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2019届二轮复习 电化学 学案（全国通用）
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第8讲 电化学
最新考纲
考向分析
1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。
2．理解金属发生化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。
电化学内容是高考试卷中的常客，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。在第Ⅱ卷中会以应用性和综合性进行命题，如与生产生活(如金属的腐蚀和防护等)相联系，也无机推断、实验及化学计算等学科内知识综合，尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、负极材料分析和电极反应式的书写。题型新颖、但不偏不怪，只要注意基础知识的落实，以及能力的训练便可以从容应对。
考点一 原电池原理、化学电源
Z (课前)
1．(2017·全国Ⅲ卷·11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( D )
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中的Li2S2的量越多
[解析] 本题考查电化学知识。原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14 g，B项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。
2．(2018·全国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( C )
A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O
B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S
C．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。C错：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。A对：由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O。B对：将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S。D对：Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中。
3．(2018·全国Ⅲ·11)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是( D )
A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2
[解析] 由题意知，放电时负极反应为Li－e－===Li＋，正极反应为(2－x)O2＋4Li＋＋4e－===2Li2O2－x(x＝0或1)，电池总反应为(1－)O2＋2Li===Li2O2－x。D对：充电时的电池总反应与放电时的电池总反应互为逆反应，故充电时电池总反应为Li2O2－x ===2Li＋(1－)O2。A错：该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极。B错：该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极。C错：该电池放电时，电解质溶液中的Li＋向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li＋向锂材料区迁移。
4．(2016·全国Ⅱ卷·11)Mg—AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( B )
A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋
B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag
C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移
D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
[解析] 该题考查原电池原理的应用，意在考查考生运用化学理论知识解决实际问题的能力。该电池中Mg作负极，失去电子发生氧化反应，生成Mg2＋，A项正确；正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B项错误；电池放电时，Cl－从正极向负极移动，C项正确；在负极，Mg会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，D项正确。
R (课堂)
知能补漏
1．“五类”依据判断原电池电极：
判断依据
电极
电极材料
电极反应
电子流向
离子移向
电极现象
负极
活泼金属
氧化反应
流出
阴离子移向
电极质量减小
正极
不活泼金属或非金属
还原反应
流入
阳离子移向
电极增重或质量不变
2.“三步”突破原电池电极反应式的书写：
第一步：分析氧化还原反应
根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正负极反应物质及电子得失数目
第二步：注意电解质溶液环境
分析电解质溶液的酸碱性及离子参加反应的情况，确定电极反应，写出电极反应式
第三步：合并正、负电极反应
调整两极反应式中得失电子数目相等并叠加，消去电子，得出总反应式
3．解答新型化学电源的步骤
(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。
(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。
(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的为负极反应。
(4)电极反应→总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式→另一电极反应式。
【例】(2018·石嘴山三模)镍氢电池(NiMH)正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金，该电池在充电过程中的总反应方程式是Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH。
(1)放电时负极反应为 H2－2e－＋2OH－===2H2O ；
(2)充电时阳极反应为 Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O 。
(3)利用镍氢电池电解50 mL 1.00 mol·L－1食盐水，电解一段时间后，收集到标准状况下的X2气体1.12 L(设电解后溶液体积不变)。则电解后溶液的pH＝_14__，阳极产生气体的体积在标准状况下是_0.84__L。
[解析] 镍氢电池放电时，负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，正极反应为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，则充电时阳极反应为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O。利用镍氢电池电解50 mL 1.00 mol·L－1食盐水时，Fe为阴极，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，当产生1.12 L H2(0.05 mol)时，电子共转移0.1 mol，NaCl完全电解，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，产生0.025 mol Cl2，共转移0.05 mol e－，NaCl电解完以后，阳极上有4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，生成0.012 5 mol O2，最终为NaOH溶液，根据钠离子守恒，c(OH－)＝c(Na＋)＝1 mol·L－1，则pH＝14，阳极产生气体的总体积为(0.025＋0.012 5) mol×22.4 L·mol－1＝0.84 L。
【练习】(新题预测)如图所示为可充电的全钒液流电池构造示意图，该电池中的隔膜只允许H＋通过。电池放电时，负极区溶液的pH将_增大__(填“增大”“减小”或“不变”)，电池充电时，阳极的电极反应式为 VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋ 。
[解析] 电池放电时，负极反应：V2＋－e－===V3＋，正极反应：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，H＋向正极移动，负极区溶液的pH增大；电池充电时，阳极的电极反应式为VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋。
B (课后)
1．(2018·黄山二模)某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽内盛放含铬废水，工作原理如图所示，下列说法不正确的是( B )
A．A接电源正极
B．B极区附近溶液pH降低
C．A极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
D．若不考虑气体的溶解，有0.1 mol Cr2O被还原时，生成标准状况下13.44 L H2
[解析] B极上产生H2，依据电解原理，B极为阴极，A极是阳极，A接电源的正极，A正确；阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，溶液的pH增大，B错误；阳极铁作电极，Fe－2e－===Fe2＋，利用Fe2＋具有还原性，Fe由＋2→＋3，Cr2O具有氧化性，Cr由＋6→＋3，最小公倍数是6，根据原子守恒，得出Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，正确；根据2H＋＋2e－===H2↑，产生标准状况下13.44 L氢气，转移电子＝1.2 mol，同时阳极生成Fe2＋的物质的量为0.6 mol，据Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，得出0.1 mol Cr2O被还原，D正确。
2．某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是( C )
A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－x e－===xLi＋＋C6
C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－x e－＝Li1－xCoO2＋xLi＋
[解析] 放电时，阳离子向原电池的正极移动，A选项正确；Li1－xCoO2中Li显＋1价，氧显－2价，则Co显＋(3＋x)价，LixC6中Li和C均显0价。负极发生氧化反应，其电极反应式为LixC6－xe－===x Li＋＋C6，B选项正确；充电时，C6为电解池的阴极，电极反应式为xLi＋＋C6＋x e－===LixC6，若转移1 mol电子，石墨电极质量增加7 g，C选项错误；正极发生还原反应，其电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，则充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D选项正确。
3．(新题预测)一种以NaBH4和H2O2为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是( C )
A．电池的正极反应式为H2O2＋2e－===2OH－
B．电池放电时Na＋从a极区移向b极区
C．电子从电极b经外电路流向电极a
D．b极室的输出液经处理后可输入a极室循环利用
[解析] 通入a电极的为BH、OH－，其中B失电子化合价升高生成BO，因此a为电池的负极，b为电池的正极，H2O2中O由－1价降到－2价发生还原反应，反应式为H2O2＋2e－===2OH－，A正确。原电池工作时，电解质溶液中的阳离子由负极区向正极区移动，B正确。电子由负极流出，正极流入，即a→b，故C错误。正极区产生的氢氧根，可以经处理后输入a极室循环使用，D正确。
考点二 电解原理的应用
Z (课前)
