新高考化学一轮考点复习第6章 第3讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 讲义 （含答案解析）

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1、电解和电解池
2、电极反应式、电解方程式的书写
3、惰性电极电解电解质溶液的情况分析
(1)电解溶质
(2)电解溶质和溶剂水，生成H2和碱
(3)电解溶质和溶剂水，生成O2和酸
(4)电解溶剂水
4、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
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： ______________________________________________________
阴极反应式： ______________________________________________________
总反应化学方程式： ________________________________________________
第二阶段： 阳极反应式： ______________________________________________________
阴极反应式： ______________________________________________________
总反应化学方程式： ________________________________________________
第三阶段： 阳极反应式： ______________________________________________________
阴极反应式： ______________________________________________________
总反应化学方程式： ________________________________________________
注意
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)中阳离子放电
②阳极材料若是金属电极(Au、Pt除外)，溶液中的阴离子不反应，电极金属失电子被氧化
③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等金属单质
④电解水溶液时，Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+浓度较大时在H+之前放电
6 .多膜电解池方程式书写及分析
(1)双膜三室处理吸收液(吸收了烟气中的SO2)(或污水)
阳极室：HSOeq \\al(－,3)－2e－＋H2O===SOeq \\al(2－,4)＋3H＋或SOeq \\al(2－,3)－2e－＋H2O===SOeq \\al(2－,4)＋2H＋
吸收液(或污水)：Na＋穿过阳膜进入阴极室(左室)；HSOeq \\al(－,3)和SOeq \\al(2－,4)穿过阴膜进入阴极室(右室)。
阴极室：2H2O＋4e－===2OH－＋H2↑
HSOeq \\al(－,3) ＋ OH－===SOeq \\al(2－,3)＋H2O
产品： 阳极室 较浓的硫酸 阴极室 左室亚硫酸钠
(2)三膜四室制备硼酸[H3BO3( 一元弱酸)]
阳极室：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
产品室：H＋＋B(OH)eq \\al(－,4)===H3BO3＋ H2O
原料室：B(OH)eq \\al(－,4)穿过阴膜进入产品室，Na＋穿过阳膜进入阴极室
阴极室：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
【逐点训练1】
1、以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( )
A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体
C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小
2、用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是( )
A．AgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2 B．KCl Na2SO4 CuSO4
C．CaCl2 KOH NaNO3 D．HCl HNO3 K2SO4
3、用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是( )
A．电解的最后阶段为电解水 B．阳极先逸出氯气后逸出氧气
C．阴极逸出氢气 D．电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7
4、如图所示为用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是TiO2中的氧解离进入熔融盐中而得到钝钛。下列说法中正确的是( )
A．a极是正极，石墨极是阴极 B．反应后，石墨电极的质量不发生变化
C．电解过程中，O2－、Cl－均向a极移动 D．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
5、某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是( )

A．该装置将化学能转化为光能和电能
B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移
C．每生成1 ml O2，有44 g CO2被还原
D．a电极的反应为：3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O
6、铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是( )
A．阳极电极方程式为2Al－6e－＋6OH－===Al2O3＋3H2O
B．随着电解的进行，溶液的pH逐渐增大
C．当阴极生成气体3.36 L(标准状况)时，阳极增重2.4 g
D．电解过程中H＋移向铝电极
考点二 电解原理原理的应用
1、氯碱工业——电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气
2、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
3、电镀——应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方法，叫做电镀，是一种特殊的电解
4、电解精炼铜
【逐点训练2】
1、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
2、利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是( )
A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
3、在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是( )
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子 B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子 D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子
4.（2024·山东省潍坊市二模）天津大学张兵团队合成了高曲率的纳米针尖电极催化剂，实现了溴自由基介导的环氧氯丙烷无膜电合成。其工作原理如图所示。已知：。具有较低的和生成能垒、较高的氧化的能垒和固定的Br吸附位点，同时抑制析氧和析溴竞争反应。
下列说法错误的是( )
A．电极a接电源的正极
B．Ⅱ可能为
C．由Ⅱ生成环氧氯丙烷的方程式为
D．当合成1ml环氧氯丙烷时，至少有22.4L H2（标准状况）生成
5.（2024·辽宁省沈阳市模拟预测）在直流电场作用下双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迀移。如图所示装置，可将捕捉的二氧化碳转化为CaCO3而矿化封存，减少碳排放，同时得到氧气、氢气、高浓度盐酸等产品。下列说法正确的是( )
A．CaCO3在碱室形成
B．两个双极膜中间层的H+均向右移动
C．向碱室中加入NaHCO3固体，有利于CO2的矿化封存
D．b极为阳极，电极反应式为2H2O-4e- =O2↑＋4H＋
