电极参与反应生成CO，故为阳极，电极反应为C－2e－＋O2－===CO↑；电极A为阴极，电极反应为TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－。石墨电极为阳极，发生氧化反应，A项错误；该电解池的电解质为熔融盐，不存在H＋，B项错误；根据阳极上生成CO可知，石墨优先于Cl－参与反应，C项正确；石墨电极为阳极，阴离子(O2－)向石墨电极移动，D项错误。
课时跟踪练
[基础巩固]
1．(2024·广东五校联考)电解原理在工业生产中应用广泛，下列有关电解原理的应用正确的是( )
A．工业上用电解饱和食盐水制备烧碱、氯气等化工原料
B．可通过电解熔融 AlCl3冶炼铝
C．电镀时，镀层金属作为阴极，待镀金属作为阳极
D．电解精炼铜时，用纯铜板作为阳极，粗铜板作为阴极
解析：选A。A．烧碱、氯气等化工原料是通过氯碱工业，即电解饱和食盐水得到的，选项A正确；B．AlCl3是共价化合物，熔融状态下不能电离出 Al3＋，不能通过电解熔融AlCl3冶炼铝，选项B错误；C．电镀时，待镀金属作为阴极，镀层金属作为阳极，选项C错误；D．电解精炼铜时，应用粗铜板作为阳极，纯铜板作为阴极，选项D错误。
2.(2022·新高考天津卷)实验装置如右图所示。接通电源后，用碳棒(a′、b′)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，a′端的字迹呈白色。
下列结论正确的是( )
A．a为负极
B．b′端的字迹呈蓝色
C．电子流向为b→b′→a′→a
D．如果将a′、b′换成铜棒，与碳棒作为电极时的现象相同
解析：选B。A．a′端的字迹呈白色，说明a′端生成了氯气，氯离子失去电子，为阳极，故a为正极，A错误；B．b′端为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子，石蕊变蓝，B正确；C．电子沿导线由b流向b′，由a′流向a，但电子不能在电解质溶液中移动，不会由b′流向a′，C错误；D．如果换成铜棒，铜棒作为阳极，铜放电生成Cu2＋，现象与碳棒作为电极时不相同，D错误。
3.(2024·江门高三月考)地下管线穿过不同的地质结构及潮湿程度不同的土壤带时，由于氧气浓度存在差别，会引起金属管道的腐蚀，其原理如右图所示，下列说法正确的是( )
A．黏土区钢管为正极
B．电子由砂土区钢管流向黏土区钢管
C．每消耗22.4 L O2最终可生成1 ml铁锈
D．砂土区钢管表面发生的电极反应可能为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析：选D。A．砂土区钢管(富氧区)氧气浓度高，氧气得电子，富氧区为正极，黏土区钢管为负极，A错误；B．电子由负极流向正极，故电子由黏土区钢管流向砂土区钢管，B错误；C．气体所处状况未知，无法计算消耗的O2的物质的量，C错误；D．砂土区钢管为正极，发生的电极反应可能为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D正确。
4．(2024·江门高三调研)某氨工业生产的绿色程序如下：将适当比例的空气和水蒸气通入阴极，两者均进行电解，氧气转化为O2－，水蒸气转化为H2和O2－，O2－通过氧离子交换膜在阳极反应。将甲中气体通过除水装置后直接导入哈伯法工艺即可制氨。
下列说法错误的是( )
A．电解时水蒸气被氧化
B．甲部分的气体除水蒸气外，主要还有H2和N2
C．阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑
D．在实验室中可以用碱石灰吸收水蒸气
解析：选A。A．电解时水蒸气转化为H2和O2－，说明水蒸气发生得电子的还原反应，故A错误；B．将适当比例的空气和水蒸气通入阴极，两者均进行电解，氧气转化为O2－，水蒸气转化为H2和O2－，故剩余气体中主要还有H2和N2，故B正确；C．O2－通过氧离子交换膜进入阳极发生反应，电极反应式为2O2－－4e－===O2↑，故C正确；D．在实验室中可以用碱石灰吸收水蒸气，故D正确。
5．(2024·广东四校联考)电解法制取Na2FeO4的总反应为Fe＋2H2O＋2OH－ eq \(=====,\s\up7(电解)) FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋3H2↑，工作原理如右图所示。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。下列叙述正确的是( )
A．铁电极为阳极，发生还原反应
B．Ni电极发生还原反应，有H2生成
C．该离子交换膜为阳离子交换膜
D．当电路中通过1 ml电子时，阴极区有11.2 L H2生成
解析：选B。由题给信息可知，电解法制取Na2FeO4的总反应为Fe＋2H2O＋2OH－ eq \(=====,\s\up7(电解)) FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋3H2↑，电解过程中Fe为电解池的阳极，Ni为阴极，碱性溶液中阳极电极反应为Fe－6e－＋8OH－===FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋4H2O，阴极电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A错误，B正确；电解池中阳离子由阳极移向阴极，阴离子由阴极移向阳极，又知Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原，故阴极产生的OH－经过离子交换膜移向阳极，以保证阳极区呈碱性，故该离子交换膜为阴离子交换膜，C错误；阴极电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当电路中通过1 ml电子时，阴极区有0.5 ml H2生成，但H2所处状况未知，故无法计算H2的体积，D错误。
6.某电化学装置如图所示，a、b分别接直流电源两极。下列说法正确的是( )
