新高考化学一轮复习考点精讲精练第36讲 电解池及其应用、金属的腐蚀与防护 讲义（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考化学一轮复习考点精讲精练第36讲 电解池及其应用、金属的腐蚀与防护 讲义（2份，原卷版+解析版），共20页。

【知识点1】电解原理
1．电解和电解池
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；
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+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(指水电离的)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。(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(银以前包括银在内的金属)作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应，电极被溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子；
②若是惰性电极(如：Pt、石墨、Au等)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：金属(Au、Pt除外)电极>S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。
(3)阴、阳极放电后的产物
【例1】拟利用下列实验原理回收利用工业废气中的、和，双极膜可将膜内的水分子解离成和，二者分别向两极移动，已知：装置a中盛放饱和溶液，下列说法正确的是
A．装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度小于的电离程度
B．装置a中溶液的作用是吸收废气中的、和
C．装置b中双极膜的左侧为阳离子交换膜
D．装置b中的总反应为
【例2】在新型有机合成中，有一种电化学“穿梭”成对电解反应，原理如图所示，该反应有助于得到有价值的气态烯烃化合物和实现对某些污染物的高效降解。下列说法错误的是
A．M极上发生还原反应
B．基态的核外电子的空间运动状态有18种
C．每生成乙烯，理论上电路中转移电子
D．通过该电解原理，理论上可实现萃取剂二氯乙烯转化为乙炔，从而得到有效降解
【例3】有机电化学合成是目前公认的一种绿色可持续性合成方法，电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图。下列说法正确的是
A．离子交换膜X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
B．阳极的电极反应式为CuCl+e-+Cl-=CuCl2
C．该装置中生成1 ml H2，理论上消耗28 g乙烯
D．为保证电解能持续进行，电解一段时间后需及时补充NaOH和NaCl
【例4】工业上以为原料电解制备的装置如图所示。下列说法错误的是
A．a为光伏电池的正极
B．左侧电极上的电极反应为：
C．处得到的是溶液，处得到较浓的溶液
D．若电解得到，理论上产生气体的质量为
【例5】某科研所以与丙胺为原料实现了乙酸盐和丙腈的高选择性合成，该装置的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．a极为直流电源的负极，电子经电池内部流向b极
B．电解一段时间后，阴极区溶液降低
C．每生成丙腈，同时生成
D．在电极上发生的反应为
【知识点2】电解电解质溶液的不同类型
1、惰性电极电解电解质溶液的四种类型
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。
（1）电解溶剂水
（2）电解溶质
（3）电解溶质和溶剂水，生成H2和碱
（4）电解溶质和溶剂水，生成O2和酸
2．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
3．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
【例1】下列关于图装置的说法正确的是
A．若断开K1关闭K2，X为石墨，Y是Fe，Z是海水，则该装置可用于保护Fe
B．若断开K1关闭K2，X是银棒，Y是纯铜，Z是CuSO4溶液，则该装置可用于在铜棒上镀银
C．若断开K2关闭K1，X是Mg，Y是Fe，Z是溶有氧气的NaCl溶液，则X与Y之间有Fe(OH) 2沉淀生成
D．若断开K2关闭K1，X是Sn，Y是Fe，Z是含有酚酞的海水，则铁电极附近溶液变红色
【例2】某课题组创建光电共轭聚合物网络用于太阳能驱动硝酸盐转化产氨和氧气（如图）。下列叙述正确的是
A．该装置实现了太阳能直接转化为化学能
B．a极的电极反应式为
C．装置工作一段时间后，b极区溶液pH升高
D．同温同压下，生成a L 时，理论上逸出0.5a L Y
【例3】5-羟甲基糠醛(HMF)电化学法制备2，5-呋喃二羧酸根(FDCA)和2，5-二羟甲基呋喃(BHMF)的原理如图所示。下列叙述正确的是
A．X极电势低于Y极
B．电解时移向电极
C．理论上生成BHMF与FDCA的物质的量之比为
D．电解时阴极的电极反应式为
【例4】利用电化学富集海水中锂的电化学系统如图所示。该电化学系统的工作步骤如下：
①启动电源Ⅰ，所在腔室的海水中的进入结构而形成；
②关闭电源Ⅰ和海水通道，启动电源Ⅱ，使中的脱出进入腔室Ⅱ．
下列说法错误的是
A．启动电源Ⅰ时，电极Ⅰ上产生，发生氧化反应
B．膜a为阴离子交换膜
C．启动至关闭电源Ⅰ，若转化为，则电极Ⅰ上生成气体的物质的量与转化的的物质的量的比值为
D．启动电源Ⅱ时，电极的电极反应式为