6.（2024·湖南省邵阳市三模）退役锂离子电池正极材料中有价金属的回收利用，是解决新能源汽车产业环境污染和资源短缺的有效方法，也是该产业可持续发展的关键。回收过程中产生的沉锂后的母液中的溶质主要是Na2SO4，可根据电化学原理采用双极膜(BP)与离子交换膜(A、C)组合技术处理沉锂后的母液，实现废水的净化和资源回收(如图所示)。下列说法错误的是( )
A．双极膜(BP)可有效阻隔Na+和SO42-的通过，膜C为阳离子交换膜
B．阳极的电极反应为2H2O-4e- =O2↑＋4H＋，阴极的电极反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-
C．阳极与直流电源的正极相连，阳极上的电势比阴极上的高
D．当阳极上放出22.4L(标准状况)气体时，该装置有2mlH2SO4和4mlNaOH生成
考点三 金属的腐蚀和防护
1、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
2、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
3、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
(3)化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
4、电化学腐蚀的分类：以钢铁的腐蚀为例进行分析
5、判断金属腐蚀快慢的规律
(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，腐蚀速率越快
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快
6、金属电化学保护的两种方法
【逐点训练3】
1、如图所示，各烧杯中盛有海水，铁(含杂质C)在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )
A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
2、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
3、利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是( )
A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀
B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应
C．若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀
D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应
4.（2024·山东省聊城市高三二模）恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。
下列说法正确的是( )
A．AB段越大，析氢速率越大
B．其他条件不变，增大空气中氧气浓度，析出H2质量减少
C．BC段正极反应式主要为O2+2H2O+4e-=4OH-
D．DE段溶液基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2++2H2O消耗的量与4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3+8H+产生H+的量基本相同
5. 沪苏通长江公铁大桥是世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥。下列有关大桥设施的说法不正确的是( )
A.为了防止铁质桥索被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”
B.桥下层铁路铺设的钢轨是一种铁合金，铁被腐蚀时的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
C.桥栏杆涂油漆兼具美观和防止金属生锈的功能
D.桥索上的彩色灯光与原子核外电子的跃迁有关
考点四 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)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等
(2)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比例式计算
(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式
以通过4 ml e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
【注意】在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19 C来计算电路中通过的电量
【逐点训练4】
1、将1 L含有0.4 ml Cu(NO3)2和0.4 ml KCl的水溶液，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出19.2 g Cu；此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)( )
A．3.36 L B．5.6 L C．6.72 L D．13.44 L
2、500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq \\al(－,3))＝0.6 ml·L－1，用石墨作电极电解此溶液，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．原混合溶液中c(K＋)为0.2 ml·L－1 B．上述电解过程中共转移0.2 ml电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.05 ml D．电解后溶液中c(H＋)为0.2 ml·L－1
3、在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g。试回答下列问题。
(1)电源中X电极为直流电源的________极
(2)pH变化：A：________，B：________，C：________(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)通电5min时，B中共收集224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_____________(设电解前后溶液体积无变化)
(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为__________(设电解前后溶液体积无变化)
1．(2024·广东卷，5)我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是( )
A．钢铁外壳为负极B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法D．锌发生反应：
2．(2024·广东卷，16)一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是( )
A．阳极反应：2Cl--2e-= Cl2↑
B．阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高
C．理论上每消耗1mlFe2O3，阳极室溶液减少
D．理论上每消耗1mlFe2O3，阴极室物质最多增加
3．(2024·甘肃卷，7)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B．电极2是阴极，发生还原反应： O2+4e-=2O2-
C．工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2
D．理论上电源提供能分解1mlH2O
4．(2024·山东卷，13)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．电极a连接电源负极
B．加入Y的目的是补充NaBr
C．电解总反应式为Br-+3H2O BrO3-+3H2↑
D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z) ∶n(Br-)=3∶2
5．(2024·辽吉黑卷，12) “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HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是( )