A．电解质溶液中电子从B极移向A极
B．若B为粗铜，A为精铜，则溶液中c(Cu2＋)保持不变
C．若A、B均为石墨电极，则通电一段时间后，溶液的pH增大
D．若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等
解析：选D。A项，电解质溶液通过离子定向移动导电，电解质溶液中没有电子移动，故A错误；B项，若B为粗铜，A为精铜，电解质溶液是硫酸铜溶液，则该装置为电解精炼铜装置，溶液中c(Cu2＋)减小，故B错误；C项，若A、B均为石墨电极，则电解总反应的化学方程式是2CuSO4＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 2Cu＋O2↑＋2H2SO4，通电一段时间后，溶液的pH减小，故C错误。
7．下列根据实验操作及现象进行的分析和推断中，不正确的是( )
A．NaCl的琼脂水溶液为离子迁移的通路
B．①中变红是因为发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．②中可观察到铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜丝附近区域变红
D．①和②中发生的氧化反应均可表示为M－2e－===M2＋(M代表锌或铁)
解析：选B。①中变红是因为发生反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，OH－使酚酞变红，B不正确。
8．(2024·江门调研)我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如下图，催化电极时产生电子和空穴(空穴指共价键上流失一个电子留下空位的现象，用h＋表示)。下列有关说法错误的是 ( )
A．光催化装置中溶液的pH增大
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电催化装置阳极电极反应式：4OH－＋4h＋===2H2O＋O2↑
D．光催化和电催化协同循环的总反应式：2H2O===2H2↑＋O2↑
解析：选B。光催化装置发生反应：2H＋＋2e－===H2↑、3I－＋2h＋===I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ；电催化装置为电解装置，阴极电极反应式：I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋2e－===3I－，阳极电极反应式：4OH－＋4h＋===2H2O＋O2↑。A．根据分析可知，光催化装置中发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，消耗H＋，c(H＋)减小，pH增大，故A正确；B．由分析可知，阴极上阴离子物质的量增大，阳极上消耗阴离子，根据装置图可知，离子交换膜为阳离子交换膜，故B错误；C．根据分析可知，电催化装置为电解装置，阳极电极反应式为4OH－＋4h＋===2H2O＋O2↑，故C正确；D．根据光催化和电催化各装置反应，可得总反应为2H2O===2H2↑＋O2↑，故D正确。
9．(1)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。
①用石墨作为电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图甲所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应：_________________________________。
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，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为__________ml；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：__________________________________。
(2)粗银精炼装置如图乙所示，电解质溶液为稀硫酸，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 eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) (aq)
B．阳极的电极反应为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
解析：(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＋，阳极的电极反应为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋。②阴极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成氢气的物质的量为 eq \f(0.112 L,22.4 L·ml－1) ＝0.005 ml，所以通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.005 ml×2＝0.01 ml。
(2)体系中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s)⇌2Ag＋(aq)＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) (aq)，故A错误；阳极的电极反应为2Ag－2e－＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ===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Ag＋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。
