高考化学一轮复习考点巩固练习考向21 电解池 金属的腐蚀与防护（含答案解析）

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【2022·湖北卷】含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备，过程如图所示(为甲基)。下列说法正确的是
A．生成，理论上外电路需要转移电子
B．阴极上的电极反应为：
C．在电解过程中向铂电极移动
D．电解产生的中的氢元素来自于
【答案】D
【详解】
A．石墨电极发生反应的物质：P4→化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：，则生成，理论上外电路需要转移电子，A错误；
B．阴极上发生还原反应，应该得电子，为阳极发生的反应， B错误；
C．石墨电极：P4→发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；
D．由所给图示可知HCN在阴极放电，产生和，而HCN中的H来自，则电解产生的中的氢元素来自于，D正确；
故选D。
知识点一 电解原理
1．电解与电解池
(1)电解：在电流作用下，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：将电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成
①有与直流电源相连的两个电极；
②电解质溶液(或熔融盐)；
③形成闭合回路。
2．电解池的工作原理
(1)工作原理
[示例] 用惰性电极电解CuCl2溶液
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu；
总反应式：CuCl2 eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4()) Cu＋Cl2↑。
(2)电子和离子的移动方向(惰性电极)
3．阴、阳两极上的放电顺序
(1)阴极(与电极材料无关)
氧化性强的先放电，放电顺序：
eq \(――――――――――――――――――――――――――→,\s\up11(K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、Sn2＋、,Pb2＋、H＋（酸）、Cu2＋、Fe3＋、Hg2＋、Ag＋),\s\d4(放电由难到易))
(2)阳极(与电极材料有关)
①活性电极作阳极(除Au、Pt以外的金属)，则活性电极本身失去电子，发生氧化反应。如Cu－2e－===Cu2＋，Fe－2e－===Fe2＋。
②惰性电极作阳极(Pt、Au、石墨碳棒)
离子的放电顺序为
eq \(―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――→,\s\up7(S2－、I－、Br－、Cl－、OH－、含氧酸根离子（NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 、CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 等）、F－),\s\d5(放电由易到难))
4．分析电解的思维流程
5．惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)
[示例] 用惰性电极电解CuSO4溶液(放O2生酸型)
阳极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)
阴极反应式：2Cu2＋＋4e－===2Cu
电池反应式：2CuSO4＋2H2O eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4()) 2Cu＋O2↑＋2H2SO4
[名师点拨] (1)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。
(2)电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
(3)电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电。因此，电子和离子的移动遵循“电子不下水，离子不上线”。
(4)书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，H2O要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)，总反应式为2Cl－＋2H2O eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4( )) 2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
知识点二 电解原理的应用
1．氯碱工业
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑)(还原反应)
总反应方程式：2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2．电镀与电解精炼
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。
[名师点拨] (1)电解精炼铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，电解质溶液的浓度减小。
(2)粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。
(3)由于AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔化温度，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中，阳极生成的氧气会与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。
