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2019版高考化学一轮精选教师用书人教通用：第六章化学反应与能量第3节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
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第3节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
【考纲要求】
理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。
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
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。
2．电解池(也叫电解槽)
(1)概念：把电能转变为化学能的装置。
(2)构成条件
①有与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。
(3)电极名称及电极反应式(以用惰性电极电解CuCl2溶液为例)
总反应方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑。
(4)电子和离子移动方向
①电子：从电源的负极流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。
②离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。
3．阴、阳两极上的放电顺序
阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。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＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋ 。
(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：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见离子的放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。
1．电解是把电能转变成化学能( )
2．电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化( )
3．某些不能自发进行的氧化还原反应，可以通过电解实现( )
4．电流通过电解质溶液不一定引起氧化还原反应( )
5．电解过程中，电子从电源正极流向电解池的阳极( )
答案：1.√ 2.√ 3.√ 4.× 5.×
题组一 考查电极反应式的书写
1．按要求书写有关的电极反应式及总反应方程式。
(1)用惰性电极电解AgNO3溶液
阳极反应式：__________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________；
总反应离子方程式：____________________________________________________。
(2)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：____________________________________________________。
(3)用铁作电极电解NaCl溶液
阳极反应式：__________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________；
总反应离子方程式：____________________________________________________。
(4)用铜作电极电解HCl溶液
阳极反应式：__________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________；
总反应离子方程式：____________________________________________________。
(5)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：____________________________________________________。
(6)用Al作阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极反应式：__________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________；
总反应化学方程式：____________________________________________________。
答案：(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
4Ag＋＋4e－===4Ag
4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋
(2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑
Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑
(3)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑
(4)Cu－2e－===Cu2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑
(5)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑
(6)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
6H＋＋6e－===3H2↑
2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
题组二 考查电解的规律
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( )
选项
a极板
b极板
x电极
z溶液
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
解析：选A。由题意知a极板质量增加，a应为阴极，则b为阳极，x为电源负极，y为电源正极，参考各个选项知，A项符合，电解时，a极板有Cu附着，b极板有O2放出；B项不符合，电解时a极板无质量变化；C项不符合，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；D项不符合，电解时，Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色有刺激气味的气体。
3．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
解析：选B。由电解的工作原理可推知：
类型
化学物质
pH变化
放O2生酸型
CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2
降低
放H2生碱型
KCl、CaCl2
升高
电解电解质型
CuCl2
—
HCl
升高
电解H2O型
NaNO3、Na2SO4、K2SO4
不变
KOH
升高
HNO3
降低
惰性电极电解电解质溶液的四种类型
类型
电极反应特点
电解质溶液
电解
对象
电解质
浓度
pH
电解质溶液复原
电解
水型
阴极：
4H＋＋4e－===2H2↑
阳极：
4OH－－4e－
===2H2O＋O2↑
强碱
(NaOH)
水
增大
增大
加水
含氧酸
(H2SO4)
水
增大
减小
加水
活泼金属的含氧酸盐(Na2SO4)
水
增大
不变
加水
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(HCl)
电解质
减小
增大
通入氯化氢气体
不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2)
电解质
减小
——
加氯化铜
放H2
生碱型
阴极：H2O放
H2生成碱
阳极：电解质
阴离子放电
活泼金属的无氧酸盐(NaCl)
电解质
和水
生成
新电
解质
增大
通入氯化氢气体
放O2
生酸型
阴极：电解质
阳离子放电
阳极：H2O放
O2生成酸
不活泼金属的含氧酸盐(CuSO4)
电解质
和水
生成
新电
解质
减小
加氧化铜
考点二 电解原理的应用
1．氯碱工业
(1)电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)。
(2)总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
(3)生产流程图
2．电镀和电解精炼铜
电镀(Fe表面镀Cu)
电解精炼铜
阳极
电极材料
镀层金属铜
粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)
电极反应
Cu－2e－===Cu2＋
Zn－2e－===Zn2＋、
Fe－2e－===Fe2＋、
Ni－2e－===Ni2＋、
Cu－2e－===Cu2＋
阴极
电极材料
待镀金属铁
纯铜
电极反应
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液
含Cu2＋的盐溶液
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阳极泥
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。
(1)冶炼钠
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na。
(2)冶炼镁
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极反应式：Mg2＋＋2e－===Mg。
(3)冶炼铝
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
阳极反应式：6O2－－12e－===3O2↑；
阴极反应式：4Al3＋＋12e－=== 4Al。
1．电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料( )
2．电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变( )
3．电解熔融的氯化钠可以制取烧碱、氯气、氢气( )
4．电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料( )
5．在镀件上电镀铜，电镀过程中阳极减少的质量等于阴极增加的质量( )
6．电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3( )
答案：1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√ 6.×
题组一 考查电解原理在工业中的应用
1．利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是( )
A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠
B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4
C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属
D．外加电流的阴极保护法中，Y是待保护金属
解析：选D。电解饱和食盐水时，阴极区得到H2和NaOH。铜的电解精炼时，应用粗铜作阳极、纯铜作阴极。电镀时，应以镀层金属作阳极、待镀金属作阴极。
2．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( )
A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极
B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应
C．阴极上发生的反应是 Cu2＋＋2e－===Cu
D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
解析：选C。根据电解原理，粗铜作阳极，比铜活泼的Zn、Fe等杂质发生氧化反应，比Cu不活泼的金属单质，如Ag等在阳极底部沉积；精铜作阴极，只发生Cu2＋＋2e－===Cu。
3．如图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是( )
A．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
B．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