答案：(1)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②0.01 阴极上H2O电离的H＋放电产生H2，H＋浓度减小，使得H2O⇌OH－＋H＋的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大 (2)DE
10．我国力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。
(1)在稀硫酸中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图甲所示。
①阳极的电极反应为_________________________________。
②铜电极上产生CH4的电极反应为___________________________，若铜电极上只生成5.6 g CO，则铜极区溶液质量变化了________g。
③若铜电极上只生成0.3 ml CH3CHO和0.4 ml HCOOH，则电路中转移电子的物质的量为________ml。
(2)我国科学家报道了机理如图乙所示的电化学过程。
①Ni电极为________，电极反应为_______________________。
②理论上，每有1 ml CO2与O2－结合，电路中转移电子数为________(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
解析：(1)①阳极为铂电极，电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。②铜电极为阴极，其中生成甲烷的电极反应为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，若铜电极上只生成CO，则电极反应为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，当有1 ml CO生成时，铜极区溶液的质量变化为44 g＋2 g－28 g＝18 g，故有5.6 g即0.2 ml CO生成时，铜极区溶液质量变化了3.6 g。③铜电极上每生成1 ml CH3CHO，转移10 ml电子，每生成1 ml HCOOH，转移2 ml电子，若只生成0.3 ml CH3CHO和0.4 ml HCOOH，则电路中转移电子的物质的量为3.8 ml。(2)①Ni电极上CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 转化为C和O2－，为阴极，电极反应为CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋4e－===C＋3O2－。②理论上，每有1 ml CO2与O2－结合生成1 ml CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ，电路中有4 ml电子转移，故电路中转移电子数为4NA。
答案：(1)①2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ ②CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O 3.6 ③3.8
(2)①阴极 CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋4e－===C＋3O2－ ②4NA
[素养提升]
11．(2024·东莞模拟)CO2资源化利用是实现碳中和的一种有效途径，下图是 CO2在电催化下产生合成气(CO和H2)的一种方法(不考虑 CO2的溶解)。下列说法正确的是( )
A．a电极与电源的正极相连
B．每消耗22.4 L(标准状况下)CO2，NA个 SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 透过阴离子交换膜进入b极区(NA表示阿伏加德罗常数的值)
C．a极区中c(CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) )逐渐增大，b极区中 c(CH3COO－)逐渐增大
D．外电路转移1 ml电子，阳极区溶液质量增加48 g
解析：选D。根据题图可知，a电极上CO2→CO，碳元素的化合价降低，得电子，发生还原反应，因此a电极为阴极，b电极为阳极。A．根据分析可知，a电极为阴极，应与电源的负极相连，故A错误；B．根据题图可知，a电极上CO2和HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 均放电，电极反应为CO2＋4e－＋4HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ===H2＋CO＋4CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋H2O，消耗1 ml CO2时，转移4 ml e－，透过阴离子交换膜的SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的数目为2NA，故B错误；C．由a电极的电极反应可知，电解过程中，a极区c(CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) )逐渐增大，b电极为阳极，电极反应为C6H5CH2OH－2e－＋2CH3COO－===C6H5CHO＋2CH3COOH，b极区c(CH3COO－)逐渐减小，故C错误；D．由电荷守恒可知，外电路转移1 ml电子，有0.5 ml SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 由左侧向右侧迁移，阳极区溶液质量增加0.5 ml×96 g/ml＝48 g，故D正确。
12．(2024·江门统考)电芬顿法通过产生氧化能力强的羟基自由基，分解有机化合物，应用于深度处理老龄垃圾渗滤液，其部分工作原理如下图(设有机化合物的分子式为C6H12O6)。下列说法错误的是 ( )