A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B．阴极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C．电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动
D．阳极反应：
6．(2024·浙江省1月选考，13)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，下列说法不正确的是( )
A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B．随着腐蚀的进行，溶液pH变大
C．铁电极上的电极反应式为： 2NH3+2e-=H2↑＋2NH2-
D．每生成标准状况下224mLH2，消耗0.010 ml Zn
7．(2023•浙江省6月选考，13)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：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH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
8．(2023•北京卷，5)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HCO3-的水解程度大于HCO3-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．装置中的总反应为SO32-+CO2+H2Oeq \(\s\up 7(电解),\s\d0(====))HCOOH+SO42-
9．(2023•湖北省选择性考试，10)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x ml·h -1。下列说法错误的是( )
A．b电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D．海水为电解池补水的速率为2x ml·h -1
10．(2023•广东卷，16)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KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，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：KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH
B．每生成1ml NH3·H2O，双极膜处有9 ml的H2O解离
C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
11．(2023•辽宁省选择性考试，7)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2ml e-生成4 gH2
C．电解后海水pH下降D．阳极发生：Cl-+H2O-2e-=HClO+H+
12．(2022•重庆卷，12)硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
下列说法错误的是( )
A．惰性电极2为阳极B．反应前后WO42-/WO52-数量不变
C．消耗1ml氧气，可得到1ml硝酮D．外电路通过1ml电子，可得到1ml水
13．(2022•海南省选择性考试，9)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是( )
A．在b电极上，N2被还原
B．金属Ag可作为a电极的材料
C．改变工作电源电压，反应速率不变
D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2-不断减少
14．(2022•湖北省选择性考试，14)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(为甲基)。下列说法正确的是( )
A．生成1 ml Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2ml电子
B．阴极上的电极反应为：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-
C．在电解过程中CN-向铂电极移动
D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH
15．(2022•湖南选择性考试，8)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
16．(2022·浙江省6月选考，21)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，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：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+
C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
17．(2022•广东选择性考试，11)为检验牺牲阳极的阴极保护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
18．(2021•全国甲卷，13)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果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问两极迁移。下列说法正确的是( )
A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B．阳极上的反应式为：+2H++2e-=+H2O
C．制得2ml乙醛酸，理论上外电路中迁移了1ml电子
D．双极膜中间层中的在外电场作用下向铅电极方向迁移
19．(2021•海南选择性考试，9)液氨中存在平衡：2NH3NH4++NH2-。如图所示为电解池装置，以KNH2的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是( )
A．b电极连接的是电源的负极 B．a电极的反应为2NH3+2e-=H2+2NH2-
C．电解过程中，阴极附近K+浓度减小 D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1:1
20．(2021•辽宁选择性考试，13)利用(Q)与电解转化法从烟气中分离的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是( )
A．a为电源负极B．溶液中Q的物质的量保持不变
C．在M极被还原D．分离出的从出口2排出
21．(2021•全国乙卷，6)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( )
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NaClO
C．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
22．(2020·江苏卷，11)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。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是( )
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
答案及解析
5、混合溶液
第一阶段：阴：Cu2＋＋2e－===Cu 阳：2Cl－－2e－===Cl2↑
第二阶段： 阴：Cu2＋＋2e－===Cu 阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
第三阶段： 阴：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
【逐点训练1】
1、D。解析：以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2KOH＋H2↑＋I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。
