2019届高考一轮复习专题6第三单元　电解　金属的腐蚀与防护学案

2019届高考一轮复习专题6第三单元　电解　金属的腐蚀与防护学案

第三单元　电解　金属的腐蚀与防护 ‎[考纲导航]‎ 知识条目 加试要求 核心素养 ‎(1)电解池的概念 b ‎1.变化观念与守衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，并运用电解池原理解决实际问题。‎ ‎2.科学态度与社会责任：肯定电解原理对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电解有关的社会热点问题做出正确的价值判断。‎ ‎(2)电解CuCl2溶液的原理及电极反应式 b ‎(3)电解池的构成条件 b ‎(4)原电池、电解池的判断 c ‎(5)电解池的构造与工作原理 b ‎(6)电解池的电极反应式与电解反应方程式 b ‎(7)金属冶炼、氯碱工业、电镀在生产生活中的应用 b ‎(8)金属腐蚀的危害 a ‎(9)金属发生电化学腐蚀的基本原理 c ‎(10)金属的防护 b 考点1　电解原理 ‎[主干精讲]‎ ‎1.电解原理 在直流电的作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。电解可以使许多在通常条件下不能发生的反应得以进行。‎ ‎2.构成电解池的条件 ‎(1)直流电源；‎ ‎(2)两个电极，其中与电源正极相连的电极叫阳极，与电源负极相连的电极叫阴极；‎ ‎(3)电解质溶液或熔融态电解质。‎ ‎3.电解原理 ‎(1)电极名称及电极反应式(如图)‎ ‎(2)电子和离子的移动方向 电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。‎ ‎4.电解过程的思维程序 ‎(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。‎ ‎(2)再分析电解质溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。‎ ‎(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序。‎ 阴极，阳离子放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。‎ 阳极，活性电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。‎ ‎(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。‎ ‎(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。‎ ‎(1)阴极不管是什么材料，电极本身不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。‎ ‎(2)最常用、最重要的放电顺序是阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。‎ ‎(3)电解水溶液时，K＋～Al3＋‎ 不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。‎ ‎5.电解质溶液电解规律(采用惰性电极)‎ 用惰性电极(如石墨和Pt电极)电解酸、碱、盐的水溶液时，主要有三种电解形式：电解水、电解电解质本身、电解电解质和水。其规律如下：‎ 类型 电极反应特点 实例 电解物质 电解质溶液浓度 pH 电解质溶液复原 电解水型 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑‎ 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ NaOH 水 增大 增大 加水 H2SO4‎ 水 增大 减小 加水 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 HCl 电解质 减小 增大 通氯化氢 CuCl2‎ 电解质 减小 增大 加氯化铜 放H2生碱型 阴极：放出H2生成碱 阳极：电解质阴离子放电 NaCl、KBr 电解质和水 生成新电解质 增大 通氯化氢 放O2生酸型 阴极：电解质阳离子放电 阳极：OH－放电生成酸 AgNO3、‎ CuSO4‎ 电解质 和水 生成新电解质 减小 加氧化银 ‎[速检速测]‎ ‎1.[明辨是非]正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(　　)‎ ‎(2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(　　)‎ ‎(3)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应(　　)‎ ‎(4)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极(　　)‎ ‎(5)电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极(　　)‎ ‎(6)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色(　　)‎ ‎(7)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大(　　)‎ ‎(8)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应(　　)‎ 答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×‎ ‎2.如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。[指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色—红色，碱色—黄色，Mg(OH)2沉淀的pH＝9]，接通电源一段时间后A管产生白色沉淀，回答下列问题：‎ ‎(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是 (填编号)。‎ ‎①A管溶液由红变黄　②B管溶液由红变黄　③A管溶液不变色　④B管溶液不变色 ‎(2)写出A管中发生的反应： 。‎ ‎(3)写出B管中发生的反应： 。‎ ‎(4)检验b管中气体的方法是 。‎ ‎(5)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是 。‎ 解析　电解时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，导致阳极附近溶液呈酸性；阴极上氢离子放电生成氢气，同时有氢氧根离子生成，氢氧根离子和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，溶液呈弱碱性。