A．b为电源的正极
B．M极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
C．生成CO2的反应为24·OH＋C6H12O6===6CO2↑＋18H2O
D．理论上外电路中每通过1 ml e－，消耗Fe与生成N2的质量之比为6∶1
解析：选A。由题图可知，该装置为电解池，M极为阳极，Fe失电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，N极为阴极，NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 得电子生成N2，电极反应式为2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋6e－＋8H＋===N2↑＋4H2O，a为电源的正极，b为电源的负极，故A错误，B正确；C6H12O6与羟基自由基反应生成CO2：24·OH＋C6H12O6===6CO2↑＋18H2O，故C正确；根据阳极电极反应式Fe－2e－===Fe2＋可知，通过1 ml e－消耗0.5 ml Fe，其质量m＝0.5 ml×56 g/ml＝28 g，根据阴极电极反应式为2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋6e－＋8H＋===N2↑＋4H2O可知，通过1 ml e－生成 eq \f(1,6) ml N2，其质量m＝ eq \f(1,6) ×28 g，故消耗Fe与生成N2的质量之比为28∶( eq \f(1,6) ×28)＝6∶1，故D正确。
13．为探究电解过程中溶液pH的变化，某化学兴趣小组设计了如下实验。装置、所得数据结果如下图所示。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( )
A．0～t1时：4AgNO3＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 4Ag＋O2↑＋4HNO3；t1～t2时：2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 2H2↑＋O2↑
B．若进行到t2时刻共有0.224 L气体(标准状况)产生，则外电路有0.04 ml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0.005 ml
D．电解到t1时刻，加入1.16 g Ag2O可使溶液复原
解析：选B。A．该装置为电解装置，t1时刻前发生反应：4AgNO3＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 4Ag＋O2↑＋4HNO3，溶质由AgNO3变为HNO3，溶液pH减小，当Ag＋消耗完时，H2O放电，即t1～t2时刻发生反应：2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 2H2↑＋O2↑，溶液pH基本不变，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c(Ag＋)＝0.1 ml·L－1，n(Ag＋)＝0.1 ml·L－1×0.1 L＝0.01 ml，由反应得消耗0.01 ml Ag＋转移0.01 ml电子，由得失电子守恒可得，此过程生成氧气的物质的量为n(O2)＝0.002 5 ml，在标准状况下的体积V(O2)＝0.002 5 ml×22.4 L·ml－1＝0.056 L，t1～t2 电解水生成的气体体积为0.224 L－0.056 L＝0.168 L，其中氧气和氢气体积之比为1∶2，故电解水生成的氧气体积为0.056 L，氧气的物质的量为n(O2)＝ eq \f(0.056 L,22.4 L·ml－1) ＝0.002 5 ml，转移0.01 ml电子，共转移0.02 ml电子，故B错误；C．若使用氢氧燃料电池为电源，则氢气与通过电子的关系为H2～2e－，t1时，转移0.01 ml电子，理论上负极消耗氢气的物质的量为0.005 ml，故C正确；D．电解到t1时刻，析出了0.01 ml 银、0.002 5 ml氧气，应加入0.005 ml Ag2O可使溶液复原，即加入1.16 g Ag2O可使溶液复原，故D正确。
14．电化学原理被广泛应用于生产、生活的许多方面，利用电解法脱除煤中的含硫物质(主要是FeS2)的原理如下图所示。
(1)阴极石墨棒上有无色气体产生，该气体是__________。
(2)阳极的电极反应为_________________________________________。
(3)补全脱硫反应的离子方程式：
eq \x( ) FeS2＋ eq \x( ) __________＋ eq \x( ) __________=== eq \x( ) SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋ eq \x( ) __________＋ eq \x( ) __________
(4)相同反应时间，FeCl3对脱硫率的影响如下图所示。
①电解脱硫过程中，FeCl3的作用是催化剂，结合简单碰撞理论说明使用FeCl3能增大反应速率的原因：______________________________________。
②FeCl3的质量分数大于1.5%时，脱硫率随FeCl3浓度的增大而下降，解释原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)研究发现，电解时若电压过高，阳极有副反应发生，造成电解效率降低。电解效率η的定义：η(B)＝ eq \f(n(生成B所用的电子),n(通过电极的电子)) ×100%。某电压下电解100 mL