C．通电后，O2－、Cl－均向阴极移动
D．石墨电极的质量不发生变化
解析：选B。电解质中的阴离子O2－、Cl－向阳极移动，由图示可知阳极生成O2、CO、CO2，所以电极反应为2O2－－4e－===O2↑，O2与石墨反应生成CO、CO2，石墨电极质量减小，A、C、D项错误，只有B项正确。
题组二 考查电解原理在计算中的应用
4．将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为( )
A．4×10－3 mol/L B．2×10－3 mol/L
C．1×10－3 mol/L D．1×10－7 mol/L
解析：选A。根据电解规律可知，阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，增重0.064 g，应是Cu的质量，根据总反应方程式：
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
2×64 g 4 mol
0.064 g x
解得x＝0.002 mol，
c(H＋)＝＝4×10－3 mol/L。
5．用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为( )
A．0.4 mol B．0.5 mol
C．0.6 mol D．0.8 mol
解析：选C。电解硫酸铜溶液时，开始发生反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，后来发生反应：2H2O2H2↑＋O2↑。如果只按照第一阶段的电解，反应后只需要加入氧化铜或碳酸铜即可恢复原电解质溶液。而题目中加入的是碱式碳酸铜，相当于加入了0.2 mol氧化铜和0.1 mol水，而0.1 mol水是第二阶段的反应所消耗的，该阶段转移了0.2 mol电子，第一阶段转移了0.4 mol电子，即一共转移了0.6 mol电子，C项正确。
6．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6 mol·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 mol·L－1
B．上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol
D．电解后溶液中c(H＋)为0.2 mol·L－1
解析：选A。石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－===Cu，2H＋＋2e－===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 mol 电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol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 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO)，不难算出：电解前c(K＋)＝0.2 mol·L－1，电解后c(H＋)＝0.4 mol·L－1。
电解计算中常用的三种方法
(1)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 mol 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)
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。
考点三 金属的腐蚀与防护
1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟干燥气体或非电解质液体接触
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
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：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
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
联系
吸氧腐蚀更普遍
铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
3．金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
a．负极：比被保护金属活泼的金属；
b．正极：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性金属。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(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．纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样( )
2．Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( )
3．铝在空气中易生成氧化膜而被完全腐蚀，该过程属于化学腐蚀( )
4．钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋( )
5．在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用( )
6．外加电流的阴极保护法构成了电解池，牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀( )
答案：1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√
题组一 考查电化学腐蚀的实验探究
1．如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是( )
A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应
B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀
C．红墨水回升时，碳电极的反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．具支试管中溶液pH逐渐减小
解析：选C。生铁片中的碳是原电池的正极，A错误；雨水酸性较强，开始时铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误；红墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错误。
2．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2＋
Fe3O4
Fe2O3
FeO
下列说法错误的是( )
A．当pH＜4时，碳钢主要发生析氢腐蚀
B．当pH＞6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C．当pH＞14时，正极反应为O2 ＋ 4H＋ ＋ 4e－===2H2O
D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓
解析：选C。 当pH>14时，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
题组二 考查金属腐蚀的快慢比较
3．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为( )
A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
解析：选C。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。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的金属活泼性差别大于Fe和Sn的，故FeCu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，Fe的腐蚀最快。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，Fe的腐蚀最慢。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。
4．相同材质的铁在下图中各情形下最不易被腐蚀的是( )
解析：选C。A中，食醋作电解质溶液，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属电极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；B中，食盐水作电解质溶液，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；D中，酸雨作电解质溶液，铁铆钉和铜板分别作负极、正极，形成原电池。
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，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
题组三 考查金属的防护
5．为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是( )
A．将青铜器放在银质托盘上
B．将青铜器与直流电源的正极相连
C．将青铜器保存在潮湿的空气中
D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
解析：选D。A、C两项易构成原电池，且铜作负极，会加快铜的腐蚀；B项，青铜器作电解池的阳极，腐蚀最快；在青铜器的表面覆盖防渗的高分子膜，防止了原电池的形成，避免了金属的腐蚀，D正确。
6．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋
解析：选B。A中钢管与电源正极连接，成为电解池的阳极而溶解，加速了钢管的腐蚀，A错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，形成了一层致密的氧化物保护膜，可保护内部不被腐蚀，B正确；钢管与铜管露天堆放在一起，潮湿的空气作为电解质溶液，铜管为正极、钢管为负极，发生电化学腐蚀，加速了钢管的腐蚀，C错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－2e－===Fe2＋，D错误。
1．(2017·高考全国卷Ⅱ，11，6分)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H2SO4H2C2O4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－===Al
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
解析：选C。利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H＋放电，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。
2．(2017·高考全国卷Ⅰ，11，6分)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：选C。依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于0，铁不容易失去电子，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。
3．(2017·高考海南卷)一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是( )
A．Pd电极b为阴极
B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3
C．H＋由阳极向阴极迁移
D．陶瓷可以隔离N2和H2
解析：选A。此装置为电解池，总反应是N2＋3H22NH3，Pd电极b上是氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故B说法正确；H＋在阴极上与N2反应，则H＋由阳极移向阴极，故C说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D说法正确。
4．(2016·高考全国卷Ⅰ，11，6分)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是( )
A．通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
解析：选B。该装置为电解池。H2O在正(阳)极区放电，生成O2和H＋，正(阳)极区溶液pH减小，中间隔室中的阴离子SO通过cd离子交换膜移向正(阳)极，故正(阳)极区得到H2SO4；当电路中通过1 mol电子时生成0.25 mol O2；H2O在负(阴)极区放电，生成OH－和H2，负(阴)极区溶液pH增大，中间隔室中的阳离子Na＋通过ab离子交换膜移向负(阴)极，故负(阴)极区可得到NaOH；A、C、D项错误，B项正确。