知识点三 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成金属阳离子，金属发生氧化反应。
2．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀和电化学腐蚀
(2)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀
3．金属腐蚀的快慢规律
(1)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>有防腐措施的腐蚀。
(2)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。
(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀速率越快。
(4)对同一种电解质溶液来说，一般电解质溶液浓度越大，金属腐蚀速率越快。
[名师点拨] (1)铁锈的形成过程：
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O
(2)金属越活泼就越易失去电子而被腐蚀，金属活动性顺序中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动性顺序中排在氢前面的金属才可发生析氢腐蚀。
4．金属的防护

1．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是( )
2．我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
3．如图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理工业废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量，需向废氨水中加入适量硝酸调节溶液的pH约为5。下列说法正确的是( )
A．阴极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
B．阳极的电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2
C．处理废氨水的过程中所发生的反应为
3H2O2＋2NH3·H2O===8H2O＋N2↑
D．工作过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大
4．科学家采用碳基电极材料设计了一种制取氯气的新工艺方案，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.反应过程中需要不断补充Fe2＋
B．阳极反应式是2HCl－2e－===Cl2↑＋2H＋
C．电路中转移1 ml电子，消耗标况下氧气5.6 L
D．电解总反应可看作是4HCl(g)＋O2(g) eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4()) 2Cl2(g)＋2H2O(g)
5．我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2＋H2O===3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列说法中错误的是( )
A．a为阳极，CO(NH2)2发生氧化反应
B．b电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．每转移6 ml电子，a电极产生1 ml N2
D．电解一段时间，a极区溶液pH升高

1．（河北省唐山市2022届高三普通高中学业水平选择性考试）某科研小组用碱性甲烷燃料电池制备，其工作原理如图所示(已知电解装置的电极材料分别为金属钴和不锈钢)：
下列有关说法错误的是
A．N电极为不锈钢
B．电极n处电极反应式为：
C．电解一段时间后，N极区溶液增大
D．膜a、膜c均为阳离子交换膜
2．（江西省新余市2022届高三第二次模拟考试）科学家采用碳基电极材料设计了一种新的电解氯化氢回收氯气的工艺方案，原理如图所示。下列说法错误的是
A．b极是电源的正极
B．阴极的电极反应式为：Fe3++e-=Fe2+
C．电路中每转移1ml e-理论上可以回收氯气11.2L(标准状况)
D．该工艺涉及的总反应为4HCl+O22Cl2+2H2O
3．（辽宁省辽南协作体2022届高三第二次模拟考试）目前可采用“双极膜组"电渗析法淡化海水，同时获得副产品A和B。其模拟工作原理如图所示。M和N为离子交换膜，在直流电作用下，双极阴阳膜(BP)复合层间的H2O解离成H+和OH-，作为H+和OH-的离子源。下列说法正确的是
A．X电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑
B．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，BP膜作用是选择性通过Cl-和Na+
C．电路中每生成标况5.6 L气体a，理论上获得副产品A和B各1 ml
D．“双极膜组”电渗析法也可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH)
4．（广东省深圳市普通高中2022届高三下学期第一次调研）利用电化学原理可对海水(主要成分NaCl和H2O，还含有少量微生物)进行消毒，并能清除残留的含氯消毒物质(工作原理如图，其中电极均为惰性电极)。
已知：工作时，先断开K2，闭合K1，一段时间后，断开K1，闭合K2
下列说法不正确的是
A．闭合K1后的总反应为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-
B．闭合K2后，Na+通过离子交换膜从Ⅱ室迁移至Ⅲ室
C．工作完成后，Ⅱ室中有金属Na剩余
