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第三節(jié)　電解池　金屬的腐蝕與防護(hù)
第六章
化學(xué)反應(yīng)與能量
課標(biāo)要求 核心素養(yǎng)
1.能分析、解釋電解池
的工作原理，能設(shè)計簡
單的電解池。
2.能利用電化學(xué)原理解
釋金屬腐蝕現(xiàn)象，選擇
并設(shè)計防腐措施。 1.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：認(rèn)識化學(xué)變化的本質(zhì)是
有新物質(zhì)生成，并伴有能量的轉(zhuǎn)化；能多角度、
動態(tài)地分析電解池中發(fā)生的反應(yīng)，并運(yùn)用電解池
原理解決實(shí)際問題。
2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：肯定電解原理對社會發(fā)
展的重大貢獻(xiàn)，具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)
觀念，能對與電解有關(guān)的社會熱點(diǎn)問題作出正確
的價值判斷。
[目標(biāo)導(dǎo)航]
[自主測評]
1.易錯易混辨析(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。
(1)電解 CuCl2 溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣?br/>鉀試紙變藍(lán)色。(
)
(2)電解時，電子的移動方向：電源負(fù)極→陰極→陽極→電源
正極。(
)
(
)
(3)電解鹽酸、硫酸等溶液，H＋放電，溶液的pH逐漸增大。
(4)電解精煉時，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料。(
)
(5)用 Zn 作陽極，F(xiàn)e 作陰極，ZnCl2 溶液作電解質(zhì)溶液，不可
能在鐵上鍍鋅。(
)
(6)電鍍銅和電解精煉銅時，電解質(zhì)溶液中 c(Cu2+)均保持不變。
(
)
答案：(1)× 錯因：陽極逸出的氣體是 Cl2，能夠使?jié)駶櫟牡?br/>粉碘化鉀試紙變藍(lán)色。
(2)×
源正極。
(3)×
錯因：電子的移動方向：電源負(fù)極→陰極、陽極→電
錯因：電解硫酸實(shí)質(zhì)是電解水，所以溶液的 pH 逐漸
減小。
(4)√
(6)×　錯因：電解精煉銅時電解質(zhì)溶液中 c(Cu2+)減小。
向b電極移動，Cl－向c電極運(yùn)動
2.如圖所示，a、b、c、d 均為石墨電極，通電進(jìn)行電解。下
列說法正確的是(
)
A.電路中電子流向：負(fù)極→d→c→b→a→
正極
B.a、c 兩極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量相等
C.SO
2-
4
D.通電后向燒杯中滴入酚酞溶液，d 極附近會變紅
答案：D
答案：C
3.下列關(guān)于金屬腐蝕和保護(hù)的說法正確的是(　　)
A.犧牲陽極的陰極保護(hù)法利用了電解池原理
B.金屬的化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)：M－ne－===Mn＋，電子直接轉(zhuǎn)移給還原劑
C.外加直流電源的陰極保護(hù)法，在通電時被保護(hù)的金屬表面腐蝕電流降至零或接近于零
D.銅碳合金鑄成的銅像在酸雨中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負(fù)極的電極反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
4.以石墨為電極，電解 KI 溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下
列說法錯誤的是(
)
A.陰極附近溶液呈紅色
B.陰極逸出氣體
C.陽極附近溶液呈藍(lán)色
D.溶液的 pH 變小
解析：以石墨為電極，電解 KI 溶液，發(fā)生的反應(yīng)為 2KI＋
2H2O
2KOH＋H2↑＋I(xiàn)2(類似于電解飽和食鹽水)，陰極產(chǎn)物是
H2 和 KOH，陽極產(chǎn)物是 I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，
所以陽極附近的溶液會變藍(lán)(淀粉遇碘變藍(lán))，陰極附近的溶液會
變紅(溶液呈堿性)，A、B、C 正確；由于電解產(chǎn)物有 KOH 生成，
所以溶液的 pH 逐漸增大，D 錯誤。
答案：D
考點(diǎn)一 電解原理及規(guī)律
還原
陰
陽
氧化
1.電解池工作原理
注意：電子不下水，離子不上線。
項目 電解池 原電池
能否自發(fā) 使“不能”變?yōu)椤澳堋被?br/>使“能”變?yōu)椤耙住?能自發(fā)進(jìn)行
能量轉(zhuǎn)化 _____能轉(zhuǎn)化為_____能 ______能轉(zhuǎn)化為____能
裝置 有外加電源 無外加電源
電極 由外加電源決定
陽極：連電源的______；
陰極：連電源的______ 由電極或反應(yīng)物性質(zhì)決定，
稱為正極或負(fù)極
2.電解池與原電池的比較
電
化學(xué)
化學(xué)
電
正極
負(fù)極
項目 電解池 原電池
反應(yīng)類型 陽極：____反應(yīng)
陰極：____反應(yīng) 負(fù)極：____反應(yīng)
正極：____反應(yīng)
離子移動 陽離子移向____