5．(2015·高考四川卷)用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是( )
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－ －2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
解析：选D。A．由题干信息可知Cl－在阳极放电生成ClO－，则阳极应为惰性电极，A项正确；B．Cl－在阳极放电生成ClO－，Cl的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液呈碱性，B项正确；C．阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，在碱性条件下，H2O提供阳离子(H＋)，C项正确；D．由于溶液是碱性条件，故除去CN－发生的反应为2CN－＋5ClO－ ＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D项错误。
6．(2015·高考福建卷)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，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 mol O2，有44 g CO2被还原
D．a电极的反应为3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O
解析：选B。该装置为电解装置，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，H＋为阳离子，在电解池中向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 mol O2，转移4 mol电子，C3H8O中碳元素的化合价是－2，3CO2→C3H8O，转移18 mol电子，故生成1 mol O2消耗 2/3 mol 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。
7．(2015·高考上海卷)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．d 为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
解析：选D。A．由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时铁片的腐蚀速率快，正确。B．d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确。C．若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。D．d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。8.(2015·高考重庆卷)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
(1)腐蚀过程中，负极是________(填图中字母“a”或“b”或“c”)；
(2)环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为______________________________________；
(3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为______L(标准状况)。
解析：(1)负极发生失电子的反应，铜作负极失电子，因此负极为c。负极反应：Cu－2e－===Cu2＋，正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(2)正极反应产物为OH－，负极反应产物为Cu2＋，两者与Cl－反应生成Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。
(3)4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量为0.02 mol，由Cu元素守恒知，发生电化学腐蚀失电子的Cu单质的物质的量为0.04 mol，失去电子0.08 mol，根据电子守恒可得，消耗O2的物质的量为0.02 mol，所以理论上消耗氧气的体积为0.448 L(标准状况)。
答案：(1)c
(2)2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
(3)0.448
一、选择题
1．取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是( )
A．b电极是阴极
B．a电极与电源的正极相连接
C．电解过程中，水是氧化剂
D．b电极附近溶液的pH变小
解析：选D。电解饱和NaCl溶液，阳极生成Cl2，Cl2与水反应生成HClO和HCl，盐酸具有酸性，可使pH试纸变红色，HClO具有漂白性，又可将红色漂白，故内圆为白色，外圈为红色，可推出a为阳极，b为阴极，A正确；a为阳极与电源正极相连，B正确；电解过程中，H2O得电子，为氧化剂，C正确；b电极附近有OH－生成，pH增大，D错误。
2．下列有关电化学装置完全正确的是( )
A
B
C
D
铜的精炼
铁上镀银
防止Fe被腐蚀
构成铜锌原电池
解析：选C。电解精炼铜时，应该用粗铜作阳极，精铜作阴极，A错误；铁上镀银时，应该用银作阳极，铁作阴极，B错误；C是外加电流的阴极保护法，正确；铜锌原电池中，锌应插入硫酸锌溶液中，铜应插入硫酸铜溶液中，D错误。
3．烧杯A中盛放0.1 mol/L的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1 mol/L的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，组成的装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A．A为原电池，B为电解池
B．A为电解池，B为原电池
C．当A烧杯中产生0.1 mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 mol
D．经过一段时间，B烧杯中溶液溶质的浓度减小
解析：选B。构成A装置的是活泼性不同的两电极，两电极均浸在电解质溶液中，两极形成了闭合回路，所以A装置为原电池装置，且A装置为B装置提供电能，B装置为电解池。A装置中的电极反应式为正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋。B装置中的电极反应式为阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。B装置是电解氯化铜溶液，放出Cl2并析出Cu，溶液溶质的浓度减小。
4．载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气。某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置中得电子的电极发生的反应是2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－。下列判断错误的是( )
A．上述电化学装置相当于电解池
B．上述装置进行的总反应为2CO2===2CO＋O2
C．反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强
D．失电子的电极发生的反应是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
解析：选C。A．该电池是利用化学能转化为电能，符合电解池原理，所以上述电化学装置相当于电解池，故A正确；B．该电池中，阴极上电极反应式为2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，得失电子相同条件下将两个电极反应式相加即得电池总反应式为2CO2===2CO＋O2，故B正确；C．阴极反应生成的OH－在阳极完全反应，电池总反应式为2CO2===2CO＋O2，所以反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性不变，故C错误；D．阳极上氢氧根离子失电子生成氧气供给呼吸，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故D正确。
5．如图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是( )
A．滤纸上c点附近会变红色
B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大
C．Z中溶液的pH先减小，后增大
D．溶液中的SO向Cu电极定向移动
解析：选A。紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，NaCl溶液中H＋放电，产生OH－，c点附近会变红色，A正确；电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH－放电：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子，生成铜，总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO向Pt电极定向移动，B、D不正确。随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，继续电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，C不正确。
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Al－3e－＋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
解析：选C。电解质为硫酸溶液，OH－不可能参加反应，A错误；根据原电池装置和题目信息可知电解总反应方程式为2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑，H2O减少，溶液的pH逐渐减小，B错误；阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，H2的物质的量为3.36 L÷22.4 L·mol－1＝0.15 mol，则转移电子为2×0.15 mol＝0.3 mol，阳极反应为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋。根据差量法进行计算：设阳极增重的质量为x。
2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑～6e－ Δm
6 mol 48 g
0.3 mol x
＝，解得x＝2.4 g，即阳极增重2.4 g，C正确；根据电流的方向可知，阳离子移向阴极，所以H＋移向石墨电极，D错误。
7．把物质的量均为0.1 mol的CuCl2和H2SO4溶于水制成100 mL的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是( )
A．电路中共转移0.6NA个电子
B．阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2 mol
C．阴极质量增加3.2 g
D．电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 mol·L－1
解析：选A。阳极开始产生Cl2，后产生O2，阴极开始产生Cu，后产生H2，根据题意两极收集到的气体在相同条件下体积相同，则阴极产生0.2 mol H2，阳极产生0.1 mol Cl2和0.1 mol O2，则转移电子数为0.6NA，A正确、B错误；阴极析出铜0.1 mol，即6.4 g，C错误；电解后溶液的体积未知，故不能计算浓度，D错误。
8．1 L某溶液中含有的离子如下表：
离子
Cu2＋
Al3＋
NO
Cl－
物质的量浓度(mol/L)
1
1
a
1
用惰性电极电解该溶液，当电路中有3 mol e－通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是( )
A．电解后溶液呈酸性
B．a＝3
C．阳极生成1.5 mol Cl2
D．阴极析出的金属是铜与铝
解析：选A。 1 mol Cu2＋放电的过程中，另一极Cl－和OH－各放电1 mol，故溶液显酸性，A正确；根据电荷守恒可推知a＝4，B不正确；Cl－的物质的量为1 mol，阳极不会产生1.5 mol Cl2，C不正确；铝较活泼，在溶液中Al3＋不会放电，D不正确。
9．用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．通电后阴极区附近溶液pH会增大
C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区