2、B。解析：AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4溶液随电解的进行，有酸产生，溶液pH降低；KCl、CaCl2溶液随电解的进行，有碱产生，溶液pH升高；CuCl2、HCl电解电解质本身，溶液中CuCl2、HCl减少，对应的H＋减少，溶液的pH升高；KOH、HNO3相当于电解H2O，电解质浓度增大，对应的碱溶液碱性更强，酸溶液酸性更强。
3、D。解析：根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极，阴离子放电的先后顺序为Cl－、OH－、SOeq \\al(2－,4)，在阴极，H＋放电，所以整个电解过程分三个阶段：电解HCl溶液、电解NaCl溶液、电解H2O，最后溶液呈碱性，D错误。
4、D。解析：TiO2发生还原反应得到纯钛，故加入高纯TiO2的电极是电解池的阴极，a极是电源的负极，石墨极是阳极，A项错误；O2－在阳极发生氧化反应生成O2，高温下，石墨与O2反应生成CO、CO2，导致石墨质量减小，B项错误；电解过程中，阴离子向阳极(石墨极)移动，C项错误；TiO2中的氧解离进入熔融盐而得到纯钛，发生了还原反应，生成了Ti和O2－，D项正确。
5、B。解析：结合装置图为电解装置，模拟“人工树叶”，故为电能转化为化学能，A项错误；b极连接电源的正极，为阳极，在电解池中H＋为阳离子，向a极(阴极)区移动，B项正确；右侧H2O →O2发生的是氧化反应，每生成1 ml O2，转移4 ml电子，C3H8O中碳元素的化合价是－2,3CO2→C3H8O，转移18 ml电子，故生成1 ml O2消耗2/3 ml CO2，C项错误；a电极发生的是还原反应：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D项错误。
6、C。解析：A项，硫酸溶液为酸性，阳极反应式为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋；B项，阴极反应式为6H＋＋6e－===3H2↑，电解过程中H2O减少，pH减小；D项，电解过程中H＋移向阴极(石墨极)。
【逐点训练2】
1、D。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。
2、D。解析：氯碱工业中，阳极上Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时，阳极上粗铜中的Zn、Fe、Ni、Cu放电而溶解，阴极上只有Cu2＋放电析出Cu，电解质溶液中的Cu2＋浓度变小；在铁片上镀铜时，阴极(Y)应该是铁片，阳极(X)是纯铜。
3、A。解析：本题考查的是电镀的原理。电镀原理是镀层金属作阳极，镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。
4.【答案】B
【解析】由图可知，右电极上H2O被还原生成H2，即右电极作阴极，则左电极作阳极，阳极上X-和OH-同时且等量放电：X- -e-=X·、OH- -e-=OH·。A项，左边电极a为阳极，所以电极a接电源的正极，A正确； B项，根据图示，I与·OH结合生成II，所以II只能是，B错误；C项，根据图示，由Ⅱ生成环氧氯丙烷的方程式为，C正确；D项，当合成1ml环氧氯丙烷时，阳极上X-和OH-各失去1ml电子，共转移2ml电子，根据2H2O+2e-=2OH-+H2↑，转移2ml电子时，生成1mlH2，即22.4LH2（标准状况），D正确；故选B。
5.【答案】D
【解析】右侧双极膜中氢离子进入酸室，氢氧根离子右移在电极b上发生还原反应生成O2，所以b为阳极，左侧双极膜中氢氧根离子进入碱室，与二氧化碳反应生成碳酸根离子，氢离子左移在电极a上发生还原反应生成H2，所以a为阴极。A项，由图可知，CO32-通过左侧阴离子交换膜进入中间室内与Ca2+结合形成碳酸钙，CaCO3 在中间室形成，A错误；B项，由图可知，右侧双极膜中氢离子进入酸室生成盐酸，左侧双极膜中氢离子左移在电极a上发生还原反应生成H2，B错误；C项，碱室中二氧化碳和碱反应生成碳酸根离子，碳酸根离子通过左侧阴离子交换膜进入中间室内，与Ca2+结合形成碳酸钙，加入NaHCO3固体会消耗氢氧根不利于CO2的吸收，C错误；D项，右侧双极膜中氢离子进入酸室，氢氧根离子右移在电极b上发生还原反应生成O2，所以b为阳极，电极反应式为2H2O-4e- =O2↑＋4H＋，D正确；故选D。
【思维建模】
“隔膜”电解池的解题步骤：
6.【答案】D
【解析】右侧为电解池的阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，左侧为阳极，电极反应式为4OH--4e-═O2↑+2H2O，硫酸钠溶液中Na+经过C离子交换膜移向动，与BP双极膜中转移过来的OH-结合生成NaOH，所以C膜为阳离子交换膜，盐室中SO42-经过A离子交换膜移动，与BP双极膜中转移过来的H+结合生成硫酸，所以A膜为阴离子交换膜。A项，根据图中Na+、SO42-移动方向可知，膜A为阴离子交换膜，膜C为阳离子交换膜，A正确；B项，阳极的电极反应为2H2O-4e- =O2↑＋4H＋，阴极的电极反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，B正确；C项，阳极与直流电源的正极相连，阳极上的电势比阴极上的高，C正确；D项，当阳极上放出22.4L(标准状况)气体时，外电路中转移4ml电子，该装置中有2个阴离子交换膜和2个阳离子交换膜，每个阴离子交换膜有2 ml SO42-通过，每个阳离子交换膜有4mlNa+通过，即该装置有4mlH2SO4和8mlNaOH生成，D错误。故选D。
【逐点训练3】
1、C。解析：①是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢。其电极反应式：负极Fe－2e－===Fe2＋，正极2H2O＋O2＋4e－===4OH－。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腐蚀，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腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。
2、D。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。
3、B。解析：若X为锌棒，开关K置于M处时，锌作负极，铁作正极被保护，A项正确、B项错误；若X为碳棒，开关K置于N处，铁连接电源负极作阴极被保护，C项正确；X连接电源正极作阳极被氧化，D项正确。
4.【答案】D
【解析】图1中构成原电池，铁作负极，开始时pH较小，AB段溶液pH值增大，体系压强增大，铁主要发生析氢腐蚀；BD段溶液的pH值增加，体系压强减小，正极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；DE段溶液pH基本不变，但压强减小，产生的Fe2+被O2氧化，pH基本不变可能的原因：相同时间内，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3+8H+产生H+的量基本相同。A项，铁主要发生析氢腐蚀：负极Fe-2e-=Fe2+，正极2H＋＋2e-=H2↑，pH越大，析氢速率越小，A错误；B项，铁主要发生析氢腐蚀：负极Fe-2e-=Fe2+，正极2H＋＋2e-=H2↑，析出H2质量与氧气浓度无关，B错误；C项，由图可知BC段的pH为3-5，正极不能产生氢氧根，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，C错误；D项，pH基本不变可能的原因：相同时间内，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3+8H+产生H+的量基本相同，D正确；故选D。
5.【答案】B
【解析】A项，为了防止铁质桥索被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”，利用牺牲阳极的阴极保护法，锌活泼性比铁强，先腐蚀，A正确；B项，桥下层铁路铺设的钢轨是一种铁合金，铁被腐蚀时生成亚铁离子，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，B错误；C项，桥栏杆涂油漆，使铁与空气隔开，兼具美观和防止金属生锈的功能，C正确；D项，桥索上的彩色灯光与原子核外电子的跃迁后由激发态回到基态产生发射光谱有关，D正确；故选B。
【逐点训练4】
1、B。解析：阴极析出铜0.3 ml，由Cu2＋＋2e－===Cu知Cu2＋得到0.6 ml电子，根据2Cl－－2e－===Cl2↑，求出当溶液中Cl－全部参与电极反应时，放出Cl2 0.2 ml，失去电子0.4 ml。因此在阳极还有OH－放电，根据4OH－－4e－===2H2O＋O2↑和电子守恒，在阳极有0.05 ml O2放出，即阳极共放出0.25 ml、标准状况下为5.6 L的气体。
