2026紅對勾講與練高三化學第七章第34講電解池金屬的腐蝕與防護含答案第34講電解池金屬的腐蝕與防護1．理解電解池的構(gòu)成、工作原理，能書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。2.掌握氯堿工業(yè)、電解精煉、電鍍、電冶金等的反應(yīng)原理。3.了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施?？键c一電解原理1．電解和電解池(1)電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過程。(2)電解池：把電能直接轉(zhuǎn)化為化學能的裝置。(3)電解池的構(gòu)成①外接直流電源；②兩個電極；③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合回路。2．電解池的工作原理示意圖(以電解CuCl2溶液為例)3．陰、陽極上離子的放電順序溶液中離子放電順序遵循氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即得(失)電子能力強的離子先放電。另外，電極材料和離子濃度也會影響放電順序。(1)陽極：①活性電極(除Au、Pt以外的金屬材料作電極)，電極材料失電子，生成金屬陽離子。②惰性電極(Pt、Au、石墨)，溶液中陰離子放電，常見陰離子的放電順序：S2-＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。(2)陰極：溶液中陽離子放電，常見陽離子放電順序為Ag＋＞Fe3+＞Cu2+＞H＋(酸)＞Fe2+＞Zn2+＞H＋(水)＞Al3+＞Mg2+。4．用惰性電極電解下列電解質(zhì)溶液，按要求填寫表格，并總結(jié)電解規(guī)律電解質(zhì)電極反應(yīng)式或總反應(yīng)式溶液pH變化H2SO4陽極：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋減小NaOH陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－增大KNO3總反應(yīng)式：2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑不變AgNO3陰極：Ag＋＋e－=Ag陽極：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋總反應(yīng)式：4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3減小HCl陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H＋＋2e－=H2↑總反應(yīng)式：2HCleq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑增大總結(jié)通過以上分析，可得如下規(guī)律：(1)電解實質(zhì)為電解水的有含氧酸、可溶性強堿、活潑金屬含氧酸鹽。(2)電解實質(zhì)為電解溶質(zhì)本身的有無氧酸、不活潑金屬無氧酸鹽。(3)電解生成H2和堿的有活潑金屬無氧酸鹽。(4)電解生成O2和酸的有不活潑金屬含氧酸鹽。正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)電解質(zhì)溶液導電、金屬導電都是物理變化。(×)(2)電解過程中電子流動方向為負極→陰極→電解質(zhì)溶液→陽極→正極。(×)(3)電解池中的陽極和直流電源中的負極均發(fā)生氧化反應(yīng)。(√)(4)電解稀硫酸制備H2、O2時用Cu作電極。(×)(5)電解鹽酸、稀硫酸過程中H＋放電，溶液pH逐漸變大。(×)題組一電解原理及規(guī)律1．用Pt電極電解飽和Na2CO3溶液的裝置如圖，兩極均有氣體生成，c電極附近產(chǎn)生可燃性氣體，澄清石灰水無渾濁現(xiàn)象。下列說法正確的是(D)A．a(chǎn)為電源正極B．c電極附近生成了CH4C．電子的流動方向：c→溶液→dD．反應(yīng)后恢復(fù)到原溫度，溶液pH不變解析：用Pt電極電解飽和Na2CO3溶液，陽極是水電離的OH－放電，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，陰極是水電離的H＋放電，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，c電極附近產(chǎn)生可燃性氣體，則c電極為陰極，d電極為陽極，a為電源負極，b為電源正極。2．以惰性電極電解100mL0.05mol·L-1CuSO4溶液。(1)陽極產(chǎn)生56mL(標準狀況下)氣體時，所得溶液的pH為1(不考慮溶液體積變化)，要使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入0.4(或0.62)g的CuO(或CuCO3)物質(zhì)。(2)繼續(xù)通電電解，此時被電解的物質(zhì)為水(或H2O)，若加入0.005molCu(OH)2可使溶液復(fù)原，則電路中轉(zhuǎn)移的電子為0.02mol。解析：(1)陽極生成O256mL(標準狀況)即0.0025mol，依據(jù)總反應(yīng)式，2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液中生成0.01molH＋，c(H＋)＝0.1mol·L-1，pH＝1；電解生成0.0025molO2和0.005molCu，故要使溶液復(fù)原可加0.005molCuO，質(zhì)量為0.4g，或加0.005molCuCO3，質(zhì)量為0.62g。(2)繼續(xù)通電電解，電解質(zhì)為H2SO4溶液，故實際被電解的物質(zhì)為H2O；加入0.005molCu(OH)2可使溶液復(fù)原，相當于加入0.005molCuO和0.005molH2O，故轉(zhuǎn)移電子為(0.005×2＋0.005×2)mol＝0.02mol。分析電解過程的思維流程題組二電極反應(yīng)式的書寫3．(1)用惰性電極電解MgCl2溶液。陽極反應(yīng)式：2Cl－－2e－=Cl2↑；陰極反應(yīng)式：Mg2+＋2H2O＋2e－=H2↑＋Mg(OH)2↓；總反應(yīng)離子方程式：Mg2+＋2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑。(2)用Al作陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜。陽極反應(yīng)式：2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋；陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－=H2↑；總反應(yīng)的離子方程式：2Al＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Al2O3＋3H2↑。(3)用Al單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，電解NaHCO3溶液。陽極反應(yīng)式：2Al＋6HCOeq\o\al(－,3)－6e－=2Al(OH)3＋6CO2↑；陰極反應(yīng)式：6HCOeq\o\al(－,3)＋6e－=3H2↑＋6COeq\o\al(2-,3)；總反應(yīng)離子方程式：2Al＋12HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(電解))2Al(OH)3＋6CO2↑＋3H2↑＋6COeq\o\al(2-,3)。(4)鈰元素(Ce)是鑭系金屬中自然豐度最高的一種，常見有＋3、＋4兩種價態(tài)。霧霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4+的溶液吸收，生成NOeq\o\al(－,2)、NOeq\o\al(－,3)(二者物質(zhì)的量之比為1∶1)?？刹捎秒娊夥▽⑸鲜鑫找褐械腘Oeq\o\al(－,2)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，同時再生成Ce4+，其原理如圖所示。①Ce4+從電解槽的a(填字母)口流出，電極反應(yīng)式：Ce3+－e－=Ce4+。②寫出陰極的電極反應(yīng)式：2NOeq\o\al(－,2)＋8H＋＋6e－=N2↑＋4H2O。電極反應(yīng)式書寫“三注意”考點二電解原理的應(yīng)用1．氯堿工業(yè)習慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。(1)反應(yīng)原理陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))。陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(還原反應(yīng))?？偡磻?yīng)化學方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑?？偡磻?yīng)離子方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。(2)離子交換膜法的生產(chǎn)過程加入或流出的物質(zhì)a、b、c、d分別是精制飽和NaCl溶液、H2O(含少量NaOH)、淡鹽水、NaOH溶液；X、Y分別是Cl2、H2。(3)陽離子交換膜的作用阻止OH－進入陽極室與Cl2發(fā)生副反應(yīng)：2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O，阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。(4)氯堿工業(yè)產(chǎn)品2．電鍍和電解精煉銅(1)電鍍①概念：利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝。②目的：增強金屬的抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。(2)電解精煉銀、金、鉑等金屬不放電形成陽極泥，在陰極只有Cu2+放電，鋅、鐵、鎳較活潑的金屬陽離子殘留在電解質(zhì)溶液中，故能夠?qū)㈦s質(zhì)除去。