陰離子移向____ 陽離子移向____
陰離子移向____
相同點(diǎn) 都是電極上的氧化還原反應(yīng)，都必須有離子導(dǎo)體
(續(xù)表)
氧化
還原
氧化
還原
陰極
陽極
正極
負(fù)極
3.電解規(guī)律
(1)陽極產(chǎn)物的判斷
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)：要依據(jù)陰離子的放電順序加以判
斷。
陰離子的放電順序：活潑電極＞S2-＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。
S2-、I－、Br－、Cl－放電，產(chǎn)物分別是S、I2、Br2、Cl2；若
OH－放電，則得到H2O和O2。
(2)陰極產(chǎn)物的判斷
直接根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷。
陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3+＞Cu2+＞H＋(酸)＞Fe2+＞Zn2+＞
H＋(水)＞Al3+＞Mg2+。　
①若金屬陽離子(Fe3+除外)放電，則得到相應(yīng)金屬單質(zhì)；若
H＋放電，則得到H2。
②放電順序本質(zhì)上遵循氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即得(失)電子能力強(qiáng)的離子先放電。
[方法技巧]電極放電順序
(1)陰極：(與電極材料無關(guān))
(2)陽極：
①活性電極作陽極，活性電極失電子。
②惰性電極作陽極，放電順序為
考點(diǎn)二 電解原理的應(yīng)用
1.氯堿工業(yè)(電解飽和食鹽水)
(1)陽離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖
(2)陽離子交換膜的作用
①阻止OH－進(jìn)入陽極室與Cl2發(fā)生副反應(yīng)：2NaOH＋Cl2===
NaCl＋NaClO＋H2O；②阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。
(3)電極反應(yīng)
陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑；
陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
類型 電鍍(Fe表面鍍Cu) 電解精煉銅
陽極 電極材料 鍍層金屬銅 ______(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì))
電極反應(yīng) Cu－2e－===Cu2+ ①Zn－2e－===Zn2+；
②Fe－2e－===Fe2+；
③Ni－2e－===Ni2+；
④Cu－2e－===Cu2+
2.電鍍和電解精煉銅
粗銅
類型 電鍍(Fe 表面鍍 Cu) 電解精煉銅
陰極 電極材料 待鍍金屬鐵 純銅
電極反應(yīng) Cu2+＋2e－===Cu
電解質(zhì)溶液 含Cu2+的鹽溶液
注：電解精煉銅時，粗銅中 Ag、Au 等不反應(yīng)，沉積在電解池底
部形成陽極泥
(續(xù)表)
物質(zhì) 總反應(yīng)化學(xué)方程式 陽極、陰極反應(yīng)式
鈉 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極：2Na＋＋2e－===2Na
鎂 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極：Mg2+＋2e－===Mg
3.電冶金
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。
物質(zhì) 總反應(yīng)化學(xué)方程式 陽極、陰極反應(yīng)式
鋁 2Al2O3(熔融)
4Al＋3O2↑ 陽極：6O2-－12e－===3O2↑
陰極：4Al3+＋12e－===4Al
(續(xù)表)
注意：冶煉鎂不可用 MgO 作原料；冶煉鋁不可用 AlCl3 作原
料。
考點(diǎn)三 金屬腐蝕與防護(hù)
1.金屬的腐蝕
(1)金屬腐蝕的本質(zhì)
氧化
金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生______反應(yīng)。
類型 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕
條件 金屬與其表面接觸到的物質(zhì)
直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 不純的金屬接觸到電解質(zhì)溶
液發(fā)生原電池反應(yīng)
本質(zhì) M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋
現(xiàn)象 金屬被腐蝕 較活潑金屬被腐蝕
區(qū)別 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生
聯(lián)系 電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍得多，腐蝕速率更快，危害也更
嚴(yán)重
(2)金屬腐蝕的類型
①化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕
類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕
條件 水膜酸性較強(qiáng)(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性
電極
反應(yīng) 負(fù)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
②析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵的腐蝕為例)
根據(jù)介質(zhì)判斷電化學(xué)腐蝕類型
正確判斷“介質(zhì)”溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕
的關(guān)鍵。潮濕的空氣、酸性很弱或中性的溶液中發(fā)生吸氧腐蝕；
NH4Cl 溶液、稀硫酸等酸性溶液中發(fā)生析氫腐蝕。
鋼鐵暴露在潮濕空氣中主要發(fā)生的是吸氧腐蝕，鐵銹的形成
過程中主要發(fā)生的反應(yīng)為 4Fe(OH)2 ＋O2 ＋2H2O===4Fe(OH)3 ，
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。
2.金屬的防護(hù)
原電池
負(fù)
正
(1)電化學(xué)保護(hù)法
①犧牲陽極法——________原理
a.____極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；
b.____極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。
②外加電流法——__________原理
a.____極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；
b.____極：惰性電極。
電解池
陰
陽
(2)改變金屬材料的組成，如制成防腐的合金等。
(3)在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂
油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。
考向 1 電解池的組成及工作原理分析
1.(2023 年鷹潭二模)為探究電解過程中溶液 pH 的變化。裝置、
所得數(shù)據(jù)結(jié)果如圖所示。電解過程中，充分?jǐn)嚢枋谷芤壕鶆颍?br/>略溶液體積的變化。下列說法錯誤的是(
)
A.0～t1 時：4AgNO3＋2H2O
4Ag＋O2↑＋4HNO3，t1～t2
時：2H2O
2H2↑＋O2↑
B.若進(jìn)行到 t2 時刻共有 0.224 L 氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)產(chǎn)生，則外
電路有 0.04 mol 電子通過
C.若使用氫氧燃料電池為電源，t1 時，理論上負(fù)極消耗的氣體
物質(zhì)的量為 0.005 mol
D.電解到 t1 時刻，加入 1.16 g Ag2O 可使溶液復(fù)原
解析：銀離子氧化性大于氫離子的氧化性，所以溶液中銀離
子先被還原，水電離出的OH－被氧化生成氧氣，0～t1時：4AgNO3
＋2H2O 　　　　　　　　4Ag＋O2↑＋4HNO3，當(dāng)銀離子被電解完，水電離出來的氫離子被還原生成氫氣，t1～t2時，2H2O 　　　　　　　2H2↑＋O2↑，
A正確；進(jìn)行到t1時銀離子被完全還原，溶液的pH為1，硝酸銀溶液中c(Ag＋)＝0.1 mol·L-1，n(Ag＋)＝0.1 mol·L-1×0.1 L＝0.01 mol，由反應(yīng)得消耗0.01 mol Ag＋電子轉(zhuǎn)移0.01 mol，設(shè)此過程生成氧氣的物質(zhì)的量為n(O2)，
4Ag+
~
O2
4
0.01 mol
1 ，
n(O2)
t1 時，電子轉(zhuǎn)移 0.01 mol，理論上負(fù)極消耗的氫氣物質(zhì)的量為
0.005 mol，C 正確；電解到 t1 時刻，生成了 0.01 mol 的銀和
0.025 mol 氧氣，0.01 mol 硝酸，加入 1.16 g Ag2O 其物質(zhì)的量為
mol＝0.005 mol，0.005 mol Ag2O 與 0.01 mol 硝酸恰好完全反
應(yīng)生成 0.01 mol 硝酸銀和 0.005 mol 水，可使溶液復(fù)原，D 正確。
若使用氫氧燃料電池為電源，氫氣與通過電子的關(guān)系為H2～2e－，
答案：B
2.(熱點(diǎn)情境題)CO2 資源化利用是實(shí)現(xiàn)碳中和的一種有效途
徑，如圖是 CO2 在電催化下產(chǎn)生合成氣(CO 和 H2)的一種方法(不
考慮 CO2 的溶解)。下列說法正確的是(
)
答案：D
[方法技巧]分析電解過程的思維流程
考向 2 電解池的電極反應(yīng)式書寫及相關(guān)計算
3.實(shí)驗室模擬工業(yè)上用“雙極室成對電解法”生產(chǎn)乙醛酸
(HOOC—CHO)，原理如下圖 1 所示，該裝置中 M、N 均為惰性電
極，兩極室均可產(chǎn)生乙醛酸。直流電源可用普通鋅錳干電池，簡
===[Zn(NH3)2]2+＋Mn2O3＋H2O。下列說法正確的是(　　)
A.干電池提供的電流很弱時，可接入電源充電后再使用
B.以干電池為電源進(jìn)行粗銅電解精煉時，金屬鋅質(zhì)量減少
6.5 g時，理論上精煉池陽極質(zhì)量減少6.4 g
C.N電極上的電極反應(yīng)式：HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===
HOOC－CHO＋H2O
D.若有2 mol H＋通過質(zhì)子交換膜并完全參與反應(yīng)，則電解生成的乙醛酸為1 mol
裝置中根據(jù)H＋的移向可判斷M電極是陽極，而N電極是陰極；