D．纯净的KOH溶液从b口导出
解析：选C。A项，阳极发生氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A正确；B项，阴极发生还原反应，消耗氢离子产生氢气，必然会使溶液中氢离子浓度减小，所以溶液pH增大，B正确；C项，钾离子是通过交换膜从阳极移向阴极，这样才可以达到提纯氢氧化钾的作用，C错误；D项，纯净的KOH在阴极制得从b口排出，D正确。
10．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是( )
A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极
B．阳极区pH增大
C．图中的b>a
D．该过程中的产品主要为H2SO4和H2
解析：选B。由图可知与X电极相连的电极区发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，所以Pt(Ⅰ)为阴极，X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极，A正确。在阴极区由于发生反应2H＋＋2e－===H2↑，破坏了附近的水的电离平衡，水继续电离，最终导致阴极区的 c(OH－)增大，pH增大，溶液碱性增强；在阳极区，发生反应SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋，HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋，溶液中的 c(H＋)增大，溶液的酸性增强，pH减小，B错误。根据B选项的分析可知在阳极区由于不断产生硫酸，所以产生的硫酸的浓度比加入的硫酸的浓度要大，C正确。在反应的过程中，阳极区不断产生H2SO4，阴极区不断产生H2，阴极区得到的Na2SO3溶液则循环使用，因此该过程中的产品主要为H2SO4和H2，D正确。
二、非选择题
11．Ⅰ.如图所示为探究金属腐蚀条件的实验装置图，请分析实验并回答下列问题：
(1)若起始时甲、乙、丙3套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是________。
(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越________(填“高”或“低”)，钢铁越易腐蚀。
(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为_____________________________。
Ⅱ.利用化学反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，请你选择合适的电极材料和电解质溶液，设计一个原电池。可供选择的电极材料：铁棒、铜棒、石墨棒。
可供选择的电解质溶液：CuCl2溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液。
请填写下列空白：
(1)选择________作正极材料，________作负极材料；选择________作电解质溶液。
(2)写出有关的电极反应式：
正极：________________________________________________________________；
负极：________________________________________________________________。
解析：Ⅰ.(1)甲、乙、丙3套装置中的乙装置形成了原电池，铁作负极失电子，碳作正极，氧气得电子，使试管内压强降低，所以乙中导管中液面上升最高。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越高，越易形成原电池，钢铁越易腐蚀。(3)乙装置形成了原电池，碳作正极，氧气得电子，电极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
Ⅱ.把氧化还原反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2拆成两个半反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(还原反应)，是正极的反应式；Cu－2e－===Cu2＋(氧化反应)，是负极的反应式；含Fe3＋的溶液作电解液，活泼性不同的金属或非金属作两极，其中铜棒作负极，石墨棒作正极。
答案：Ⅰ.(1)乙 (2)高 (3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
Ⅱ.(1)石墨棒 铜棒 FeCl3溶液 (2)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu－2e－===Cu2＋
12．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
(1)若X、Y都是惰性电极，a是AgNO3 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴石蕊试液，则：
①电解池中Y电极上的电极反应式为____________________________________；在Y电极附近观察到的实验现象是__________________________________________；检验该电极反应产物的方法是__________________________________________。
②X电极上的电极反应式为______________________________________________。
(2)如要用电解方法精炼粗镍，电解液a选用Ni(NO3)2溶液，则：
①X电极的材料是________，电极反应式为___________________________________。
②Y电极的材料是________，电极反应式为___________________________________。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)
解析：(1)用惰性电极电解AgNO3溶液时，阳极反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑；阴极反应：4Ag＋＋4e－===4Ag。与电源正极相连的电极为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。Y电极在反应过程中消耗了H2O电离出的OH－，生成了H＋，溶液呈酸性，加入石蕊试液显红色，Y电极产生氧气，能使带火星的木条复燃；X电极产生Ag。(2)电解精炼Ni时，用粗镍作阳极，纯镍为阴极。反应过程中阳极上的Ni以及比Ni活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Ni差的金属形成阳极泥；在阴极只有Ni2＋能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极，所以，X电极的材料是纯镍，电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni；Y电极的材料是粗镍，电极反应式为Ni－2e－===Ni2＋。
答案：(1)①2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 有无色气体放出，溶液变红 用带火星的木条检验，木条复燃 ②4Ag＋＋4e－===4Ag
(2)①纯镍 Ni2＋＋2e－===Ni
②粗镍 Ni－2e－===Ni2＋
13．知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。
(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是________(填化学式)，U形管________(填“左”或“右”)边的溶液变红。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的________极；该发生器中反应的总离子方程式为_______________________________。
(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可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示(其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过)。
①燃料电池B中的电极反应式分别为
负极：________________________________________________________________，
正极：________________________________________________________________。
②分析图3可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为________。
解析：(1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以气球a中气体是氯气，气球b中气体是氢气，同时阴极附近有NaOH生成，溶液呈碱性，无色酚酞遇碱变红色，所以U形管右边溶液变红色。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气，上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极，总反应离子方程式为Cl－＋H2OClO－＋H2↑。
(3)①B是燃料电池，右边电池中通入空气，左边原电池中通入气体Y，则Y是氢气，则电解池中左边电极是阳极，右边电极是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；燃料电池中通入空气的电极是正极，通入氢气的电极是负极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，负极、正极反应式分别为2H2－4e－＋4OH－===4H2O、O2＋4e－＋2H2O===4OH－。②图3电解池中加入NaOH的目的是增大溶液导电性，通入电解池后生成氢氧化钠，所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度；原电池中，正极上生成氢氧化钠，且其浓度大于加入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是b%>a%>c%。
答案：(1)H2 右
(2)负 Cl－＋H2OClO－＋H2↑
(3)①2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ ②b%>a%>c%
14．(1)电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
电化学降解NO的原理如图，电源正极为________(填“A”或“B”)，阴极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)如图是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。
①为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5，则所得溶液中c(NH)________(填“>”“＜”或“＝”)c(NO)。
②Ir－Ru惰性电极吸附O2生成H2O2，其电极反应式为________________________。
③理论上电路中每转移3 mol e－，最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是________g。
(3)电解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。其原理如图所示，KHCO3应进入________(填“阴极”或“阳极”)室。
简述再生K2CO3的原理：_________________________________________________。
解析：(1)由题给原理图可知，Ag－Pt电极上NO发生还原反应生成氮气，因此Ag－Pt电极为阴极，电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，则B为电源负极，A为电源正极。
(2)①溶液呈现电中性，c(NH)＋c(H＋)＝c(NO)＋c(OH－)，pH约为5呈酸性，即c(H＋)>c(OH－)，则c(NH)＜c(NO)；②Ir－Ru惰性电极吸附氧气，氧气得电子发生还原反应：O2＋2H＋＋2e－===H2O2；③4NH3＋3O2===2N2＋6H2O中，4 mol氨气转移12 mol电子，因此转移3 mol电子时，最多可以处理氨水中溶质NH3的物质的量为1 mol，其质量为17 g。
(3)根据题图所示，可知在阴极水电离产生的H＋获得电子变为氢气逸出，产生的OH－和HCO反应生成CO，使得K2CO3再生。
答案：(1)A 2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O