電解過程中，Cu2+的濃度有所下降。3．電冶金本質(zhì)為Mn＋＋ne－=M，利用電解熔融鹽(或氧化物)的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。項目總方程式陽極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－=2Na冶煉鎂MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：Mg2+＋2e－=Mg冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑陽極：6O2-－12e－=3O2↑陰極：4Al3+＋12e－=4Al正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料。(×)(2)在鍍件上電鍍銅時，鍍件應(yīng)連接電源的正極。(×)(3)電鍍銅和電解精煉銅時，電解質(zhì)溶液中c(Cu2+)保持不變。(×)(4)電解精煉銅時，陽極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相等。(×)(5)電解冶煉鋁通常電解熔融的Al2O3，也可以電解熔融的AlCl3。(×)題組一氯堿工業(yè)1．如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列說法不正確的是(C)A．裝置出口①處的物質(zhì)是氯氣B．出口②處的物質(zhì)是氫氣，該離子交換膜只能讓陽離子通過C．裝置中發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H＋eq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑D．該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學能解析：右側(cè)是電解池的陰極，左側(cè)是電解池的陽極，溶液中的氯離子在陽極失電子生成氯氣，A項正確；右側(cè)是陰極，溶液中的氫離子在右側(cè)電極表面得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，離子交換膜是陽離子交換膜，只允許陽離子通過，不能讓陰離子通過，B項正確；題圖為電解飽和食鹽水的裝置示意圖，電解過程是氯化鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－，C項錯誤；裝置是電解池，是將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置，D項正確。2．(2023·浙江6月選考)氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進的設(shè)計可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是(B)A．電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極B的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D．改進設(shè)計中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗解析：由題圖可知，電極A上是氯離子變?yōu)槁葰?，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極A是陽極，接電源正極，A正確；電極B為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O＋4e－＋O2=4OH－，B錯誤；右室生成氫氧根離子，應(yīng)選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進入右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，C正確；增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，可以降低電解電壓，減少能耗，D正確。題組二電鍍、電解精煉與電冶金3．若要在銅片上鍍銀，下列敘述中正確的是(B)①將銅片接在電源的正極②將銀片接在電源的正極③在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag＋＋e－=Ag④在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是4OH－－4e－=O2↑＋2H2O⑤可用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液⑥可用AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液A．①③⑥ B．②③⑥C．①④⑤ D．②③④⑥解析：根據(jù)電鍍原理，若在銅片上鍍銀，銅作電解池的陰極與電源負極相連，電解質(zhì)溶液中的銀離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銀；銀作電解池的陽極和電源正極相連，銀失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成銀離子；電解質(zhì)溶液為硝酸銀溶液。銅片應(yīng)接在電源的負極上，故①錯誤；銀片應(yīng)接在電源的正極上，故②正確；在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag＋＋e－=Ag，故③正確；在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag－e－=Ag＋，故④錯誤；用硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液，陰極析出銅，故⑤錯誤；需用硝酸銀溶液作電解質(zhì)溶液，故⑥正確。4．(2024·遼寧鞍山二模)工業(yè)上通過電解NaClCaCl2共熔物制取金屬鈉的裝置如圖所示，已知在電解過程中會產(chǎn)生一定量的金屬鈣，下列說法錯誤的是(D)A．b電極為陽極B．添加CaCl2的目的之一是降低電解質(zhì)體系的熔點C．陰極反應(yīng)：Na＋＋e－=Na；Ca2+＋2e－=CaD．為防止生成的Na與Cl2接觸，陰、陽兩極之間應(yīng)用鋼板隔開解析：依據(jù)題圖可知，b電極出口有Cl2，故b為陽極，電極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，A正確；a為陰極，添加CaCl2的目的是降低電解質(zhì)熔點，節(jié)省能源，同時減少單質(zhì)鈉的揮發(fā)，增大密度，使得被還原出的密度較低的液態(tài)鈉單質(zhì)能漂浮在混合鹽之上，易于分離得到產(chǎn)物，B正確；電解過程中會產(chǎn)生一定量的金屬鈣，說明部分鈣離子會在陰極放電，C正確；為了防止生成的Na與Cl2接觸，陰、陽兩極應(yīng)該用離子交換膜，以保持兩極區(qū)電解質(zhì)的電中性，不能使用鋼板，D錯誤。5．(2025·江西贛州二十三校高三聯(lián)考)銦(In)是制造半導體、電光源等的重要材料。工業(yè)上從冶金廢料中提取的粗銦中含有鋅雜質(zhì)。以In2(SO4)3溶液為電解質(zhì)溶液，用電解法精煉銦的裝置如圖1所示。已知：①銦和鋁位于同主族，性質(zhì)與鋁相似。②在金屬活動性順序中，銦排在鋅之后；鋅、銦的相對原子質(zhì)量分別為65、115。③超鈉F1電池放電時電池反應(yīng)為2NaxCy＋xMn[Fe(CN)6]=2Cy＋xNa2Mn[Fe(CN)6](電解質(zhì)溶液中溶劑為有機溶劑)。下列敘述正確的是(B)A．M極為陰極B．超鈉F1電池放電時，a極的電極反應(yīng)式為Mn[Fe(CN)6]＋2e－＋2Na＋=Na2Mn[Fe(CN)6]C．精煉銦一段時間后，M極凈減的質(zhì)量等于純銦極凈增的質(zhì)量D．精煉過程中，用圖2可表示電解質(zhì)溶液中c(In3+)與時間的變化關(guān)系解析：電解法精煉銦時，純銦作陰極，則M極為陽極，A錯誤；M極為陽極，則a為超鈉F1電池的正極，放電時，正極發(fā)生還原反應(yīng)，則a極的電極反應(yīng)式為Mn[Fe(CN)6]＋2e－＋2Na＋=Na2Mn[Fe(CN)6]，B正確；在金屬活動性順序中，銦排在鋅之后，精煉銦時，M極先氧化鋅，鋅的相對原子質(zhì)量小于銦，若轉(zhuǎn)移6mol電子，溶解3mol鋅時陽極質(zhì)量減少195g，析出2mol銦時陰極質(zhì)量凈增230g，M極凈減的質(zhì)量小于純銦極凈增的質(zhì)量，C錯誤；由于開始時粗銦中鋅被氧化，因此電解的前一段時間內(nèi)電解質(zhì)溶液中銦離子濃度逐漸減小，當鋅溶解完后，陽極上溶解銦，陰極上析出銦，電解質(zhì)溶液中銦離子濃度保持不變，與題圖2不符，D錯誤?？键c三金屬的腐蝕與防護1．金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變成金屬陽離子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。2．金屬腐蝕的類型(1)化學腐蝕與電化學腐蝕類型化學腐蝕電化學腐蝕條件金屬與干燥氣體或非電解質(zhì)液體接觸不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵的腐蝕為例)類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負極Fe－2e－=Fe2+正極2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應(yīng)式Fe＋2H＋=Fe2+＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍鐵銹的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。3．金屬的防護4．金屬腐蝕快慢的判斷(1)對同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕的快慢：電解池原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學腐蝕＞有防護措施的腐蝕。