【例5】利用如图所示装置，进行工业废气中CO2、SO2的转化处理并制备硫酸钠和甲酸，a、b、c、d均为石墨电极。
回答下列问题：
(1)装置甲中发生反应的离子方程式为 。
(2)装置乙中，a极为 极，其电极反应式为 。隔膜为 （填“阳”或“阴”）离子交换膜，反应后b极区溶液酸性 （填“增强”“减弱”或“不变”）。
(3)装置丙中，c极发生 （填“氧化”或“还原”）反应，生成一种可参与大气循环的气体，该极的电极反应式为 。
(4)d电极每消耗11.2L（标准状况）O2时，理论上装置乙中可制得Na2SO4的物质的量为 ml。
【知识点3】电解原理的应用——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（制烧碱、氯气和氢气），其设备装置如下：

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。
【例1】下列对海洋资源的利用没有涉及氧化还原反应的是
A．海水晒盐B．海水提溴C．海带提碘D．氯碱工业
【例2】一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图）可用于湿法冶铁。下列有关该电解池工作时的说法不正确的是
A．阳极反应：B．阴极区溶液中浓度逐渐增大
C．从阳离子交换膜右侧往左侧移动D．每消耗，阳极室溶液减少213g
【例3】氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过。该工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示(电极未标出，离子交换膜都只允许阳离子通过)。下列说法正确的是
A．装置A是原电池，装置B是电解池
B．装置A中生成X气体的电极材料可以是碳棒或铁棒
C．装置B中Y气体参与的电极反应为：
D．溶液的浓度：
【例4】下列化学反应表示正确的是
A．黑火药爆炸：
B．电解饱和溶液制：
C．重油裂解获得的丙烯制聚丙烯：
D．向饱和氨盐水中通入过量：
【例5】离子交换膜法电解精制饱和食盐水的示意图如下。关于该电解池的说法不正确的是
A．比容易失去电子，比容易获得电子
B．精制饱和食盐水从c口补充，NaOH溶液从b口流出
C．离子交换膜既能防止与NaOH反应，又能防止与接触
D．从a口流出的溶液中离子浓度符合
【知识点4】电解原理的应用——电解精炼、电镀、电冶金
1．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CuSO4溶液（或 Cu(NO3)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，这样可得符合电气工业要求的纯度达99.95%～99.98%的铜。【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】
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。
（3）长时间电解后，CuSO4溶液的浓度变小，电解质溶液必须补充，阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等。
2．电镀：
电镀是一种特殊的电解，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。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）。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。
3．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。
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。
【例1】在给定条件下，下列工业制备过程涉及的物质转化均可实现的是
A．制漂白粉：NaCl溶液漂白粉
B．制金属Mg：溶液Mg
C．制纯碱：饱和
D．制硫酸：
【例2】电化学在生产、生活中有广泛的应用。下列说法错误的是
A．航天器所用的氢氧燃料电池中，通入的电极为电池的正极
B．电解精炼铜时，外电路通过，阳极质量减少
C．铁腐蚀消耗氧气和水，食品包装袋的双吸剂可用铁粉为主要成分制作
D．工业上用石墨电极电解熔融冶炼铝时，阳极因被氧气氧化需定期更换
【例3】下列有关实验装置或原理能达到相应实验目的的是
A．利用装置甲在铁片上镀铜B．利用装置乙制备无水固体
C．利用装置丙制备D．利用装置丁验证铁钉的吸氧腐蚀
【例4】设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A．10g由、和组成的混合气体中含有的中子数为
B．常温常压下，60g二氧化硅中Si-O键数为
C．100g质量分数为46%的乙醇水溶液与足量钠反应生成的分子数为
D．电解法精炼铜时，阳极质量净减6.4g，阴极得到的电子数为
【例5】下列方案设计、现象和结论都正确的是
A．AB．BC．CD．D
【知识点5】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：阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数，串联电路中通过各电解池的电子总数相等。
3．电解计算的方法
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 ml 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1】如图所示，甲池的总反应式为，下列关于该装置工作时的说法正确的是
A．该装置工作时，电极上有气体生成
B．甲池中负极反应式为
C．甲池和乙池中溶液的均减小
D．当甲池中消耗时，乙池中理论上最多产生固体