2、A。解析：石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－===Cu，2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。从收集到O2为2.24 L可推知，上述电解过程中共转移0.4 ml电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 ml电子，所以Cu2＋共得到0.4 ml－0.2 ml＝0.2 ml电子，电解前Cu2＋的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为 0.1 ml。电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NOeq \\al(－,3))，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NOeq \\al(－,3))，可得，电解前c(K＋)＝0.2 ml·L－1，电解后c(H＋)＝0.4 ml·L－1。
3、(1)负
(2)增大 减小 不变
(3)0.025ml·L－1
(4)13
解析：(1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。(2)电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋浓度基本不变，pH不变。(3)通电5min时，C中析出0.02mlAg，电路中通过0.02ml电子。B中共收集0.01ml气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04ml电子，电子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，则4x＋4y＝0.02ml(电子转移守恒)，x＋3y＝0.01ml(气体体积之和)，解得x＝y＝0.0025ml，所以n(CuSO4)＝2×0.0025ml＝0.005ml，c(CuSO4)＝0.005ml÷0.2L＝0.025ml·L－1。(4)通电5min时，A中放出0.01mlH2，溶液中生成0.02mlKOH，c(OH－)＝0.02ml÷0.2L＝0.1ml·L－1，pH＝13。
1.【答案】D
【解析】钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性Zn＞Fe，即锌块为负极，钢铁为正极，形成原电池，Zn失去电子，发生还原反应，Zn-2e-=Zn2＋，从而保护钢铁，延缓其腐蚀。A项，由于金属活动性Zn＞Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，故A错误；B项，Zn失去电子，发生还原反应，Zn-2e-=Zn2＋，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，故B错误；C项，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，故C错误；D项，Zn失去电子，发生还原反应：Zn-2e-=Zn2＋，故D正确；故选D。
2.【答案】C
【解析】右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极产生气体，则右侧电极为阳极，Cl-放电产生氯气，电极反应为：2Cl--2e-= Cl2↑；左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-；中间为阳离子交换膜，Na+由阳极向阴极移动。A项，阳极反应为：2Cl--2e-= Cl2↑，A正确；B项，阴极反应为：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，消耗水产生OH-，阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高，B正确；C项，理论上每消耗1mlFe2O3，转移6ml电子，产生3ml Cl2，同时有6ml Na+由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少，C错误；D项，理论上每消耗1mlFe2O3，转移6ml电子，有6ml Na+由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加，D正确；故选C。
3.【答案】B
【解析】多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔电极2上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2--4e-=O2。A项，电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A项正确；B项，电极2为阳极，发生氧化反应：2O2--4e-=O2，B项错误；C项，工作时，阴离子O2-向阳极移动，即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2，C项正确；D项，电解总反应为2H2O(g) 2H2+O2，分解2mlH2O转移4ml电子，则理论上电源提供2ml电子能分解1mlH2O，D项正确；故选B。
4.【答案】B
【解析】电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成BrO3-，电极b为阳极，电极反应为Br- -6e-+3H2O= BrO3-+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H2↑；电解总反应式为Br-+3H2O BrO3-+3H2↑；催化循环阶段BrO3-被还原成Br-循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。A项，电极a为阴极，连接电源负极，A项正确；B项，根据分析电解过程中消耗H2O和Br-，而催化阶段BrO3-被还原成Br-循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B项错误；C项，根据分析电解总反应式为Br-+3H2O BrO3-+3H2↑，C项正确；D项，催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成1mlBr-得到6ml电子，O元素的化合价由-2价升至0价，生成1mlO2失去4ml电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2) ∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D项正确；故选B。
5.【答案】A
【解析】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-。A项，阳极反应：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即转移2ml电子时，阴、阳两极各生成1mlH2，共2mlH2，而传统电解水：2H2O2H2↑+O2↑，转移2ml电子，只有阴极生成1mlH2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误；B项，阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B正确；C项，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，OH-通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，C正确；D项，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得阳极反应为：2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+2H2O+H2↑，故D正确；故选A。
6.【答案】C
【解析】A项，氨水浓度越大，越容易生成[Zn(NH3)4]2+，腐蚀趋势越大，A正确；B项，腐蚀的总反应为Zn+4NH3•H2O=[Zn(NH3)4]2++H2↑+2H2O+2OH-，有OH-离子生成，溶液pH变大，B正确；C项，该电化学腐蚀中Zn作负极，Fe作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，铁电极上的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，C错误；D项，根据得失电子守恒，每生成标准状况下224mLH2，转移电子数为，消耗0.010 ml Zn，D正确；故选C。