1．(2017·全国Ⅱ卷·11)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( C )
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] 本题考查电解原理的应用。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．(2016·全国Ⅰ卷·11)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( B )
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] 该题考查电解池原理，意在考查考生运用所学知识分析、解决问题的能力。该装置为电解池。H2O在正(阳)极区放电，生成O2和H＋，中间隔室中的阴离子SO通过cd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，正(阳)极区溶液pH减小，H2O在负(阴)极区放电，生成OH－和H2，负(阴)极区溶液pH增大，A、C、D项错误。H2O在负(阴)极区放电生成H2和OH－，中间隔室中的阳离子Na＋通过ab膜移向负(阴)极，故负(阴)极区可得到NaOH，而正(阳)极区可得到H2SO4，故B项正确。
3．(2018·全国Ⅱ)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na－CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是( D )
A．放电时，ClO向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO＋C
D．充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na
[解析] 根据电池的总反应知，放电时负极反应：4Na－4e－===4Na＋
正极反应：3CO2＋4e－===2CO＋C
充电时，阴(负)极：4Na＋＋4e－===4Na
阳(正)极：2CO＋C－4e－===3CO2↑
放电时，ClO向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放CO2，放电时吸收CO2。
4．(2016·北京·12)用石墨电极完成下列电解实验。
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( B )
A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．b处：2Cl－－2e－===Cl2↑
C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋
D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
[解析] 该题结合实验考查电化学知识，意在考查考生对电解池的熟练程度和理解能力。由于有外接电源，所以实验一和实验二均为电解池装置。实验一中，铁丝中的电流方向为从d到c，电子移动方向为从c到d，所以实验一的装置是比较复杂的电解池，其中a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极。a、d处发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A项正确；若b处发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，不足以解释b处“变红”和“褪色”现象，故B项错误；c处铁作阳极，发生反应Fe－2e－===Fe2＋，由于生成的Fe2＋浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故颜色上无明显变化，C项正确；实验二是一个更加复杂的电解池装置，两个铜珠的左端均为阳极，右端均为阴极，初始时两个铜珠的左端(阳极)均发生反应Cu－2e－===Cu2＋，右端(阴极)均发生反应2H＋＋2e－===H2↑，一段时间后，Cu2＋移动到m和n处，m、n处附近Cu2＋浓度增大，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，m、n处能生成铜，D正确。
R (课堂)
知能补漏
1．“五类”依据判断电解池电极
判断依据
电极
电极材料
电极反应
电子流向
离子移向
电极现象
阳极
与电源正极相连
氧化反应
流出
阴离子移向
电极溶解或pH减小
阴极
与电源负极相连
还原反应
流入
阳离子移向
电极增重或pH增大
2．电解池电极反应式的书写模式：
3．有关电化学计算的三大方法
(1)根据电子守恒计算
用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
(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出比例式计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒关系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)
4．电解池中电极反应式的书写方法
(1)书写步骤
①首先注意阳极是活性材料还是惰性材料。
②分析确定溶液中所有阴阳离子并清楚放电顺序。
③根据放电顺序分析放电产物。
④根据电解质溶液的酸碱性确定电极反应式中是否有H＋、OH－或H2O参与；最后配平电极反应式。
(2)介质对电极反应式的影响
①在电解池电极方程式中，如果是H＋或OH－放电，则电解质溶液的酸碱性对电极反应式没有影响。
②酸性溶液反应物或生成物中均没有OH－。
③碱性溶液反应物或生成物中均没有H＋。
(3)电极产物的溶解性对电极反应式的影响。
电解MgCl2溶液时的阴极反应式应为：Mg2＋＋2H2O＋2e－===Mg(OH)2↓＋H2↑，而不是2H＋＋2e－===H2↑。
总反应离子方程式为：Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑。
不能把电解MgCl2溶液的离子方程式写成：2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑，忽视了生成难溶的Mg(OH)2。
5．常见膜化学：
(1)膜的作用：阳离子交换膜允许阳离子通过，不允许阴离子通过；阴离子交换膜允许阴离子通过，不允许阳离子通过；质子交换膜允许质子通过而避免不同电极区域内某些离子间的反应。
(2)阴、阳离子交换膜的判断
①看清图示，是否在交换膜上标注了阴、阳离子，是否标注了电源的正、负极，是否标注了电子流向、电荷流向等，明确阴、阳离子的移动方向。
②根据原电池、电解池中阴、阳离子的移动方向，结合题意中给出的制备、电解物质等信息，找出物质生成或消耗的电极区域、确定移动的阴、阳离子，从而推知离子交换膜的种类。
【例】(2018·甘南三模)氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。电化学法是合成氨的一种新方法，其原理如图所示，下列说法正确的是( D )
A．图中所示物质中，X为H2，Y为N2
B．Y参与的电极反应为H2＋2e－===2H＋
C．当有3 g H＋通过质子交换膜时，Z的体积为22.4 L
D．反应过程中左边区域溶液pH逐渐升高
[解析] 根据图示H＋的移动方向，Y发生氧化反应，X为N2，A错误；Y参与的电极反应为H2－2e－===2H＋，B错误；未指明气体的状况，C错误；左侧电极反应为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，消耗H＋，pH升高，D正确。
B (课后)
1．(新题预测)工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法正确的是( B )
已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解
②氧化性：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)
A．碳棒上发生的电极反应：2H＋＋2e－===H2↑
B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断增大
C．电解结束时含镍酸性废水几乎不含Ni
D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式不会发生改变
[解析] 电极反应式为
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
阴极：Ni2＋＋2e－===Ni
2H＋＋2e－===H2↑
A错误；由于C室中Ni2＋、H＋不断减少，Cl－通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH－不断减少，Na＋通过阳离子膜从A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，B正确；由于H＋的氧化性大于Ni2＋(低浓度)的氧化性，且Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解，所以电解过程中，Ni2＋无法完全放电，C错误；若去掉A、B室间阳离子膜，在阳极Cl－首先放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，D错误。
2．(2017·新余二模)磷酸铁锂电池具有高效率输出、可快速充电、对环境无污染等优点，其工作原理如图。M电极是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许Li＋通过，电解反应式为LixC6＋Li1－xFePO4LiFePO4＋6C。下列说法正确的是( D )
A．放电时Li＋从右边移向左边
B．放电时M是负极，电极反应式为C－xe－===6C
C．充电时电路中通过0.5 mol电子，消耗36 g C
D．充电时N极连接电源的正极，电极反应式为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋
[解析] 根据电池反应式，得出LixC6作负极，Li1－xFePO4作正极，依据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即从左向右移动，A错误；根据A选项分析，M为负极，其电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋6C，B错误；充电时，阴极反应式xLi＋＋6C＋xe－===LixC6，通过0.5 mol电子，消耗 g的C，C错误；充电时，N极连接电源的正极，作阳极，电极反应式是电池正极反应式的逆过程，即LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋，D正确。
3．图示装置是某学习小组设计的电解池。
(1)电解时，a极电极反应式为 2H＋＋2e－===H2↑ ；
b极电极反应式为 2Cl－－2e－===Cl2↑ ；
电解总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(2)电解完成后，若溶液的体积为1 L，整个电解过程中共转移0.1 mol e－，则溶液的pH为_13__，若使电解质溶液复原，需通入氯化氢的物质的量为_0.1__mol。
(3)若用该装置给铁钉镀铜，则应用铜作_阳极__，用铁钉作_阴极__，电解质溶液应为_CuSO4__溶液。
(4)若用该装置原理保护铁闸门，应将铁闸门与电源的_阴极__相连；若采用牺牲阳极的阴极保护法保护铁闸门，利用的原理是_原电池原理__，应把铁闸门作_原电池的正__极。
考点三 金属的腐蚀与防护
Z (课前)
1．(2017·全国Ⅰ卷·11)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( C )
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] 本题考查实际应用中的电化学腐蚀(外加电流的阴极保护法)。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。
2．(2015·上海·14)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( D )
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] 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的速率快，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。
3．(2016·天津·3)下列叙述正确的是( D )
A．使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH)
