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新高考化学一轮复习讲义课件 第6章 第31讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
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这是一份新高考化学一轮复习讲义课件 第6章 第31讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护，共60页。PPT课件主要包含了复习目标，考点一电解的原理，真题演练明确考向，课时精练巩固提高，内容索引，知识梳理·夯基础，化学能，还原反应，氧化反应，Cl－－2e－等内容，欢迎下载使用。
1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总 反应方程式。2.了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应 用；认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。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。
考点二 电解原理的应用
考点三 金属的腐蚀与防护
1.电解原理(1)概念①电解使电流通过 而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。②电解池把 转变为 的装置，也叫电解槽。
电解质溶液(或熔融的电解质)
(2)电解池构成的条件①与电源相连的两个电极：与电源 极相连的电极是阳极，在阳极上发生 反应；与电源 极相连的电极是阴极，在阴极上发生 反应。②电解质溶液(或熔融的电解质)。③形成闭合回路。
(3)电解池的工作原理①电极名称和电极反应式
总反应方程式：____________________。
②电子流向和离子移动方向导线上(外电路)电子从电源的 极流出，经导线流向电解池的 极。电解池的 极上产生的电子经导线流入电源的 极。溶液中(内电路)阴离子移向 极，阳离子移向 极。
2.电解规律(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。
3.惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)
4.电解后电解质溶液的复原需加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为Cu(OH)2与生成的H2SO4反应后使水量增加。使电解后的溶液恢复原状的方法：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。如：
①NaCl溶液：通 气体(不能加盐酸)；②AgNO3溶液：加 固体(不能加 )；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( )错因：_____________。(2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程( )错因：________________________________________________________。(3)电解盐酸、硫酸溶液等，H＋放电，溶液的pH逐渐增大( )错因：______________________________________________________。(4)用Cu作电极电解盐酸可发生Cu＋2H＋ Cu2＋＋H2↑( )错因：________________________________________________________。
电解盐酸，pH变大；电解硫酸溶液，实际是电解水，pH变小
根据金属活动性顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2?
答案 Cu作阳极，C作阴极，稀H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解反应式为阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：2H＋＋2e－===H2↑。总反应式：Cu＋2H＋ Cu2＋＋H2↑。
题组一 电解规律及电极产物的判断
1.(2020·天津市实验中学高三模拟)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
解析 以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O 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.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)2B.KCl Na2SO4 CuSO4C.CaCl2 KOH NaNO3D.HCl HNO3 K2SO4
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.(2020·郑州一中月考)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
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－、 ，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。
题组二 电极反应式的书写与判断4.按要求书写电极反应式和总反应方程式：(1)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：___________________；阴极反应式：_____________________________________；总反应离子方程式：____________________________________________。
2Cl－－2e－===Cl2↑
Mg2＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓
(2)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式：_______________________________；阴极反应式：________________________________________________；总反应离子方程式：____________________________________。(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：______________________________；阴极反应式：___________________；总反应方程式：____________________________。
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑)
2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
6H＋＋6e－===3H2↑
5.整合有效信息书写电极反应式，按要求填空：(1)利用电化学原理，用惰性电极电解饱和NaHSO4溶液可以制备过硫酸钠Na2S2O8。已知在阳极放电的离子主要为 ，则阳极反应式为__________________________。(2)电化学干法氧化法脱除H2S的原理如图所示。阳极发生的电极反应为________________；阴极上COS发生的电极反应为_____________________。
2S2－－4e－===S2
COS＋2e－===S2－＋CO
1.分析电解过程的思维程序
2.解答电解问题的注意事项(1)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↑，总反应式为2Cl－＋2H2O 2OH－＋H2↑＋Cl2↑。(2)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。(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。
1.氯碱工业(1)电极反应阳极：__________________(反应类型：_____反应)；阴极：_________________ (反应类型：_____反应)。检验阳极产物的方法是________________________________________________________。电解时向食盐水中滴加酚酞，___极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为_______。
用湿润的KI-淀粉试纸靠近阳极，若试纸变蓝，证明生成了Cl2
2H＋＋2e－===H2↑
(2)电解方程式化学方程式：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；离子方程式：__________________________________。
①阳离子交换膜的作用阻止____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。②a、b、c、d加入或取出的物质分别是___________、____________、_________、_____________；X、Y分别为____、____。
(3)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
2.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。
实例——电镀铜阳极(铜片)：________________；阴极(待镀铁件)：_________________。
Cu－2e－===Cu2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