(2)對同一金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質(zhì)溶液中＞弱電解質(zhì)溶液中＞非電解質(zhì)溶液中(濃度相同)。(3)活動性不同的兩種金屬，活動性差異越大，腐蝕越快。(4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕速率越快。正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)干燥環(huán)境下，所有金屬都不能被腐蝕。(×)(2)銅在酸性環(huán)境下，不易發(fā)生析氫腐蝕。(√)(3)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，負極鐵失去電子生成Fe3+。(×)(4)鋼鐵水閘可用犧牲陽極法或外加電流法防止其腐蝕。(√)(5)在金屬表面覆蓋保護層，若保護層破損后，就失去了對金屬的保護作用。(×)題組一金屬的腐蝕1．(2024·江蘇南通一模)在一塊表面無銹的鐵片上滴幾滴食鹽水，放置一段時間后看到鐵片上有鐵銹出現(xiàn)。鐵片腐蝕過程中發(fā)生反應(yīng)的總化學方程式為2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2進一步被氧氣氧化為Fe(OH)3，再在一定條件下脫水生成鐵銹，其原理如圖所示。下列說法正確的是(D)A．鐵片發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕B．鐵片腐蝕生成的鐵銹可以保護內(nèi)層的鐵不被腐蝕C．鐵片腐蝕過程中負極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－=4OH－D.鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成了無數(shù)微小原電池，發(fā)生了電化學腐蝕解析：結(jié)合題圖可知，F(xiàn)e失電子，化合價升高，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項錯誤；鐵銹結(jié)構(gòu)疏松，不能保護內(nèi)層金屬，B項錯誤；鐵片腐蝕時，F(xiàn)e作負極，發(fā)生的氧化反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2+，C項錯誤；鐵片上的NaCl溶液為鐵與碳形成原電池提供了電解質(zhì)溶液，D項正確。2．(2024·安徽滁州一模)鋼鐵工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，研究鋼鐵的防腐有著重要的意義。某課題組進行如下實驗：實驗裝置5min時現(xiàn)象25min時現(xiàn)象Ⅰ鐵釘表面及周邊未見明顯變化鐵釘周邊出現(xiàn)少量紅色和藍色區(qū)域，有少量紅棕色鐵銹生成Ⅱ鐵釘周邊出現(xiàn)紅色區(qū)域，未見藍色出現(xiàn)，鋅片周邊未見明顯變化鐵釘周邊紅色加深，區(qū)域變大，未見藍色出現(xiàn)，鋅片周邊未見明顯變化下列說法正確的是(D)A．實驗Ⅱ中正極的電極反應(yīng)式為4H＋＋O2＋4e－=2H2OB．實驗Ⅱ中5min時出現(xiàn)紅色區(qū)域，說明鐵釘腐蝕速率比Ⅰ快C．由K3[Fe(CN)6]的陰離子配位數(shù)可推出其空間結(jié)構(gòu)為正六邊形D．若將Ⅱ中鋅片換成銅片，推測銅片周邊會出現(xiàn)紅色，鐵釘周邊會出現(xiàn)藍色解析：實驗Ⅰ中鐵釘周邊出現(xiàn)少量紅色和藍色區(qū)域，有少量紅棕色鐵銹生成說明鐵作原電池的負極，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕被損耗，實驗Ⅱ中鐵釘周邊紅色加深，區(qū)域變大，未見藍色出現(xiàn)，鋅片周邊未見明顯變化說明鋅作原電池的負極被損耗，鐵作正極被保護，使鐵的腐蝕速率比實驗Ⅰ慢。由分析可知，實驗Ⅱ中鐵為原電池的正極，在水分子作用下氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－=4OH－，故A錯誤；實驗Ⅱ中鋅作原電池的負極被損耗，鐵作正極被保護，使鐵的腐蝕速率比實驗Ⅰ慢，故B錯誤；由鐵氰化鉀的陰離子配位數(shù)為6可知，配離子的空間結(jié)構(gòu)為正八面體，故C錯誤；若將Ⅱ中鋅片換成銅片，金屬性強于銅的鐵為原電池的負極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成的亞鐵離子能與鐵氰化鉀溶液反應(yīng)生成藍色沉淀，銅為正極，在水分子作用下氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子使溶液變?yōu)榧t色，故D正確。題組二金屬的防護3．(2024·遼寧沈陽重點高中聯(lián)考)港珠澳大橋設(shè)計壽命120年，對橋體鋼構(gòu)件采用了多種防腐方法。下列分析錯誤的是(C)A．防腐原理主要是避免發(fā)生反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3B．鋼構(gòu)件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層，是為了隔絕空氣、水等防止形成原電池C．采用外加電流法的保護時需外接鎂、鋅等作輔助陽極D．鋼構(gòu)件可采用不銹鋼材料以減緩電化學腐蝕解析：鐵為活潑的金屬，在潮濕的空氣中容易發(fā)生吸氧腐蝕，發(fā)生的主要反應(yīng)有2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3等，A正確；鋼構(gòu)件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層，可以隔絕空氣、水等防止形成原電池，防止鐵發(fā)生電化學腐蝕，B正確；外接鎂、鋅等作輔助陽極屬于犧牲陽極法，采用外加電流法的保護時需外接電源，C錯誤；不銹鋼具有較強的抗腐蝕性，采用不銹鋼材料作鋼構(gòu)件可以防止或減緩電化學腐蝕，D正確。4．(2024·廣東梅州一模)城鎮(zhèn)地面下埋有縱橫交錯的金屬管道，在潮濕的土壤中易腐蝕。為了防止這類腐蝕的發(fā)生，某同學設(shè)計了如圖所示的裝置。下列說法正確的是(B)A．鋼鐵輸水管作為負極B．金屬鎂是作為犧牲陽極材料C．該裝置只有一條電線，沒有構(gòu)成閉合回路D．這種防腐蝕的方法稱為外加電流法解析：該方法屬于犧牲陽極法，其中鎂作為負極，鋼鐵輸水管是正極，A、D錯誤；金屬鎂是作為犧牲陽極材料，B正確；該裝置接地，故已經(jīng)構(gòu)成了閉合回路，C錯誤。金屬腐蝕與防護金屬的腐蝕和防護是電化學原理的延續(xù)和具體應(yīng)用，在理解基本原理的基礎(chǔ)上要對防護措施的改進和防護效果進一步探究。【考題】(2024·浙江6月選考)金屬腐蝕會對設(shè)備產(chǎn)生嚴重危害，腐蝕快慢與材料種類、所處環(huán)境有關(guān)。下圖為兩種對海水中鋼閘門的防腐措施示意圖：下列說法正確的是()A．圖1、圖2中，陽極材料本身均失去電子B.圖2中，外加電壓偏高時，鋼閘門表面可發(fā)生反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O=4OH－C.圖2中，外加電壓保持恒定不變，有利于提高對鋼閘門的防護效果D.圖1、圖2中，當鋼閘門表面的腐蝕電流為零時，鋼閘門、陽極均不發(fā)生化學反應(yīng)(1)圖1和圖2發(fā)生的電化學原理是什么？(2)在題給裝置中失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)的是哪些物質(zhì)？(3)外加電壓的高低對所發(fā)生的電化學反應(yīng)會造成什么影響？(4)當鋼閘門表面的腐蝕電流為零時，兩個裝置中的電化學反應(yīng)是否都已經(jīng)停止？【答案】B【教材】(人教版選擇性必修1P114～115)電化學保護法的原理是使被保護的金屬成為陰極，則該金屬就不易被腐蝕。要達到這個目的，通?？梢圆捎孟铝袃煞N陰極保護法：犧牲陽極法(如圖1)和外加電流法(如圖2)。(1)犧牲陽極法——發(fā)生原電池反應(yīng)，被保護的金屬作正極(陰極)。(2)外加電流法——發(fā)生電解反應(yīng)，被保護的金屬與外接電源的負極相連，作陰極1．(2024·湖北卷)2024年5月8日，我國第三艘航空母艦福建艦順利完成首次海試。艦體表面需要采取有效的防銹措施，下列防銹措施中不形成表面鈍化膜的是(D)A．發(fā)藍處理 B．陽極氧化C．表面滲鍍 D．噴涂油漆解析：A項，發(fā)藍處理技術(shù)通常用于鋼鐵等黑色金屬，通過在空氣中加熱或直接浸泡于濃氧化性溶液中來實現(xiàn)，可在金屬表面形成一層極薄的氧化膜，這層氧化膜能有效防銹；B項，陽極氧化是將待保護的金屬與電源正極連接，在金屬表面形成一層氧化膜；C項，表面滲鍍是在高溫下將氣態(tài)、固態(tài)或熔化狀態(tài)的欲滲鍍的物質(zhì)(金屬或非金屬元素)通過擴散作用從被滲鍍的金屬的表面滲入內(nèi)部以形成表層合金鍍層的一種表面處理的方法，在金屬表面形成一層鈍化膜；D項，噴涂油漆是將油漆涂在待保護的金屬表面并沒有在表面形成鈍化膜。2．(2020·江蘇卷)將金屬M連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關(guān)說法正確的是(C)A．陰極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2+B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱C．鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護D．鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快解析：根據(jù)題圖可知金屬M失電子，為原電池的負極(在題圖中為陽極)，鋼鐵設(shè)施為原電池的正極(在題圖中為陰極)，此方法屬于犧牲陽極法。該裝置中陰極發(fā)生還原反應(yīng)，A項錯誤；金屬M被氧化，即金屬活動性：M>Fe，B項錯誤；鋼鐵設(shè)施為原電池的正極，表面積累大量電子而被保護，C項正確；海水中含有大量的NaCl等電解質(zhì)，而河水中電解質(zhì)較少，故鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的慢，D項錯誤。