【例2】第八届国际钠电池大会2023年9月22日首次在中国举行，钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低，可实现内快速充电。钠离子电池是利用在电极之间“嵌脱实现充放电(原理如图所示)，工作时总反应为 (M为一种过渡元素)。下列说法正确的是
A．放电时，Na+由的X极通过交换膜移向Y极
B．充电时，阳极反应式为
C．单位质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多的电量
D．用铅蓄电池对该钠离子电池充电，铅蓄电池中每消耗铅，钠离子电池正极区域质量减少4.6g
【例3】硫酸的制备可以采用电化学方法进行。以和为原料，原理如图(A、B为多孔石墨电极，C、D为惰性电极)。下列说法错误的是
A．电极为负极，电极反应式为
B．膜为阳离子交换膜，透过膜向电极移动
C．、分别为和
D．若制备硫酸，需要标准状况下体积为
【例4】利用可再生能源驱动耦合电催化HCHO氧化与CO2还原，同步实现CO2与HCHO高效转化为高附加值的化学产品，可有效消除酸性工业废水中的甲醛，减少碳排放，实现碳中和。耦合电催化反应系统原理如图所示。
下列说法正确的是
A．电源a极为正极，通过质子交换膜从右侧移向左侧
B．阳极的电极反应式为：
C．外电路转移时，理论上可消除废水中0.5mlHCHO
D．电解生成1mlHCOOH，理论上可消耗标准状况下
【例5】电化学方法在研究物质性质以及工业生产中都有重要价值。某工厂采用石墨电极电解溶液制备，其原理如图所示。
(1)图中a电极连接电源的 极，a电极的电极反应式为 。
(2)电解过程中，通过离子交换膜的离子是 (填化学式)，移动方向为 (填“从左向右”或“从右向左”)。
(3)理论上阳极区产生的气体与阴极区产生的气体在相同状况下的体积之比为 。
(4)当转化为时，理论上b电极上转移电子的物质的量为 。
(5)若电解前两侧溶液的质量相等，产品NaOH和留在装置中，当电解过程中转移了1ml电子时，理论上两侧溶液的质量差为 g。
(6)若选择用熔融作介质的甲醇燃料电池充当电源，则该电池负极的电极反应式为 。
【知识点6】金属的腐蚀与防护
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，其本质是金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：电解原理引起的腐蚀(即电解池的阳极)＞原电池原理引起的腐蚀(即原电池的负极)＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀(即电解池的阴极、原电池的正极及加有镀层的金属等)。
1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
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：
3．金属的防护
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。
（1）电化学保护法
（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。
【例1】下列不能达到实验目的的是
A．AB．BC．CD．D
【例2】由下列实验操作和现象所得出的结论错误的是
A．AB．BC．CD．D
【例3】化学与生活密切相关。下列说法正确的是
A．氯化钠不能使蛋白质变性，不能作食品防腐剂
B．可用于丝织品漂白，是由于它能氧化丝织品中的有色成分
C．用作红色涂料的铁红的化学式为
D．钢铁在潮湿的空气中生锈主要发生电化学腐蚀
【例4】下列关于铁腐蚀与防护的反应式正确的是
A．酸性环境中铁发生析氢腐蚀的负极反应：
B．铁发生腐蚀生锈的反应：
C．铁经过发蓝处理形成致密氧化膜：
D．安装锌块保护船舶外壳，铁电极上发生的反应：
【例5】下列措施不能减缓被保护物体腐蚀速率的是
A．户外体育器材喷涂油漆B．将钢闸门连接直流电源的正极
C．轮船镶嵌锌块D．钢铁进行发蓝处理
第36讲 电解池及其应用、金属的腐蚀与防护（练习）
一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求．
1．“福建舰”是我国首艘电磁弹射型航母。下列有关说法正确的是
A．舰用燃料重油是煤干馏产物
B．舰体安装铝等金属块防锈是利用牺牲阳极保护法
C．航母挡焰板上的耐高温防护涂层属于有机高分子材料
D．舰上用于高速数据交换的光纤主要成分是晶体硅
2．利用双极膜(BP)电渗析技术电解再生和的原理如图所示。下列说法错误的是
已知：A、C为离子交换膜；双极膜()中的水在电场作用下，快速解离成和。
A．a连接直流电源的正极
B．A为阴离子交换膜，C为阳离子交换膜
C．标准状况下，当X室生成气体时，碱室生成
D．通电一段时间后，酸室浓度增大，X室浓度减小
3．某铜冶炼厂工艺流程如下，相关说法正确的是
A．电解精炼时，阳极泥中通常含有金、银等贵金属
B．电路中每通过1ml电子，粗铜质量一定减少32g
C．催化氧化阶段提高温度，一定能提高SO2转化率
D．采用浓硫酸(98.3%)来吸收SO3，目的是加快吸收速率
4．下列离子方程式书写错误的是
A．铝溶于溶液：
B．用惰性电极电解饱和溶液：
C．磁铁矿溶于稀硝酸：
D．通入溶液中：
5．下列有关物质的工业制备过程，在给定条件下能实现的是
A．冶炼铝：铝土矿无水
B．
C．纯碱工业：溶液
D．制取镁：海水
6．电解催化氮气合成氨，是一种在常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线，用固体氧化物作电解质，在高温下能传导。合成氨时工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电解时向电极迁移
B．的电极反应式为：