煤浆-FeCl3-H2SO4混合液，煤浆中除FeS2外不含其他含硫物质，混合液中H2SO4浓度为0.01 ml·L－1，FeCl3的质量分数为1.5%。当阴极收集到224 mL(标准状况)气体时(阴极无副反应发生)，测得溶液中 c(SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) )＝0.02 ml·L－1，η(SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) )＝________________(忽略电解前后溶液的体积变化)。
(6)综上，电解法脱硫的优点有______________________________(写出两点)。
解析：(1)由题图可知，阳极石墨棒上，Fe2＋发生氧化反应转化为Fe3＋，Fe3＋和FeS2反应生成Fe2＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 和H＋，阴极石墨棒上有无色气体产生，阴极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极上产生的气体为H2。
(2)阳极石墨棒上，Fe2＋发生氧化反应转化为Fe3＋，电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋。
(3)由题图可知，Fe3＋和FeS2反应生成Fe2＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 和H＋，根据质量守恒定律可知，产物H＋来自H2O，即该反应的反应物有Fe3＋、FeS2和H2O，生成物有Fe2＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 、H＋，该反应的离子方程式为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===2SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋15Fe2＋＋16H＋。
(4)①催化剂FeCl3能改变反应历程，降低FeS2直接在电极放电反应中的活化能，增大单位体积内反应物分子中活化分子的数目，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率增大，故使用FeCl3能增大反应速率。②FeCl3的质量分数大于1.5% 时，脱硫率随FeCl3浓度的增大而下降，可能是因为随着FeCl3浓度的增大，发生Fe3＋在阴极放电或者Cl－在阳极放电等副反应，导致与FeS2反应的Fe3＋浓度减小，脱硫率降低；也可能是因为随着FeCl3浓度的增大，平衡Fe3＋＋3H2O⇌Fe(OH)3＋3H＋正向移动，产生更多Fe(OH)3胶体，导致煤浆聚沉，脱硫率降低。
(5)当阴极收集到224 mL(标准状况)气体时，n(H2)＝ eq \f(0.224 L,22.4 L·ml－1) ＝0.01 ml，根据阴极的电极反应2H＋＋2e－===H2↑可知，通过电极的电子的物质的量为0.02 ml；混合溶液的体积为100 mL，电解前后，Δc(SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) )＝0.02 ml·L－1－0.01 ml·L－1＝0.01 ml·L－1，生成的SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的物质的量为0.01 ml·L－1×0.1 L＝0.001 ml，由FeS2反应生成0.001 ml SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 转移0.007 ml电子，故η(SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) )＝ eq \f(0.007 ml,0.02 ml) ×100%＝35%。
(6)电解法脱硫的优点有联产高纯H2、Fe3＋可循环利用、脱硫速率大等。
答案：(1)H2 (2)Fe2＋－e－===Fe3＋
(3)1 14 Fe3＋ 8 H2O 2 15 Fe2＋ 16 H＋
(4)①催化剂能改变反应历程，降低FeS2直接在电极放电反应中的活化能，增大单位体积内反应物分子中活化分子的数目，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率增大 ②随着FeCl3浓度的增大，可能发生Fe3＋在阴极放电或者Cl－在阳极放电等副反应，导致与FeS2反应的Fe3＋浓度减小，脱硫率降低[或随着FeCl3浓度的增大，平衡Fe3＋＋3H2O⇌Fe(OH)3＋3H＋正向移动，产生更多Fe(OH)3胶体，导致煤浆聚沉，脱硫率降低]
(5)35% (6)联产高纯H2、Fe3＋可循环利用、脱硫速率大(答案合理即可)类型
电极反应特点
实例
电极反应式
溶液
pH变化
溶液复
原方法
电解水型
阴极：H2O电离出的H＋(碱或盐溶液中)或酸电离出的H＋放电生成H2
阳极：H2O电离出的OH－(酸或盐溶液中)或碱电离出的OH－放电生成O2
含氧酸
H2SO4
阳极： eq \(□,\s\up1(10)) ___________
极： eq \(□,\s\up1(11)) _____________
总反应： eq \(□,\s\up1(12)) ____________
eq \(□,\s\up1(13)) ____
eq \(□,\s\up1(22)) _______
强碱
NaOH
阳极： eq \(□,\s\up1(14)) __________
阴极： eq \(□,\s\up1(15)) ____________
总反应： eq \(□,\s\up1(16)) ___________
eq \(□,\s\up1(17)) ____
活泼金
属的含
氧酸盐
KNO3
阳极： eq \(□,\s\up1(18)) __________
阴极： eq \(□,\s\up1(19)) ___________
总反应： eq \(□,\s\up1(20)) ____________
eq \(□,\s\up1(21)) ____