3．支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是(C)A．通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B．通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D．通入的保護電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整解析：高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，接通直流電源后，高硅鑄鐵不會失電子而損耗，海水中的離子失去電子，故C不正確。1．(2024·廣東卷)我國自主設(shè)計建造的浮式生產(chǎn)儲卸油裝置“海葵一號”將在珠江口盆地海域使用，其鋼鐵外殼鑲嵌了鋅塊，以利用電化學原理延緩?fù)鈿さ母g。下列有關(guān)說法正確的是(D)A．鋼鐵外殼為負極B．鑲嵌的鋅塊可永久使用C．該法為外加電流法D．鋅發(fā)生反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2+解析：鋼鐵外殼鑲嵌了鋅塊，由于金屬活動性：Zn＞Fe，即鋅塊為負極，鋼鐵為正極，形成原電池，Zn失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2+，從而保護鋼鐵，延緩其腐蝕，A錯誤；Zn失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2+，鑲嵌的鋅塊會被逐漸消耗，需根據(jù)腐蝕情況進行維護和更換，不能永久使用，B錯誤；該方法為犧牲陽極法，C錯誤；Zn失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2+，D正確。2．(2024·浙江1月選考)破損的鍍鋅鐵皮在氨水中發(fā)生電化學腐蝕，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，下列說法不正確的是(C)A．氨水濃度越大，腐蝕趨勢越大B．隨著腐蝕的進行，溶液pH變大C．鐵電極上的電極反應(yīng)式為2NH3＋2e－=2NHeq\o\al(－,2)＋H2↑D．每生成標準狀況下224mLH2，消耗0.010molZn解析：氨水濃度越大，越容易生成[Zn(NH3)4]2+，腐蝕趨勢越大，A正確；腐蝕的總反應(yīng)為Zn＋4NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2+＋H2↑＋2H2O＋2OH－，有OH－生成，溶液pH變大，B正確；該電化學腐蝕中Zn作負極，F(xiàn)e作正極，正極上氫離子得電子生成氫氣，鐵電極上的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，C錯誤；根據(jù)得失電子守恒，每生成標準狀況下224mLH2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為eq\f(0.224L×2,22.4L/mol)＝0.02mol，消耗0.010molZn，D正確。3．(2024·貴州卷)一種太陽能驅(qū)動環(huán)境處理的自循環(huán)光催化芬頓系統(tǒng)工作原理如圖。光陽極發(fā)生反應(yīng)：HCOeq\o\al(－,3)＋H2O=HCOeq\o\al(－,4)＋2H＋＋2e－，HCOeq\o\al(－,4)＋H2O=HCOeq\o\al(－,3)＋H2O2。體系中H2O2與Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的活性氧自由基可用于處理污水中的有機污染物。下列說法錯誤的是(C)A．該芬頓系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化形式為太陽能→電能→化學能B．陰極反應(yīng)式為O2＋2H＋＋2e－=H2O2C．光陽極每消耗1molH2O，體系中生成2molH2O2D．H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循環(huán)反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性和還原性解析：該裝置為電解池，利用光能提供能量轉(zhuǎn)化為電能，在電解池中將電能轉(zhuǎn)化為化學能，A正確；由題圖可知，陰極上氧氣和氫離子得電子生成過氧化氫，電極反應(yīng)式為O2＋2H＋＋2e－=H2O2，B正確；光陽極上水失電子生成過氧化氫和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－2e－=H2O2＋2H＋，每轉(zhuǎn)移2mol電子生成1molH2O2，此時陰極也生成1molH2O2：O2＋2H＋＋2e－=H2O2，即光陽極每消耗1molH2O，體系中生成1molH2O2，C錯誤；由Mn(Ⅳ)和過氧化氫轉(zhuǎn)化為Mn(Ⅱ)過程中，錳元素化合價降低，H2O2做還原劑，表現(xiàn)還原性，由Mn(Ⅱ)轉(zhuǎn)化為Mn(Ⅳ)時，H2O2中氧元素化合價降低，做氧化劑，表現(xiàn)氧化性，D正確。4．(2024·遼寧卷)“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統(tǒng)電解水制“綠氫”陽極電勢高、反應(yīng)速率緩慢的問題，科技工作者設(shè)計耦合HCHO高效制H2的方法，裝置如圖所示。部分反應(yīng)機理為eq\f(1,2)H2。下列說法錯誤的是(A)A．相同電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的1.5倍B．陰極反應(yīng)：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑C．電解時OH－通過陰離子交換膜向b極方向移動D．陽極反應(yīng)：2HCHO－2e－＋4OH－=2HCOO－＋2H2O＋H2↑解析：據(jù)題圖可知，b電極上HCHO轉(zhuǎn)化為HCOO－，而HCHO轉(zhuǎn)化為HCOO－為氧化反應(yīng)，所以b電極為陽極，a電極為陰極，HCHO為陽極反應(yīng)物，反應(yīng)機理：eq\o(→,\s\up7(－e－))HCOOH＋eq\f(1,2)H2，生成的HCOOH再與氫氧化鉀發(fā)生酸堿中和反應(yīng)：HCOOH＋OH－=HCOO－＋H2O，即陽極反應(yīng)：①HCHO＋OH－－e－→HCOOH＋eq\f(1,2)H2↑，②HCOOH＋OH－=HCOO－＋H2O，陰極上水得電子生成氫氣：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，B正確；由(①＋②)×2得陽極總反應(yīng)為2HCHO－2e－＋4OH－=2HCOO－＋2H2O＋H2↑，D正確；結(jié)合陰陽極的反應(yīng)式可知轉(zhuǎn)移2mol電子時，陰、陽兩極各生成1molH2，共2molH2，而傳統(tǒng)電解水為2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑，轉(zhuǎn)移2mol電子，只有陰極生成1molH2，所以相同電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的2倍，A錯誤；由電極反應(yīng)式可知，電解過程中陰極生成OH－，負電荷增多，陽極負電荷減少，要使電解質(zhì)溶液呈電中性，OH－需通過陰離子交換膜向陽極移動，即向b極方向移動，C正確。5．(2022·北京卷)利用下圖裝置進行鐵上電鍍銅的實驗探究。裝置示意圖序號電解質(zhì)溶液實驗現(xiàn)象eq\a\vs4\al()①0.1mol·L-1CuSO4＋少量H2SO4陰極表面有無色氣體，一段時間后陰極表面有紅色固體，氣體減少。經(jīng)檢驗電解液中有Fe2+②0.1mol·L-1CuSO4＋過量氨水陰極表面未觀察到氣體，一段時間后陰極表面有致密紅色固體。經(jīng)檢驗電解液中無鐵元素下列分析不正確的是(C)A．①中氣體減少，推測是由于溶液中c(H＋)減少，且Cu覆蓋鐵電極，阻礙H＋與鐵接觸B．①中檢測到Fe2+，推測可能發(fā)生反應(yīng)：Fe＋2H＋=Fe2+＋H2↑、Fe＋Cu2+=Fe2+＋CuC．隨陰極析出銅，推測②中溶液c(Cu2+)減小，Cu2+＋4NH3?[Cu(NH3)4]2+平衡逆向移動D．②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+，使得c(Cu2+)比①中溶液的小，Cu緩慢析出，鍍層更致密解析：實驗①中，鐵會先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)，當溶液中氫離子濃度減小，放電生成的銅覆蓋在鐵電極上，阻礙氫離子與鐵接觸，導致產(chǎn)生的氣體減少，可能發(fā)生的反應(yīng)為Fe＋2H＋=Fe2+＋H2↑、Fe＋Cu2+=Fe2+＋Cu，故A、B正確；銅離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，在陰極析出銅，但陽極發(fā)生Cu－2e－=Cu2+的反應(yīng)，銅離子濃度不變，Cu2+＋4NH3?[Cu(NH3)4]2+平衡不移動，故C錯誤。課時作業(yè)34(總分：60分)一、選擇題(每小題3分，共30分。每小題只有1個選項符合題意)1．(2025·重慶烏江新高考協(xié)作體高三期中)下列變化是因原電池反應(yīng)而引起的是(C)A．在空氣中金屬鋁表面迅速氧化形成保護膜B．常溫下，鐵被濃硫酸“鈍化”形成保護膜C．在潮濕的空氣中鋼鐵易生銹D．在潮濕的空氣中過氧化鈉易變質(zhì)解析：在空氣中金屬鋁表面迅速氧化形成保護膜，是鋁和氧氣發(fā)生反應(yīng)生成氧化鋁，與原電池反應(yīng)無關(guān)，A錯誤；鐵能和濃硫酸發(fā)生反應(yīng)在表面形成致密的氧化膜而阻止反應(yīng)的發(fā)生，即發(fā)生鈍化現(xiàn)象，與原電池反應(yīng)無關(guān)，B錯誤；在潮濕的空氣中鋼鐵易生銹，是Fe、C和水膜中的電解質(zhì)形成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕的結(jié)果，C正確；過氧化鈉易和空氣中的二氧化碳以及水發(fā)生反應(yīng)而變質(zhì)，與原電池反應(yīng)無關(guān)，D錯誤。