根據(jù)Zn＋2NH ＋2MnO2===[Zn(NH3)2]2+＋Mn2O3＋H2O，判斷得
解析：電解池中陽離子向陰極移動，“雙極室成對電解法”
出 Zn 失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，該電極為負(fù)極，石墨電極上二氧化
錳得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，該電極為正極。干電池屬于一次電池，
發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)大部分被消耗后，不能再使用，A 錯誤；
金屬鋅質(zhì)量減少 6.5 g，即減少 0.1 mol Zn，轉(zhuǎn)移 0.2 mol 電子，而
電解精煉銅時，陽極上金屬銅和比銅活潑的金屬雜質(zhì)都失去電子，
答案：C
則消耗的Cu不是0.1 mol，陽極質(zhì)量減少不一定是6.4 g，B錯誤；N電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，即HOOC—COOH得電子生成HOOC—CHO，電極反應(yīng)式為HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===
HOOC—CHO＋H2O，C正確；根據(jù)電解池的總反應(yīng)OHC—CHO
＋HOOC—COOH===2HOOC—CHO可推知，若有2 mol H＋通過質(zhì)子交換膜并完全參與反應(yīng)時，電路中有2 mol e－發(fā)生轉(zhuǎn)移，可生成2 mol乙醛酸，D錯誤。
4.(2022 年山東卷改編)設(shè)計如圖所示裝置回收金屬鈷。保持細(xì)
菌所在環(huán)境 pH 穩(wěn)定，借助其降解
乙酸鹽生成 CO2，將廢舊鋰離子
電池的正極材料LiCoO2(s)轉(zhuǎn)化為
Co2+，工作時保持厭氧環(huán)境，并定
時將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。已知電
極材料均為石墨材質(zhì)，右側(cè)裝置為
原電池。下列說法錯誤的是(
)
C.乙室電極反應(yīng)式為LiCoO2＋2H2O＋e－===Li＋＋Co2+＋4OH－
A.裝置工作時，甲室溶液 pH 逐漸減小
B.裝置工作一段時間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸
D.若甲室Co2+減少200 mg，乙室Co2+增加300 mg，則此時已
進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移
解析：由于乙室中兩個電極的電勢差比甲室大，所以乙室是
原電池，甲室是電解池，然后根據(jù)原電池、電解池反應(yīng)原理分析
解答。電池工作時，甲室中細(xì)菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧
化為CO2氣體，同時生成H＋，電極反應(yīng)式為CH3COO－－8e－＋
2H2O===2CO2↑＋7H＋，H＋通過陽膜進(jìn)入陰極室，甲室的電極反應(yīng)式為Co2+＋2e－===Co，因此，甲室溶液pH逐漸減小，A正確；對于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2+，同時得到Li＋，其中的O2-與溶液中的H＋結(jié)合H2O，電極反應(yīng)式為2LiCoO2＋2e－＋8H＋===2Li＋＋2Co2+＋4H2O，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為CH3COO－－
8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，負(fù)極產(chǎn)生的H＋通過陽膜進(jìn)入正
極室，但是乙室的H＋濃度仍然是減小的，因此電池工作一段時
答案：C
[思維建模]1.電解池中電極反應(yīng)式的書寫
注意：①陰極只起導(dǎo)電作用，本身不參與反應(yīng)，一般是溶液
(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電。②最常用、最重要的放電順序為
Al3+不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到 K、Ca、
Na、Mg、Al 等金屬。
陽極：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2+>H＋。③電解水溶液時，K＋～
2.電解池相關(guān)計算的“3 個方法”
考向 3 金屬的腐蝕與防護(hù)
5.(2023 年天津一中模擬)2023 年天津一中化學(xué)組開設(shè)了“傳
感器實(shí)驗”選修課，其中幾位同學(xué)利用數(shù)字化實(shí)驗進(jìn)行鐵的電化
學(xué)腐蝕實(shí)驗探究，實(shí)驗結(jié)果如圖所示，以下說法中正確的是(
)
A.pH＝2.0 時，體系壓強(qiáng)增大的主要原因是反應(yīng)放熱
B.整個過程中，鐵是負(fù)極，參與反應(yīng)生成鐵離子
C.pH＝4.0 時，只發(fā)生析氫腐蝕，不發(fā)生吸氧腐蝕
D.pH＝6.0時，正極可能發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===
2H2O
原反應(yīng)生成水O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D正確。