7.【答案】B
【解析】A项，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项，电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B错误；C项，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NaOH溶液，故C正确；D项，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。故选B。
8.【答案】C
【解析】A项，SO2是酸性氧化物，废气中SO2排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；B项，装置a中溶液的溶质为NaHCO3，溶液显碱性，说明HCO3-的水解程度大于电离程度，故B正确；C项，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；D项，由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为SO32-+CO2+H2Oeq \(\s\up 7(电解),\s\d0(====))HCOOH+SO42-，故D正确；故选C。
9.【答案】D
【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑+O2↑。A项，b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确；B项，该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；C项，电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；D项，由电解总反应可知，每生成1mlH2要消耗1mlH2O，生成H2的速率为x ml·h -1，则补水的速率也应是x ml·h -1，故D错误；故选D。
10.【答案】B
【解析】由信息大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为NO3- +8e－+7H2O= NH3·H2O+9OH-，电极b为阳极，电极方程式为4OH--4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。A项，由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH，故A正确；B项，每生成1ml NH3·H2O，阴极得8ml e－，同时双极膜处有8ml H+进入阴极室，即有8ml的H2O解离，故B错误；C项，电解过程中，阳极室每消耗4ml OH-，同时有4ml OH-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项，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H2O被催化解离成H+和OH-，可提高氨生成速率，故D正确；故选B。
11.【答案】D
【解析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水。A项，由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；B项，右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移2ml e-生成2 gH2，B错误；C项，由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；D项，由图可知，阳极上的电极反应为：Cl-+H2O-2e-=HClO+H+，D正确；故选D。
12.【答案】C
【解析】A项，惰性电极2，Br-被氧化为Br2，惰性电极2为阳极，故A正确；B项，WO42-/WO52-循环反应，反应前后WO42-/WO52-数量不变，故B正确；C项，总反应为氧气把二丁基-N-羟基胺氧化为硝酮，1ml二丁基-N-羟基胺失去2mlH原子生成1ml硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1ml氧气，可得到2ml硝酮，故C错误； D项，外电路通过1ml电子，生成0.5mlH2O2，H2O2最终生成水，根据氧原子守恒，可得到1ml水，故D正确；故选C。
13.【答案】A
【解析】由装置可知，b电极的N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a为阳极，电极反应式为2O2-+4e-=O2。A项，由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；B项，a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；C项，改变工作电源的电压，反应速率会加快，C错误；D项，电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反应式为2O2-+4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D错误；故选A。
14.【答案】D
【解析】A项，石墨电极发生反应的物质：P4→Li[P(CN)2]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：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-，则生成1 ml Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1 ml电子，A错误；B项，阴极上发生还原反应，应该得电子，P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-为阳极发生的反应， B错误；C项，石墨电极：P4→Li[P(CN)2]发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，CN-应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；D项，由所给图示可知HCN在阴极放电，产生CN-和H2，而HCN中的H来自LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D正确；故选D。
15.【答案】C
【解析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑。A项，海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；B项，N为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故B正确；C项，Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，但不能传导离子，故C错误；D项，该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；故选C。
16.【答案】C
【解析】A项，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项，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项，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项，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；故选C。
17.【答案】D
【解析】镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入到酸化的3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，作原电池的负极，而铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成。A项，氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A不符合题意；B项，淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质可碘化钾发生反应，故B不符合题意；C项，KSCN溶液可检测铁离子的存在，上述现象中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，故C不符合题意；D项，K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2+的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，故D符合题意。故选D。