3.电冶金(1)电解精炼铜①电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。②电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。③电极反应式阳极：_________________、_______________、_______________、Cu－2e－===Cu2＋；阴极：_________________。
Zn－2e－===Zn2＋
Ni－2e－===Ni2＋
④阳极泥的形成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。
(2)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。
2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na
2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg
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( )错因：_________________________________________________________________。(2)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极( )错因：_____________________________________。(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( )错因：________________________________。
金属材料Pt和Au都是惰性电极，两极都可用，阴极也可用活泼金属电极
镀件应连接电源的负极，作电解池的阴极
阳极溶解的金属还有Zn、Ni、Fe等
(4)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变( )错因：________________________________________________。(5)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( )错因：_____________________________________________________________。
电镀铜时c(Cu2＋)保持不变，电解精炼铜时c(Cu2＋)减小
MgO熔点高，熔融需要能量高；AlCl3是共价化合物，熔融时不导电
工业电解氧化铝制取金属铝时，常加入冰晶石(Na3AlF6)，其作用是_____________。电解过程中还需不断补充阳极(石墨)，其原因是___________________________________。
氧气与石墨电极发生了反应
题组一 氯碱工业1.用石墨作电极，电解盛放在U形管的饱和NaCl溶液(滴有酚酞)，如图，下列叙述正确的是A.通电后，NaCl才能发生电离B.通电一段时间后，阳极附近溶液先变红C.当阳极生成0.1 ml气体时，整个电路中转移了0.1 ml e－D.电解饱和食盐水的总反应式为2NaCl＋2H2O 2NaOH ＋H2↑＋Cl2↑
解析 NaCl为强电解质，无论是否通电，在溶液中都发生电离，A错误；阳极生成氯气，阴极生成NaOH，则阴极附近溶液先变红，B错误；阳极发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，生成0.1 ml氯气时，转移电子为0.2 ml，C错误；电解饱和食盐水，阳极生成氯气，阴极生成氢气和氢氧化钠，总反应式为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，D正确。
2.如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是A.左侧电极上发生氧化反应B.右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化 钾试纸变蓝C.电解一段时间后，B口排出NaOH溶液D.电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl－
3.(2020·山东德州模拟)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.阴极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑C.d处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4D.若转移2 ml电子，理论上生成100.5 g HClO4
解析 电解时，Na＋移向阴极区，则f为电源负极，A项错误；电解时，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，Na＋移向阴极区，阳极区溶液逐渐由NaClO4转化为HClO4；阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区产生NaOH，B项错误、C项正确；根据得失电子守恒，若转移2 ml电子，理论上生成201 g HClO4，D项错误。
题组二 电镀4.(2020·广东六校联考)下列图示中关于铜电极的连接错误的是
解析 A项，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，连接正确；B项，电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，连接正确；C项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误；D项，电解氯化铜溶液，铜作阴极，石墨作阳极，连接正确。
5.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
解析 A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。
6.(2020·云南师范大学附属中学高三月考)如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正确的是A.电极A是粗铜，电极B是纯铜B.电路中通过1 ml电子，生成32 g铜C.溶液中 向电极A迁移D.膜B是过滤膜，阻止阳极泥及杂质 进入阴极区
解析 精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，根据电解原理，电极A为粗铜，电极B为纯铜，A项正确；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当电路中通过1 ml电子时，生成0.5 ml Cu，即生成32 g Cu，B项正确；根据电解原理， 向阳极移动，C项正确；膜A为过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区，膜B为阳离子交换膜，D项错误。
7.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－===NiB.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，可见，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H＋，C项错误。
8.1807年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔融) O2↑＋4Na↑＋2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe＋4NaOH===Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是A.戴维法制钠，阳极的电极反应式为Na＋＋e－===Na↑B.盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性比钠的强C.若用戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，两方法转移电子总数相等D.还可以用电解熔融氯化钠法制钠
解析 A项，阳极应发生氧化反应；B项，盖·吕萨克法制钠原理是根据钠的沸点较低、易从反应混合物中分离出来，从而使化学平衡正向移动；C项，根据反应方程式可知，用戴维法制取金属钠，每产生4 ml钠转移电子的物质的量是4 ml，而用盖·吕萨克法制得4 ml钠转移电子的物质的量是8 ml，因此制取等量的金属钠，转移电子总数不相等；D项，由于NaCl是离子化合物，可用电解熔融氯化钠的方法制金属钠。
1.金属的腐蚀(1)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 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(以钢铁的腐蚀为例)
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
特别提醒 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。
2.金属的防护(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法—— 原理a. 极：比被保护金属活泼的金属；b. 极：被保护的金属设备。②外加电流的阴极保护法—— 原理a. 极：被保护的金属设备；b. 极：惰性电极。
(2)改变金属的内部结构，如制成防腐的合金等。(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)干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀( )错因： 。(2)在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀( )错因： 。(3)铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀( )错因： 。
干燥环境下，金属可发生化学腐蚀
水膜酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀
(4)在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，属于牺牲阴极的保护法( )错因： 。(5)外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极( )错因： 。
应该是牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
外加电流的阴极保护法中，被保护金属应接电源的负极
题组一 金属腐蚀的类型1.(2019·江苏，10)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是A.铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
解析 D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。
2.利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是A.a处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀B.一段时间后，a处液面高于b处液面C.a处的溶液pH增大，b处的溶液pH减小D.a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
3.实验探究(如图所示)：(1)若棉团浸有NH4HSO4溶液，铁钉发生__________腐蚀，正极反应式为_________________，右试管中的现象是____________。(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生___________腐蚀，正极反应式为________________________，右试管中的现象是_________________。
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
题组二 金属腐蚀的防护方法4.支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近 于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
解析 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，C错误。
5.(2020·怀化高三月考)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
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发生氧化反应，D项正确。
题组三 金属腐蚀的实验探究6.(2020·安徽滁州二中、定远二中等11校联考)某小组同学用如图装置研究钢铁在海水中的腐蚀与防腐(①中铁片为生铁)。下列说法正确的是A.①中只发生化学腐蚀B.②中只发生的是析氢 腐蚀C.③为牺牲阳极的阴极 保护法D.钢铁被腐蚀的速率：②＞①＞③
解析 ①中铁片为生铁，生铁表面形成无数个原电池，发生电化学腐蚀，A项错误；②中电解质溶液为海水，发生的是吸氧腐蚀，B项错误；③为电解池装置，为外加电流的阴极保护法，C项错误；①中主要发生化学腐蚀，②中铁片为负极发生吸氧腐蚀，③中铁片连接外接电源的负极被保护，所以钢铁被腐蚀的速率为②>①>③，D项正确。
7.(2020·河北衡水中学调研)一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如右表：下列说法正确的是A.pH＜4时，发生析 氢腐蚀B.随pH的升高，含碳钢的腐蚀速率逐渐加快C.pH为14时，负极反应式为2H2O＋Fe－3e－=== ＋4H＋D.pH为7时，负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋，生成的Fe3＋被空气中的氧 气氧化为Fe2O3
解析 pH＜4时，钢铁腐蚀的主要产物为Fe2＋，此时溶液呈酸性，正极上H＋得电子，生成H2，A正确；由表中信息可知，随pH的升高，含碳钢的腐蚀速率先减慢后加快，B错误；pH为14时，电解质溶液呈碱性，负极反应式为Fe＋4OH－－3e－===＋2H2O，C错误；pH为7时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，生成的二价铁被氧气氧化，最终生成Fe2O3，D错误。
8.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。
金属腐蚀的一般规律(1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率快慢：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。(2)在原电池中，电解质溶液相同时，两极的活泼性差别越大，负极金属越易被腐蚀，如Zn－Cu(H2SO4)中的Zn比Zn－Fe(H2SO4)中的Zn腐蚀快。(3)对由相同正、负极构成的原电池(如Fe－Cu原电池)①电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。如：Fe在不同电解质溶液中的腐蚀速率是CuSO4溶液＞稀H2SO4＞NaCl溶液。
②电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，负极金属腐蚀速率越快。如腐蚀速率：1 ml·L－1盐酸＞0.1 ml·L－1盐酸＞0.1 ml·L－1醋酸＞海水(起氧化作用的H＋浓度逐渐减小)。③溶液的导电能力越强，负极金属越易被腐蚀。如腐蚀速率：海水＞淡水＞酒精。(4)一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率远快于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。
1.(2020·全国卷Ⅱ，12)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag＋注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是A.Ag为阳极B.Ag＋由银电极向变色层迁移C.W元素的化合价升高D.总反应为：WO3＋xAg===AgxWO3
解析 根据题给信息，通电时Ag＋注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，可得Ag为阳极，失去电子发生氧化反应，Ag－e－===Ag＋，Ag＋通过固体电解质向变色层迁移，总反应为WO3＋xAg===AgxWO3，A、B、D正确；
2.(2020·江苏，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
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。
3.(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是A.阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性
解析 由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。
4.[2019·全国卷Ⅲ，28(4)]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：负极区发生的反应有____________________________________________________(写反应方程式)。电路中转移1 ml电子，需消耗氧气____L(标准状况)。
Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋
解析 负极区发生还原反应Fe3＋＋e－===Fe2＋，生成的二价铁又被氧气氧化成三价铁，发生反应4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，由反应可知电路中转移4 ml电子消耗1 ml O2，则转移1 ml电子消耗氧气
5.[2019·全国卷Ⅱ，27(4)]环戊二烯( )是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2，结构简式为 ]，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。
该电解池的阳极为________，总反应为_______________________________________________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为___________________________________________________________________________。
水会阻碍中间物Na的生成，且水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2
Fe＋2 ＋H2↑[或Fe
＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑]
解析 结合图示电解原理可知，Fe电极发生氧化反应，为阳极；在阴极上有H2生成，故电解时的总反应为Fe＋2 ＋H2↑或Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑。结合相关反应可知，电解制备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物Na的生成，水电解生成OH－，OH－会进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2，从而阻碍二茂铁的生成。