‎ 答案　(1)①④‎ ‎(2)2H＋＋2e－===H2↑、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓‎ ‎[或2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg(OH)2↓]‎ ‎(3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)‎ ‎(4)用拇指堵住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃 ‎(5)溶液呈红色，白色沉淀溶解 ‎[模拟题组]‎ 电解规律及电极产物的判断 ‎1.以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是(　　)‎ A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体 C.阳极附近溶液呈蓝色 D.溶液的pH变小 解析　电解饱和食盐水可类推电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。‎ 答案　D ‎2.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是(　　)‎ A.AgNO3　CuCl2　Cu(NO3)2‎ B.KCl　Na2SO4　CuSO4‎ C.CaCl2　KOH　NaNO3‎ D.HCl　HNO3　K2SO4‎ 解析　由电解规律可得 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 升高 HCl 升高 电解H2O型 NaNO3、Na2SO4、K2SO4‎ 不变 KOH 升高 HNO3‎ 降低 答案　B 电极反应式的书写与判断 ‎3.(1)用惰性电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图所示。‎ ‎①b电极上的电极反应式为 。‎ ‎②该装置中使用的是 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。‎ ‎(2)电解CO制备CH4和W，工作原理如下图所示，生成物W是 ，其原理用电解总离子方程式解释是 ‎ ‎ 。‎ 答案　(1)①2CO2＋12H＋＋12e－=== CH2===CH2＋4H2O　②阳 ‎(2)NaHCO3　4CO＋3CO＋5H2O6HCO＋CH4‎ ‎4.完成下列各题 ‎(1)铅蓄电池的PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为 ；‎ PbO2也可以石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液制取。阳极发生的电极反应式为 ‎ ‎ ，‎ 阴极上观察到的现象是 ；‎ 若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为 ‎ ，‎ 这样做的主要缺点是 。‎ ‎(2)将Na2S溶液加入如图所示的电解池的阳极区，用铅蓄电池进行电解，电解过程中阳极区发生如下反应：S2－－2e－===S↓，(n－1)S＋S2－===S。‎ 电解时阴极的电极反应式： 。‎ 电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成 。‎ 解析　(1)根据得失电子守恒可得PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－。用电解法制PbO2，Pb价态升高，PbO2应为阳极产物，即Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋；阴极Cu2＋放电，在石墨极上析出铜；若不加Cu(NO3)2，则阴极为Pb2＋放电，损失Pb2＋，不能有效利用Pb2＋。‎ ‎(2)阴极只有H＋得电子生成H2；反应物为S、H＋，产物有S，所以S中S的化合价既升高也降低，有H2S生成，配平即可。‎ 答案　(1)PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－‎ Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋　石墨上析出铜 Pb2＋＋2e－===Pb　不能有效利用Pb2＋‎ ‎(2)2H＋＋2e－===H2↑‎ S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑‎ ‎【易错警示】‎ 规避“四个”失分点 ‎(1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。‎ ‎(2)要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。‎ ‎(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。‎ ‎(4)当电解池的电极材料为活性电极时，则阳极为电极本身失电子，不能再用电解规律。‎ 有关电解的计算 ‎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　电解硫酸铜时，开始硫酸铜和水反应生成铜、氧气和硫酸，后来电解水生成氢气与氧气。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。‎ 答案　C ‎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　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这个事实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。‎ 答案　A ‎【规律方法】‎ 与电化学有关的计算方法 ‎[真题对接]‎ ‎1.(2017·海南化学，10)一种电化学制备NH3的装置如下图所示，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：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　此装置为电解池，总反应式是N2＋3H2===2NH3，Pd电极b上是氢气发生氧化反应，即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；根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即由阳极移向阴极，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。