(2)①＜ ②O2＋2H＋＋2e－===H2O2 ③17
(3)阴极 在阴极水电离产生的H＋得电子生成H2，产生的OH－和HCO反应生成CO，使得K2CO3再生
【考纲要求】
理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。
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
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。
2．电解池(也叫电解槽)
(1)概念：把电能转变为化学能的装置。
(2)构成条件
①有与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。
(3)电极名称及电极反应式(以用惰性电极电解CuCl2溶液为例)
总反应方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑。
(4)电子和离子移动方向
①电子：从电源的负极流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。
②离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。
3．阴、阳两极上的放电顺序
阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。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＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋ 。
(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：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见离子的放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。
1．电解是把电能转变成化学能( )
2．电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化( )
3．某些不能自发进行的氧化还原反应，可以通过电解实现( )
4．电流通过电解质溶液不一定引起氧化还原反应( )
5．电解过程中，电子从电源正极流向电解池的阳极( )
答案：1.√ 2.√ 3.√ 4.× 5.×
题组一 考查电极反应式的书写
1．按要求书写有关的电极反应式及总反应方程式。
(1)用惰性电极电解AgNO3溶液
阳极反应式：__________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________；
总反应离子方程式：____________________________________________________。
(2)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：____________________________________________________。
(3)用铁作电极电解NaCl溶液
阳极反应式：__________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________；
总反应离子方程式：____________________________________________________。
(4)用铜作电极电解HCl溶液
阳极反应式：__________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________；
总反应离子方程式：____________________________________________________。
(5)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：____________________________________________________。
(6)用Al作阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极反应式：__________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________；
总反应化学方程式：____________________________________________________。
答案：(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
4Ag＋＋4e－===4Ag
4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋
(2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑
Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑
(3)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑
(4)Cu－2e－===Cu2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑
(5)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑
(6)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
6H＋＋6e－===3H2↑
2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
题组二 考查电解的规律
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( )
选项
a极板
b极板
x电极
z溶液
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
解析：选A。由题意知a极板质量增加，a应为阴极，则b为阳极，x为电源负极，y为电源正极，参考各个选项知，A项符合，电解时，a极板有Cu附着，b极板有O2放出；B项不符合，电解时a极板无质量变化；C项不符合，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；D项不符合，电解时，Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色有刺激气味的气体。
3．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
解析：选B。由电解的工作原理可推知：
类型
化学物质
pH变化
放O2生酸型
CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2
降低
放H2生碱型
KCl、CaCl2
升高
电解电解质型
CuCl2
—
HCl
升高
电解H2O型
NaNO3、Na2SO4、K2SO4
不变
KOH
升高
HNO3
降低
惰性电极电解电解质溶液的四种类型
类型
电极反应特点
电解质溶液
电解
对象
电解质
浓度
pH
电解质溶液复原
电解
水型
阴极：
4H＋＋4e－===2H2↑
阳极：
4OH－－4e－
===2H2O＋O2↑
强碱
(NaOH)
水
增大
增大
加水
含氧酸
(H2SO4)
水
增大
减小
加水
活泼金属的含氧酸盐(Na2SO4)
水
增大
不变
加水
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(HCl)
电解质
减小
增大
通入氯化氢气体
不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2)
电解质
减小
——
加氯化铜
放H2
生碱型
阴极：H2O放
H2生成碱
阳极：电解质
阴离子放电
活泼金属的无氧酸盐(NaCl)
电解质
和水
生成
新电
解质
增大
通入氯化氢气体
放O2
生酸型
阴极：电解质
阳离子放电
阳极：H2O放
O2生成酸
不活泼金属的含氧酸盐(CuSO4)
电解质
和水
生成
新电
解质
减小
加氧化铜
考点二 电解原理的应用
1．氯碱工业
(1)电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)。
(2)总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
(3)生产流程图
2．电镀和电解精炼铜
电镀(Fe表面镀Cu)
电解精炼铜
阳极
电极材料
镀层金属铜
粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)
电极反应
Cu－2e－===Cu2＋
Zn－2e－===Zn2＋、
Fe－2e－===Fe2＋、
Ni－2e－===Ni2＋、
Cu－2e－===Cu2＋
阴极
电极材料
待镀金属铁
纯铜
电极反应
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液
含Cu2＋的盐溶液
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阳极泥
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。
(1)冶炼钠
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na。
(2)冶炼镁
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极反应式：Mg2＋＋2e－===Mg。
(3)冶炼铝
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
阳极反应式：6O2－－12e－===3O2↑；
阴极反应式：4Al3＋＋12e－=== 4Al。
1．电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料( )
2．电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变( )
3．电解熔融的氯化钠可以制取烧碱、氯气、氢气( )
4．电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料( )
5．在镀件上电镀铜，电镀过程中阳极减少的质量等于阴极增加的质量( )
6．电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3( )
答案：1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√ 6.×
题组一 考查电解原理在工业中的应用
1．利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是( )
A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠
B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4
C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属
D．外加电流的阴极保护法中，Y是待保护金属
解析：选D。电解饱和食盐水时，阴极区得到H2和NaOH。铜的电解精炼时，应用粗铜作阳极、纯铜作阴极。电镀时，应以镀层金属作阳极、待镀金属作阴极。
2．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( )
A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极
B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应
C．阴极上发生的反应是 Cu2＋＋2e－===Cu
D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
解析：选C。根据电解原理，粗铜作阳极，比铜活泼的Zn、Fe等杂质发生氧化反应，比Cu不活泼的金属单质，如Ag等在阳极底部沉积；精铜作阴极，只发生Cu2＋＋2e－===Cu。
3．如图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是( )
A．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
B．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
C．通电后，O2－、Cl－均向阴极移动
D．石墨电极的质量不发生变化
解析：选B。电解质中的阴离子O2－、Cl－向阳极移动，由图示可知阳极生成O2、CO、CO2，所以电极反应为2O2－－4e－===O2↑，O2与石墨反应生成CO、CO2，石墨电极质量减小，A、C、D项错误，只有B项正确。
题组二 考查电解原理在计算中的应用