B．金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率与氧气浓度无关
C．原电池中发生的反应达平衡时，该电池仍有电流产生
D．在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，说明CuS的溶解度比ZnS的小
[解析] 该题考查化学基本原理，意在考查考生运用化学概念分析问题的能力。催化剂可以降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，A项错误；金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率与氧气浓度有关，O2浓度越大，腐蚀速率越快，B项错误；反应达到平衡时，正负极的电势差为0，所以电池不会产生电流，C项错误；CuS不溶于盐酸，而ZnS溶于盐酸，说明CuS更难溶，对应的溶解度小，D项正确。
4．(2018·北京·12)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是( D )
A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
[解析] D错：K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼。A对：实验②中加入K3[Fe(CN)6]，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋。B对：对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀。C对：由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验。
R (课堂)
知能补漏
金属腐蚀与防护的类型
1．金属腐蚀两种类型比较
(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜呈酸性
水膜呈弱酸性或中性
正极反应
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
负极反应
Fe－2e－===Fe2＋
其他反应
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
(2)腐蚀快慢的比较
①一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀；
②对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中；
③活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；
④对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。
2．两种保护方法
(1)加防护层
如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。
(2)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金属活泼的金属；
②外加电流的阴极保护法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。
B (课后)
1．糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是( D )
A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期
B．脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为Fe－3e－===Fe3＋
C．脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．含有1.12 g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况)
[解析] 在脱氧过程中，由铁、碳作电极，氯化钠溶液作电解质溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀，该过程为放热反应；在脱氧过程中，碳作正极，铁作负极，铁失电子发生氧化反应，生成Fe2＋；在脱氧过程中，Fe失电子被氧化为Fe2＋，Fe2＋最终还是被氧气氧化为Fe3＋，由电子得失守恒知消耗氧气的体积(标准状况下)V(O2)＝22.4 L·mol－1×＝336 mL。
2．某同学利用如图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。(已知Fe2＋遇K3[Fe(CN)6]溶液呈蓝色)。
下列说法不合理的是( A )
A．①区Cu电极上产生气泡，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液后出现蓝色，Fe被腐蚀
B．②区Cu电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，Fe被腐蚀
C．③区Zn电极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液未出现蓝色，Fe被保护
D．④区Zn电极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，Fe被腐蚀
[解析] ①区发生吸氧腐蚀，Cu为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，Cu电极上不产生气泡，A项错误；②区Cu为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Cu电极附近溶液碱性增强，滴加酚酞后变成红色，Fe为阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，B项正确；③区Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe为正极，得到保护，C项正确；④区Zn为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Fe做阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，D项正确。
3．铁及其化合物与生产、生产关系密切。下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
(1)该电化学腐蚀称为_吸氧腐蚀__。
(2)图中A、B、C、D 4个区域，生成铁锈最多的是_B__(填字母)。
[解析] (1)金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。(2)发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，腐蚀得越严重。
1．(2018·潍坊一模)铅蓄电池的示意图如图所示。下列说法正确的是( D )
A．放电时，N为负极，其电极反应式：PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O
B．放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加
C．充电时，阳极反应式：PbSO4＋2e－===Pb＋SO
D．充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2
[解析] 放电时铅是负极，A错误；硫酸参与电极反应，浓度会减小，B错误；充电时，阳极发生氧化反应，失去电子，C错误；充电时正极连接到电源正极上作阳极，生成二氧化铅，D正确。
2．(2018·晋中一模)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2Cu＋H2O===Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是( D )
A．钛电极发生氧化反应
B．阳极附近溶液的pH逐渐增大
C．离子交换膜应采用阳离子交换膜
D．阳极反应式是2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
[解析] 钛电极为阴极，发生还原反应，A错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋ H2O，OH－由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C错误，D正确；由阴极区迁移过来的OH－在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B错误。
3．(2018·衡阳二模)在城市中，地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起金属管道、铁轨的腐蚀，原理简化如图所示，则下列有关说法不正确的是( D )
A．原理图可理解为两个串联的电解装置
B．溶液中铁丝被腐蚀时，左侧有无色气体产生，附近产生少量白色沉淀，随后变为灰绿色
C．地下管道被腐蚀，不易发现，也不便维修，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)
D．溶液中铁丝左侧的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
[解析] 由图可知，左侧Fe电极与电源的正极相连为阳极，铁丝左侧为阴极，形成电解池；铁丝右侧为阳极，右侧Fe电极与电源负极相连为阴极，形成电解池，故该装置可看作两个串联的电解装置，A正确。铁丝左侧为阴极，发生还原反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，左侧Fe电极生成的Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2白色沉淀，随后被氧化变成灰绿色，B正确，D错误。埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)，可减缓金属管道的腐蚀，C正确。
4．(2018·兰州一中高三测试)金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学腐蚀外，还有“氧浓差腐蚀”，如在管道或缝隙等处的不同部位氧的浓度不同，在氧浓度低的部位是原电池的负极。下列说法正确的是( D )
A．纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀
B．钢铁吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
C．海轮在浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀作用
D．在图示氧浓差腐蚀中，M极处发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
[解析] 纯铁发生腐蚀时，没有正极材料，不能构成原电池，所以发生化学腐蚀，A错误；钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，B错误；铜不如铁活泼，铜、铁在海水中形成原电池，Fe作负极，加快了海轮的腐蚀，C错误；因氧浓度低的部位是原电池的负极，由图示可知，M处O2浓度高，该处O2得到电子，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正确。
5．(2018·吉林长春高三联考)用如图所示的实验装置进行电化学实验，下列判断中正确的是( B )
A．若X为铝片，Y为镁片，Z为NaOH，将开关K置于B处，则镁为原电池的负极
B．若X为锌片，Y为铁片，Z为NaCl，将开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀
C．若X为铁片，Y为铜片，Z为CuSO4，将开关K置于A处可实现在铁片上镀铜
D．若X、Y均为碳棒，Z为Na2SO4，开关K置于A处，X极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
[解析] Al能与NaOH溶液反应，Mg不能，在Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池中，Al是负极，A错误；若X为锌片，开关K置于A或B处时，铁为阴极或正极，铁片上均发生还原反应，均可减缓铁的腐蚀，B正确；在铁片上镀铜时，应用铜作阳极，铁作阴极，即X应为铜片，Y为铁片，C错误；用惰性电极电解Na2SO4溶液时，阳极(X)发生氧化反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，D错误。