1.用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是
解析 电解Na2SO4溶液时，阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，即a管中OH－放电，酸性增强，酚酞遇酸不变色，即a管中呈无色，A错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋得电子发生还原反应，即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl－失电子发生氧化反应，即b管中Cl－放电，产生Cl2，C正确；电解NaOH溶液时，阴极上是H＋放电，阳极上是OH－放电，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH升高，D错误。
2.(2019·贵州遵义航天高中月考)关于图中装置说法正确的是A.装置中电子移动的方向：负极→Fe→M溶液→石墨→正极B.若M为滴加酚酞的NaCl溶液，通电一段时间后， 铁电极附近溶液显红色C.若M为CuSO4溶液，可以实现在石墨上镀铜D.若将电源反接，M为NaCl溶液，可以用于制备 Fe(OH)2并使其较长时间保持白色
解析 电子不能进入溶液中，A错误；由图可知铁电极为阴极，水电离出的氢离子在阴极得电子生成氢气，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极附近OH－浓度增大，碱性增强，使酚酞溶液变红，B正确；若M为CuSO4溶液，Cu在铁电极表面析出，C错误；若将电源反接，铁作阳极，则铁失电子生成Fe2＋，石墨作阴极，水电离出的氢离子在阴极得到电子生成氢气，溶液中的OH－浓度增大，Fe2＋和OH－反应生成氢氧化亚铁沉淀，但是溶液中的氧气能够将氢氧化亚铁氧化为红褐色的氢氧化铁沉淀，则氢氧化亚铁不能较长时间保持白色，D错误。
3.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
解析 氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，但是粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，使得溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。
4.下列说法正确的是A.图①：通电一段时间后，搅拌 均匀，溶液的pH增大B.图②：此装置可实现铜的精炼C.图③：盐桥中的K＋移向FeCl3 溶液D.图④：若观察到甲烧杯中石墨 电极附近先变红，则乙烧杯中 铜电极为阳极
解析 电解硫酸溶液，实质是电解其中的水，电解一段时间后，溶剂水减少，溶液中硫酸浓度增加，整体溶液的pH减小，A错误；电解精炼铜时，粗铜应与电源正极相连，纯铜与电源负极相连，B错误；此原电池中铜电极为负极，石墨电极为正极，阳离子K＋向正极移动，C正确；甲烧杯中石墨电极附近先变红，说明甲烧杯中石墨电极附近有OH－生成，则此电极为阴极，铁电极为阳极，所以直流电源M为正极，N为负极，与N负极相连的铜电极为阴极，D错误。
5.(2020·北京朝阳区模拟)在不同电压下，用惰性电极电解饱和NaCl溶液制备少量NaClO，实验结果如下：
下列分析不正确的是A.①②③中，a极均发生了还原反应B.①②③中均能发生Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2OC.电解时，OH－由b极向a极移动D.不宜采用实验③的电压制备NaClO
解析 本题考查电解饱和NaCl溶液制备NaClO的原理。实验①～③中a极是阴极，均发生还原反应，A正确；实验①～③中，b极是阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应产生NaOH，Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O，B正确；电解时，阴离子向阳极移动，则OH－由a极向b极移动，C错误；实验③中产生大量黄绿色气体，说明电解速率过快，产生的Cl2并未与NaOH反应，故不宜采用该实验的电压制备NaClO，D正确。
6.我国科学家设计了二氧化碳的熔盐捕获及电化学转化装置，其示意图如图所示。下列说法错误的是A.b为电源的正极B.①②中，捕获CO2时碳元素的化合价 发生了变化C.a极的电极反应式为 4CO2↑＋O2↑D.上述装置的总反应式为
7.(2019·南阳高三模拟)某同学进行下列实验：
下列说法不合理的是A.生铁片发生吸氧腐蚀B.中心区的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋C.边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D.交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋
解析 生铁片边缘处为红色，说明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C选项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2＋(Fe2＋遇K3[Fe(CN)6]变蓝)，Fe－2e－===Fe2＋，故B项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，故D项不合理。
8.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的总反应化学方程式：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。下列说法正确的是A.铁片发生还原反应而被腐蚀B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域C.铁片腐蚀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无数微小原电池，发生了电化学腐蚀
解析 A项，在铁的吸氧腐蚀过程中，铁片发生氧化反应而被腐蚀；B项，铁片负极腐蚀最严重，由于离子的移动，在正极区域生成铁锈最多；C项，铁片腐蚀中负极反应式应为Fe－2e－===Fe2＋。
解析 由于阳极材料为铜，所以铜自身失电子被氧化，由题可知，氧化产物为Cu2O，可得阳极反应式为2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋，阴极上阳离子放电，即溶液中H＋被还原成清洁能源H2。
9.电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题：(1)以铜为阳极，石墨为阴极，用NaCl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源，则阳极反应式为__________________________________，阴极反应式为__________________。
2Cu＋H2O－2e－===
(2)某同学设计如图1所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是______(填字母)。 a.②区铜片上有气泡产生b.③区铁片的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑c.最先观察到变成红色的区域是②区d.②区和④区中铜片的质量均不发生变化
解析 左半区是原电池装置，发生的是铁的吸氧腐蚀，电极反应式为负极(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋，正极(Cu)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，右半区是电解池装置，电极反应式为阳极(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋，阴极(Cu)：2H＋＋2e－===H2↑。由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率，因此最先观察到变成红色的区域是④区，故a、b、c三项均错误。
(3)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH3CHO＋H2O CH3CH2OH＋CH3COOH，其装置如图2所示。
①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入_______(填化学式)，电极反应式为_______________________________。电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析 根据电解液中阳离子的迁移方向可知直流电源上a为正极，通入O2，b为负极，通入CH4，在碱性条件下CH4的氧化产物为 。在电解过程中，由于 没能参与放电，且阳离子交换膜不允许阴离子自由通过，因此根据质量守恒可得阴极区Na2SO4的物质的量不变。
②在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛含量为3 000 mg·L－1 的废水，可得到乙醇________kg(计算结果保留小数点后一位)。
解析 阴极区发生还原反应，即CH3CHO转化成CH3CH2OH，设生成的乙醇为x kg，根据碳原子守恒可得关系式：CH3CHO～CH3CH2OH 44 46
解析 B电极上逸出氢气，发生还原反应，故B电极为阴极，A电极为阳极，电极反应为CO(NH2)2＋H2O－6e－===N2↑＋CO2↑＋6H＋。
10.(1)(2020·北京石景山区模拟)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，装置如图甲，总反应：CO(NH2)2＋H2O 3H2↑＋N2↑＋CO2↑。
①A电极连接电源的___极(填“正”或“负”)。②A电极的电极反应为__________________________________________。