2．如圖所示，a、b、c、d均為石墨電極，通電進行電解，下列說法正確的是(D)A．電路中電子流向：負極→d→c→b→a→正極B．a(chǎn)、c兩極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量相等C．SOeq\o\al(2-,4)向b電極移動，Cl－向c電極移動D．通電后乙燒杯滴入酚酞溶液d極附近會變紅解析：電子只能在外電路中移動，故A錯誤；a極產(chǎn)生O2，c極產(chǎn)生Cl2，根據(jù)得失電子守恒O2～2Cl2～4e－，O2和Cl2的物質(zhì)的量之比為1∶2，故B錯誤；陰離子向陽極移動，a和c是陽極，所以SOeq\o\al(2-,4)向a電極移動，Cl－向c電極移動，故C錯誤；d極是陰極，電極反應(yīng)式可表示為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，所以滴入酚酞溶液d極附近會變紅，故D正確。3．某學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使Cl2被完全吸收制得有較強殺菌能力的消毒液，設(shè)計了如圖所示的裝置，以下對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是(B)A．a(chǎn)為正極，b為負極；NaClO和NaClB．a(chǎn)為負極，b為正極；NaClO和NaClC．a(chǎn)為陽極，b為陰極；HClO和NaClD．a(chǎn)為陰極，b為陽極；HClO和NaCl解析：電解氯化鈉溶液時，陽極是氯離子失電子生成氯氣的過程，陰極是氫離子得電子生成氫氣的過程，為使Cl2被完全吸收，一定要讓氯氣在d電極產(chǎn)生，所以d電極是陽極，c電極是陰極，即a為負極，b為正極，氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成的是氯化鈉和次氯酸鈉。4．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制得高純度的鎳。下列敘述正確的是(已知氧化性：Fe2+＜Ni2+＜Cu2+)(D)A．陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni2+＋2e－=NiB．電解過程中，陽極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量相等C．電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe2+和Zn2+D．電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt解析：電解時，陽極Zn、Fe、Ni失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項錯誤；因氧化性：Ni2+＞Fe2+＞Zn2+，故陰極的電極反應(yīng)式為Ni2+＋2e－=Ni，陽極質(zhì)量減少是因為Zn、Fe、Ni溶解，而陰極質(zhì)量增加是因為Ni析出，二者質(zhì)量不相等，B項錯誤；電解后溶液中的陽離子除Fe2+和Zn2+外，還有Ni2+和H＋，C項錯誤。5．(2025·福建龍巖連城一中月考)用鉑作為電極電解某種溶液，通電一段時間，溶液的酸性增強，并且在陽極得到0.1mol氣體，陰極得到0.2mol氣體(兩種氣體均在相同條件下測定)。由此可知溶液可能是(B)A．稀鹽酸 B．稀硫酸C．CuSO4溶液 D．KNO3溶液解析：陽極與陰極產(chǎn)生的氣體體積比為1∶2，相當于電解水，溶液的酸性增強，說明電解質(zhì)為含氧酸，B項符合要求。6．如圖，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U形管中，下列分析正確的是(B)A．K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑B．K1閉合，石墨棒周圍溶液pH升高C．K2閉合，鐵棒不會被腐蝕，屬于犧牲陽極法D．K2閉合，電路中通過0.002NA個電子時，兩極共產(chǎn)生0.001mol氣體解析：K1閉合構(gòu)成原電池，鐵是活潑的金屬，鐵棒是負極，鐵失去電子，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2+，石墨棒是正極，溶液中的氧氣得到電子轉(zhuǎn)化為OH－，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，石墨棒周圍溶液pH升高，A錯誤、B正確；K2閉合構(gòu)成電解池，鐵棒與電源的負極相連，作陰極，溶液中H2O電離的H＋放電產(chǎn)生氫氣，鐵棒不會被腐蝕，屬于外加電流法，石墨棒是陽極，溶液中的氯離子放電生成氯氣，陰、陽兩電極反應(yīng)式分別為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－、2Cl－－2e－=Cl2↑，電路中通過0.002NA個電子時，兩極均產(chǎn)生0.001mol氣體，共計0.002mol氣體，C、D錯誤。7．(2025·黑龍江哈三中期末)圖示與表述內(nèi)容相符的是(A)AB該裝置可能觀察到的現(xiàn)象為a、d處試紙變藍；b處變紅，局部褪色該裝置可制備Fe(OH)2并能較長時間觀察其顏色CD該裝置可以實現(xiàn)在鐵制品上鍍銅，且銅片為陰極該裝置可表示電解飽和食鹽水的示意圖，裝置應(yīng)選擇陽離子交換膜，飽和NaCl溶液從b口加入解析：該裝置為電解池，a、d都為電解池的陰極，溶液中的H＋被還原生成H2，同時生成OH－顯堿性，則a、d處pH試紙變藍；c、b都為電解池的陽極，b極的Cl－被氧化生成Cl2，Cl2溶于水生成鹽酸和次氯酸，次氯酸具有漂白性，則b處變紅，且局部褪色，A正確。該裝置為電解池，C電極作陽極，F(xiàn)e電極作陰極，則Fe被保護，不能制備Fe(OH)2，B錯誤。電鍍時，鍍層金屬作陽極，待鍍金屬作陰極，含鍍層金屬離子溶液作電鍍液，則鐵制品上鍍銅，銅片為陽極，C錯誤。電解飽和食鹽水使用陽離子交換膜，陰極上H＋被還原生成H2，陽極上Cl－被氧化生成Cl2，為補充Cl－，飽和NaCl溶液應(yīng)從a口加入，D錯誤。8．(2024·吉林白山二模)大連理工大學提出了一種低能耗、無陽極氯腐蝕的電解混合海水制氫新技術(shù)，如圖所示。下列敘述錯誤的是(B)A．在該條件下，N2H4的放電能力強于Cl－B．a(chǎn)極與電源負極連接，發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生O2C．b極反應(yīng)式為N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2OD．逸出2.24L氣體1(標準狀況)時外電路轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.2NA解析：由題干信息及裝置圖可知，由于無陽極氯腐蝕，則N2H4的放電能力強于Cl－，N2H4失電子生成N2，A正確；結(jié)合A項中分析，b極失電子為陽極，則a極為陰極，與電源負極連接，氣體1為H2，發(fā)生還原反應(yīng)為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，B錯誤；陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，N2H4失電子生成N2，電極反應(yīng)式正確，C正確；根據(jù)a極電極反應(yīng)式知，標準狀況下，產(chǎn)生0.1molH2時外電路轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.2NA，D正確。9．(2024·山東卷)以不同材料修飾的Pt為電極，一定濃度的NaBr溶液為電解液，采用電解和催化相結(jié)合的循環(huán)方式，可實現(xiàn)高效制H2和O2，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是(B)A．電極a連接電源負極B．加入Y的目的是補充NaBrC．電解總反應(yīng)式為Br－＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))BrOeq\o\al(－,3)＋3H2↑D．催化階段反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(Z)∶n(Br－)＝3∶2解析：電極b上Br－發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成BrOeq\o\al(－,3)，電極b為陽極，電極反應(yīng)為Br－－6e－＋3H2O=BrOeq\o\al(－,3)＋6H＋；則電極a為陰極，電極a的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。電解總反應(yīng)式為Br－＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))BrOeq\o\al(－,3)＋3H2↑，A、C正確；催化循環(huán)階段BrOeq\o\al(－,3)被還原成Br－循環(huán)使用，同時生成O2，實現(xiàn)高效制H2和O2，即Z為O2，電解過程中消耗H2O和Br－，而催化階段BrOeq\o\al(－,3)被還原成Br－循環(huán)使用，故加入Y的目的是補充H2O，維持NaBr溶液為一定濃度，B錯誤；催化階段，溴元素的化合價由＋5降至－1，生成1molBr－得到6mol電子，氧元素的化合價由－2升至0，生成1molO2失去4mol電子，根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(O2)∶n(Br－)＝6∶4＝3∶2，D正確。10．(2024·重慶南開中學高三質(zhì)檢)某化學興趣小組設(shè)計如下實驗，探究電解過程中溶液pH變化。裝置、所得數(shù)據(jù)結(jié)果如圖所示。電解過程中，充分攪拌使溶液均勻。下列說法錯誤的是(C)A．t1～t2，C1電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋B．