解析：pH＝2.0時，溶液酸性較強(qiáng)，鐵發(fā)生析氫腐蝕生成氫氣，
體系壓強(qiáng)增大的主要原因是反應(yīng)放出氫氣，A 錯誤。整個過程中，
鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，是負(fù)極，B 錯誤。析氫
腐蝕生成氫氣，導(dǎo)致壓強(qiáng)變大；吸氧腐蝕，消耗氧氣導(dǎo)致壓強(qiáng)變
小；結(jié)合圖像可知，pH＝4.0時，裝置中壓強(qiáng)幾乎不變，故同時發(fā)
生析氫腐蝕、吸氧腐蝕，C 錯誤。pH＝6.0 時，裝置中壓強(qiáng)減小，
溶解氧減小，則正極可能發(fā)生的電極反應(yīng)為氧氣得到電子發(fā)生還
答案：D
6.(2022 年廣東卷)為檢驗犧牲陽極的陰極保護(hù)法對鋼鐵防腐
的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的 3%NaCl 溶液中。
)
一段時間后，取溶液分別實(shí)驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是(
A.加入 AgNO3 溶液產(chǎn)生沉淀
B.加入淀粉碘化鉀溶液無藍(lán)色出現(xiàn)
C.加入 KSCN 溶液無紅色出現(xiàn)
D.加入 K3[Fe(CN)6]溶液無藍(lán)色沉淀生成
解析：鍍層有破損的鍍鋅鐵片被腐蝕，則將其放入到酸化的
3%NaCl溶液中，會構(gòu)成原電池，由于鋅比鐵活潑，作原電池的負(fù)
極，而鐵片作正極，溶液中破損的位置會變大，鐵也會繼續(xù)和酸
化的氯化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，溶液中會有亞鐵離子生成。氯化
鈉溶液中始終存在氯離子，所以加入硝酸銀溶液后，不管鐵片是
否被腐蝕，均會出現(xiàn)白色沉淀，A 不符合題意；淀粉碘化鉀溶液
可檢測氧化性物質(zhì)，但不論鐵片是否被腐蝕，均無氧化性物質(zhì)與
碘化鉀發(fā)生反應(yīng)，B不符合題意；KSCN溶液可檢測鐵離子的存在，
上述現(xiàn)象中不會出現(xiàn)鐵離子，所以無論鐵片是否被腐蝕，加入
KSCN 溶液后，均無紅色出現(xiàn)，C 不符合題意；K3[Fe(CN)6]是用
于檢測 Fe2+的試劑，若鐵片沒有被腐蝕，則溶液中不會生成亞鐵
離子，則加入 K3[Fe(CN)6]溶液就不會出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，D符合題意。
答案：D
[方法技巧]金屬電化學(xué)保護(hù)的兩種方法
考向 4 通過電化學(xué)法利用離子交換膜除雜
B.陽極發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
A.陰極室生成的物質(zhì)為 NaOH 和 H2
C.a 離子交換膜為陽離子交換膜
D.當(dāng)外電路中轉(zhuǎn)移 2 mol 電子時，陽極室可生成 1 mol Cr2O
答案：D
8.(2023 年遼寧模擬)工業(yè)上，常用電滲析法淡化海水。某小組
模擬淡化海水原理，設(shè)計如圖所示裝置。鋰電池反應(yīng)為 xLi＋
Li1－xMn2O4===LiMn2O4。下列敘述錯誤的是(　　)
B.鋰電池放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Li－e－＝Li＋
A.M 極為陽極，膜 2 為陽離子交換膜
C.基態(tài)錳原子中有 15 種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子
D.N 極收集到 11.2 L 氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時理論上轉(zhuǎn)移 1 mol 電子
解析：由題干信息可知，電極 M 與鋰離子電池的正極相連，
是陽極，電極反應(yīng)為：2Cl－－2e－===Cl2↑，電極N與鋰離子電池的負(fù)極相連，是陰極，電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－===H2↑，陽離子由M極移向N極，陰離子由N極移向M極，即膜1為陰離子交換膜，膜2為陽離子交換膜。由分析可知，M極為陽極，膜2為陽離子交換膜，A正確；由題干信息可知，鋰電池反應(yīng)為：xLi＋Li1－xMn2O4＝LiMn2O4，故放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：Li－e－===Li＋，B正確；已知Mn是25號元素，其核外有25個電子，
答案：C
考向 5 通過電化學(xué)法利用離子交換膜制備物質(zhì)
9.(2023年廣東卷)用一種具有“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實(shí)現(xiàn)大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H＋和OH－，有利于電解反應(yīng)順利進(jìn)行。下列說法不正確的是(　　)
A.電解總反應(yīng)：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH
B.每生成 1 mol NH3·H2O，雙極膜處有 9 mol 的 H2O 解離
C.電解過程中，陽極室中 KOH 的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變