6．(2018·泰安二模)厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理，同时得到乳酸，工作原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。下列说法正确的是( C )
A．通电后，阳极附近pH增大
B．电子从负极经电解质溶液回到正极
C．通电后，A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室
D．当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol的O2生成
[解析] 阳极上水电离产生的OH－放电，c(H＋)增大，pH减小，A错误；电子通过导线传递，不经过电解液，B错误；H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A－从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，H＋＋A－===HA，乳酸浓度增大，C正确；OH－在阳极上失去电子发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成，D错误。
7．(2018·亳州二模)现代工业生产中常用电解氯化亚铁溶液的方法制得氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是( A )
A．左槽中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
B．右槽中的反应式：2H＋＋2e－===H2↑
C．H＋从电解池左槽迁移到右槽
D．FeCl3溶液可以循环利用
[解析] 根据装置图可知Fe2＋在电解池的左槽中被氧化生成Fe3＋，则左槽是电解池的阳极，右槽是电解池的阴极。阳极(左槽)的电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋，A错误；阴极(右槽)的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B正确；电解池中阳离子H＋从电解池阳极(左槽)迁移到阴极(右槽)，C正确；反应池中的反应为2FeCl3＋H2S===2FeCl2＋2HCl＋S↓，故FeCl3溶液可以循环利用，D正确。
8．(2018·淮南一模)A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子为Na＋、Ag＋、NO、SO、Cl－，在如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图所示。据此回答下列问题：
(1)M为电源的_负__极(填“正”或“负”)，甲、乙两个烧杯中的电解质分别为_NaCl__、_AgNO3__(填写化学式)。
(2)计算电极f上生成气体的物质的量为_0.025__mol。
(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式： 4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3 。
[解析] 根据电解一段时间后，c电极质量增加了10.8 g，判断出c为阴极，则连接阴极的电极M是电源的负极。电解时，甲装置中溶液的pH增大，说明阴极上是水电离出的H＋放电，阳极上是放电能力大于OH－的Cl－放电，Cl－与Ag＋不能共存，故甲中的电解质溶液为NaCl溶液；电解时，乙装置中pH减小，说明阳极上是水电离出的OH－放电，溶液中含有的离子是含氧酸根离子，阴极上析出金属，所以含有Ag＋，该电解质溶液是AgNO3溶液；丙装置中溶液的pH不变，说明丙装置中是Na2SO4溶液，则f电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。根据乙中反应：4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑可知，n(O2)＝n(Ag)＝×＝0.025 mol。
9．(2018·潍坊考前预测)电镀行业产生的酸性含铬废水对环境有污染，其中所含的Cr(VI)是主要污染物，可采用多种方法处理将其除去。
查阅资料可知：
①在酸性环境下，Cr(VI)通常以Cr2O的形式存在，Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋
②Cr2O的氧化能力强于CrO
③常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：
阳离子
Fe3＋
Fe2＋
Cr3＋
开始沉淀的pH
1.9
7.0
4.3
沉淀完全的pH
3.2
9.0
5.6
Ⅰ.腐蚀电池法
(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭，利用原电池原理还原Cr(VI)。下列关于焦炭的说法正确的是_ac__(填字母序号)。
a．作原电池的正极
b．在反应中作还原剂
c．表面可能有气泡产生
Ⅱ.电解还原法
向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体，以Fe为电极电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。装置如下图所示。
(2)A极连接电源的_正__极，A极上的电极反应式是 Fe－2e－===Fe2＋ 。
(3)电解开始时，B极上主要发生的电极反应为2H＋＋2e－＝H2↑，此外还有少量Cr2O在B极上直接放电，该反应的电极反应式为 Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O 。
(4)电解过程中，溶液的pH不同时，通电时间(t)与溶液中Cr元素去除率的关系如下图所示。
①由图知，电解还原法应采取的最佳pH范围为_b__。
a．2～4 b．4～6 c．6～10
②解释曲线I和曲线IV去除率低的原因：_曲线Ⅰ的pH较小，此时Cr(Ⅵ)被还原生成的Cr3＋难以生成Cr(OH)3沉淀，仍以Cr3＋存在于溶液中，导致去除率较低；曲线Ⅳ的pH较大，铬元素主要以CrO存在，其氧化能力弱于Cr2O，Cr(Ⅵ)难以被还原继而生成沉淀，导致去除率较低__。
[解析] Ⅰ.(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭，利用原电池原理还原Cr(Ⅵ)，Fe在反应中失电子作负极，则焦炭为正极，正极材料被保护，Cr2O在正极得到电子生成Cr3＋，当Cr2O完全反应后，溶液中的H＋也可能在正极得到电子生成H2，故答案为：ac；
Ⅱ.(2)向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体，以Fe为电极电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，因Fe为电极进行电解时，阳极是活性电极，则Fe失电子，由装置图可知，A为阳极，则A连接电源的正极，在A极上发生的反应为：Fe－2e－===Fe2＋，故答案为：正；Fe－2e－===Fe2＋；
(3)根据题目信息可知，Cr2O在B极上得电子生成Cr3＋，该反应的电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，故答案为：Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O。
(4)①据图可知，当溶液的pH处于4～ 6时，Cr元素去除率较高，故答案为：b；
②根据题中所给阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH可知，曲线Ⅰ的pH较小，此时Cr(Ⅵ)被还原生成的Cr3＋难以生成Cr(OH)3沉淀，仍以Cr3＋存在于溶液中，导致去除率较低，曲线IV的pH较大，铬元素主要以CrO存在，其氧化能力弱于Cr2O，Cr(Ⅵ)难以被还原而生成沉淀，导致去除率较低，故答案为：曲线Ⅰ的pH较小，此时Cr(Ⅵ)被还原生成的Cr3＋难以生成Cr(OH)3沉淀，仍以Cr3＋存在于溶液中，导致去除率较低；曲线Ⅳ的pH较大，铬元素主要以CrO存在，其氧化能力弱于Cr2O，Cr(Ⅵ)难以被还原继而生成沉淀，导致去除率较低。
10．(2018·最新考前预测)某化学小组以铁为阳极，探究不同条件下阳极发生的电极反应。
实验装置
实验
电压
电解液
实验现象
ⅰ
3 V
3 mol/L Na2SO4溶液
碳棒表面有大量气泡产生，溶液变黄，有红褐色沉淀产生
ⅱ
3 V
3 mol/L KI溶液
碳棒表面有大量气泡产生，铁丝附近溶液变为棕色，逐渐变为棕褐色，约5 min后，棕褐色消失，逐渐产生灰绿色絮状物
ⅲ
3 V
3 mol/L NaOH溶液
两电极上都有大量气泡产生，5 min后停止实验，取出铁丝，铁丝明显受腐，附有红棕色固体，溶液中未见沉淀物。
(1)①实验ⅰ中碳棒表面产生的气体是_H2__。
②实验ⅲ中铁丝上生成气体的电极反应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑或 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 。
③在实验ⅱ中，为验证铁丝电极的产物，取少量铁丝附近棕色溶液于试管中，滴加2滴K3Fe(CN)6溶液，无明显变化；另取少量铁丝附近棕色溶液检验发现溶液中有I2，检验方法是_取少量铁丝附近棕色溶液于试管中，滴加淀粉溶液，变为蓝色，说明该溶液含有I2__；对比实验ⅰ、ⅱ、ⅲ，可得出的结论是_相同条件下，还原性I－强于Fe，先放电__。
(2)为进一步探究增大c(OH－)对阳极反应的影响，该小组利用原装置做了实验ⅳ。
实验
电压
电解液
实验现象
ⅳ
3 V
10 mol/L NaOH溶液
两电极上都有大量气泡产生，但碳棒上的速率远大于铁丝，且阳极区溶液逐渐变紫红色；停止实验，铁丝明显变细，电解液仍然澄清
查阅资料：FeO在溶液中呈紫红色。阳极电极反应式是 Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O 。
(3)为探究实验ⅰ中溶液变黄的原因，该小组利用原装置做了实验ⅴ和ⅵ。
实验
电压
电解液
实验现象
ⅴ
3 V
煮沸冷却的3 mol/L Na2SO4溶液
碳棒表面有大量气泡产生，铁丝外围包裹一层白色絮状沉淀，2min后表层变为褐色。
ⅵ
8 V
煮沸冷却的3 mol/L Na2SO4溶液
碳棒表面迅速产生大量气泡，铁丝表面有气泡，1 min后外围包裹一层白色絮状沉淀，2 min后变绿，溶液中有红褐色悬浮物。
①实验ⅵ中白色絮状沉淀变为红褐色的反应化学方程式是 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 。
②由此确定实验ⅰ中溶液变黄的原因是_溶液中溶解的氧气将Fe2＋氧化成了Fe3＋__。
(4)综合上述实验，当铁为阳极时，影响电解过程中的阳极电极产物的因素有_电极材料、电解电压、电解液中阴离子的种类(还原性)及氢氧根浓度、溶解氧气等(其他合理答案也可)__。
[解析] (1)①实验ⅰ中，铁为阳极，碳棒为阴极，阳极铁溶解，阴极上溶液中的氢离子放电生成氢气，故答案为：H2;
②实验ⅲ中铁为阳极，碳棒为阴极，阳极铁溶解，同时溶液中的氢氧根离子在阳极上放电生成氧气，生成气体的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故答案为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；
③在实验ⅱ中，为验证铁丝电极的产物，取少量铁丝附近棕色溶液于试管中，滴加2滴K3Fe(CN)6溶液，无明显变化，说明没有生成亚铁离子；另取少量铁丝附近棕色溶液检验发现溶液中有I2，可以使用淀粉溶液检验；对比实验ⅰ、ⅱ、ⅲ可知，相同条件下，还原性I－强于Fe，先放电，故答案为：取少量铁丝附近棕色溶液于试管中，滴加淀粉溶液，变为蓝色，说明该溶液含有I2；相同条件下，还原性I－强于Fe，先放电；
(2)根据实验现象可知，阳极铁溶解生成了FeO，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，故答案为：Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O；
(3)①实验ⅵ中白色絮状沉淀为氢氧化亚铁，氢氧化亚铁容易被氧化生成红褐色的氢氧化铁，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，故答案为：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3；
②根据实验现象，阳极铁溶解后生成亚铁离子，溶液中溶解的氧气将Fe2＋氧化成了Fe3＋，使溶液变黄，故答案为：溶液中溶解的氧气将Fe2＋氧化成了Fe3＋；
(4)综合上述实验，当铁为阳极时，影响电解过程中的阳极电极产物的因素有电极材料、电解电压、电解液中阴离子的种类(还原性)及氢氧根浓度、溶解氧气等，故答案为：电极材料、电解电压、电解液中阴离子的种类(还原性)及氢氧根浓度、溶解氧气等。