‎ 答案　A ‎2.(1)[2017·浙江11月选考，30(二)]科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOH—KOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250 ℃和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变化可视为按两步进行。‎ 请补充完整。‎ 电极反应式： ‎ 和2Fe＋3H2O＋N2===2NH3＋Fe2O3。‎ ‎(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料，通过以下过程制备ClO2。‎ 电解时的阴极反应式为 ，‎ 阳极反应式为 ，‎ 电解时发生反应的化学方程式为 。‎ 答案　(1)Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－‎ ‎(2)6H＋＋6e－===3H2↑　NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋　NH4Cl＋2HClNCl3＋3H2↑‎ ‎3.(1)[2016·浙江10月选考，30(3)]电解NaClO3水溶液可制备NaClO4。在电解过程中由于阴极上吸附氢气，会使电解电压升高，电解效率下降。为抑制氢气的产生，可选择合适的物质(不引入杂质)，写出该电解的总化学方程式 ‎ 。 ‎ ‎(2)[2018·浙江4月选考，30(一)]以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，装置如图所示。‎ ‎①收集到(CH3)4NOH的区域是 (填a、b、c或d)。‎ ‎②写出电池总反应 ‎ ‎ 。‎ ‎(3)[2017·浙江4月选考，30(3)]据文献报道，CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是 ‎ 。‎ 答案　(1)2NaClO3＋O22NaClO4‎ ‎(2)①d　②2(CH3)4NCl＋2H2O2(CH3)4NOH＋Cl2↑＋H2↑‎ ‎(3)CO2＋6H2O＋8e－===CH4＋8OH－‎ 考点2　电解原理的应用 ‎[主干精讲]‎ ‎1.氯碱工业 ‎(1)电极反应 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)‎ 阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)‎ ‎(2)总反应方程式 ‎2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑‎ ‎(3)氯碱工业生产流程图 ‎2.电镀 下图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：‎ ‎(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。‎ ‎(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。‎ ‎(3)电极反应：‎ 阳极：Ag－e－===Ag＋；‎ 阴极：Ag＋＋e－===Ag。‎ ‎(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。‎ ‎3.电解精炼铜 ‎(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。‎ ‎(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。‎ ‎(3)电极反应：‎ 阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；‎ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。‎ ‎4.电冶金 利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 ‎2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑‎ ‎2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎2Na＋＋2e－===2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑‎ ‎2Cl－－2e－===Cl2↑‎ Mg2＋＋2e－===Mg 冶炼铝 ‎2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑‎ ‎6O2－－12e－===3O2↑‎ ‎4Al3＋＋12e－===4Al 由于AlCl3为共价化合物熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。‎ ‎[速检速测]‎ ‎1.[明辨是非]正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中的c(Cu2＋)均保持不变。(　　)‎ ‎(2)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3。(　　)‎ ‎(3)若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极。(　　)‎ ‎(4)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。(　　)‎ ‎(5)用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑(　　)‎ ‎(6)用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。(　　)‎ ‎(7)粗铜电解精炼时，若电路中通过2 mol e－，阳极减少64 g(　　)‎ ‎(8)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na＋、H＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和分子(Cl2)通过(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)√‎ ‎2.氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。‎ ‎(1)A为 极，X、Y分别是 、 。