CuSO4溶液濃度為0.05mol/LC．電解到t1時刻，加入0.49gCu(OH)2可使溶液復(fù)原D．若使用甲烷燃料電池作電源，t1時理論上消耗甲烷0.00125mol解析：根據(jù)題干裝置圖1可知，該裝置為電解池，根據(jù)題圖2中pH變化與電解時間的關(guān)系可知，開始時發(fā)生2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，故溶質(zhì)從CuSO4變?yōu)镠2SO4，pH變化快，當Cu2+完全放電，接著發(fā)生2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑，pH變化小，t1～t2，C1電極為陽極，陽極上發(fā)生的反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，A正確；t1時刻Cu2+恰好完全耗盡，pH＝1，c(H＋)＝0.1mol/L，推出c(H2SO4)＝0.05mol/L，B正確；電解到t1時刻析出0.005molCu和0.0025molO2，應(yīng)加入0.005molCuO可恰好恢復(fù)至電解前狀態(tài)，即加入0.40gCuO則能恢復(fù)至電解前狀態(tài)，C錯誤；t1時刻，電路通過電子為2×0.005mol＝0.01mol，甲烷燃料電池中甲烷與轉(zhuǎn)移電子關(guān)系為CH4～8e－，燃料電池負極消耗的甲烷的物質(zhì)的量為0.01×eq\f(1,8)mol＝0.00125mol，D正確。二、非選擇題(共30分)11．(12分)(2024·河北邢臺聯(lián)考)“電化學”與人類生產(chǎn)、生活密不可分，圖Ⅰ甲池可實現(xiàn)在鐵表面鍍鋅，圖Ⅱ可通過電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4獲得鋰鹽和MnO2?；卮鹣铝袉栴}：(1)圖Ⅰ中A電極的電極材料為鐵；乙池(C電極為惰性電極)電解開始時發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。(2)圖Ⅰ，工作一段時間后，若甲池陰極增重26g，則乙池中產(chǎn)生氣體的體積為8.96L(標準狀況)，要使乙池中的溶液恢復(fù)原樣應(yīng)向溶液中加入Cu(OH)2(填化學式)。(3)圖Ⅱ中濾布的作用為阻擋固體顆粒，防止LiMn2O4與MnO2混合導致產(chǎn)物不純。電極X的名稱為陰極(填“陰極”或“陽極”)，其電極反應(yīng)式為LiMn2O4＋3e－＋8H＋=Li＋＋2Mn2+＋4H2O。(4)圖Ⅱ電解過程中c(Mn2+)將增大(填“增大”“減小”或“不變”，忽略電解過程中溶液體積的變化)。解析：(2)甲池陰極上發(fā)生反應(yīng)：Zn2+＋2e－=Zn，26gZn的物質(zhì)的量為eq\f(26g,65g/mol)＝0.4mol，轉(zhuǎn)移電子為0.8mol，乙池中開始時發(fā)生反應(yīng)：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，反應(yīng)0.5L×0.4mol/L＝0.2molCuSO4時轉(zhuǎn)移0.4mol電子，生成氧氣0.1mol，之后電解水：2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑，轉(zhuǎn)移0.4mol電子，生成氫氣0.2mol，生成氧氣0.1mol，共生成氣體0.4mol，標準狀況下體積為0.4mol×22.4L/mol＝8.96L；第一階段電解生成0.2molCu和0.1molO2，相當于0.2molCuO，第二階段電解生成0.2molH2和0.1molO2，相當于0.2molH2O，根據(jù)原子守恒，兩階段溶液中減少的物質(zhì)相當于減少0.2molCu(OH)2，所以要使乙池中的溶液恢復(fù)原樣應(yīng)向溶液加入0.2molCu(OH)2。(3)題圖Ⅱ中濾布的作用為阻擋固體顆粒，防止LiMn2O4與MnO2混合導致產(chǎn)物不純。根據(jù)電極Y發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，為陽極，電極X為陰極，發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為LiMn2O4＋3e－＋8H＋=Li＋＋2Mn2+＋4H2O。(4)電極X為陰極，發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為LiMn2O4＋3e－＋8H＋=Li＋＋2Mn2+＋4H2O，電極Y發(fā)生反應(yīng)：Mn2+－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋，轉(zhuǎn)移相同電子時生成的Mn2+比消耗的多，故電解過程中c(Mn2+)將增大。12．(18分)(2025·廣東六校高三期中聯(lián)考)Ⅰ.某化學興趣小組的同學學了金屬的電化學腐蝕，對“鋼鐵在酸性環(huán)境中發(fā)生析氫腐蝕；在酸性很弱或呈中性，溶有O2的環(huán)境中發(fā)生吸氧腐蝕；鋼鐵等金屬的腐蝕主要為吸氧腐蝕”產(chǎn)生疑問，決定用數(shù)字化實驗?zāi)M探究鋼鐵在酸性環(huán)境下的腐蝕情況。(1)用圖1所示裝置進行實驗：打開a恒壓滴液漏斗(填儀器名稱)的活塞，加入1mL溶液，測得壓強隨時間變化曲線如圖2。同學甲得出結(jié)論：酸性條件下，鐵粉發(fā)生析氫腐蝕。(2)同學乙認為甲的結(jié)論不科學，錐形瓶內(nèi)壓強變大還可能是反應(yīng)放熱，溫度升高使瓶內(nèi)壓強變大，提出改進措施：在恒溫裝置中進行(或在恒溫槽中進行)。改進后，再次實驗，證明甲、乙的猜想均正確，請在圖2繪制出改進后的曲線。答案：(3)同學丙認為甲、乙的實驗不具代表性，建議用不同濃度的酸進行實驗。在改進后的裝置中分別用pH＝4、pH＝6的硫酸實驗，測定壓強隨時間變化情況，結(jié)果如圖3。同學丙得出：酸性較弱時，鐵會發(fā)生吸氧腐蝕，其依據(jù)是pH＝6時，裝置中壓強減小。(4)對于圖3中pH＝4時，鐵是否發(fā)生了腐蝕？同學們意見不統(tǒng)一，經(jīng)討論，他們把壓強傳感器換成氧氣傳感器，得出不同pH時裝置中O2濃度隨時間的變化曲線如圖4。結(jié)合實驗分析：pH＝4時，壓強幾乎不隨時間改變是因為析氫腐蝕產(chǎn)生H2與吸氧腐蝕消耗O2的體積相當(或析氫腐蝕與吸氧腐蝕的速率相當)。綜上，小組同學得出結(jié)論：教材表述科學嚴謹。Ⅱ.拓展研究：(5)某院士專門研究海洋鋼架結(jié)構(gòu)橋梁腐蝕，發(fā)現(xiàn)腐蝕最嚴重的是浪花飛濺區(qū)(海洋環(huán)境分區(qū)如圖5)，請你解釋原因：在浪花飛濺區(qū)，海水不斷破壞橋梁表面的腐蝕產(chǎn)物和保護涂層，使鐵不斷與氧氣和水接觸反應(yīng)，所以浪花飛濺區(qū)腐蝕最嚴重。(6)科學家還發(fā)現(xiàn)在O2濃度很小的海底也有厭氧微生物(如硫酸鹽還原菌SRB)對海洋鋼制部件的腐蝕，其原理如圖6，已知溶液中的S2-完全轉(zhuǎn)化為FeS，請寫出該鐵合金腐蝕的總反應(yīng)：4Fe＋4H2O＋SOeq\o\al(2-,4)eq\o(=,\s\up7(SRB))3Fe(OH)2＋FeS＋2OH－(離子方程式)。(7)請列舉出生產(chǎn)、生活中金屬制品的防腐措施：金屬刷油漆(外加涂層)、制不銹鋼、電化學保護法等(任寫一點即可)。解析：(2)同學乙認為同學甲的結(jié)論不科學，錐形瓶內(nèi)壓強變大除了生成氣體以外，還可能是反應(yīng)放熱，溫度升高使瓶內(nèi)壓強變大。因此，需要控制裝置的溫度，故可在恒溫裝置中進行或在恒溫槽中進行。改進后，再次實驗，證明同學甲、乙的猜想均正確，則改進后壓強也隨時間變大，但小于改進前；在題圖2繪制出改進后的曲線見答案。(3)同學丙認為同學甲、乙的實驗不具代表性，建議用不同濃度的酸進行實驗。在改進后的裝置中分別用pH＝4、pH＝6的硫酸實驗，測定壓強隨時間變化情況，結(jié)果如題圖3。同學丙得出酸性較弱時，鐵會發(fā)生吸氧腐蝕，其依據(jù)是pH＝6時，裝置中壓強減小。(4)結(jié)合題圖4分析可知，pH＝4時，O2濃度隨時間而減小，但是測得壓強基本保持不變，因此分析可知發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生H2與吸氧腐蝕消耗O2的體積相當或析氫腐蝕與吸氧腐蝕的速率相當。(6)科學家還發(fā)現(xiàn)在O2濃度很小的海底也有厭氧微生物(如硫酸鹽還原菌SRB)對海洋鋼制部件的腐蝕，其原理如題圖6，已知溶液中的S2-完全轉(zhuǎn)化為FeS，該鐵合金腐蝕的總反應(yīng)：4Fe＋4H2O＋SOeq\o\al(2-,4)eq\o(=,\s\up7(SRB))3Fe(OH)2＋FeS＋2OH－。第35講電化學原理的綜合應(yīng)用1．了解離子交換膜的分類及特點，理解離子交換膜在裝置中的作用。2.能依據(jù)電化學原理分析多池連接的電化學裝置，能進行電化學的有關(guān)計算?？键c一離子交換膜在電化學中的應(yīng)用1．常見的離子交換膜離子交換膜是一種含離子基團的、對溶液中的離子具有選擇透過功能的膜，通常由特殊高分子材料制成。離子交換膜分為(1)陽離子交換膜，只允許陽離子通過，不允許陰離子通過。(2)陰離子交換膜，只允許陰離子通過，不允許陽離子通過。(3)質(zhì)子交換膜，只允許H＋通過，不允許其他陽離子或陰離子通過。(4)雙極隔膜，是一種新型離子交換膜，其膜主體可分為陰離子交換層、陽離子交換層和中間界面層，水解離催化劑被夾在中間的離子交換聚合物中，水電離產(chǎn)物H＋和OH－可在電場力的作用下快速遷移到兩側(cè)溶液中，為膜兩側(cè)的半反應(yīng)提供各自理想的pH條件。2．離子交換膜的作用(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學反應(yīng)，提高產(chǎn)品的純度或避免不安全因素。(2)能選擇性地允許離子通過，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。3．“離子交換膜”題的思維模型題組一離子交換膜在原電池中的應(yīng)用1．(2025·河北唐山高三期末)一種新型可充電鈉離子電池，放電時原理如圖所示。下列說法正確的是(D)A．充電時，b電極與外接電源正極相連B．離子交換膜為陰離子交換膜C．