最新考纲
考向分析
1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。
2．理解金属发生化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。
电化学内容是高考试卷中的常客，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。在第Ⅱ卷中会以应用性和综合性进行命题，如与生产生活(如金属的腐蚀和防护等)相联系，也无机推断、实验及化学计算等学科内知识综合，尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、负极材料分析和电极反应式的书写。题型新颖、但不偏不怪，只要注意基础知识的落实，以及能力的训练便可以从容应对。
考点一 原电池原理、化学电源
Z (课前)
1．(2017·全国Ⅲ卷·11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( D )
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中的Li2S2的量越多
[解析] 本题考查电化学知识。原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14 g，B项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。
2．(2018·全国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( C )
A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O
B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S
C．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。C错：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。A对：由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O。B对：将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S。D对：Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中。
3．(2018·全国Ⅲ·11)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是( D )
A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2
[解析] 由题意知，放电时负极反应为Li－e－===Li＋，正极反应为(2－x)O2＋4Li＋＋4e－===2Li2O2－x(x＝0或1)，电池总反应为(1－)O2＋2Li===Li2O2－x。D对：充电时的电池总反应与放电时的电池总反应互为逆反应，故充电时电池总反应为Li2O2－x ===2Li＋(1－)O2。A错：该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极。B错：该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极。C错：该电池放电时，电解质溶液中的Li＋向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li＋向锂材料区迁移。
4．(2016·全国Ⅱ卷·11)Mg—AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( B )
A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋
B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag
C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移
D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
[解析] 该题考查原电池原理的应用，意在考查考生运用化学理论知识解决实际问题的能力。该电池中Mg作负极，失去电子发生氧化反应，生成Mg2＋，A项正确；正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B项错误；电池放电时，Cl－从正极向负极移动，C项正确；在负极，Mg会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，D项正确。
R (课堂)
知能补漏
1．“五类”依据判断原电池电极：
判断依据
电极
电极材料
电极反应
电子流向
离子移向
电极现象
负极
活泼金属
氧化反应
流出
阴离子移向
电极质量减小
正极
不活泼金属或非金属
还原反应
流入
阳离子移向
电极增重或质量不变
2.“三步”突破原电池电极反应式的书写：
第一步：分析氧化还原反应
根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正负极反应物质及电子得失数目
第二步：注意电解质溶液环境
分析电解质溶液的酸碱性及离子参加反应的情况，确定电极反应，写出电极反应式
第三步：合并正、负电极反应
调整两极反应式中得失电子数目相等并叠加，消去电子，得出总反应式
3．解答新型化学电源的步骤
(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。
(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。
(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的为负极反应。
(4)电极反应→总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式→另一电极反应式。
【例】(2018·石嘴山三模)镍氢电池(NiMH)正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金，该电池在充电过程中的总反应方程式是Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH。
(1)放电时负极反应为 H2－2e－＋2OH－===2H2O ；
(2)充电时阳极反应为 Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O 。
(3)利用镍氢电池电解50 mL 1.00 mol·L－1食盐水，电解一段时间后，收集到标准状况下的X2气体1.12 L(设电解后溶液体积不变)。则电解后溶液的pH＝_14__，阳极产生气体的体积在标准状况下是_0.84__L。
[解析] 镍氢电池放电时，负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，正极反应为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，则充电时阳极反应为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O。利用镍氢电池电解50 mL 1.00 mol·L－1食盐水时，Fe为阴极，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，当产生1.12 L H2(0.05 mol)时，电子共转移0.1 mol，NaCl完全电解，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，产生0.025 mol Cl2，共转移0.05 mol e－，NaCl电解完以后，阳极上有4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，生成0.012 5 mol O2，最终为NaOH溶液，根据钠离子守恒，c(OH－)＝c(Na＋)＝1 mol·L－1，则pH＝14，阳极产生气体的总体积为(0.025＋0.012 5) mol×22.4 L·mol－1＝0.84 L。
【练习】(新题预测)如图所示为可充电的全钒液流电池构造示意图，该电池中的隔膜只允许H＋通过。电池放电时，负极区溶液的pH将_增大__(填“增大”“减小”或“不变”)，电池充电时，阳极的电极反应式为 VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋ 。
[解析] 电池放电时，负极反应：V2＋－e－===V3＋，正极反应：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，H＋向正极移动，负极区溶液的pH增大；电池充电时，阳极的电极反应式为VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋。
B (课后)
1．(2018·黄山二模)某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽内盛放含铬废水，工作原理如图所示，下列说法不正确的是( B )
A．A接电源正极
B．B极区附近溶液pH降低
C．A极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
D．若不考虑气体的溶解，有0.1 mol Cr2O被还原时，生成标准状况下13.44 L H2
[解析] B极上产生H2，依据电解原理，B极为阴极，A极是阳极，A接电源的正极，A正确；阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，溶液的pH增大，B错误；阳极铁作电极，Fe－2e－===Fe2＋，利用Fe2＋具有还原性，Fe由＋2→＋3，Cr2O具有氧化性，Cr由＋6→＋3，最小公倍数是6，根据原子守恒，得出Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，正确；根据2H＋＋2e－===H2↑，产生标准状况下13.44 L氢气，转移电子＝1.2 mol，同时阳极生成Fe2＋的物质的量为0.6 mol，据Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，得出0.1 mol Cr2O被还原，D正确。
2．某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是( C )
A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－x e－===xLi＋＋C6
C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－x e－＝Li1－xCoO2＋xLi＋
[解析] 放电时，阳离子向原电池的正极移动，A选项正确；Li1－xCoO2中Li显＋1价，氧显－2价，则Co显＋(3＋x)价，LixC6中Li和C均显0价。负极发生氧化反应，其电极反应式为LixC6－xe－===x Li＋＋C6，B选项正确；充电时，C6为电解池的阴极，电极反应式为xLi＋＋C6＋x e－===LixC6，若转移1 mol电子，石墨电极质量增加7 g，C选项错误；正极发生还原反应，其电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，则充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D选项正确。
3．(新题预测)一种以NaBH4和H2O2为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是( C )
A．电池的正极反应式为H2O2＋2e－===2OH－
B．电池放电时Na＋从a极区移向b极区
C．电子从电极b经外电路流向电极a
D．b极室的输出液经处理后可输入a极室循环利用
[解析] 通入a电极的为BH、OH－，其中B失电子化合价升高生成BO，因此a为电池的负极，b为电池的正极，H2O2中O由－1价降到－2价发生还原反应，反应式为H2O2＋2e－===2OH－，A正确。原电池工作时，电解质溶液中的阳离子由负极区向正极区移动，B正确。电子由负极流出，正极流入，即a→b，故C错误。正极区产生的氢氧根，可以经处理后输入a极室循环使用，D正确。
考点二 电解原理的应用
Z (课前)
1．(2017·全国Ⅱ卷·11)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( C )