‎ ‎(2)离子交换膜的作用： ‎ ‎ ‎ ‎ 。‎ ‎(3)a、b、c、d加入或取出的物质分别是 、 、 、 。‎ 答案　(1)阳　Cl2　H2‎ ‎(2)阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸 ‎(3)饱和食盐水　稀的NaOH溶液　稀的食盐水　浓NaOH溶液 ‎3.按如图所示装置进行实验，并回答下列问题：‎ ‎(1)判断装置的名称：A池为 ，B池为 。‎ ‎(2)锌极为 极，电极反应式为 ；铜极为 极，电极反应式为 ；石墨棒C1为 极，电极反应式为 ；石墨棒C2附近产生的实验现象为 。‎ ‎(3)当C2极析出224 mL气体(标准状况)时，锌的质量 (填“增加”或“减少”) g，A池中溶液的质量 (填“增加”或“减少”) g。‎ 解析　A池中Zn、Cu放入CuSO4溶液中构成原电池，B池中两个电极均为石墨电极，在以A为电源的情况下构成电解池，即A为原电池，B为电解池。A池中Zn为负极，Cu为正极，B池中C1为阳极，C2为阴极，阴极区析出H2，周围有OH－富集，酚酞变红，且n(H2)＝＝0.01 mol，故电路中转移电子的物质的量为0.01 mol×2＝0.02 mol，根据得失电子守恒，锌极有0.01 mol Zn溶解，即Zn极质量减少0.01 mol×65 g·mol－1＝0.65 g，铜极上有0.01 mol Cu析出，即A池中溶液的质量增加了0.01 mol×(65 g·mol－1－64 g·mol－1)＝0.01 g。‎ 答案　(1)原电池　电解池 ‎(2)负　Zn－2e－===Zn2＋　正　Cu2＋＋2e－===Cu　阳　2Cl－－2e－===Cl2↑　有无色气体产生，附近溶液出现红色 ‎(3)减少　0.65　增加　0.01‎ ‎[模拟题组]‎ 电解原理在物质制备中的应用 ‎1.(2018·温州十校联合体高二质检)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.铁是阳极，电极反应为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2‎ B.电解一段时间后，镍电极附近溶液的pH减小 C.若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有FeO D.每制得1 mol Na2FeO4，理论上可以产生67.2 L气体 解析　A.用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，故A错误；B.镍电极上氢离子放电生成氢气，氢离子浓度减小，所以溶液的pH增大，故B错误；C.若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后由于浓度差左侧溶液中会含有FeO，故C正确；D.温度和压强未知，所以无法计算生成气体体积，故D错误。‎ 答案　C ‎2.(2018·安徽合肥第一次教学质量检测，8)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解LiCl溶液制备LiOH，装置如下图所示。下列说法中正确的是(　　)‎ A.电极B连接电源正极 B.A极区电解液为LiCl溶液 C.阳极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D.每生成1 mol H2，有1 mol Li＋通过该离子交换膜 解析　‎ 由题意知，电解LiCl溶液制备LiOH，由于B电极生成氢气，A与B用阳离子交换膜隔开，所以B为阴极，B极区为LiOH溶液，A极区为LiCl溶液。电极B上产生氢气，所以B为阴极，B连接电源负极，A项错误；A极区电解液为LiCl溶液，B项正确；阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，C项错误；每生成1 mol H2，有2 mol Li＋通过该离子交换膜，D项错误。‎ 答案　B 电解原理在环境治理中的应用 ‎3.(2019·南师附中模拟)电化学降解法治理水中硝酸盐的污染原理如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.B为电源正极 B.电解过程中H＋向阳极移动 C.阴极反应式为2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－‎ D.理论上电解过程中阴、阳两极产生的气体在同温同压下体积比为2∶5‎ 解析　A项，从图中看，NO转化成N2，N由＋5价降为0价，得电子，应为阴极，则B为负极，错误；B项，电解过程中，H＋移向阴极，错误；C项，阳极为OH－放电，留下H＋，H＋移向阴极参与电极反应2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，错误；D项，阴极：10e－～N2，阳极：4e－～O2，两者转移电子数相等，则在同温同压下生成的气体体积比为2∶5，正确。‎ 答案　D ‎4.(2019·山东烟台自主练习)铬是常见的过渡金属之一，研究铬的性质具有重要意义。‎ ‎(1)在如图装置中，观察到装置甲铜电极上产生大量的无色气体；而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是 ‎ ‎ 。‎ ‎(2)工业上使用下图装置，采用石墨作电极电解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，其转化原理为 ‎ ‎ 。‎ ‎(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。‎ 将含Cr2O的废水通入电解槽内，用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极生成的Fe2＋和Cr2O发生反应，其离子方程式为 ‎ ‎ 。‎ 阴极上Cr2O、H＋、Fe3＋都可能放电。若Cr2O放电，则阴极的电极反应式为 。‎ 解析　(1)由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化。‎ ‎(3)阳极生成的Fe2＋和Cr2O发生反应，其离子方程式为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。若Cr2O放电，则阴极的电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O。‎ 答案　(1)由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化 ‎(2)阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，使c(H＋)增大，从而导致反应2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O发生 ‎(3)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O　Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O 电解原理在物质分离、提纯中的应用 ‎5.