C．理论上电解质中转移生成
D．该方法还可以获得，增加工艺产值
7．为了减少工业烟气中余热与的排放，科研人员设计了一种热再生电池-二氧化碳电化学还原池系统，消除的同时产生和新的能源CO，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．中N提供孤电子对与形成配位键
B．工作时，从右向左移动
C．阳极电极反应为
D．工作时，C极生成1.12L(标准状况)，A极质量减少6.4g
8．某化学兴趣小组设计了一种如图所示的二次电池，放电时负极电极反应：。下列说法错误的是
A．充电时，C电极接电源负极
B．充电时，阳极反应式为
C．放电时，极的电极反应为
D．放电时，负极质量改变59g，理论上电路中转移2ml电子
9．设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．发生吸氧腐蚀最终生成铁锈，其电极反应转移的电子数为
B．向溶液中通入足量气体，转移电子数为
C．溶液中含有的阳离子数目小于
D．向的溶液中通入至中性，溶液中数目为
10．下列说法不正确的是
A．图①可用于铜与浓硫酸反应并检验气态产物
B．图②可以用于实验室配制银氨溶液
C．图③装置不能验证金属锌保护铁
D．图④若将溶液替换成溶液，仍然形成原电池
11．我国嫦娥三号月球探测器应用了众多先进材料和技术，其中镁锂合金材料发挥了重要作用。下列说法不正确的是
A．电镀镁锂时，镀件接外接电源的负极
B．电镀镁锂时，用含Mg2+和Li+的水溶液作为电镀液
C．为防止镁锂合金被腐蚀可在表面进行喷涂处理
D．锂电池放电时的负极反应：Li - e-=Li+
12．下列实验操作能达到实验目的的是
A．AB．BC．CD．D
13．一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是
A．Pt电极反应：
B．外加电场可促进双极膜中水的电离
C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成
14．利用如下流程吸收尾气中的NO和协同生产连二亚硫酸钠和。
下列有关反应表示错误的是
A．“装置Ⅰ”中主要发生反应：
B．“装置Ⅱ”中生成的反应：
C．“装置Ⅲ”中阴极电极反应式：
D．“装置Ⅳ”中发生反应：
15．全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应的原理，该电池储能容量大、使用寿命长。利用该电池电解处理含废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d电极均为惰性电极。下列说法不正确的是
A．全钒液流电池放电时，a电极的电极反应式为
B．c电极为阴极，隔膜2为阴离子交换膜
C．装置乙中p口流出液的溶质中含有
D．当装置乙中产生气体的总体积为33.6L（标准状况）时，装置甲中理论上有通过质子交换膜
二、非选择题：本题共5小题，共55分。
16．为探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用如图所示装置进行实验。
Ⅰ、用图1甲装置进行第一组实验：
(1)实验过程中，SO 移动(填“从左向右”、“从右向左”或“不”)。
(2)电极M处滤纸上可观察到的现象是 。
(3)该小组同学用图1乙装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且Y极溶液逐渐变成紫红色，停止实验后观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料知，高铁酸根离子(FeO)在溶液中呈紫红色。
①电解过程中，Y极发生的电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑和 。
②电解一段时间后，若在X极收集到560mL气体，Y电极(铁电极)质量减小0.28g，则在Y极收集到的气体体积为 mL(气体均为标准状况下的体积)。
Ⅱ．以铬酸钾(K2CrO4)为原料，用电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图3所示(已知2CrO+2H+Cr2O+H2O)
(4)结合阳极电极反应式，分析阳极区能得到重铬酸钾溶液的原因： 。
(5)电解一段时间后，测得阳极区溶液中K+物质的量由bml变为aml，则此时铬酸钾的转化率为 。
17．氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的工业，电解装置的示意图如下。
(1)电解饱和食盐水总反应的化学方程式为 。电解时需加盐酸控制阳极区溶液pH在2~3，结合生产目的解释原因： 。
(2)储存饱和食盐水的金属设备容易发生电化学腐蚀，食盐水的流动和搅拌会加剧腐蚀，原因是 。
(3)淡盐水补食盐后可循环利用，但其中溶解的会部分转化为，造成设备腐蚀。需向淡盐水中加入盐酸脱除，补全该反应的离子方程式： 。
______________________。
(4)阳离子交换膜是一种复合高分子材料，其靠近阴极的一侧富含，可排斥阴离子，因而具有离子选择透过性。若阳极室酸性过强，阳离子交换膜的选择透过性会降低，原因是 。
18．新能源汽车所用蓄电池主要为二次锂电池。如：钴酸锂电池的总反应为：，用它做电源，按如图装置进行电解。
(1)通电后，d电极附近先出现白色沉淀，则d电极的反应为 ，m极为电源的 极。
(2)工业上一种制备反应的原理如下，下列说法正确的是_______（不定项）。
A．该反应中被氧化
B．是还原产物
C．每转移0.4ml电子，生成
D．标准状况下，每消耗11.2L的时，得到电子
(3)一定条件下，在2L容器中发生上述反应制备，10min内，固体的质量减少了23.2g，则此段时间内用表示的化学反应速率为 。
19．电解原理在工业生产中应用广泛，利用电解池可以生产化工品和处理环境污染物等。