CO(NH2)2＋H2O－6e－
===N2↑＋CO2↑＋6H＋
(2)(2020·四川绵阳月考)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____________________。
1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总 反应方程式。2.了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应 用；认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。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。
考点二 电解原理的应用
考点三 金属的腐蚀与防护
1.电解原理(1)概念①电解使电流通过 而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。②电解池把 转变为 的装置，也叫电解槽。
电解质溶液(或熔融的电解质)
(2)电解池构成的条件①与电源相连的两个电极：与电源 极相连的电极是阳极，在阳极上发生 反应；与电源 极相连的电极是阴极，在阴极上发生 反应。②电解质溶液(或熔融的电解质)。③形成闭合回路。
(3)电解池的工作原理①电极名称和电极反应式
总反应方程式：____________________。
②电子流向和离子移动方向导线上(外电路)电子从电源的 极流出，经导线流向电解池的 极。电解池的 极上产生的电子经导线流入电源的 极。溶液中(内电路)阴离子移向 极，阳离子移向 极。
2.电解规律(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。
3.惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)
4.电解后电解质溶液的复原需加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为Cu(OH)2与生成的H2SO4反应后使水量增加。使电解后的溶液恢复原状的方法：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。如：
①NaCl溶液：通 气体(不能加盐酸)；②AgNO3溶液：加 固体(不能加 )；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( )错因：_____________。(2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程( )错因：________________________________________________________。(3)电解盐酸、硫酸溶液等，H＋放电，溶液的pH逐渐增大( )错因：______________________________________________________。(4)用Cu作电极电解盐酸可发生Cu＋2H＋ Cu2＋＋H2↑( )错因：________________________________________________________。
电解盐酸，pH变大；电解硫酸溶液，实际是电解水，pH变小
根据金属活动性顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2?
答案 Cu作阳极，C作阴极，稀H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解反应式为阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：2H＋＋2e－===H2↑。总反应式：Cu＋2H＋ Cu2＋＋H2↑。
题组一 电解规律及电极产物的判断
1.(2020·天津市实验中学高三模拟)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
解析 以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O 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.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)2B.KCl Na2SO4 CuSO4C.CaCl2 KOH NaNO3D.HCl HNO3 K2SO4
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.(2020·郑州一中月考)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
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－、 ，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。
题组二 电极反应式的书写与判断4.按要求书写电极反应式和总反应方程式：(1)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：___________________；阴极反应式：_____________________________________；总反应离子方程式：____________________________________________。
2Cl－－2e－===Cl2↑
Mg2＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓
(2)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式：_______________________________；阴极反应式：________________________________________________；总反应离子方程式：____________________________________。(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：______________________________；阴极反应式：___________________；总反应方程式：____________________________。
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑)
2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
6H＋＋6e－===3H2↑
5.整合有效信息书写电极反应式，按要求填空：(1)利用电化学原理，用惰性电极电解饱和NaHSO4溶液可以制备过硫酸钠Na2S2O8。已知在阳极放电的离子主要为 ，则阳极反应式为__________________________。(2)电化学干法氧化法脱除H2S的原理如图所示。阳极发生的电极反应为________________；阴极上COS发生的电极反应为_____________________。
2S2－－4e－===S2
COS＋2e－===S2－＋CO
1.分析电解过程的思维程序
2.解答电解问题的注意事项(1)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↑，总反应式为2Cl－＋2H2O 2OH－＋H2↑＋Cl2↑。(2)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。(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。
1.氯碱工业(1)电极反应阳极：__________________(反应类型：_____反应)；阴极：_________________ (反应类型：_____反应)。检验阳极产物的方法是________________________________________________________。电解时向食盐水中滴加酚酞，___极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为_______。
用湿润的KI-淀粉试纸靠近阳极，若试纸变蓝，证明生成了Cl2
2H＋＋2e－===H2↑
(2)电解方程式化学方程式：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；离子方程式：__________________________________。
①阳离子交换膜的作用阻止____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。②a、b、c、d加入或取出的物质分别是___________、____________、_________、_____________；X、Y分别为____、____。
(3)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
2.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。
实例——电镀铜阳极(铜片)：________________；阴极(待镀铁件)：_________________。
Cu－2e－===Cu2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
3.电冶金(1)电解精炼铜①电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。②电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。③电极反应式阳极：_________________、_______________、_______________、Cu－2e－===Cu2＋；阴极：_________________。