D．残留的含氯消毒物质在III室放电被脱除
5．（广东省韶关市2021-2022学年高三上学期综合测试（一））某锂离子电池的总反应为：2Li+FeS = Fe +Li2S。某小组以该电池为电源电解处理含Ba(OH)2废水和含Ni2+、Cl-的酸性废水，并分别获得BaCl2溶液和单质镍。电解处理的工作原理如下图所示[LiPF6·SO(CH3)2为锂离子电池的电解质]。下列说法正确的是
A．X与锂离子电池的Li电极相连
B．a室的电极反应式为：2H2O—4e—=O2↑+4H+
C．离子膜M为阳离子交换膜，离子膜N为阴离子交换膜
D．若去掉离子膜M将a、b两室合并，则X电极的反应不变
1．（2022·浙江卷）通过电解废旧锂电池中的可获得难溶性的和，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是
A．电极A为阴极，发生还原反应
B．电极B的电极发应：
C．电解一段时间后溶液中浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节除去，再加入溶液以获得
2．（2022北京）利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
下列说法不正确的是
A．①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触
B．①中检测到，推测可能发生反应：
C．随阴极析出，推测②中溶液减少，平衡逆移
D．②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密
3．（2022·全国乙卷）电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是
A．充电时，电池的总反应
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应
4.（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。图5为水溶液中电解制备金属钴的装置示意。下列说法正确的是
工作时，I室和Ⅱ室溶液的pH均增大
生成1 ml C，I室溶液质量理论上减少16 g
移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变通电
电解总反应：2C2+ + 2H2O 2C + O2↑ + 4H+
5.（2020浙江高考真题）在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是（ ）
离子交换膜
A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出
D．OH-迁移的数量等于导线上通过电子的数量
1．【答案】B
【解析】电子从电源的负极流出，故a是阴极，d是正极，溶液中的阳离子Q移向阴极a。
2．【答案】C
【解析】锌环与电源的正极相连，为阳极，发生氧化反应，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。
3．【答案】C
【解析】根据题给装置图可知，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极的电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2，故A、B项错误。根据题图可知，H2O2可将NH3·H2O氧化为N2，C项正确。根据电极反应式可知，工作过程中阳极上生成氢离子，所以阳极附近溶液的pH逐渐减小，D项错误。
4．【答案】A
【解析】HCl在阳极失电子，发生氧化反应，生成Cl2和H＋，Fe3＋在阴极得电子，还原成Fe2＋，Fe2＋、H＋、O2反应生成Fe3＋和H2O，Fe2＋、Fe3＋在阴极循环，A错误；HCl在阳极失电子生成Cl2和H＋，电极反应式为2HCl－2e－===Cl2↑＋2H＋，B正确；根据电子得失守恒有O2～4e－，电路中转移1 ml电子，消耗0.25 ml氧气，标准状况下体积为5.6 L，C正确；由图可知，反应物为HCl(g)和O2(g)，生成物为H2O(g)和Cl2(g)，故电解总反应可看作是4HCl(g)＋O2(g) eq \(=====,\s\up7(电解)) 2Cl2(g)＋2H2O(g)，D正确。
5．【答案】D
【解析】 电解池工作时，CO(NH2)2失去电子，a为阳极，发生氧化反应，A正确；阴极水得电子生成H2，则阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；阳极的电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋H2O===CO2↑＋N2↑＋6H＋，若电路中通过6 ml电子，阳极产生N2的物质的量为n(N2)＝6 ml× eq \f(1,6) ＝1 ml，C正确；a极反应式为CO(NH2)2－6e－＋H2O===CO2↑＋N2↑＋6H＋，则a极区溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH降低，D错误。
1．【答案】B
【分析】
根据图示，M电极所在为阳极室，M电极为阳极，N电极为阴极，则碱性甲烷燃料电池中m电极为正极，n电极为负极；据此分析作答。
【详解】
A．该装置用于制备C(H2PO2)2，M电极为阳极，则M电极为金属C，M电极的电极反应为C-2e-=C2+，N电极为不锈钢，A正确；
B．n电极为碱性甲烷燃料电池的负极，n电极通入CH4，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O，B错误；
C．N电极为阴极，N电极电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，电解一段时间后，N极区碱性增强，溶液的pH增大，C正确；