充電時，a極反應(yīng)式為Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]D．放電時，當外電路轉(zhuǎn)移2mol電子，b極區(qū)電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少22g解析：根據(jù)題干放電原理圖，Mo箔作正極，在正極發(fā)生電極反應(yīng)為Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]，Mg箔作負極，發(fā)生電極反應(yīng)為2Mg＋2Cl－－4e－=[Mg2Cl2]2+。充電時，b電極與外接電源負極相連，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤；電解液是含Na＋的有機電解質(zhì)，故離子交換膜為陽離子交換膜，允許Na＋通過，B錯誤；充電時，a極反應(yīng)式為Na2Fe[Fe(CN)6]－2e－=2Na＋＋Fe[Fe(CN)6]，C錯誤；放電時，當外電路轉(zhuǎn)移2mol電子，根據(jù)負極電極反應(yīng)2Mg＋2Cl－－4e－=[Mg2Cl2]2+，負極區(qū)增加1molMg2+，增加的質(zhì)量為24g/mol×1mol＝24g，正極電極反應(yīng)為Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]，Na＋向正極移動，外電路轉(zhuǎn)移2mol電子時，轉(zhuǎn)移2molNa＋，轉(zhuǎn)移Na＋的質(zhì)量為2mol×23g/mol＝46g，b極區(qū)電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少46g－24g＝22g，D正確。2．(2025·河南三門峽高三月考)ZnCO2電池實現(xiàn)了對CO2的高效利用，其原理如圖所示。下列說法不正確的是(C)A．多孔Pd納米片為正極，電極上發(fā)生還原反應(yīng)B．Zn電極反應(yīng)式為Zn＋4OH－－2e－=[Zn(OH)4]2-C．a(chǎn)為H＋，b為OH－D．當外電路通過1mole－時，雙極膜中離解水的物質(zhì)的量為1mol解析：由題圖可知，鋅發(fā)生氧化反應(yīng)為負極，則多孔Pd納米片為正極，電極上發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；Zn電極上鋅失去電子生成[Zn(OH)4]2-，反應(yīng)式為Zn＋4OH－－2e－=[Zn(OH)4]2-，B正確；原電池中陽離子向正極移動、陰離子向負極移動，故b為H＋，a為OH－，C錯誤；當外電路通過1mole－時，由電荷守恒可知，雙極膜中離解水的物質(zhì)的量為1mol，產(chǎn)生1mol氫離子、1mol氫氧根離子，D正確。題組二離子交換膜在電解池中的應(yīng)用3．(2024·江西九江一模)我國科學家設(shè)計了CO2與氯堿耦合電解池裝置如圖。這種方法的優(yōu)點是可以得到氯氣和氫氧化鈉，實現(xiàn)與氯堿工業(yè)的聯(lián)合。下列說法正確的是(C)A．離子交換膜為陰離子交換膜B．工作一段時間陰極附近溶液的pH減小C．電解總化學反應(yīng)方程式為CO2＋2NaCl＋H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))HCOONa＋Cl2＋NaOHD．標準狀況下，每生成2.24LCl2，溶液中通過的電子為0.2mol解析：由題圖可知，陰極的電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋H2O=HCOO－＋OH－，陽極的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，電解總化學反應(yīng)方程式為CO2＋2NaCl＋H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))HCOONa＋Cl2＋NaOH，C正確；陰極區(qū)域生成OH－，Na＋從陽極區(qū)域通過交換膜進入陰極區(qū)，所以該離子交換膜只能讓陽離子通過，不能讓陰離子通過，采用陽離子交換膜，可以提高NaOH的產(chǎn)量和純度，A錯誤；工作一段時間陰極產(chǎn)生OH－，陰極附近pH變大，B錯誤；電子不能通過溶液，D錯誤。4．(2024·河北名校聯(lián)盟12月聯(lián)考)某有色金屬工業(yè)的高鹽廢水中主要含有H＋、Cu2+、Zn2+、SOeq\o\al(2-,4)、F－和Cl－，利用如圖電解裝置可回收ZnSO4、CuSO4并盡可能除去F－和Cl－，其中雙極膜(BP)中間層的H2O解離為H＋和OH－，并在直流電場作用下分別向兩極遷移，M膜、N膜需在一價陰離子交換膜和陽離子交換膜中選擇。下列說法錯誤的是(B)A．BP膜中H＋均向右側(cè)溶液遷移，M膜為一價陰離子交換膜B．溶液a的溶質(zhì)主要為HF和HCl，溶液b的溶質(zhì)主要為ZnSO4和CuSO4C．當陽極產(chǎn)生22.4L氣體(標準狀況)時，有4mol離子通過N膜D．電解過程中，應(yīng)控制高鹽廢水的pH不能過高解析：由題圖可知，最左側(cè)為陽極室，水放電生成氧氣和氫離子；最右側(cè)為陰極室，水放電生成氫氣和氫氧根離子；電解池中陽離子向陰極移動，BP膜中H＋均向右側(cè)溶液遷移。氟離子、氯離子通過M膜向左側(cè)遷移，故M膜為一價陰離子交換膜，A正確；溶液a中氟離子、氯離子通過M膜向左側(cè)遷移，氫離子與右側(cè)雙極膜遷移出來的OH－中和，故反應(yīng)后溶液a的溶質(zhì)主要為ZnSO4和CuSO4，溶液b的溶質(zhì)主要為右側(cè)遷移過來的氟離子、氯離子與左側(cè)遷過來的氫離子生成的HF和HCl，B錯誤；陽極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，當陽極產(chǎn)生22.4L氣體(標準狀況下為1mol)時，根據(jù)電子守恒可知，有4mol離子通過N膜，C正確；電解過程中，若pH過高則會導致鋅離子、銅離子轉(zhuǎn)化為沉淀，故應(yīng)控制高鹽廢水的pH不能過高，D正確?？键c二“多池串聯(lián)”的兩大模型判斷和電解的定量計算1．常見多池串聯(lián)裝置圖(1)外接電源與電解池的串聯(lián)模型A、B為兩個串聯(lián)電解池，相同時間內(nèi)，各電極得失電子數(shù)相等。(2)原電池與電解池的串聯(lián)模型甲、乙兩圖中，A均為原電池，B均為電解池。2．電解的定量計算(1)根據(jù)總反應(yīng)式計算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計算。(2)根據(jù)得失電子守恒計算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計算。(3)根據(jù)關(guān)系式計算根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。以通過4mole－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學計算問題。題組一“多池串聯(lián)”電化學裝置分析1．(2024·黑龍江哈爾濱九中期中)采用空氣和水通過電解法可制備H2O2，裝置如圖所示。乙中管道將d極產(chǎn)生的氣體通過管道送至c極。已知溶液的pH過高時H2O2會分解。下列說法錯誤的是(A)A．d極為陽極，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2OB．可以將乙池中KNO3替換成Na2SO4C．若以CH3OCH3為燃料消耗4.6g時，能生成20.4gH2O2D．裝置中質(zhì)子交換膜除了平衡電荷還有調(diào)節(jié)pH的作用解析：由題圖分析，甲為燃料電池，a為負極，b為正極；乙為電解池，c為陰極，d為陽極。d極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，c極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2e－＋2H＋=H2O2，A錯誤；乙池中的KNO3起導電作用，可以將KNO3替換成Na2SO4，B正確；若以CH3OCH3為燃料，電極反應(yīng)式為CH3OCH3＋3H2O－12e－=2CO2↑＋12H＋，消耗二甲醚4.6g時電子轉(zhuǎn)移1.2mol，根據(jù)O2＋2e－＋2H＋=H2O2反應(yīng)能生成0.6molH2O2，即0.6mol×34g/mol＝20.4gH2O2，C正確；a極生成H＋，b極消耗H＋，d極生成H＋，c極消耗H＋，裝置中質(zhì)子交換膜除了平衡電荷還有調(diào)節(jié)pH的作用，D正確。2．(2025·安徽池州高三期末)科學家設(shè)計了如圖裝置通過電解制備苯乙酸，下列說法正確的是(C)A．a(chǎn)極電極反應(yīng)式為Cr2Oeq\o\al(2-,7)＋8H＋－6e－=2Cr(OH)3＋H2OB．電極電勢：b>aC．裝置Ⅱ中每消耗1mol，理論上有2mol質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜D．工作一段時間后NaCl溶液的濃度升高解析：a極電極反應(yīng)式為Cr2Oeq\o\al(2-,7)＋8H＋＋6e－=2Cr(OH)3＋H2O，A錯誤；由裝置Ⅰ可知，a極為正極，b極為負極，電極電勢：a>b，B錯誤；裝置Ⅱ中每消耗1mol，電路中轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上有2mol質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜，C正確；OH－通過陰離子交換膜進入NaCl溶液，H＋通過陽離子交換膜進入NaCl溶液，H＋和OH－結(jié)合生成水，工作一段時間后NaCl溶液的濃度降低，D錯誤。串聯(lián)類電池的思維流程題組二電化學的有關(guān)計算3．如圖所示，通電5min后，電極5的質(zhì)量增加2.16g，請回答下列問題。(1)a為電源的負（填“正”或“負”）極，C池是電解池。A池陽極的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，C池陰極的電極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=Ag。