(2018·河南天一大联考阶段检测五，11)普通电解精练铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述中正确的是(　　)‎ A.电极a为粗铜，电极b为精铜 B.甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区 C.乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区 D.当电路中通过1 mol电子时，可生成32 g精铜 解析　由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为精铜，电极b是阳极，为粗铜，A项错误；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B项错误；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C项错误；当电路中通过1 mol电子时，可生成0.5 mol精铜，其质量为32 g，D项正确。‎ 答案　D ‎6.次磷酸(H3PO2)是一元弱酸，工业上可用如图所示装置电解NaH2PO2溶液制H3PO2(阳离子交换膜和阴离子交换膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法正确的是(　　)‎ A.阳极室有H2生成 B.阴极室溶液pH减小 C.阳极室可能有H3PO4生成 D.原料室溶液pH保持不变 解析　该电解池的阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，阳极室有O2生成，A错误；该电解池的阴极上是H＋发生得电子的还原反应，H＋浓度减小，所以溶液pH增大，B错误；OH－在阳极放电，有O2生成(有较强的氧化性)，且水的电离平衡正向移动，H＋浓度增大，原料室中的H2PO通过阴离子交换膜进入阳极室，与H＋结合生成H3PO2(次磷酸)，H3PO2(磷元素显＋1价，有还原性)有可能被O2氧化，生成H3PO4，C正确；H3PO2是一元弱酸，NaH2PO2中因为H2PO的水解而导致溶液显碱性，因为电解过程中H2PO移向阳极室，所以原料室溶液pH减小，D错误。‎ 答案　C ‎[真题对接]‎ ‎1.(2018·课标全国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。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：‎ ‎①EDTA－Fe2＋－e－===EDTA－Fe3＋‎ ‎②2EDTA－Fe3＋＋H2S===2H＋＋S↓＋2EDTA－Fe2＋‎ 该装置工作时，下列叙述错误的是(　　)‎ A.阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋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　阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。‎ 答案　C ‎2.(2016·课标Ⅰ，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(　　)‎ 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　电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即SO离子向正极区移动，Na＋ 向负极区移动，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，OH－留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，D错误。‎ 答案　B ‎3.(2017·课标全国Ⅱ，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(　　)‎ 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　A项，根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。‎ 答案　C 考点3　金属的腐蚀与防护 ‎[主干精讲]‎ ‎1.金属腐蚀的本质 金属的腐蚀是指金属与周围接触到的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属腐蚀的本质是金属失去电子变成阳离子，发生氧化反应。‎ ‎2.金属腐蚀的类型 ‎(1)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟非金属单质直接接触 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 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(pH≤4.3)‎ 水膜酸性很弱或呈中性 电极 负极 Fe－2e－===Fe2＋‎ 反应 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 金属腐蚀快慢的判断 ‎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：惰性金属或石墨 ‎(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。‎ 两种保护方法的比较 外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。‎ ‎[速检速测]‎ ‎1.[明辨是非]正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(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)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋(　　)‎ ‎(4)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(　　)‎ ‎(5)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀(　　)‎ ‎(6)钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀(　　)‎ ‎(7)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性(　　)‎ ‎(8)自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致(　　)‎ ‎(9)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√　(8)√　(9)√‎ ‎2.