D．阳极室中的C2+通过膜a进入产品室，膜a为阳离子交换膜，原料室中通过膜b进入产品室，膜b为阴离子交换膜，则原料室中Na+通过膜c进入阴极室，膜c为阳离子交换膜，D正确；
答案选B。
2．【答案】A
【分析】
HCl(g)→Cl2(g)，Cl元素失电子发生氧化反应，则与a电极相连的电极为电解池的阳极，从而得出a极为正极。
【详解】
A．由分析可知，a极是电源的正极，则b极是电源的负极，A错误；
B．在阴极，Fe3+得电子生成Fe2+，则电极反应式为：Fe3++e-=Fe2+，B正确；
C．阳极发生的电极反应为2HCl-2e-=Cl2+2H+，则电路中每转移1ml e-，理论上可以回收氯气(标准状况)的体积为0.5ml×22.4L/ml=11.2L，C正确；
D．该工艺涉及的反应为4HCl-4e-=2Cl2+4H+、4Fe3++4e-=4Fe2+、4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，总反应为4HCl+O22Cl2+2H2O，D正确；
故选A。
3．【答案】D
【分析】
由BP双极膜中H+、OH-移动方向可知：X电极为电解池的阳极，电极反应式为：2C1--2e-=Cl2↑；Y电极为阴极，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，电解总反应为2H2O+2Cl-Cl2↑+H2↑+2OH-。精制盐水中Na+经过M离子交换膜移向产品A室，与BP双极膜中转移过来的OH-结合生成NaOH，所以M膜为阳离子交换膜，盐室中Cl-经过N离子交换膜移向产品B室，与BP双极膜中转移过来的H+结合生成HC1，所以N膜为阴离子交换膜，据此分析解答。
【详解】
A．由以上分析知，X电极为电解池的阳极，电极反应式为：2C1--2e-=Cl2↑；Y电极为阴极，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，A错误；
B．由题意可知：精制盐水中Na+经过M离子交换膜移向产品A室，与BP双极膜中转移过来的OH-结合生成NaOH，所以M膜为阳离子交换膜，盐室中Cl-经过N离子交换膜移向产品B室，与BP双极膜中转移过来的H+结合生成HC1，所以N膜为阴离子交换膜，BP膜作用是选择性通过H+和OH-，B错误；
C．阳极反应式为电极反应式为：2C1--2e-=Cl2↑，电路中每生成标况5.6 L气体Cl2，其物质的量是0.25 ml，转移电子0.5 ml，理论上获得副产品A (NaOH溶液)和B (HCl溶液)各0.5 ml，C错误；
D．“双极膜组”电渗析法从NaCl溶液获得酸( HCl )和碱( NaOH )，由此推知：也可从MX溶液制备相应的酸( HX )和碱( MOH)，D正确；
故合理选项是D。
4．【答案】A
【详解】
A．闭合K1后为电解池，阳极海水中的Cl-被氧化为氯气，阴极为含Na+的有机电解液，所以应是Na+被还原生成Na单质，总反应为2Cl-+2Na+Cl2↑+Na，A错误；
B．闭合K2后为原电池，Ⅱ室中Na单质被氧化为Na+，所以为负极，Ⅲ室为正极，原电池中阳离子流向正极，所以Na+通过离子交换膜从Ⅱ室迁移至Ⅲ室，B正确；
C．闭合K1时在Ⅰ室生成的氯气与水反应生成HClO(含氯消毒物质)，假设此过程生成1ml氯气，则生成1mlHClO，根据电子守恒可知生成2ml钠单质；HClO可以氧化微生物，进行消毒，未反应的HClO在闭合K2后的Ⅲ室中被还原，由于部分HClO是被微生物还原，所以在Ⅲ室中被还原的HClO的物质的量小于1ml，则消耗的钠单质小于2ml，所以有金属Na剩余，C正确；
D．闭合K1时在Ⅰ室生成的氯气与水反应生成含氯消毒物质，含氯消毒物质可以氧化微生物，进行消毒，闭合K2后Ⅲ室为正极，剩余的氯消毒物质被还原，D正确；
综上所述答案为A。
5．【答案】C
【分析】
由方程式可知，锂为锂离子电池的负极，FeS为正极，由图可知，X电极与FeS电极相连，为电解池的阳极，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH——4e—=O2↑+2H2O，a室中溶液中钡离子通过阳离子交换膜进入b室；Y电极与锂电极相连，为电解池的阴极，镍离子在阴极得到电子发生还原反应生成镍，电极反应式为Ni2++2 e—=Ni，c室中氯离子通过阳离子交换膜进入b室，则离子膜M为阳离子交换膜，离子膜N为阴离子交换膜。
【详解】
A．由分析可知，X电极与FeS电极相连，为电解池的阳极，故A错误；
B．由分析可知，X电极与FeS电极相连，为电解池的阳极，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，a室的电极反应式为4OH——4e—=O2↑+2H2O，故B错误；
C．由分析可知，离子膜M为阳离子交换膜，离子膜N为阴离子交换膜，故C正确；
D．若去掉离子膜M将a、b两室合并，放电能力强于氢氧根离子的氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为2Cl——2e—=Cl2↑，故D错误；
故选C。
1．【答案】C
【解析】A．由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；
B．由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2，电极反应式为：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正确；
C．电极A为阴极， LiMn2O4得电子，电极反应式为：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；
D．电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确；
答案选C。
2．【答案】C
【分析】
由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，一段时间后，铜离子在阴极失去电子发生还原反应生成铜；实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层。