Zn－2e－===Zn2＋
Ni－2e－===Ni2＋
④阳极泥的形成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。
(2)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。
2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na
2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg
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( )错因：_________________________________________________________________。(2)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极( )错因：_____________________________________。(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( )错因：________________________________。
金属材料Pt和Au都是惰性电极，两极都可用，阴极也可用活泼金属电极
镀件应连接电源的负极，作电解池的阴极
阳极溶解的金属还有Zn、Ni、Fe等
(4)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变( )错因：________________________________________________。(5)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( )错因：_____________________________________________________________。
电镀铜时c(Cu2＋)保持不变，电解精炼铜时c(Cu2＋)减小
MgO熔点高，熔融需要能量高；AlCl3是共价化合物，熔融时不导电
工业电解氧化铝制取金属铝时，常加入冰晶石(Na3AlF6)，其作用是_____________。电解过程中还需不断补充阳极(石墨)，其原因是___________________________________。
氧气与石墨电极发生了反应
题组一 氯碱工业1.用石墨作电极，电解盛放在U形管的饱和NaCl溶液(滴有酚酞)，如图，下列叙述正确的是A.通电后，NaCl才能发生电离B.通电一段时间后，阳极附近溶液先变红C.当阳极生成0.1 ml气体时，整个电路中转移了0.1 ml e－D.电解饱和食盐水的总反应式为2NaCl＋2H2O 2NaOH ＋H2↑＋Cl2↑
解析 NaCl为强电解质，无论是否通电，在溶液中都发生电离，A错误；阳极生成氯气，阴极生成NaOH，则阴极附近溶液先变红，B错误；阳极发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，生成0.1 ml氯气时，转移电子为0.2 ml，C错误；电解饱和食盐水，阳极生成氯气，阴极生成氢气和氢氧化钠，总反应式为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，D正确。
2.如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是A.左侧电极上发生氧化反应B.右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化 钾试纸变蓝C.电解一段时间后，B口排出NaOH溶液D.电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl－
3.(2020·山东德州模拟)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.阴极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑C.d处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4D.若转移2 ml电子，理论上生成100.5 g HClO4
解析 电解时，Na＋移向阴极区，则f为电源负极，A项错误；电解时，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，Na＋移向阴极区，阳极区溶液逐渐由NaClO4转化为HClO4；阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区产生NaOH，B项错误、C项正确；根据得失电子守恒，若转移2 ml电子，理论上生成201 g HClO4，D项错误。
题组二 电镀4.(2020·广东六校联考)下列图示中关于铜电极的连接错误的是
解析 A项，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，连接正确；B项，电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，连接正确；C项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误；D项，电解氯化铜溶液，铜作阴极，石墨作阳极，连接正确。
5.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
解析 A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。
6.(2020·云南师范大学附属中学高三月考)如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正确的是A.电极A是粗铜，电极B是纯铜B.电路中通过1 ml电子，生成32 g铜C.溶液中 向电极A迁移D.膜B是过滤膜，阻止阳极泥及杂质 进入阴极区
解析 精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，根据电解原理，电极A为粗铜，电极B为纯铜，A项正确；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当电路中通过1 ml电子时，生成0.5 ml Cu，即生成32 g Cu，B项正确；根据电解原理， 向阳极移动，C项正确；膜A为过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区，膜B为阳离子交换膜，D项错误。
7.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－===NiB.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，可见，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H＋，C项错误。
8.1807年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔融) O2↑＋4Na↑＋2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe＋4NaOH===Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是A.戴维法制钠，阳极的电极反应式为Na＋＋e－===Na↑B.盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性比钠的强C.若用戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，两方法转移电子总数相等D.还可以用电解熔融氯化钠法制钠
解析 A项，阳极应发生氧化反应；B项，盖·吕萨克法制钠原理是根据钠的沸点较低、易从反应混合物中分离出来，从而使化学平衡正向移动；C项，根据反应方程式可知，用戴维法制取金属钠，每产生4 ml钠转移电子的物质的量是4 ml，而用盖·吕萨克法制得4 ml钠转移电子的物质的量是8 ml，因此制取等量的金属钠，转移电子总数不相等；D项，由于NaCl是离子化合物，可用电解熔融氯化钠的方法制金属钠。
1.金属的腐蚀(1)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 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(以钢铁的腐蚀为例)
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
特别提醒 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。
2.金属的防护(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法—— 原理a. 极：比被保护金属活泼的金属；b. 极：被保护的金属设备。②外加电流的阴极保护法—— 原理a. 极：被保护的金属设备；b. 极：惰性电极。
(2)改变金属的内部结构，如制成防腐的合金等。(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)干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀( )错因： 。(2)在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀( )错因： 。(3)铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀( )错因： 。
干燥环境下，金属可发生化学腐蚀
水膜酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀
(4)在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，属于牺牲阴极的保护法( )错因： 。(5)外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极( )错因： 。