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] 本题考查电解原理的应用。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．(2016·全国Ⅰ卷·11)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( B )
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] 该题考查电解池原理，意在考查考生运用所学知识分析、解决问题的能力。该装置为电解池。H2O在正(阳)极区放电，生成O2和H＋，中间隔室中的阴离子SO通过cd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，正(阳)极区溶液pH减小，H2O在负(阴)极区放电，生成OH－和H2，负(阴)极区溶液pH增大，A、C、D项错误。H2O在负(阴)极区放电生成H2和OH－，中间隔室中的阳离子Na＋通过ab膜移向负(阴)极，故负(阴)极区可得到NaOH，而正(阳)极区可得到H2SO4，故B项正确。
3．(2018·全国Ⅱ)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na－CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是( D )
A．放电时，ClO向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO＋C
D．充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na
[解析] 根据电池的总反应知，放电时负极反应：4Na－4e－===4Na＋
正极反应：3CO2＋4e－===2CO＋C
充电时，阴(负)极：4Na＋＋4e－===4Na
阳(正)极：2CO＋C－4e－===3CO2↑
放电时，ClO向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放CO2，放电时吸收CO2。
4．(2016·北京·12)用石墨电极完成下列电解实验。
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( B )
A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．b处：2Cl－－2e－===Cl2↑
C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋
D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
[解析] 该题结合实验考查电化学知识，意在考查考生对电解池的熟练程度和理解能力。由于有外接电源，所以实验一和实验二均为电解池装置。实验一中，铁丝中的电流方向为从d到c，电子移动方向为从c到d，所以实验一的装置是比较复杂的电解池，其中a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极。a、d处发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A项正确；若b处发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，不足以解释b处“变红”和“褪色”现象，故B项错误；c处铁作阳极，发生反应Fe－2e－===Fe2＋，由于生成的Fe2＋浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故颜色上无明显变化，C项正确；实验二是一个更加复杂的电解池装置，两个铜珠的左端均为阳极，右端均为阴极，初始时两个铜珠的左端(阳极)均发生反应Cu－2e－===Cu2＋，右端(阴极)均发生反应2H＋＋2e－===H2↑，一段时间后，Cu2＋移动到m和n处，m、n处附近Cu2＋浓度增大，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，m、n处能生成铜，D正确。
R (课堂)
知能补漏
1．“五类”依据判断电解池电极
判断依据
电极
电极材料
电极反应
电子流向
离子移向
电极现象
阳极
与电源正极相连
氧化反应
流出
阴离子移向
电极溶解或pH减小
阴极
与电源负极相连
还原反应
流入
阳离子移向
电极增重或pH增大
2．电解池电极反应式的书写模式：
3．有关电化学计算的三大方法
(1)根据电子守恒计算
用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
(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出比例式计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒关系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)
4．电解池中电极反应式的书写方法
(1)书写步骤
①首先注意阳极是活性材料还是惰性材料。
②分析确定溶液中所有阴阳离子并清楚放电顺序。
③根据放电顺序分析放电产物。
④根据电解质溶液的酸碱性确定电极反应式中是否有H＋、OH－或H2O参与；最后配平电极反应式。
(2)介质对电极反应式的影响
①在电解池电极方程式中，如果是H＋或OH－放电，则电解质溶液的酸碱性对电极反应式没有影响。
②酸性溶液反应物或生成物中均没有OH－。
③碱性溶液反应物或生成物中均没有H＋。
(3)电极产物的溶解性对电极反应式的影响。
电解MgCl2溶液时的阴极反应式应为：Mg2＋＋2H2O＋2e－===Mg(OH)2↓＋H2↑，而不是2H＋＋2e－===H2↑。
总反应离子方程式为：Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑。
不能把电解MgCl2溶液的离子方程式写成：2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑，忽视了生成难溶的Mg(OH)2。
5．常见膜化学：
(1)膜的作用：阳离子交换膜允许阳离子通过，不允许阴离子通过；阴离子交换膜允许阴离子通过，不允许阳离子通过；质子交换膜允许质子通过而避免不同电极区域内某些离子间的反应。
(2)阴、阳离子交换膜的判断
①看清图示，是否在交换膜上标注了阴、阳离子，是否标注了电源的正、负极，是否标注了电子流向、电荷流向等，明确阴、阳离子的移动方向。
②根据原电池、电解池中阴、阳离子的移动方向，结合题意中给出的制备、电解物质等信息，找出物质生成或消耗的电极区域、确定移动的阴、阳离子，从而推知离子交换膜的种类。
【例】(2018·甘南三模)氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。电化学法是合成氨的一种新方法，其原理如图所示，下列说法正确的是( D )
A．图中所示物质中，X为H2，Y为N2
B．Y参与的电极反应为H2＋2e－===2H＋
C．当有3 g H＋通过质子交换膜时，Z的体积为22.4 L
D．反应过程中左边区域溶液pH逐渐升高
[解析] 根据图示H＋的移动方向，Y发生氧化反应，X为N2，A错误；Y参与的电极反应为H2－2e－===2H＋，B错误；未指明气体的状况，C错误；左侧电极反应为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，消耗H＋，pH升高，D正确。
B (课后)
1．(新题预测)工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法正确的是( B )
已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解
②氧化性：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)
A．碳棒上发生的电极反应：2H＋＋2e－===H2↑
B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断增大
C．电解结束时含镍酸性废水几乎不含Ni
D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式不会发生改变
[解析] 电极反应式为
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
阴极：Ni2＋＋2e－===Ni
2H＋＋2e－===H2↑
A错误；由于C室中Ni2＋、H＋不断减少，Cl－通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH－不断减少，Na＋通过阳离子膜从A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，B正确；由于H＋的氧化性大于Ni2＋(低浓度)的氧化性，且Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解，所以电解过程中，Ni2＋无法完全放电，C错误；若去掉A、B室间阳离子膜，在阳极Cl－首先放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，D错误。
2．(2017·新余二模)磷酸铁锂电池具有高效率输出、可快速充电、对环境无污染等优点，其工作原理如图。M电极是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许Li＋通过，电解反应式为LixC6＋Li1－xFePO4LiFePO4＋6C。下列说法正确的是( D )
A．放电时Li＋从右边移向左边
B．放电时M是负极，电极反应式为C－xe－===6C
C．充电时电路中通过0.5 mol电子，消耗36 g C
D．充电时N极连接电源的正极，电极反应式为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋
[解析] 根据电池反应式，得出LixC6作负极，Li1－xFePO4作正极，依据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即从左向右移动，A错误；根据A选项分析，M为负极，其电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋6C，B错误；充电时，阴极反应式xLi＋＋6C＋xe－===LixC6，通过0.5 mol电子，消耗 g的C，C错误；充电时，N极连接电源的正极，作阳极，电极反应式是电池正极反应式的逆过程，即LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋，D正确。
3．图示装置是某学习小组设计的电解池。
(1)电解时，a极电极反应式为 2H＋＋2e－===H2↑ ；
b极电极反应式为 2Cl－－2e－===Cl2↑ ；
电解总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(2)电解完成后，若溶液的体积为1 L，整个电解过程中共转移0.1 mol e－，则溶液的pH为_13__，若使电解质溶液复原，需通入氯化氢的物质的量为_0.1__mol。
(3)若用该装置给铁钉镀铜，则应用铜作_阳极__，用铁钉作_阴极__，电解质溶液应为_CuSO4__溶液。
(4)若用该装置原理保护铁闸门，应将铁闸门与电源的_阴极__相连；若采用牺牲阳极的阴极保护法保护铁闸门，利用的原理是_原电池原理__，应把铁闸门作_原电池的正__极。
考点三 金属的腐蚀与防护
Z (课前)
1．(2017·全国Ⅰ卷·11)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( C )
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] 本题考查实际应用中的电化学腐蚀(外加电流的阴极保护法)。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。
2．(2015·上海·14)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( D )
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] 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的速率快，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。
3．(2016·天津·3)下列叙述正确的是( D )
A．使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH)
B．金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率与氧气浓度无关
C．原电池中发生的反应达平衡时，该电池仍有电流产生