D.相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)可提高氨生成速率
解析：由信息大電流催化電解 KNO3 溶液制氨可知，在電極a
處KNO3放電生成NH3·H2O，發(fā)生還原反應(yīng)，故電極a為陰極，電極方程式為NO ＋8e－＋9H＋===NH3·H2O＋2H2O，電極b為陽極，電極方程式為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜中的H＋移向電極a，OH－移向電極b。由分析中陰、陽極電極方程式可知，電解總反應(yīng)為KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，A正確；每生成1 mol NH3·H2O，陰極得8 mol e－，同時雙極膜處有8 mol H＋進(jìn)入陰極室，即有8 mol的H2O解離，
答案：B
B錯誤；電解過程中，陽極室每消耗4 mol OH－，同時有4 mol
OH－通過雙極膜進(jìn)入陽極室，KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變，C正確；相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)具有更大的膜面積，有利于H2O被催化解離成H＋和OH－，可提高氨生成速率，D正確。
10.(2023 年長沙一中模擬)四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]常用
作電子工業(yè)清洗劑，下圖為以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]為原料，
利用光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置采用電滲析法合成(CH3)4NOH，下列敘述
正確的是(
)
A.a極電極反應(yīng)式：2(CH3)4N＋＋2H2O－2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑
B.制備0.4 mol(CH3)4NOH時，兩極共產(chǎn)生6.72 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
C.c為陽離子交換膜，d，e均為陰離子交換膜
D.保持電流恒定，升高溫度可以加快合成(CH3)4NOH的反應(yīng)速率
解析：根據(jù) de 池中濃度變化得出，鈉離子從 b 極池通過 e 膜，
氯離子從 cd 池通過 d 膜，由電解池中陽離子向陰極移動，陰離子
向陽極移動，則 a 為陰極，b 為陽極，a 與 N 型半導(dǎo)體相連，b 與
P 型半導(dǎo)體相連，所以 N 型半導(dǎo)體為負(fù)極，P 型半導(dǎo)體為正極。由
題中信息可知，a為陰極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式
為2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑，A錯誤；a極電極反應(yīng)式為2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑，收集氫氣0.2 mol，轉(zhuǎn)移電子為0.4 mol，b極電極反應(yīng)式為4OH－－
答案：B
4e－===O2↑＋2H2O，收集氧氣為0.1 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下兩極可得氣體體積為0.3 mol×22.4 L/mol＝6.72 L ，B正確；由題中圖示信息可知，Na＋離子通過e膜，Cl－通過d膜，(CH3)4N＋通過c膜，所以c、e膜為陽離子交換膜，d為陰離子交換膜，C錯誤；保持電流恒定，則單位時間a極得到的電子數(shù)目是恒定的，升高溫度，電極反應(yīng)2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑的速率不變，D錯誤。
1.(2023年全國甲卷)用可再生能源電還原CO2時，采用高濃度的K＋抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)來提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如下圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.析氫反應(yīng)發(fā)生在IrOx Ti電極上
B.Cl－從Cu電極遷移到IrOx Ti電極
C.陰極發(fā)生的反應(yīng)有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
D.每轉(zhuǎn)移1 mol電子，陽極生成11.2 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
解析：由圖可知，該裝置為電解池，與直流電源正極相連的
IrOx－Ti電極為電解池的陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等，電極反應(yīng)式為2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O，電解池工作時，氫離子通過質(zhì)子交換膜由陽極室進(jìn)入陰極室。析氫反應(yīng)為還原反應(yīng)，應(yīng)在陰極發(fā)生，即在銅電極上發(fā)生，A錯誤；離子交換膜為
答案：C