4．将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为( )
A．4×10－3 mol/L B．2×10－3 mol/L
C．1×10－3 mol/L D．1×10－7 mol/L
解析：选A。根据电解规律可知，阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，增重0.064 g，应是Cu的质量，根据总反应方程式：
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
2×64 g 4 mol
0.064 g x
解得x＝0.002 mol，
c(H＋)＝＝4×10－3 mol/L。
5．用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为( )
A．0.4 mol B．0.5 mol
C．0.6 mol D．0.8 mol
解析：选C。电解硫酸铜溶液时，开始发生反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，后来发生反应：2H2O2H2↑＋O2↑。如果只按照第一阶段的电解，反应后只需要加入氧化铜或碳酸铜即可恢复原电解质溶液。而题目中加入的是碱式碳酸铜，相当于加入了0.2 mol氧化铜和0.1 mol水，而0.1 mol水是第二阶段的反应所消耗的，该阶段转移了0.2 mol电子，第一阶段转移了0.4 mol电子，即一共转移了0.6 mol电子，C项正确。
6．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6 mol·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 mol·L－1
B．上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol
D．电解后溶液中c(H＋)为0.2 mol·L－1
解析：选A。石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－===Cu，2H＋＋2e－===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 mol 电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol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 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO)，不难算出：电解前c(K＋)＝0.2 mol·L－1，电解后c(H＋)＝0.4 mol·L－1。
电解计算中常用的三种方法
(1)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 mol 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)
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。
考点三 金属的腐蚀与防护
1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟干燥气体或非电解质液体接触
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
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：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
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
联系
吸氧腐蚀更普遍
铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
3．金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
a．负极：比被保护金属活泼的金属；
b．正极：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性金属。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(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．纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样( )
2．Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( )
3．铝在空气中易生成氧化膜而被完全腐蚀，该过程属于化学腐蚀( )
4．钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋( )
5．在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用( )
6．外加电流的阴极保护法构成了电解池，牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀( )
答案：1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√
题组一 考查电化学腐蚀的实验探究
1．如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是( )
A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应
B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀
C．红墨水回升时，碳电极的反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．具支试管中溶液pH逐渐减小
解析：选C。生铁片中的碳是原电池的正极，A错误；雨水酸性较强，开始时铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误；红墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错误。
2．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2＋
Fe3O4
Fe2O3
FeO
下列说法错误的是( )
A．当pH＜4时，碳钢主要发生析氢腐蚀
B．当pH＞6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C．当pH＞14时，正极反应为O2 ＋ 4H＋ ＋ 4e－===2H2O
D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓
解析：选C。 当pH>14时，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
题组二 考查金属腐蚀的快慢比较
3．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为( )
A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
解析：选C。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。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的金属活泼性差别大于Fe和Sn的，故FeCu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，Fe的腐蚀最快。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，Fe的腐蚀最慢。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。
4．相同材质的铁在下图中各情形下最不易被腐蚀的是( )
解析：选C。A中，食醋作电解质溶液，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属电极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；B中，食盐水作电解质溶液，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；D中，酸雨作电解质溶液，铁铆钉和铜板分别作负极、正极，形成原电池。
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，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
题组三 考查金属的防护
5．为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是( )
A．将青铜器放在银质托盘上
B．将青铜器与直流电源的正极相连
C．将青铜器保存在潮湿的空气中
D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
解析：选D。A、C两项易构成原电池，且铜作负极，会加快铜的腐蚀；B项，青铜器作电解池的阳极，腐蚀最快；在青铜器的表面覆盖防渗的高分子膜，防止了原电池的形成，避免了金属的腐蚀，D正确。
6．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋
解析：选B。A中钢管与电源正极连接，成为电解池的阳极而溶解，加速了钢管的腐蚀，A错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，形成了一层致密的氧化物保护膜，可保护内部不被腐蚀，B正确；钢管与铜管露天堆放在一起，潮湿的空气作为电解质溶液，铜管为正极、钢管为负极，发生电化学腐蚀，加速了钢管的腐蚀，C错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－2e－===Fe2＋，D错误。
1．(2017·高考全国卷Ⅱ，11，6分)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H2SO4H2C2O4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－===Al
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
解析：选C。利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H＋放电，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。
2．(2017·高考全国卷Ⅰ，11，6分)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：选C。依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于0，铁不容易失去电子，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。
3．(2017·高考海南卷)一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是( )
A．Pd电极b为阴极
B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3
C．H＋由阳极向阴极迁移
D．陶瓷可以隔离N2和H2
解析：选A。此装置为电解池，总反应是N2＋3H22NH3，Pd电极b上是氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故B说法正确；H＋在阴极上与N2反应，则H＋由阳极移向阴极，故C说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D说法正确。
4．(2016·高考全国卷Ⅰ，11，6分)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是( )
A．通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
解析：选B。该装置为电解池。H2O在正(阳)极区放电，生成O2和H＋，正(阳)极区溶液pH减小，中间隔室中的阴离子SO通过cd离子交换膜移向正(阳)极，故正(阳)极区得到H2SO4；当电路中通过1 mol电子时生成0.25 mol O2；H2O在负(阴)极区放电，生成OH－和H2，负(阴)极区溶液pH增大，中间隔室中的阳离子Na＋通过ab离子交换膜移向负(阴)极，故负(阴)极区可得到NaOH；A、C、D项错误，B项正确。
5．(2015·高考四川卷)用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是( )