【详解】
A．由分析可知，实验①时，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，反应和放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A正确；
B．由分析可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，可能发生的反应为，故B正确；
C．由分析可知，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，随阴极析出铜，四氨合铜离子浓度减小，平衡向正反应方向移动，故C错误；
D．由分析可知，实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层，故D正确；
故选C。
3．【答案】C
【解析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应（Li++e-=Li+）和阳极反应（Li2O2+2h+=2Li++O2），则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2，结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据此作答。
A．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2，A正确；
B．充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；
C．放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；
D．放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D正确；
答案选C。
4.【答案】D
【解析】
由图可知，石墨电极为阳极，得电子，阳极的反应式为2H2O-4e- = O2↑+4H+, C电极为阴极，得电子，电极反应为C2+ +2e- = C， 则总的电解反应为。
A项，由上述分析可知，在I室中产生H+，通过阳极交换膜进入II室，则I室和II室的pH减小，故A项错误；
B、生成1 ml C，同时转移2 mle-，需要消耗1 ml的水，则I室溶液质量理论上减少18g，B错误；
C、移除两交换膜后，溶液中的CI-更容易失去电子生成Cl2,石墨电极发生的反应改变，C错误；
D、由上述分析可知，电解总反应为。
故答案为D。
5.【答案】D
【解析】氯碱工业中的总反应为2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑；电解池中阳极失电子发生氧化反应，氯碱工业中Cl2为氧化产物，所以电极A为阳极，电极B为阴极，据此作答。A．根据分析可知电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气，正确；B．阳极发生的方程式为：2Cl--2e-═Cl2↑，阴极：H2O+2e-═H2↑+2OH-；为了防止生成的氯气与氢氧化钠发生反应，氢氧化钠要从d口流出，所以要防止OH-流向阳极即电极A，该离子交换膜为阳离子交换膜，正确；C．根据B选项的分析可知饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出，正确；D．因为有离子交换膜的存在，OH-不发生迁移，错误；故答案为D。
装置
离子交换膜电解槽
阳极
钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)
阴极
碳钢网
阳离子交换膜
①只允许 eq \a\vs4\al(阳) 离子通过，能阻止 eq \a\vs4\al(阴) 离子和气体通过
②将电解槽隔成阳极室和阴极室
电镀
电解精炼铜
示意图
电极反应
阳极
Cu－2e－===Cu2＋
Zn－2e－===Zn2＋，
Cu－2e－===Cu2＋
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的浓度不变
CuSO4溶液的浓度变小
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解)) 2Na＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解)) Mg＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解)) 4Al＋3O2↑
6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与接触到的物质直接发生反应
不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应
实质与联系
①实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗；
②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
水膜性质
酸性
酸性很弱或者呈中性
负极反应
①Fe－2e－===Fe2＋
正极反应
②2H＋＋2e－===H2↑
③2H2O＋O2＋4e－===4OH－
总反应
④Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
⑤2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
装置示意图
序号
电解质溶液
实验现象
①
阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有
②
阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无元素