18.【答案】D
【解析】该装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为电解池阴极，石墨电极为电解池阳极，阳极上Br-被氧化为Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，双极膜中间层的H+在直流电场作用下移向阴极，OH-移向阳极。A项，KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，生成的Br2为乙二醛制备乙醛酸的中间产物，故A错误；B项，阳极上为Br-失去电子生成Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，故B错误；C项，电解过程中阴阳极均生成乙醛酸，1ml乙二酸生成1ml乙醛酸转移电子为2ml，1ml乙二醛生成1ml乙醛酸转移电子为2ml，根据转移电子守恒可知每生成1ml乙醛酸转移电子为1ml，因此制得2ml乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2ml电子，故C错误；D项，由上述分析可知，双极膜中间层的H+在外电场作用下移向阴极，即H+移向铅电极，故D正确；故选D。
19.【答案】B
【解析】A项，根据图示可知：在b电极上产生N2，N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，所以b电极为阳极，连接电源的正极，A错误；B项，电极a上产生H2，H元素化合价降低得到电子，发生还原反应，所以a电极为阴极，电极反应式为：2NH3+2e-=H2+2NH2-，B正确；C项，电解过程中，阴极附近产生NH2-，使附近溶液中阴离子浓度增大，为维持溶液电中性，阳离子K+会向阴极区定向移动，最终导致阴极附近K+浓度增大，C错误；D项，每反应产生1 ml H2，转移2 ml电子，每反应产生1 ml N2，转移6 ml电子，故阴极产生H2与阳极产生的N2的物质的量的比是3:1，D错误；故选B。
20.【答案】C
【解析】由题干信息可知，M极发生的是由Q转化为的过程，该过程是一个还原反应，故M极为阴极，电极反应为：+2H2O+2e-=+2OH-，故与M极相连的a电极为负极，N极为阳极，电极反应为：-2e-=+2H+，b极为电源正极。A项，由分析可知，a为电源负极，A正确；B项，由分析可知，根据电子守恒可知，溶液中Q的物质的量保持不变，B正确；C项，由分析可知，整个过程CO2未被还原，CO2在M极发生反应为CO2+OH-=HCO3-，C错误；D项，由题干信息可知，M极上CO2发生反应为：CO2+OH-= HCO3-被吸收，HCO3-向阳极移动，N极上发生的反应为：HCO3-+H+=H2O+CO2↑，故分离出的CO2从出口2排出，D正确；故选C。
21.【答案】D
【解析】海水中除了水，还含有大量的Na+、Cl-、Mg2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl-会优先失电子生成Cl2，阴极区H2O优先得电子生成H2和OH-，结合海水成分及电解产物分析。A项，根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确；B项，设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH-在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；C项，因为H2是易燃性气体，所以阳极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确；D项，阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D错误。故选D。
22.【答案】C
【解析】阴极得电子，A错误；金属M失电子，其活动性应比铁强，B错误；M失去的电子流入钢铁设施表面，因积累大量电子而被保护，C正确；海水中所含电解质的浓度远大于河水中的，因此钢铁设施在海水中被腐蚀的速率快，D错误。
电解
使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程，在此过程中，电能转化为化学能
电解池
把电能转化为化学能的装置，叫做电解池，也叫电解槽
构成
①与电源相连的两个电极：与电源正极相连的电极是阳极，在阳极上发生氧化反应；与电源负极相连的电极是阴极，在阴极上发生还原反应
②电解质溶液(或熔融的电解质)
③形成闭合回路
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
工作原理
总反应离子方程式：Cu2＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑
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
电极类型
金属活动顺序表中银以前的金属(含银)做电极时，由于金属电极本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如：Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动顺序表中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要由铂(Pt)、石墨等
放电规律
阳极
若为活性电极
电极本身失去电子
若为惰性电极
放电顺序：金属(Au、Pt除外)电极>S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子
阴极
无论活性还是惰性电极，其放电顺序为：
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸电离)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水电离)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
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
不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
减小
增大
通入HCl
气体
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
总反应式
CuCl2eq \(=====,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑
无氧酸，如HCl
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
减小
增大
加入CuCl2
固体
阴极
2H＋＋2e－===H2↑
总反应式
2HCleq \(=====,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑
电解质
(水溶液)
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
活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
生成新
电解质
增大
通入HCl
气体
阴极
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应式
2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－
电解质
(水溶液)
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
不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)
阳极
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
生成新
电解质
减小
加CuO
或CuCO3
阴极
2Cu2＋＋4e－===2Cu
总反应式
2Cu2＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋
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