应该是牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
外加电流的阴极保护法中，被保护金属应接电源的负极
题组一 金属腐蚀的类型1.(2019·江苏，10)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是A.铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
解析 D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。
2.利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是A.a处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀B.一段时间后，a处液面高于b处液面C.a处的溶液pH增大，b处的溶液pH减小D.a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
3.实验探究(如图所示)：(1)若棉团浸有NH4HSO4溶液，铁钉发生__________腐蚀，正极反应式为_________________，右试管中的现象是____________。(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生___________腐蚀，正极反应式为________________________，右试管中的现象是_________________。
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
题组二 金属腐蚀的防护方法4.支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近 于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
解析 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，C错误。
5.(2020·怀化高三月考)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
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发生氧化反应，D项正确。
题组三 金属腐蚀的实验探究6.(2020·安徽滁州二中、定远二中等11校联考)某小组同学用如图装置研究钢铁在海水中的腐蚀与防腐(①中铁片为生铁)。下列说法正确的是A.①中只发生化学腐蚀B.②中只发生的是析氢 腐蚀C.③为牺牲阳极的阴极 保护法D.钢铁被腐蚀的速率：②＞①＞③
解析 ①中铁片为生铁，生铁表面形成无数个原电池，发生电化学腐蚀，A项错误；②中电解质溶液为海水，发生的是吸氧腐蚀，B项错误；③为电解池装置，为外加电流的阴极保护法，C项错误；①中主要发生化学腐蚀，②中铁片为负极发生吸氧腐蚀，③中铁片连接外接电源的负极被保护，所以钢铁被腐蚀的速率为②>①>③，D项正确。
7.(2020·河北衡水中学调研)一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如右表：下列说法正确的是A.pH＜4时，发生析 氢腐蚀B.随pH的升高，含碳钢的腐蚀速率逐渐加快C.pH为14时，负极反应式为2H2O＋Fe－3e－=== ＋4H＋D.pH为7时，负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋，生成的Fe3＋被空气中的氧 气氧化为Fe2O3
解析 pH＜4时，钢铁腐蚀的主要产物为Fe2＋，此时溶液呈酸性，正极上H＋得电子，生成H2，A正确；由表中信息可知，随pH的升高，含碳钢的腐蚀速率先减慢后加快，B错误；pH为14时，电解质溶液呈碱性，负极反应式为Fe＋4OH－－3e－===＋2H2O，C错误；pH为7时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，生成的二价铁被氧气氧化，最终生成Fe2O3，D错误。
8.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。
金属腐蚀的一般规律(1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率快慢：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。(2)在原电池中，电解质溶液相同时，两极的活泼性差别越大，负极金属越易被腐蚀，如Zn－Cu(H2SO4)中的Zn比Zn－Fe(H2SO4)中的Zn腐蚀快。(3)对由相同正、负极构成的原电池(如Fe－Cu原电池)①电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。如：Fe在不同电解质溶液中的腐蚀速率是CuSO4溶液＞稀H2SO4＞NaCl溶液。
②电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，负极金属腐蚀速率越快。如腐蚀速率：1 ml·L－1盐酸＞0.1 ml·L－1盐酸＞0.1 ml·L－1醋酸＞海水(起氧化作用的H＋浓度逐渐减小)。③溶液的导电能力越强，负极金属越易被腐蚀。如腐蚀速率：海水＞淡水＞酒精。(4)一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率远快于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。
1.(2020·全国卷Ⅱ，12)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag＋注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是A.Ag为阳极B.Ag＋由银电极向变色层迁移C.W元素的化合价升高D.总反应为：WO3＋xAg===AgxWO3
解析 根据题给信息，通电时Ag＋注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，可得Ag为阳极，失去电子发生氧化反应，Ag－e－===Ag＋，Ag＋通过固体电解质向变色层迁移，总反应为WO3＋xAg===AgxWO3，A、B、D正确；
2.(2020·江苏，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
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。
3.(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是A.阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性
解析 由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。
4.[2019·全国卷Ⅲ，28(4)]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：负极区发生的反应有____________________________________________________(写反应方程式)。电路中转移1 ml电子，需消耗氧气____L(标准状况)。
Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋
解析 负极区发生还原反应Fe3＋＋e－===Fe2＋，生成的二价铁又被氧气氧化成三价铁，发生反应4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，由反应可知电路中转移4 ml电子消耗1 ml O2，则转移1 ml电子消耗氧气
5.[2019·全国卷Ⅱ，27(4)]环戊二烯( )是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2，结构简式为 ]，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。
该电解池的阳极为________，总反应为_______________________________________________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为___________________________________________________________________________。
水会阻碍中间物Na的生成，且水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2
Fe＋2 ＋H2↑[或Fe
＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑]
解析 结合图示电解原理可知，Fe电极发生氧化反应，为阳极；在阴极上有H2生成，故电解时的总反应为Fe＋2 ＋H2↑或Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑。结合相关反应可知，电解制备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物Na的生成，水电解生成OH－，OH－会进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2，从而阻碍二茂铁的生成。
1.用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是