(2)如果B池中共收集到224mL氣體（標準狀況）且溶液體積為200mL（設(shè)電解過程中溶液體積不變），則通電前溶液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為0.025mol·L-1。(3)如果A池溶液是200mL足量的食鹽水（電解過程溶液體積不變），則通電5min后，溶液的pH為13。解析：(1)根據(jù)已知條件通電5min后，電極5的質(zhì)量增加2.16g，說明電極5作陰極，Ag＋放電，電極反應(yīng)為Ag＋＋e－=Ag，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.02mol，同時可知電極6作陽極，與電源的正極相連，則a是負極，b是正極，電極1、3、5作陰極，電極2、4、6作陽極。(2)B池中電解總反應(yīng)為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若轉(zhuǎn)移0.02mol電子時只收集到O2（只電解溶質(zhì)），則根據(jù)關(guān)系式2CuSO4～O2～4e－可得n(O2)＝0.005mol，體積為112mL（標準狀況）<224mL，說明溶質(zhì)CuSO4已耗完，然后電解水。設(shè)整個過程消耗CuSO4xmol，H2Oymol，則有2x＋2y＝0.02，eq\f(1,2)x＋eq\f(3,2)y＝0.01，解得x＝y(tǒng)＝0.005，則c(CuSO4)＝0.025mol·L-1。(3)由于A池中電解液足量，A池中只發(fā)生反應(yīng)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根據(jù)關(guān)系式NaOH～e－，生成的n(NaOH)＝0.02mol，則c(NaOH)＝eq\f(0.02mol,0.2L)＝0.1mol·L-1，即溶液的pH＝13。4．二十大報告明確了生態(tài)文明建設(shè)的總基調(diào)是推動綠色發(fā)展。NO空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)了制硝酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合。某化學興趣小組用如圖裝置模擬工業(yè)處理廢氣和廢水的過程。已知電極材料均為惰性電極?；卮鹣铝袉栴}：(1)甲池在放電過程中的負極反應(yīng)式為NO＋2H2O－3e－=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋。(2)乙池中通入廢氣SO2的電極為陽極，電池總反應(yīng)的離子方程式為5SO2＋2NO＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NHeq\o\al(＋,4)＋5SOeq\o\al(2-,4)＋8H＋。(3)b為陰（填“陽”或“陰”）離子交換膜。當濃縮室得到4L濃度為0.6mol·L-1的鹽酸時，M室中的溶液的質(zhì)量變化為減小18g（溶液體積變化忽略不計）。(4)若在標準狀況下，甲池有5.6LO2參加反應(yīng)，則乙池中處理廢氣（SO2和NO）的總體積為15.68L。解析：(1)甲池在放電過程中，負極上一氧化氮失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硝酸根離子，反應(yīng)為NO＋2H2O－3e－=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋。(2)乙池中通入廢氣SO2的電極連接電源的正極，為陽極；陽極二氧化硫發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子，陰極一氧化氮發(fā)生還原反應(yīng)生成銨根離子，電池總反應(yīng)的離子方程式為5SO2＋2NO＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NHeq\o\al(＋,4)＋5SOeq\o\al(2-,4)＋8H＋。(3)丙中陽極上水放電發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，氫離子從M室通過a膜進入濃縮室；N室中氯離子通過b膜進入濃縮室，最終得到較濃的鹽酸，故b為陰離子交換膜。當濃縮室得到4L濃度為0.6mol·L-1鹽酸時，遷移過來的氫離子為4L×(0.6mol·L-1－0.1mol·L-1)＝2mol；2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，則反應(yīng)1mol水，M室中溶液的質(zhì)量變化為減少1mol×18g·mol-1＝18g。(4)乙池中SO2轉(zhuǎn)化為硫酸根離子，NO轉(zhuǎn)化為銨根離子；若標準狀況下，甲池有5.6LO2（為0.25mol）參加反應(yīng)，根據(jù)得失電子守恒可知，O2～4e－～2SO2～eq\f(4,5)NO，則乙池中處理廢氣（SO2和NO）共0.7mol，總體積為15.68L。電有機合成電有機合成是一種利用電化學方法合成有機化合物的技術(shù)，在近幾年的高考題中屢屢出現(xiàn)。它可以在溫和條件下高效地實現(xiàn)各種有機反應(yīng)，具有環(huán)保、高效、可控等特點，電有機合成相對于傳統(tǒng)有機合成具有顯著的優(yōu)勢?！究碱}】（2024·湖北卷）我國科學家設(shè)計了一種雙位點PbCu電催化劑，用H2C2O4和NH2OH電化學催化合成甘氨酸，原理如圖，雙極膜中H2O解離的H＋和OH－在電場作用下向兩極遷移。已知在KOH溶液中，甲醛轉(zhuǎn)化為HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－?[OCH2O]2-＋H2O。Cu電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)為[OCH2O]2-－e－=HCOO－＋H·。下列說法錯誤的是()A.電解一段時間后陽極區(qū)c(OH－)減小B.理論上生成1molH3N＋CH2COOH雙極膜中有4molH2O解離C.陽極總反應(yīng)式為2HCHO＋4OH－－2e－=2HCOO－＋H2↑＋2H2OD.陰極區(qū)存在反應(yīng)H2C2O4＋2H＋＋2e－=CHOCOOH＋H2O(1)根據(jù)兩極上的物質(zhì)轉(zhuǎn)化判斷陰陽極。(2)根據(jù)電解原理和題意寫出陰陽極的電極反應(yīng)式。(3)根據(jù)電極反應(yīng)式分析極區(qū)電解質(zhì)溶液發(fā)生哪些變化？(4)根據(jù)電子轉(zhuǎn)移和離子遷移之間的量化關(guān)系分析生成1molH3N＋CH2COOH雙極膜中解離H2O的物質(zhì)的量?！敬鸢浮緽【教材】（人教版選擇性必修1P109）電有機合成許多有機化學反應(yīng)包含電子的轉(zhuǎn)移，使這些反應(yīng)在電解池中進行時稱為電有機合成。例如，制造尼龍66的原料己二腈[NC(CH2)4CN]用量很大，傳統(tǒng)上以乙炔和甲醛為原料經(jīng)過很長路線才能合成己二腈。如改用電合成法，則先以丙烯為原料制備丙烯腈(CH2=CHCN)，再用丙烯腈電合成己二腈。電合成己二腈的反應(yīng)如下。陽極：H2O－2e－=eq\f(1,2)O2↑＋2H＋陰極：2CH2=CHCN＋2H＋＋2e－=NC(CH2)4CN總反應(yīng)：2CH2=CHCN＋H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))NC(CH2)4CN＋eq\f(1,2)O2↑與其他有機合成相比，電有機合成具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)試劑純凈和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(1)在有機反應(yīng)中，去氧或加氫的反應(yīng)為還原反應(yīng)，加氧或去氫的反應(yīng)為氧化反應(yīng)。(2)寫電極反應(yīng)式時注意電解池中各室電解裝置所處的環(huán)境條件，即酸性條件下不出現(xiàn)OH－，堿性條件下不出現(xiàn)H＋，有機環(huán)境中一般為O2-。(3)在電化學原理中，電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的1．（2024·河北石家莊二模）電有機合成是一種應(yīng)用廣泛的新型有機合成方法。某種3-氯-4-氨基苯酚的電有機合成裝置如圖所示，下列說法正確的是(D)A.b與外接電源的正極相連B．Pb電極的電極反應(yīng)式：Pb－2e－=Pb2+C．電解一段時間后，陰、陽兩極室中電解質(zhì)溶液的質(zhì)量均增大D．理論上每生成1mol，電路中轉(zhuǎn)移4mole－解析：b電極上，發(fā)生還原反應(yīng)生成，可知b是陰極，a是陽極，b與外接電源的負極相連，故A錯誤；陽極（Pb電極）的電極反應(yīng)式為Pb－2e－＋SOeq\o\al(2-,4)=PbSO4，故B錯誤；轉(zhuǎn)移2mol電子，陽極室有1molSOeq\o\al(2-,4)轉(zhuǎn)化為PbSO4沉淀，同時有2molH＋移入陰極室，電解一段時間后，陽極室中電解質(zhì)溶液的質(zhì)量減小，故C錯誤；陰極發(fā)生反應(yīng)＋4e－＋4H＋=＋H2O，理論上每生成1mol，電路中轉(zhuǎn)移4mole－，故D正確。2．（2024·湖南卷）在KOH水溶液中，電化學方法合成高能物質(zhì)K4C6N16時，伴隨少量O2生成，電解原理如圖所示，下列說法正確的是(B)A．電解時，OH－向Ni電極移動B.生成C6Neq\o\al(4-,16)的電極反應(yīng)：2C3N8H4＋8OH－－4e－=C6Neq\o\al(4-,16)＋8H2OC．電解一段時間后，溶液pH升高D．每生成1molH2的同時，生成0.5molK4C6N16解析：由題干電解原理圖可知，Ni電極產(chǎn)生氫氣，作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為KOH水溶液，則電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；Pt電極C3N8H4失去電子生成C6Neq\o\al(4-,16)，作陽極，電極反應(yīng)為2C3N8