D．在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，说明CuS的溶解度比ZnS的小
[解析] 该题考查化学基本原理，意在考查考生运用化学概念分析问题的能力。催化剂可以降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，A项错误；金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率与氧气浓度有关，O2浓度越大，腐蚀速率越快，B项错误；反应达到平衡时，正负极的电势差为0，所以电池不会产生电流，C项错误；CuS不溶于盐酸，而ZnS溶于盐酸，说明CuS更难溶，对应的溶解度小，D项正确。
4．(2018·北京·12)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是( D )
A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
[解析] D错：K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼。A对：实验②中加入K3[Fe(CN)6]，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋。B对：对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀。C对：由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验。
R (课堂)
知能补漏
金属腐蚀与防护的类型
1．金属腐蚀两种类型比较
(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜呈酸性
水膜呈弱酸性或中性
正极反应
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
负极反应
Fe－2e－===Fe2＋
其他反应
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
(2)腐蚀快慢的比较
①一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀；
②对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中；
③活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；
④对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。
2．两种保护方法
(1)加防护层
如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。
(2)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金属活泼的金属；
②外加电流的阴极保护法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。
B (课后)
1．糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是( D )
A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期
B．脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为Fe－3e－===Fe3＋
C．脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．含有1.12 g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况)
[解析] 在脱氧过程中，由铁、碳作电极，氯化钠溶液作电解质溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀，该过程为放热反应；在脱氧过程中，碳作正极，铁作负极，铁失电子发生氧化反应，生成Fe2＋；在脱氧过程中，Fe失电子被氧化为Fe2＋，Fe2＋最终还是被氧气氧化为Fe3＋，由电子得失守恒知消耗氧气的体积(标准状况下)V(O2)＝22.4 L·mol－1×＝336 mL。
2．某同学利用如图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。(已知Fe2＋遇K3[Fe(CN)6]溶液呈蓝色)。
下列说法不合理的是( A )
A．①区Cu电极上产生气泡，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液后出现蓝色，Fe被腐蚀
B．②区Cu电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，Fe被腐蚀
C．③区Zn电极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液未出现蓝色，Fe被保护
D．④区Zn电极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，Fe被腐蚀
[解析] ①区发生吸氧腐蚀，Cu为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，Cu电极上不产生气泡，A项错误；②区Cu为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Cu电极附近溶液碱性增强，滴加酚酞后变成红色，Fe为阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，B项正确；③区Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe为正极，得到保护，C项正确；④区Zn为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Fe做阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，D项正确。
3．铁及其化合物与生产、生产关系密切。下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
(1)该电化学腐蚀称为_吸氧腐蚀__。
(2)图中A、B、C、D 4个区域，生成铁锈最多的是_B__(填字母)。
[解析] (1)金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。(2)发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，腐蚀得越严重。
1．(2018·潍坊一模)铅蓄电池的示意图如图所示。下列说法正确的是( D )
A．放电时，N为负极，其电极反应式：PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O
B．放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加
C．充电时，阳极反应式：PbSO4＋2e－===Pb＋SO
D．充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2
[解析] 放电时铅是负极，A错误；硫酸参与电极反应，浓度会减小，B错误；充电时，阳极发生氧化反应，失去电子，C错误；充电时正极连接到电源正极上作阳极，生成二氧化铅，D正确。
2．(2018·晋中一模)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2Cu＋H2O===Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是( D )
A．钛电极发生氧化反应
B．阳极附近溶液的pH逐渐增大
C．离子交换膜应采用阳离子交换膜
D．阳极反应式是2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
[解析] 钛电极为阴极，发生还原反应，A错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋ H2O，OH－由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C错误，D正确；由阴极区迁移过来的OH－在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B错误。
3．(2018·衡阳二模)在城市中，地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起金属管道、铁轨的腐蚀，原理简化如图所示，则下列有关说法不正确的是( D )
A．原理图可理解为两个串联的电解装置
B．溶液中铁丝被腐蚀时，左侧有无色气体产生，附近产生少量白色沉淀，随后变为灰绿色
C．地下管道被腐蚀，不易发现，也不便维修，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)
D．溶液中铁丝左侧的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
[解析] 由图可知，左侧Fe电极与电源的正极相连为阳极，铁丝左侧为阴极，形成电解池；铁丝右侧为阳极，右侧Fe电极与电源负极相连为阴极，形成电解池，故该装置可看作两个串联的电解装置，A正确。铁丝左侧为阴极，发生还原反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，左侧Fe电极生成的Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2白色沉淀，随后被氧化变成灰绿色，B正确，D错误。埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)，可减缓金属管道的腐蚀，C正确。
4．(2018·兰州一中高三测试)金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学腐蚀外，还有“氧浓差腐蚀”，如在管道或缝隙等处的不同部位氧的浓度不同，在氧浓度低的部位是原电池的负极。下列说法正确的是( D )
A．纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀
B．钢铁吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
C．海轮在浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀作用
D．在图示氧浓差腐蚀中，M极处发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
[解析] 纯铁发生腐蚀时，没有正极材料，不能构成原电池，所以发生化学腐蚀，A错误；钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，B错误；铜不如铁活泼，铜、铁在海水中形成原电池，Fe作负极，加快了海轮的腐蚀，C错误；因氧浓度低的部位是原电池的负极，由图示可知，M处O2浓度高，该处O2得到电子，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正确。
5．(2018·吉林长春高三联考)用如图所示的实验装置进行电化学实验，下列判断中正确的是( B )
A．若X为铝片，Y为镁片，Z为NaOH，将开关K置于B处，则镁为原电池的负极
B．若X为锌片，Y为铁片，Z为NaCl，将开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀
C．若X为铁片，Y为铜片，Z为CuSO4，将开关K置于A处可实现在铁片上镀铜
D．若X、Y均为碳棒，Z为Na2SO4，开关K置于A处，X极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
[解析] Al能与NaOH溶液反应，Mg不能，在Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池中，Al是负极，A错误；若X为锌片，开关K置于A或B处时，铁为阴极或正极，铁片上均发生还原反应，均可减缓铁的腐蚀，B正确；在铁片上镀铜时，应用铜作阳极，铁作阴极，即X应为铜片，Y为铁片，C错误；用惰性电极电解Na2SO4溶液时，阳极(X)发生氧化反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，D错误。
6．(2018·泰安二模)厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理，同时得到乳酸，工作原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。下列说法正确的是( C )