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－ －2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
解析：选D。A．由题干信息可知Cl－在阳极放电生成ClO－，则阳极应为惰性电极，A项正确；B．Cl－在阳极放电生成ClO－，Cl的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液呈碱性，B项正确；C．阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，在碱性条件下，H2O提供阳离子(H＋)，C项正确；D．由于溶液是碱性条件，故除去CN－发生的反应为2CN－＋5ClO－ ＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D项错误。
6．(2015·高考福建卷)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，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 mol O2，有44 g CO2被还原
D．a电极的反应为3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O
解析：选B。该装置为电解装置，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，H＋为阳离子，在电解池中向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 mol O2，转移4 mol电子，C3H8O中碳元素的化合价是－2，3CO2→C3H8O，转移18 mol电子，故生成1 mol O2消耗 2/3 mol 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。
7．(2015·高考上海卷)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．d 为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
解析：选D。A．由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时铁片的腐蚀速率快，正确。B．d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确。C．若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。D．d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。8.(2015·高考重庆卷)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
(1)腐蚀过程中，负极是________(填图中字母“a”或“b”或“c”)；
(2)环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为______________________________________；
(3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为______L(标准状况)。
解析：(1)负极发生失电子的反应，铜作负极失电子，因此负极为c。负极反应：Cu－2e－===Cu2＋，正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(2)正极反应产物为OH－，负极反应产物为Cu2＋，两者与Cl－反应生成Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。
(3)4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量为0.02 mol，由Cu元素守恒知，发生电化学腐蚀失电子的Cu单质的物质的量为0.04 mol，失去电子0.08 mol，根据电子守恒可得，消耗O2的物质的量为0.02 mol，所以理论上消耗氧气的体积为0.448 L(标准状况)。
答案：(1)c
(2)2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
(3)0.448
一、选择题
1．取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是( )
A．b电极是阴极
B．a电极与电源的正极相连接
C．电解过程中，水是氧化剂
D．b电极附近溶液的pH变小
解析：选D。电解饱和NaCl溶液，阳极生成Cl2，Cl2与水反应生成HClO和HCl，盐酸具有酸性，可使pH试纸变红色，HClO具有漂白性，又可将红色漂白，故内圆为白色，外圈为红色，可推出a为阳极，b为阴极，A正确；a为阳极与电源正极相连，B正确；电解过程中，H2O得电子，为氧化剂，C正确；b电极附近有OH－生成，pH增大，D错误。
2．下列有关电化学装置完全正确的是( )
A
B
C
D
铜的精炼
铁上镀银
防止Fe被腐蚀
构成铜锌原电池
解析：选C。电解精炼铜时，应该用粗铜作阳极，精铜作阴极，A错误；铁上镀银时，应该用银作阳极，铁作阴极，B错误；C是外加电流的阴极保护法，正确；铜锌原电池中，锌应插入硫酸锌溶液中，铜应插入硫酸铜溶液中，D错误。
3．烧杯A中盛放0.1 mol/L的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1 mol/L的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，组成的装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A．A为原电池，B为电解池
B．A为电解池，B为原电池
C．当A烧杯中产生0.1 mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 mol
D．经过一段时间，B烧杯中溶液溶质的浓度减小
解析：选B。构成A装置的是活泼性不同的两电极，两电极均浸在电解质溶液中，两极形成了闭合回路，所以A装置为原电池装置，且A装置为B装置提供电能，B装置为电解池。A装置中的电极反应式为正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋。B装置中的电极反应式为阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。B装置是电解氯化铜溶液，放出Cl2并析出Cu，溶液溶质的浓度减小。
4．载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气。某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置中得电子的电极发生的反应是2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－。下列判断错误的是( )
A．上述电化学装置相当于电解池
B．上述装置进行的总反应为2CO2===2CO＋O2
C．反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强
D．失电子的电极发生的反应是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
解析：选C。A．该电池是利用化学能转化为电能，符合电解池原理，所以上述电化学装置相当于电解池，故A正确；B．该电池中，阴极上电极反应式为2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，得失电子相同条件下将两个电极反应式相加即得电池总反应式为2CO2===2CO＋O2，故B正确；C．阴极反应生成的OH－在阳极完全反应，电池总反应式为2CO2===2CO＋O2，所以反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性不变，故C错误；D．阳极上氢氧根离子失电子生成氧气供给呼吸，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故D正确。
5．如图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是( )
A．滤纸上c点附近会变红色
B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大
C．Z中溶液的pH先减小，后增大
D．溶液中的SO向Cu电极定向移动
解析：选A。紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，NaCl溶液中H＋放电，产生OH－，c点附近会变红色，A正确；电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH－放电：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子，生成铜，总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO向Pt电极定向移动，B、D不正确。随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，继续电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，C不正确。
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Al－3e－＋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
解析：选C。电解质为硫酸溶液，OH－不可能参加反应，A错误；根据原电池装置和题目信息可知电解总反应方程式为2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑，H2O减少，溶液的pH逐渐减小，B错误；阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，H2的物质的量为3.36 L÷22.4 L·mol－1＝0.15 mol，则转移电子为2×0.15 mol＝0.3 mol，阳极反应为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋。根据差量法进行计算：设阳极增重的质量为x。
2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑～6e－ Δm
6 mol 48 g
0.3 mol x
＝，解得x＝2.4 g，即阳极增重2.4 g，C正确；根据电流的方向可知，阳离子移向阴极，所以H＋移向石墨电极，D错误。
7．把物质的量均为0.1 mol的CuCl2和H2SO4溶于水制成100 mL的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是( )
A．电路中共转移0.6NA个电子
B．阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2 mol
C．阴极质量增加3.2 g
D．电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 mol·L－1
解析：选A。阳极开始产生Cl2，后产生O2，阴极开始产生Cu，后产生H2，根据题意两极收集到的气体在相同条件下体积相同，则阴极产生0.2 mol H2，阳极产生0.1 mol Cl2和0.1 mol O2，则转移电子数为0.6NA，A正确、B错误；阴极析出铜0.1 mol，即6.4 g，C错误；电解后溶液的体积未知，故不能计算浓度，D错误。
8．1 L某溶液中含有的离子如下表：
离子
Cu2＋
Al3＋
NO
Cl－
物质的量浓度(mol/L)
1
1
a
1
用惰性电极电解该溶液，当电路中有3 mol e－通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是( )
A．电解后溶液呈酸性
B．a＝3
C．阳极生成1.5 mol Cl2
D．阴极析出的金属是铜与铝
解析：选A。 1 mol Cu2＋放电的过程中，另一极Cl－和OH－各放电1 mol，故溶液显酸性，A正确；根据电荷守恒可推知a＝4，B不正确；Cl－的物质的量为1 mol，阳极不会产生1.5 mol Cl2，C不正确；铝较活泼，在溶液中Al3＋不会放电，D不正确。
9．用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．通电后阴极区附近溶液pH会增大
C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区
D．纯净的KOH溶液从b口导出
解析：选C。A项，阳极发生氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A正确；B项，阴极发生还原反应，消耗氢离子产生氢气，必然会使溶液中氢离子浓度减小，所以溶液pH增大，B正确；C项，钾离子是通过交换膜从阳极移向阴极，这样才可以达到提纯氢氧化钾的作用，C错误；D项，纯净的KOH在阴极制得从b口排出，D正确。