解析 电解Na2SO4溶液时，阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，即a管中OH－放电，酸性增强，酚酞遇酸不变色，即a管中呈无色，A错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋得电子发生还原反应，即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl－失电子发生氧化反应，即b管中Cl－放电，产生Cl2，C正确；电解NaOH溶液时，阴极上是H＋放电，阳极上是OH－放电，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH升高，D错误。
2.(2019·贵州遵义航天高中月考)关于图中装置说法正确的是A.装置中电子移动的方向：负极→Fe→M溶液→石墨→正极B.若M为滴加酚酞的NaCl溶液，通电一段时间后， 铁电极附近溶液显红色C.若M为CuSO4溶液，可以实现在石墨上镀铜D.若将电源反接，M为NaCl溶液，可以用于制备 Fe(OH)2并使其较长时间保持白色
解析 电子不能进入溶液中，A错误；由图可知铁电极为阴极，水电离出的氢离子在阴极得电子生成氢气，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极附近OH－浓度增大，碱性增强，使酚酞溶液变红，B正确；若M为CuSO4溶液，Cu在铁电极表面析出，C错误；若将电源反接，铁作阳极，则铁失电子生成Fe2＋，石墨作阴极，水电离出的氢离子在阴极得到电子生成氢气，溶液中的OH－浓度增大，Fe2＋和OH－反应生成氢氧化亚铁沉淀，但是溶液中的氧气能够将氢氧化亚铁氧化为红褐色的氢氧化铁沉淀，则氢氧化亚铁不能较长时间保持白色，D错误。
3.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
解析 氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，但是粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，使得溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。
4.下列说法正确的是A.图①：通电一段时间后，搅拌 均匀，溶液的pH增大B.图②：此装置可实现铜的精炼C.图③：盐桥中的K＋移向FeCl3 溶液D.图④：若观察到甲烧杯中石墨 电极附近先变红，则乙烧杯中 铜电极为阳极
解析 电解硫酸溶液，实质是电解其中的水，电解一段时间后，溶剂水减少，溶液中硫酸浓度增加，整体溶液的pH减小，A错误；电解精炼铜时，粗铜应与电源正极相连，纯铜与电源负极相连，B错误；此原电池中铜电极为负极，石墨电极为正极，阳离子K＋向正极移动，C正确；甲烧杯中石墨电极附近先变红，说明甲烧杯中石墨电极附近有OH－生成，则此电极为阴极，铁电极为阳极，所以直流电源M为正极，N为负极，与N负极相连的铜电极为阴极，D错误。
5.(2020·北京朝阳区模拟)在不同电压下，用惰性电极电解饱和NaCl溶液制备少量NaClO，实验结果如下：
下列分析不正确的是A.①②③中，a极均发生了还原反应B.①②③中均能发生Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2OC.电解时，OH－由b极向a极移动D.不宜采用实验③的电压制备NaClO
解析 本题考查电解饱和NaCl溶液制备NaClO的原理。实验①～③中a极是阴极，均发生还原反应，A正确；实验①～③中，b极是阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应产生NaOH，Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O，B正确；电解时，阴离子向阳极移动，则OH－由a极向b极移动，C错误；实验③中产生大量黄绿色气体，说明电解速率过快，产生的Cl2并未与NaOH反应，故不宜采用该实验的电压制备NaClO，D正确。
6.我国科学家设计了二氧化碳的熔盐捕获及电化学转化装置，其示意图如图所示。下列说法错误的是A.b为电源的正极B.①②中，捕获CO2时碳元素的化合价 发生了变化C.a极的电极反应式为 4CO2↑＋O2↑D.上述装置的总反应式为
7.(2019·南阳高三模拟)某同学进行下列实验：
下列说法不合理的是A.生铁片发生吸氧腐蚀B.中心区的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋C.边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D.交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋
解析 生铁片边缘处为红色，说明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C选项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2＋(Fe2＋遇K3[Fe(CN)6]变蓝)，Fe－2e－===Fe2＋，故B项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，故D项不合理。
8.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的总反应化学方程式：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。下列说法正确的是A.铁片发生还原反应而被腐蚀B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域C.铁片腐蚀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无数微小原电池，发生了电化学腐蚀
解析 A项，在铁的吸氧腐蚀过程中，铁片发生氧化反应而被腐蚀；B项，铁片负极腐蚀最严重，由于离子的移动，在正极区域生成铁锈最多；C项，铁片腐蚀中负极反应式应为Fe－2e－===Fe2＋。
解析 由于阳极材料为铜，所以铜自身失电子被氧化，由题可知，氧化产物为Cu2O，可得阳极反应式为2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋，阴极上阳离子放电，即溶液中H＋被还原成清洁能源H2。
9.电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题：(1)以铜为阳极，石墨为阴极，用NaCl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源，则阳极反应式为__________________________________，阴极反应式为__________________。
2Cu＋H2O－2e－===
(2)某同学设计如图1所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是______(填字母)。 a.②区铜片上有气泡产生b.③区铁片的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑c.最先观察到变成红色的区域是②区d.②区和④区中铜片的质量均不发生变化
解析 左半区是原电池装置，发生的是铁的吸氧腐蚀，电极反应式为负极(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋，正极(Cu)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，右半区是电解池装置，电极反应式为阳极(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋，阴极(Cu)：2H＋＋2e－===H2↑。由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率，因此最先观察到变成红色的区域是④区，故a、b、c三项均错误。
(3)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH3CHO＋H2O CH3CH2OH＋CH3COOH，其装置如图2所示。
①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入_______(填化学式)，电极反应式为_______________________________。电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析 根据电解液中阳离子的迁移方向可知直流电源上a为正极，通入O2，b为负极，通入CH4，在碱性条件下CH4的氧化产物为 。在电解过程中，由于 没能参与放电，且阳离子交换膜不允许阴离子自由通过，因此根据质量守恒可得阴极区Na2SO4的物质的量不变。
②在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛含量为3 000 mg·L－1 的废水，可得到乙醇________kg(计算结果保留小数点后一位)。
解析 阴极区发生还原反应，即CH3CHO转化成CH3CH2OH，设生成的乙醇为x kg，根据碳原子守恒可得关系式：CH3CHO～CH3CH2OH 44 46
解析 B电极上逸出氢气，发生还原反应，故B电极为阴极，A电极为阳极，电极反应为CO(NH2)2＋H2O－6e－===N2↑＋CO2↑＋6H＋。
10.(1)(2020·北京石景山区模拟)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，装置如图甲，总反应：CO(NH2)2＋H2O 3H2↑＋N2↑＋CO2↑。
①A电极连接电源的___极(填“正”或“负”)。②A电极的电极反应为__________________________________________。
CO(NH2)2＋H2O－6e－
===N2↑＋CO2↑＋6H＋
(2)(2020·四川绵阳月考)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____________________。
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