質(zhì)子交換膜，只允許氫離子通過，Cl－不能通過，B錯誤；由分析可知，銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等，電極反應(yīng)式有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，C正確；水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，每轉(zhuǎn)移1 mol電子，生成0.25 mol O2，在標(biāo)況下體積為5.6 L，D錯誤。
2.(2023 年湖北卷)我國科學(xué)家設(shè)計如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了
海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時陽極無 Cl2 生成且
KOH 溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為 x mol·h-1。下列說
法錯誤的是(
)
A.b電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B.離子交換膜為陰離子交換膜
C.電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜
D.海水為電解池補(bǔ)水的速率為2x mol·h-1
解析：由題圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a 電極
與電源正極相連，為電解池的陽極，b 電極與電源負(fù)極相連，為電
室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜，B 正確；電解時電解槽中
不斷有水被消耗，海水中的動能高的水為氣態(tài)時可穿過 PTFE 膜，
為電解池補(bǔ)水，C 正確；由電解總反應(yīng)可知，每生成 1 mol H2 要
消耗1 mol H2O，生成H2的速率為x mol·h-1，則補(bǔ)水的速率也應(yīng)
是 x mol·h-1，D 錯誤。
答案：D
3.(2023 年浙江 6 月選考)氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖所示的改
進(jìn)設(shè)計可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是(
)
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(jìn)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
＋4e－＋O2===4OH－，B錯誤；右室生成氫氧根離子，應(yīng)選用陽離
解析：電極 A 是氯離子變?yōu)槁葰猓蟽r升高，失去電子，
是電解池陽極，因此電極 A 接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；
電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為2H2O
子交換膜，左室的鈉離子進(jìn)入到右室，在右室獲得濃度較高的
NaOH 溶液，C正確；改進(jìn)設(shè)計中增大了氧氣的量，提高了電極B
處的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，
D 正確。
答案：B
4.(2023 年遼寧卷)某無隔膜流動海水電解法制 H2 的裝置如下
圖所示，其中高選擇性催化劑 PRT 可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確
的是(
)
A.b端電勢高于a端電勢
B.理論上每轉(zhuǎn)移2 mol e－生成4 g H2
C.電解后海水pH下降
D.陽極發(fā)生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
解析：由圖可知，左側(cè)電極產(chǎn)生氧氣，則左側(cè)電極為陽極，
答案：D
電極a為正極，右側(cè)電極為陰極，b電極為負(fù)極，該裝置的總反應(yīng)產(chǎn)生氧氣和氫氣，相當(dāng)于電解水。由分析可知，a為正極，b電極為負(fù)極，則a端電勢高于b端電勢，A錯誤；右側(cè)電極上產(chǎn)生氫氣的電極方程式為2H＋＋2e－===H2↑，則理論上每轉(zhuǎn)移2 mol e－生成2 g H2，B錯誤；由圖可知，該裝置的總反應(yīng)為電解海水的裝置，隨著電解的進(jìn)行，海水的濃度增大，但是其pH基本不變，C錯誤；由圖可知，陽極上的電極反應(yīng)為Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正確。
5.(2023 年江蘇卷節(jié)選)催化電解吸收 CO2 的 KOH 溶液可將
CO2 轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。在相同條件下，恒定通過電解池的電量，電
解得到的部分還原產(chǎn)物的法拉第效率(FE%)隨電解電壓的變化如
圖所示。
解析：(1)當(dāng)電解電壓為 U1 V 時，電解過程中含碳還原產(chǎn)物的
FE%為 0，說明氫離子得電子變成氫氣。(2)當(dāng)電解電壓為 U2 V 時，
根據(jù)得失電子守恒、元素守恒和電荷守恒可知，堿性條件下陰極
答案：(1)H2

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