A．通电后，阳极附近pH增大
B．电子从负极经电解质溶液回到正极
C．通电后，A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室
D．当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol的O2生成
[解析] 阳极上水电离产生的OH－放电，c(H＋)增大，pH减小，A错误；电子通过导线传递，不经过电解液，B错误；H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A－从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，H＋＋A－===HA，乳酸浓度增大，C正确；OH－在阳极上失去电子发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成，D错误。
7．(2018·亳州二模)现代工业生产中常用电解氯化亚铁溶液的方法制得氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是( A )
A．左槽中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
B．右槽中的反应式：2H＋＋2e－===H2↑
C．H＋从电解池左槽迁移到右槽
D．FeCl3溶液可以循环利用
[解析] 根据装置图可知Fe2＋在电解池的左槽中被氧化生成Fe3＋，则左槽是电解池的阳极，右槽是电解池的阴极。阳极(左槽)的电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋，A错误；阴极(右槽)的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B正确；电解池中阳离子H＋从电解池阳极(左槽)迁移到阴极(右槽)，C正确；反应池中的反应为2FeCl3＋H2S===2FeCl2＋2HCl＋S↓，故FeCl3溶液可以循环利用，D正确。
8．(2018·淮南一模)A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子为Na＋、Ag＋、NO、SO、Cl－，在如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图所示。据此回答下列问题：
(1)M为电源的_负__极(填“正”或“负”)，甲、乙两个烧杯中的电解质分别为_NaCl__、_AgNO3__(填写化学式)。
(2)计算电极f上生成气体的物质的量为_0.025__mol。
(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式： 4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3 。
[解析] 根据电解一段时间后，c电极质量增加了10.8 g，判断出c为阴极，则连接阴极的电极M是电源的负极。电解时，甲装置中溶液的pH增大，说明阴极上是水电离出的H＋放电，阳极上是放电能力大于OH－的Cl－放电，Cl－与Ag＋不能共存，故甲中的电解质溶液为NaCl溶液；电解时，乙装置中pH减小，说明阳极上是水电离出的OH－放电，溶液中含有的离子是含氧酸根离子，阴极上析出金属，所以含有Ag＋，该电解质溶液是AgNO3溶液；丙装置中溶液的pH不变，说明丙装置中是Na2SO4溶液，则f电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。根据乙中反应：4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑可知，n(O2)＝n(Ag)＝×＝0.025 mol。
9．(2018·潍坊考前预测)电镀行业产生的酸性含铬废水对环境有污染，其中所含的Cr(VI)是主要污染物，可采用多种方法处理将其除去。
查阅资料可知：
①在酸性环境下，Cr(VI)通常以Cr2O的形式存在，Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋
②Cr2O的氧化能力强于CrO
③常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：
阳离子
Fe3＋
Fe2＋
Cr3＋
开始沉淀的pH
1.9
7.0
4.3
沉淀完全的pH
3.2
9.0
5.6
Ⅰ.腐蚀电池法
(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭，利用原电池原理还原Cr(VI)。下列关于焦炭的说法正确的是_ac__(填字母序号)。
a．作原电池的正极
b．在反应中作还原剂
c．表面可能有气泡产生
Ⅱ.电解还原法
向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体，以Fe为电极电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。装置如下图所示。
(2)A极连接电源的_正__极，A极上的电极反应式是 Fe－2e－===Fe2＋ 。
(3)电解开始时，B极上主要发生的电极反应为2H＋＋2e－＝H2↑，此外还有少量Cr2O在B极上直接放电，该反应的电极反应式为 Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O 。
(4)电解过程中，溶液的pH不同时，通电时间(t)与溶液中Cr元素去除率的关系如下图所示。
①由图知，电解还原法应采取的最佳pH范围为_b__。
a．2～4 b．4～6 c．6～10
②解释曲线I和曲线IV去除率低的原因：_曲线Ⅰ的pH较小，此时Cr(Ⅵ)被还原生成的Cr3＋难以生成Cr(OH)3沉淀，仍以Cr3＋存在于溶液中，导致去除率较低；曲线Ⅳ的pH较大，铬元素主要以CrO存在，其氧化能力弱于Cr2O，Cr(Ⅵ)难以被还原继而生成沉淀，导致去除率较低__。
[解析] Ⅰ.(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭，利用原电池原理还原Cr(Ⅵ)，Fe在反应中失电子作负极，则焦炭为正极，正极材料被保护，Cr2O在正极得到电子生成Cr3＋，当Cr2O完全反应后，溶液中的H＋也可能在正极得到电子生成H2，故答案为：ac；
Ⅱ.(2)向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体，以Fe为电极电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，因Fe为电极进行电解时，阳极是活性电极，则Fe失电子，由装置图可知，A为阳极，则A连接电源的正极，在A极上发生的反应为：Fe－2e－===Fe2＋，故答案为：正；Fe－2e－===Fe2＋；
(3)根据题目信息可知，Cr2O在B极上得电子生成Cr3＋，该反应的电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，故答案为：Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O。
(4)①据图可知，当溶液的pH处于4～ 6时，Cr元素去除率较高，故答案为：b；
②根据题中所给阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH可知，曲线Ⅰ的pH较小，此时Cr(Ⅵ)被还原生成的Cr3＋难以生成Cr(OH)3沉淀，仍以Cr3＋存在于溶液中，导致去除率较低，曲线IV的pH较大，铬元素主要以CrO存在，其氧化能力弱于Cr2O，Cr(Ⅵ)难以被还原而生成沉淀，导致去除率较低，故答案为：曲线Ⅰ的pH较小，此时Cr(Ⅵ)被还原生成的Cr3＋难以生成Cr(OH)3沉淀，仍以Cr3＋存在于溶液中，导致去除率较低；曲线Ⅳ的pH较大，铬元素主要以CrO存在，其氧化能力弱于Cr2O，Cr(Ⅵ)难以被还原继而生成沉淀，导致去除率较低。
10．(2018·最新考前预测)某化学小组以铁为阳极，探究不同条件下阳极发生的电极反应。
实验装置
实验
电压
电解液
实验现象
ⅰ
3 V
3 mol/L Na2SO4溶液
碳棒表面有大量气泡产生，溶液变黄，有红褐色沉淀产生
ⅱ
3 V
3 mol/L KI溶液
碳棒表面有大量气泡产生，铁丝附近溶液变为棕色，逐渐变为棕褐色，约5 min后，棕褐色消失，逐渐产生灰绿色絮状物
ⅲ
3 V
3 mol/L NaOH溶液
两电极上都有大量气泡产生，5 min后停止实验，取出铁丝，铁丝明显受腐，附有红棕色固体，溶液中未见沉淀物。
(1)①实验ⅰ中碳棒表面产生的气体是_H2__。
②实验ⅲ中铁丝上生成气体的电极反应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑或 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 。
③在实验ⅱ中，为验证铁丝电极的产物，取少量铁丝附近棕色溶液于试管中，滴加2滴K3Fe(CN)6溶液，无明显变化；另取少量铁丝附近棕色溶液检验发现溶液中有I2，检验方法是_取少量铁丝附近棕色溶液于试管中，滴加淀粉溶液，变为蓝色，说明该溶液含有I2__；对比实验ⅰ、ⅱ、ⅲ，可得出的结论是_相同条件下，还原性I－强于Fe，先放电__。
(2)为进一步探究增大c(OH－)对阳极反应的影响，该小组利用原装置做了实验ⅳ。
实验
电压
电解液
实验现象
ⅳ
3 V
10 mol/L NaOH溶液
两电极上都有大量气泡产生，但碳棒上的速率远大于铁丝，且阳极区溶液逐渐变紫红色；停止实验，铁丝明显变细，电解液仍然澄清
查阅资料：FeO在溶液中呈紫红色。阳极电极反应式是 Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O 。
(3)为探究实验ⅰ中溶液变黄的原因，该小组利用原装置做了实验ⅴ和ⅵ。
实验
电压
电解液
实验现象
ⅴ
3 V
煮沸冷却的3 mol/L Na2SO4溶液
碳棒表面有大量气泡产生，铁丝外围包裹一层白色絮状沉淀，2min后表层变为褐色。
ⅵ
8 V
煮沸冷却的3 mol/L Na2SO4溶液
碳棒表面迅速产生大量气泡，铁丝表面有气泡，1 min后外围包裹一层白色絮状沉淀，2 min后变绿，溶液中有红褐色悬浮物。
①实验ⅵ中白色絮状沉淀变为红褐色的反应化学方程式是 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 。
②由此确定实验ⅰ中溶液变黄的原因是_溶液中溶解的氧气将Fe2＋氧化成了Fe3＋__。
(4)综合上述实验，当铁为阳极时，影响电解过程中的阳极电极产物的因素有_电极材料、电解电压、电解液中阴离子的种类(还原性)及氢氧根浓度、溶解氧气等(其他合理答案也可)__。
[解析] (1)①实验ⅰ中，铁为阳极，碳棒为阴极，阳极铁溶解，阴极上溶液中的氢离子放电生成氢气，故答案为：H2;
②实验ⅲ中铁为阳极，碳棒为阴极，阳极铁溶解，同时溶液中的氢氧根离子在阳极上放电生成氧气，生成气体的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故答案为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；
③在实验ⅱ中，为验证铁丝电极的产物，取少量铁丝附近棕色溶液于试管中，滴加2滴K3Fe(CN)6溶液，无明显变化，说明没有生成亚铁离子；另取少量铁丝附近棕色溶液检验发现溶液中有I2，可以使用淀粉溶液检验；对比实验ⅰ、ⅱ、ⅲ可知，相同条件下，还原性I－强于Fe，先放电，故答案为：取少量铁丝附近棕色溶液于试管中，滴加淀粉溶液，变为蓝色，说明该溶液含有I2；相同条件下，还原性I－强于Fe，先放电；
(2)根据实验现象可知，阳极铁溶解生成了FeO，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，故答案为：Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O；
(3)①实验ⅵ中白色絮状沉淀为氢氧化亚铁，氢氧化亚铁容易被氧化生成红褐色的氢氧化铁，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，故答案为：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3；
②根据实验现象，阳极铁溶解后生成亚铁离子，溶液中溶解的氧气将Fe2＋氧化成了Fe3＋，使溶液变黄，故答案为：溶液中溶解的氧气将Fe2＋氧化成了Fe3＋；
(4)综合上述实验，当铁为阳极时，影响电解过程中的阳极电极产物的因素有电极材料、电解电压、电解液中阴离子的种类(还原性)及氢氧根浓度、溶解氧气等，故答案为：电极材料、电解电压、电解液中阴离子的种类(还原性)及氢氧根浓度、溶解氧气等。
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