(1)“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：。
①阳极的电极反应式为 。
②相同电量下，理论上H2的产量是传统电解水的 倍。
(2)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O-，存在平衡：；Cu电极上发生的电子转移反应为。
①PbCu电极与电源的 (填“正极”或“负极”)相连。
②理论上生成1mlH3N+CH2COOH时，则双极膜中解离水的质量为 g。
(3)研究CO2的综合利用、实现CO2资源化是能源领域的重要发展方向。生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2甲烷化，其工作原理如图所示。
①微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极的电极反应式为 。
②如果处理有机物产生标准状况下112m3的CH4，则理论上导线中通过的电子的物质的量为 。
20．完成下列问题。
(1)科研小组设计利用甲烷()燃料电池(碱性溶液做电解质溶液)，模拟工业电镀、海水淡化的装置如下。
①A电极的电极反应式为 。
②乙装置用来模拟金属及塑料制品表面镀铬，不仅美观还可提高金属制品抗腐蚀性能，镀铬时由放电产生铬镀层的电极反应式为 。(已知：镀铬时常加硫酸作为催化剂)
③电渗析法是海水淡化的常用方法，某地海水中主要离子的含量如下表，现利用“电渗析法”进行淡化，技术原理如图丙(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)。
淡化过程中在 宝中易形成水垢(选填“甲”、“戊”)，产生淡水的出水口为 (选填“e”、“f”、“j”)。
(2)在稀硫酸中利用电催化可将转化为多种有机物，其原理如图所示：
①写出充电时生成的电极反应式： ；
②电解时电解质溶液中的数量 (填“基本不变”、“明显变大”或“明显变小”)。
(3)如图所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入氢气和氧气。
图中右装置为惰性电极电解溶液，电解开始时，反应的总化学方程式为： ，当外电路中通过电子时，装置内共收集到气体(标准状况)，装置内的液体体积为200mL(假设电解前后溶液体积不变)，则电解前溶液的物质的量浓度为 。
讲义
夯基·知识精讲
【知识点1】电解原理+5道例题
【知识点2】电解电解质溶液的不同类型+5道例题
【知识点3】电解原理的应用——氯碱工业+5道例题
【知识点4】电解原理的应用——电解精炼、电镀、电冶金+5道例题
【知识点5】有关电化学的计算+5道例题
【知识点6】金属的腐蚀与防护+5道例题
练习
提能·课后精练
选择题： 15 题
非选择题： 5 题
建议时长： 75 分钟
实际时长： 分钟
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。
电解池
电能转化为化学能的装置。
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，形成闭合回路。
反应物
阴极金属阳离子(H+)
产物
金属(H2)
反应物
阳极活性金属电极
产物
金属离子
反应物
S2－
I－
Br－
Cl－
OH－
产物
S
I2
Br2
Cl2
O2、H2O
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↑
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：2HCleq \(=====,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑
减小
增大
通入HCl气体
(不能加盐酸)
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：CuCl2eq \(=====,\s\up7(电解)) Cu＋Cl2↑
加入CuCl2固体
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－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－
生成新电解质
增大
通入HCl
气体
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＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋
生成新电解质
减小
加CuO或CuCO3
[不能加Cu2O、
Cu(OH)2、
Cu2(OH)2CO3]
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①铜为电极电解H2SO4溶液
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用铁作电极电解NaOH溶液
阳极
Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
阴极
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应
Fe＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Fe(OH)2＋H2↑
③用Ag作电极电解稀盐酸
阳极
2Ag－2e－＋2Cl－===2AgCl
阴极
2H＋＋2e－===H2↑
总反应
2Ag＋2H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(电解))2AgCl＋H2↑
④以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极