2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))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
2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))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
2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①铜为电极电解“H2SO4溶液
H2SO4溶液
Cu
Cu
×
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＋H2SO4eq \(=====,\s\up7(电解))CuSO4＋H2↑
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②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＋ZnSO4eq \(=====,\s\up7(电解))CuSO4＋ZnSO4
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③用铜作电极电解CuSO4溶液
阳极反应
Cu－2e－===Cu2＋
阴极反应
Cu2＋＋2e－===Cu
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④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＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Fe(OH)2＋H2↑
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤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－eq \(=====,\s\up7(电解))2AgCl＋H2↑
= 6 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑥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＋3H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Al2O3＋3H2↑
= 7 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑦用Al作电极电解NaOH溶液
阳极反应
2Al－6e－＋8OH－===2AlOeq \\al(－,2)＋4H2O
阴极反应
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
总反应
2Al＋2H2O＋2OH－eq \(=====,\s\up7(电解))2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
阳离子交换膜电解槽
过程
分析
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
电极
反应
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)
化学方程式
2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子方程式
2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑
阳离子交换膜的作用
只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠溶液反应而影响氢氧化钠溶液的产量和质量
冶炼钠
冶炼镁
冶炼铝
电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
总反应：2NaCleq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
总反应：MgCl2eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
总反应：2Al2O3eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4(Na3AlF6))4Al＋3O2↑
微点拨
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
电镀原理
电镀时，把镀层金属作阳极，通常把待镀金属(镀件)作阴极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。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
电镀池的
构成
实例
(铁上镀铜)
阳极反应：Cu－2e—===Cu2+
阴极反应：Cu2+＋2e—===Cu
特点
电镀时，电解质溶液的浓度保持不变；阳极减少的质量和阴极增加的质量相等；阳极失电子总数和阴极得电子总数相等
原理
电解精炼粗铜时，通常把纯铜作阴极，把粗通板(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等)作阳极，用CuSO4溶液作电解质溶液，当通以直流电时，作为阳极的粗铜逐渐溶解，在阴极上析出纯铜，这样可得符合电气工业要求的纯度达99.95%～99.98%的铜
装置图
电极反应
阳极(粗铜)
Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e—===Ni2+，Cu－2e－===Cu2＋
阴极(纯铜)
Cu2＋＋2e－===Cu
如何实现除杂？
在精炼池的阳极，含杂质的铜不断溶解，比铜更活泼的Zn、Fe、Ni等也会失去电子，但Ag、Au等金属杂质由于失去电子能力比Cu弱，难以在阳极溶解，它们会以单质的形式沉积在精炼池底，形成“阳极泥”。“阳极泥”经分离后可以得到Ag、Au等贵重金属。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。长时间电解后，电解质溶液的Cu2+浓度中有所减小，且引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去杂质
特点
铜的电解精炼时，电解质溶液中的Cu2+浓度中有所减小；阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等；阳极失电子总数和阴极得电子总数相等
注意
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)
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与干燥气体(如：O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如：石油)等接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
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
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)
水膜酸性很弱或呈中性
电极材料及反应
负极(Fe)
Fe－2e－===Fe2＋
Fe－2e－===Fe2＋
正极(碳)
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍
吸氧腐蚀总反应式：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·xH2O(铁锈主要成分)
根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀：若电解质酸性较强，如：NH4Cl溶液、稀H2SO4等，则发生析氢腐蚀，相当于金属与酸构成原电池；若电解质为弱酸、中性、弱碱，则发生吸氧腐蚀，相当于金属、氧气构成燃料电池
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
牺牲阳极的阴极保护法
外加电流的阴极保护法
原理
原电池原理
电解原理
方法
正极为被保护金属，负极为比被保护的金属活泼的金属
阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极
应用
比较
外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法