(1)A、B两装置长时间露置于空气中，A发生 腐蚀，B发生 腐蚀。‎ ‎(2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。‎ 为减缓铁的腐蚀 ‎①若开关K置于N处，则X应为 ，‎ 该电化学防护法为 。‎ ‎②若开关K置于M处，则X应为 ，‎ 该电化学防护法称为 。‎ 答案　(1)析氢　吸氧　(2)①碳棒或Pt等惰性电极　外加电流的阴极保护法　②比铁活泼的金属Zn等　牺牲阳极的阴极保护法 ‎[模拟题组]‎ 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的分析判断 ‎1.(2017·浙江省温州市瑞安市龙翔中学高二上第三次月考)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿棕色铁锈环(b)，如图所示，导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是(　　)‎ A.液滴中的Cl－由a区向b区迁移 B.液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈 D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋‎ 解析　A项，根据在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极的规律，Cl－应由b区向a区迁移，故A错误；B项，O2在液滴外沿反应，正极电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (发生还原反应)，故B正确；C项，液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀，故C错误；D项，若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，由于Fe的金属活动性比铜强，Fe仍为负极，负极发生的电极反应为：Fe－2e－===Fe2＋，故D错误。‎ 答案　B ‎2.铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层弱酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如图。下列说法错误的是(　　)‎ A.若水膜中溶解了SO2，则铁铆钉腐蚀的速率将加快 B.铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池，铁铆钉发生还原反应 C.铜极上的反应有：2H＋ ＋2e－===H2↑或O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ D.若在金属表面涂一层油漆，可有效阻止铁铆钉被腐蚀 解析　A.若水膜中溶解了SO2，水膜中c(H＋)增大，则铁铆钉腐蚀的速率将加快，故A正确；B.铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池，铁铆钉作负极，发生氧化反应，故B错误；C.铜极上的反应有：水膜酸性较强时2H＋＋2e－===H2↑，水膜酸性较弱或中性或碱性时O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C正确；D.若在金属表面涂一层油漆，隔离空气，可有效阻止铁铆钉被腐蚀，故D正确。故选B。‎ 答案　B 金属腐蚀与防护的综合应用 ‎3.(2019·长沙质检)下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是(　　)‎ A.图1中，铁钉易被腐蚀 B.图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现 C.图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀 D.图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极 解析　A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。‎ 答案　C ‎4.(2017·课标全国Ⅰ，11)‎ 支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)‎ A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 解析　钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。‎ 答案　C ‎[真题对接]‎ ‎1.(2016·10月浙江选考)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现，铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.铁片发生还原反应而被腐蚀 B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－‎ D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀 解析　负极：Fe－2e－===Fe2＋，发生氧化反应，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，发生还原反应，Fe2＋向正极移动，OH－向负极移动，生成Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3‎ ‎，再在一定条件下脱水生成铁锈，微电池的正极区是生锈最多的区域，而铁腐蚀最严重的区域是负极区，A、B、C错误。‎ 答案　D ‎2.(2018·北京理综，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(　　)‎ 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　②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生反应生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。