电解电解质型
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
无氧酸(氢氟酸除外)
HCl
阳极： eq \(□,\s\up1(23)) _____________
阴极： eq \(□,\s\up1(24)) _____________
总反应： eq \(□,\s\up1(25)) ____________
eq \(□,\s\up1(26)) ____
eq \(□,\s\up1(27)) _______
不活泼金属的无氧酸盐
CuCl2
阳极： eq \(□,\s\up1(28)) ____________
阴极： eq \(□,\s\up1(29)) ____________
总反应： eq \(□,\s\up1(30)) _____________
－
eq \(□,\s\up1(31)) _______
放氢生碱型
阴极：H2O放出H2生成碱
阳极：电解质阴离子放电
活泼金属的无氧酸盐
NaCl
阳极： eq \(□,\s\up1(32)) ___________
阴极： eq \(□,\s\up1(33)) __________
总反应： eq \(□,\s\up1(34)) _____________
eq \(□,\s\up1(35)) ____
eq \(□,\s\up1(36)) _______
放氧生酸型
阴极：电解质阳离子放电
阳极：H2O放出O2生成酸
不活泼金属的含氧酸盐
AgNO3
阳极： eq \(□,\s\up1(37)) ___________
阴极： eq \(□,\s\up1(38)) ____________
总反应： eq \(□,\s\up1(39)) ____________
eq \(□,\s\up1(40)) ____
eq \(□,\s\up1(41)) ______
选项
a极板
b极板
x电极
z
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
类型
电镀铜
电解精炼铜
示意图
电极
材料
阳极：镀层金属铜片
阴极：待镀金属铁件
阳极： eq \(□,\s\up1(12)) ______铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)
阴极：纯铜
电极反应
阳极
eq \(□,\s\up1(13)) ______________
Zn－2e－===Zn2＋、
Fe－2e－===Fe2＋、
Ni－2e－===Ni2＋、
eq \(□,\s\up1(14)) ________________
阴极
eq \(□,\s\up1(15)) ________________________
电解质
溶液的
浓度变化
CuSO4溶液的浓度 eq \(□,\s\up1(16)) _____________
CuSO4溶液的浓度 eq \(□,\s\up1(17)) ____________________
注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成 eq \(□,\s\up1(18)) ____________
类型
总反应化学方程式
电极反应
冶炼
钠
eq \(□,\s\up1(19)) ____________________
阳极： eq \(□,\s\up1(20)) ________________；
阴极： eq \(□,\s\up1(21)) ________________
冶炼
镁
eq \(□,\s\up1(22)) ____________________
阳极： eq \(□,\s\up1(23)) _________________；
阴极： eq \(□,\s\up1(24)) _________________
冶炼
铝
eq \(□,\s\up1(25)) ___________________
阳极： eq \(□,\s\up1(26)) _________________；
阴极： eq \(□,\s\up1(27)) _________________
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
概念
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
当不纯的金属与 eq \(□,\s\up1(2)) ______________接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀
现象
eq \(□,\s\up1(3)) ______电流产生
eq \(□,\s\up1(4)) ________电流产生
本质
金属被 eq \(□,\s\up1(5)) ________
较活泼的金属被 eq \(□,\s\up1(6)) ______
联系
二者往往同时发生，但 eq \(□,\s\up1(7)) ______腐蚀更普遍
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
eq \(□,\s\up1(8)) ________环境
钢铁表面吸附的水膜酸性很 eq \(□,\s\up1(9)) ______或呈 eq \(□,\s\up1(10)) ______性，但溶有一定量的氧气
电极反应
负极
eq \(□,\s\up1(11)) ________________________
正极
eq \(□,\s\up1(12)) _________________
eq \(□,\s\up1(13)) ________________
总反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
eq \(□,\s\up1(14)) ________腐蚀更普遍
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
操作
现象
一段时间后：①中，铁钉裸露在外的附近区域变红；②中……