10．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是( )
A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极
B．阳极区pH增大
C．图中的b>a
D．该过程中的产品主要为H2SO4和H2
解析：选B。由图可知与X电极相连的电极区发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，所以Pt(Ⅰ)为阴极，X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极，A正确。在阴极区由于发生反应2H＋＋2e－===H2↑，破坏了附近的水的电离平衡，水继续电离，最终导致阴极区的 c(OH－)增大，pH增大，溶液碱性增强；在阳极区，发生反应SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋，HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋，溶液中的 c(H＋)增大，溶液的酸性增强，pH减小，B错误。根据B选项的分析可知在阳极区由于不断产生硫酸，所以产生的硫酸的浓度比加入的硫酸的浓度要大，C正确。在反应的过程中，阳极区不断产生H2SO4，阴极区不断产生H2，阴极区得到的Na2SO3溶液则循环使用，因此该过程中的产品主要为H2SO4和H2，D正确。
二、非选择题
11．Ⅰ.如图所示为探究金属腐蚀条件的实验装置图，请分析实验并回答下列问题：
(1)若起始时甲、乙、丙3套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是________。
(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越________(填“高”或“低”)，钢铁越易腐蚀。
(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为_____________________________。
Ⅱ.利用化学反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，请你选择合适的电极材料和电解质溶液，设计一个原电池。可供选择的电极材料：铁棒、铜棒、石墨棒。
可供选择的电解质溶液：CuCl2溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液。
请填写下列空白：
(1)选择________作正极材料，________作负极材料；选择________作电解质溶液。
(2)写出有关的电极反应式：
正极：________________________________________________________________；
负极：________________________________________________________________。
解析：Ⅰ.(1)甲、乙、丙3套装置中的乙装置形成了原电池，铁作负极失电子，碳作正极，氧气得电子，使试管内压强降低，所以乙中导管中液面上升最高。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越高，越易形成原电池，钢铁越易腐蚀。(3)乙装置形成了原电池，碳作正极，氧气得电子，电极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
Ⅱ.把氧化还原反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2拆成两个半反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(还原反应)，是正极的反应式；Cu－2e－===Cu2＋(氧化反应)，是负极的反应式；含Fe3＋的溶液作电解液，活泼性不同的金属或非金属作两极，其中铜棒作负极，石墨棒作正极。
答案：Ⅰ.(1)乙 (2)高 (3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
Ⅱ.(1)石墨棒 铜棒 FeCl3溶液 (2)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu－2e－===Cu2＋
12．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
(1)若X、Y都是惰性电极，a是AgNO3 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴石蕊试液，则：
①电解池中Y电极上的电极反应式为____________________________________；在Y电极附近观察到的实验现象是__________________________________________；检验该电极反应产物的方法是__________________________________________。
②X电极上的电极反应式为______________________________________________。
(2)如要用电解方法精炼粗镍，电解液a选用Ni(NO3)2溶液，则：
①X电极的材料是________，电极反应式为___________________________________。
②Y电极的材料是________，电极反应式为___________________________________。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)
解析：(1)用惰性电极电解AgNO3溶液时，阳极反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑；阴极反应：4Ag＋＋4e－===4Ag。与电源正极相连的电极为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。Y电极在反应过程中消耗了H2O电离出的OH－，生成了H＋，溶液呈酸性，加入石蕊试液显红色，Y电极产生氧气，能使带火星的木条复燃；X电极产生Ag。(2)电解精炼Ni时，用粗镍作阳极，纯镍为阴极。反应过程中阳极上的Ni以及比Ni活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Ni差的金属形成阳极泥；在阴极只有Ni2＋能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极，所以，X电极的材料是纯镍，电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni；Y电极的材料是粗镍，电极反应式为Ni－2e－===Ni2＋。
答案：(1)①2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 有无色气体放出，溶液变红 用带火星的木条检验，木条复燃 ②4Ag＋＋4e－===4Ag
(2)①纯镍 Ni2＋＋2e－===Ni
②粗镍 Ni－2e－===Ni2＋
13．知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。
(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是________(填化学式)，U形管________(填“左”或“右”)边的溶液变红。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的________极；该发生器中反应的总离子方程式为_______________________________。
(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可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示(其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过)。
①燃料电池B中的电极反应式分别为
负极：________________________________________________________________，
正极：________________________________________________________________。
②分析图3可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为________。
解析：(1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以气球a中气体是氯气，气球b中气体是氢气，同时阴极附近有NaOH生成，溶液呈碱性，无色酚酞遇碱变红色，所以U形管右边溶液变红色。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气，上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极，总反应离子方程式为Cl－＋H2OClO－＋H2↑。
(3)①B是燃料电池，右边电池中通入空气，左边原电池中通入气体Y，则Y是氢气，则电解池中左边电极是阳极，右边电极是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；燃料电池中通入空气的电极是正极，通入氢气的电极是负极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，负极、正极反应式分别为2H2－4e－＋4OH－===4H2O、O2＋4e－＋2H2O===4OH－。②图3电解池中加入NaOH的目的是增大溶液导电性，通入电解池后生成氢氧化钠，所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度；原电池中，正极上生成氢氧化钠，且其浓度大于加入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是b%>a%>c%。
答案：(1)H2 右
(2)负 Cl－＋H2OClO－＋H2↑
(3)①2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ ②b%>a%>c%
14．(1)电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
电化学降解NO的原理如图，电源正极为________(填“A”或“B”)，阴极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)如图是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。
①为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5，则所得溶液中c(NH)________(填“>”“＜”或“＝”)c(NO)。
②Ir－Ru惰性电极吸附O2生成H2O2，其电极反应式为________________________。
③理论上电路中每转移3 mol e－，最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是________g。
(3)电解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。其原理如图所示，KHCO3应进入________(填“阴极”或“阳极”)室。
简述再生K2CO3的原理：_________________________________________________。
解析：(1)由题给原理图可知，Ag－Pt电极上NO发生还原反应生成氮气，因此Ag－Pt电极为阴极，电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，则B为电源负极，A为电源正极。
(2)①溶液呈现电中性，c(NH)＋c(H＋)＝c(NO)＋c(OH－)，pH约为5呈酸性，即c(H＋)>c(OH－)，则c(NH)＜c(NO)；②Ir－Ru惰性电极吸附氧气，氧气得电子发生还原反应：O2＋2H＋＋2e－===H2O2；③4NH3＋3O2===2N2＋6H2O中，4 mol氨气转移12 mol电子，因此转移3 mol电子时，最多可以处理氨水中溶质NH3的物质的量为1 mol，其质量为17 g。
(3)根据题图所示，可知在阴极水电离产生的H＋获得电子变为氢气逸出，产生的OH－和HCO反应生成CO，使得K2CO3再生。
答案：(1)A 2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O
(2)①＜ ②O2＋2H＋＋2e－===H2O2 ③17
(3)阴极 在阴极水电离产生的H＋得电子生成H2，产生的OH－和HCO反应生成CO，使得K2CO3再生
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