‎ 答案　D 课时训练 一、选择题 ‎1.关于如图所示的原电池装置，下列说法中不正确的是(　　)‎ A.负极附近SO浓度逐渐增大 B.电子由Zn经过导线流向Cu C.Zn为负极，发生还原反应 D.Cu为正极，在Cu上有气泡产生 解析　原电池是将化学能转化为电能的装置。溶液中阴离子向负极移动，A项正确；锌为负极，铜为正极，电子由锌经过导线流向铜，B项正确；锌失电子发生氧化反应，C项错误；H＋在铜电极上得电子生成H2，D项正确。‎ 答案　C ‎2.(2019·杭州重点中学)某校化学兴趣小组利用如图装置对钢铁电化学腐蚀进行探究，开始时，a、b两处液面相平，密封好。下列说法正确的是(　　)‎ A.左边铁丝为负极，右边铁丝为正极 B.一段时间后，a管液面下降，b管液面上升 C.反应开始后，a、b两处各滴入酚酞，a处铁片附近溶液变红，b处无明显变化 D.a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－3e－===Fe3＋‎ 解析　A.U形管左边装置是中性溶液，所以a发生吸氧腐蚀，右边b装置是酸性溶液发生析氢腐蚀，A错误；B.左边装置发生吸氧腐蚀时，氧气和水反应导致气体压强减小，右边装置发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，右边的液体向左边移动，所以一段时间后，a管液面高于b管液面，B错误；C.a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以a处pH变大，溶液呈碱性，滴入酚酞显红色；b处溶液变成硫酸亚铁溶液，溶液的pH值变大，但仍呈酸性，滴入酚酞无明显变化，C正确；D.a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，所以负极上具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋，D错误。‎ 答案　C ‎3.下列有关金属防护的说法不正确的是(　　)‎ A.通过镶嵌锌块保护船体的方法叫牺牲阳极的阴极保护法 B.埋铁制管线时应选择致密、干燥的土壤层 C.青铜器表面覆盖防渗高分子膜，可防止铜绿形成 D.纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗 答案　D ‎4.(2017·浙江名校协作体)如图所示装置中，小试管内为红墨水，U形管中盛有pH＝4的雨水和生铁片。经观察，装置中有如下现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升，略高于U形管中的液面。以下有关解释不正确的是(　　)‎ A.生铁片中的铁是原电池的负极，发生氧化反应生成Fe2＋‎ B.开始时雨水酸性较强，生铁片发生析氢腐蚀 C.墨水液面回升时，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D.如果将铁片换成铜片，也会出现开始小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升的现象 解析　A.生铁片中的铁是原电池的负极，发生氧化反应生成Fe2＋，A正确；B.雨水酸性较强，开始时生铁片发生析氢腐蚀，一段时间后发生吸氧腐蚀，B正确；C.墨水液面回升时，说明U形管内压强降低，则生铁片发生吸氧腐蚀，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；D.如果将铁片换成铜片，铜的金属性较弱，铜只能发生吸氧腐蚀，D错误，答案选D。‎ 答案　D ‎5.[2017·金华市十校联考高三(上)期末]电解NO制备NH4NO3的工作原理如图所示，X、Y皆为Pt电极，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A。下列说法正确的是(　　)‎ A.物质A为NH3‎ B.X电极为电解池阳极 C.Y电极上发生了还原反应 D.Y电极反应式为NO－3e－＋4OH－===NO＋2H2O 解析　电解NO制备NH4NO3，Y为阳极，反应为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，X为阴极，反应为NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的NO的物质的量大于阴极产生的NH的物质的量，总反应方程式为：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充NH3；A.根据以上分析，则A为NH3，故A正确；B.根据以上分析，X电极为电解池阴极，故B错误；C.根据以上分析，Y为阳极，发生了氧化反应，故C错误；D.Y为阳极反应为：NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，故D错误。‎ 答案　A ‎6.(2019·温州十校联合模拟)乙醛酸(HOOC－CHO)是有机合成的重要中间体。某同学组装了下图所示的电化学装置，电极材料Ⅰ～Ⅳ均为石墨，左池为氢氧燃料电池，右池为用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，关闭K后，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与Ⅲ电极的产物反应生成乙醛酸。下列说法不正确的是(　　)‎ A.电极Ⅱ上的电极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ B.电极Ⅳ上的电极反应式：HOOC－COOH＋2e－＋2H＋===HOOC－CHO＋H2O C.乙二醛与Ⅲ电极的产物反应生成乙醛酸的化学方程式： Cl2＋ OHC－CHO＋ H2O===2HCl＋HOOC－CHO D.若有2 mol H＋通过质子交换膜并完全参与反应，则该装置中生成的乙醛酸为1 mol 解析　A.根据题意，乙二醛与Ⅲ电极的产物反应生成乙醛酸，则Ⅲ电极是阳极，则电极Ⅱ是燃料电池的正极，正极的电极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A项正确；B.根据上述分析，电极Ⅳ是电解池的阴极，关闭K后，两极室均可产生乙醛酸，则电极Ⅳ上的电极反应式：HOOC－COOH＋2e－＋2H＋===HOOC－CHO＋H2O，B项正确；C. 根据上述分析，电极Ⅲ是阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，乙二醛与氯气反应生成乙醛酸，反应的化学方程式为Cl2＋OHC－CHO＋H2O―→2HCl＋HOOC－CHO，C项正确；D.