2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
阴极
6H＋＋6e－===3H2↑
总反应
2Al＋3H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Al2O3＋3H2↑
⑤用Al作电极电解NaOH溶液
阳极
2Al－6e－＋8OH－===2AlOeq \\al(－,2)＋4H2O
阴极
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
总反应
2Al＋2H2O＋2OH－eq \(=====,\s\up7(电解))2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
第一阶段
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu
总反应化学方程式：CuCl2eq \(=====,\s\up7(电解)) Cu＋Cl2↑
第二阶段
阳极反应式：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
阴极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu
总反应化学方程式：2Cu2＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋
第三阶段
阳极反应式：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应化学方程式：2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑
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＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
②离子方程式：2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
阳离子交换膜
①将电解槽隔成阳极室和阴极室，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。
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NaOH的水、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。
电解精炼铜
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
电镀
示意图
电极反应
阳极
Cu－2e－===Cu2＋（阳极本身不断溶解）
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu（阴极本身不断增重）
总反应
宏观上看无新物质生成
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的总量、浓度、pH均不变
阴、阳极质量变化
阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4(冰晶石))4Al＋3O2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
实验方案
现象
结论
A
铜的电解精炼：
粗铜溶解，溶液颜色变化不大，精铜变粗
主要发生的电极方程式：
阳极：Cu-2e-=Cu2+
阴极：Cu2++2e-=Cu
B
用玻璃棒蘸取NaClO溶液点在pH试纸上
试纸变白
NaClO溶液呈中性
C
铁件镀铜：
铁片上覆盖一层红色物质
在阴极铜失去电子变成铜离子，在阳极铜离子得到电子生成铜
D
将酸化的H2O2滴入Fe(NO3)2溶液中
溶液变黄
H2O2氧化性大于Fe3+
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
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)，
如：NH4Cl溶液、稀H2SO4等
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
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：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
联系
吸氧腐蚀更普遍
①牺牲阳极法——原电池原理
②外加电流法——电解原理
负极：比被保护金属活泼的金属；
正极：被保护的金属设备。
阴极：被保护的金属设备；
阳极：惰性金属。
A．制备纯净的氢氧化钠和氯气
B．减缓铁的腐蚀
C．验证铜与浓硫酸反应产生的
D．验证二氧化氮溶于水
选项
实验操作和现象
结论
A
向2mL饱和硫酸铵溶液中滴加几滴鸡蛋清溶液，溶液变浑浊，继续加入蒸馏水，溶液变澄清
蛋白质的盐析是可逆的
B
对溶液进行导电性实验，溶液导电
是离子化合物
C
将破损的镀锌铁皮浸泡在饱和食盐水中，一段时间后，取少许溶液于试管中，滴入几滴溶液，无明显现象
镀锌层可以保护铁不被腐蚀
D
向白色ZnS固体中滴加适量0.1溶液，振荡试管，白色固体变为黑色
选项
实验操作
实验目的
A
将铁制镀件与铜片分别接直流电源的正、负极，平行浸入溶液中
在铁制镀件表面镀铜
B
向粗盐水中先后加入过量溶液、溶液和溶液
粗盐提纯中，去除、和杂质离子
C
向溶液中滴加5滴溶液，再滴加5滴溶液
探究对如下平衡的影响：
D
将有机物M溶于乙醇，加入金属钠
探究M中是否含有羟基
离子
含量(mg/L)
9360
83
200
1100
16000
1200
118