因为两极室均可产生乙醛酸，若有2 mol H＋通过质子交换膜并完全参与反应，则该装置中生成的乙醛酸为2 mol，D项错误。‎ 答案　D ‎7.一种将燃料电池与电解池组合制备KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该装置工作时，下列说法不正确的是(　　)‎ A.电极丁的反应式为MnO－e－===MnO B.电极乙附近溶液的pH减小 C.KOH溶液的质量分数：c%>a%>b%‎ D.导线中流过2 mol电子时，理论上有2 mol K＋移入阴极区 解析　分析装置的特点可以判断题图中的左边装置是燃料电池，右边装置是电解池。通入氧气的电极甲是燃料电池的正极，与此电极相连的电极丁是电解池的阳极，则电极丁上MnO被氧化为MnO；电极丙为电解池的阴极，溶液中水电离出的H＋被还原为H2，所以气体X为H2。由以上分析可知，电极丁的反应式为MnO－e－===MnO，A正确；电极乙上发生的反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，溶液中OH－浓度减小，所以电极乙附近溶液的pH减小，B正确；电极丙上发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电极甲上发生反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，根据溶液流向可判断KOH溶液的质量分数：c%>b%>a ‎%，C错误；内电路是由离子定向移动导电的，电解池中K＋向阴极移动，导线中流过2 mol电子时，理论上有2 mol K＋移入阴极区，D正确。‎ 答案　C 二、非选择题 ‎8.电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示(“HA ”表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。‎ ‎(1)阳极电极反应式为 ；‎ ‎(2)简述浓缩室中得到浓乳酸的原理 ‎ ‎ ‎ ‎ ；‎ ‎(3)电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6～8，此时进入浓缩室的OH－可忽略不计。400 mL 10 g/L乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145 g/L(溶液体积变化忽略不计)，则阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为 L(乳酸摩尔质量为90 g/mol)。‎ 解析　(1)在阳极溶液中的阴离子放电，由于OH－的放电能力大于含氧酸根离子，所以在阳极OH－放电，该电极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；(2)浓缩室中得到浓乳酸的原理是在阳极OH－放电，c(H＋)增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H＋＋A－===HA，所以乳酸浓度增大；(3)反应过程中产生的乳酸的质量是0.400 L×(145 g/L－10 g/L)＝54 g，则乳酸的物质的量是54 g÷90 g/mol＝0.6 mol；因为在反应过程乳酸根离子结合的H＋离子的个数与反应过程中放电的H＋或OH－的个数相等，所以n(H2)＝＝0.3 mol，其在标准状况下体积是0.3 mol×22.4 L/mol＝6.72 L。‎ 答案　(1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　(2)阳极OH－放电，c(H＋)增大，H＋‎ 从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H＋＋A－===HA，乳酸浓度增大　(3)6.72‎ ‎9.(1)利用固体氧化物电解池通过电解方式分解氮氧化物的过程如图所示，写出电解池中通入NO一端的电极反应式： 。‎ ‎(2)工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2，得溶液X，再利用电解法使K2CO3溶液再生，其装置示意图如下：‎ ‎①在阳极区发生的反应包括 ‎ 和H＋＋HCO===H2O＋CO2↑。‎ ‎②简述CO在阴极区再生的原理： ‎ ‎ 。‎ ‎(3)多孔Al2O3薄膜可作为催化剂载体、模板合成纳米材料等用途。现以高纯铝片作为阳极，不锈钢作为阴极，一定浓度的磷酸溶液作为电解质进行电解，即可初步制取多孔Al2O3膜。请写出该制取过程的阳极电极反应： ‎ ‎ 。‎ ‎(4)利用电化学原理，用铁钉和氢氧化钾溶液为原料可以获得K2FeO4。在制备过程中铁钉作 极，请写出获得FeO的电极反应式 。‎ 答案　(1)2NO＋4e－===N2＋2O2－‎ ‎(2)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑)‎ ‎②HCO存在电离平衡：HCOH＋＋CO，阴极H＋放电，H＋浓度减小，平衡右移(或溶液中H＋放电，增大了OH－浓度，与HCO反应，从而使CO再生)‎ ‎(3)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋‎ ‎(4)阳　Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O ‎10.(1)若用少量NaOH溶液吸收SO2气体，对产物NaHSO3进一步电解可制得硫酸，电解原理示意图如图所示。电解时阳极的电极反应式为 ‎ ‎ 。‎ ‎(2)某电解法制氨的装置如下图所示，电解质只允许质子通过，试写出阴极的电极反应式： 。‎ ‎(3)用电解的方法将硫化钠溶液氧化为多硫化物的研究具有重要的实际意义，将硫化物转变为多硫化物是电解法处理硫化氢废气的一个重要内容。下图是电解产生多硫化物的实验装置：‎ 已知阳极的反应为(x＋1)S2－===Sx＋S2－＋2xe－，则阴极的电极反应式为 。‎ 当反应转移x mol电子时，产生的气体体积为 (标准状况下)。‎ ‎(4)O3可由臭氧发生器(原理如图所示)电解稀硫酸制得。‎ ‎①图中阴极为 (填“A”或“B”)。‎ ‎②若C处不通入O2，D、E处分别收集到11.2 L和4.48 L气体(标准状况下)，则E处收集的气体中O3所占的体积分数为 (忽略O3的分解)。‎ ‎③若C处通入O2，则A极的电极反应式为 ‎ ‎ 。‎ 答案　(1)HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋‎ ‎(2)N2＋6H＋＋6e－===2NH3‎ ‎(3)2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑　11.2x ‎(4)①A　②50%　③O2＋4H＋＋4e－===2H2O