第六章　第6講　電解池工作原理的常規(guī)應(yīng)用及金屬的腐蝕與防護(hù)-2025年高中化學(xué)高考備考

第六章化學(xué)反應(yīng)與能量變化第6講電解池工作原理的常規(guī)應(yīng)用及金屬的腐蝕與防護(hù)課標(biāo)要求核心考點五年考情核心素養(yǎng)對接1.認(rèn)識電解在實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲存能量中的具體應(yīng)用。2.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害，了解防止金屬腐蝕的措施。3.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。4.學(xué)生必做實驗：簡單的電鍍實驗氯堿工業(yè)、電鍍及精煉銅2023年6月浙江，T13；2023上海，T18；2023廣東，T13；2020年1月浙江，T18證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能判斷裝置是否可以實現(xiàn)電解；能解釋電解過程的工作原理金屬的腐蝕與防護(hù)2023重慶，T5；2021重慶，T17；2020上海，T18；2020江蘇，T11；2019上海，T17；2019江蘇，T10命題分析預(yù)測1.高考中關(guān)于氯堿工業(yè)、銅的精煉、電鍍等傳統(tǒng)應(yīng)用的考查相對較少，常引入新情境考查離子交換膜和雙極膜的應(yīng)用。2.預(yù)計2025年高考會以新型電化學(xué)裝置為載體，結(jié)合環(huán)保、物質(zhì)的分離與提純以及物質(zhì)的制備考查離子交換膜的應(yīng)用和金屬的防護(hù)在實際工業(yè)中的應(yīng)用考點1氯堿工業(yè)、電鍍及精煉銅1.氯堿工業(yè)陰極反應(yīng)：[1]2H2O＋2e－2OH－＋H2↑陽極反應(yīng)：[2]2Cl－－2e－Cl2↑電解反應(yīng)：2NaCl＋2H2O電解H2↑＋Cl2該電解池中，離子交換膜為[3]陽離子交換膜，其作用為[4]允許陽離子（Na＋）通過，不允許OH－和氣體通過，防止OH－與Cl2反應(yīng)，防止H2與Cl2反應(yīng)2.精煉銅陽極反應(yīng)：[5]Cu－2e－Cu2＋（或Zn－2e－Zn2＋；Fe－2e－Fe2＋；Ni－2e－Ni陰極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－注意（1）陽極泥的主要成分有Ag、Au。（2）利用該原理也可設(shè)計精煉銀。3.電鍍電鍍銅，陽極反應(yīng)：[6]Cu－2e－Cu2＋陰極反應(yīng)：[7]Cu2＋＋2e－Cu電鍍銀，陽極反應(yīng)：[8]Ag－e－Ag＋陰極反應(yīng)：[9]Ag＋＋e－Ag4.工業(yè)電解制活潑金屬制鈉，陰極反應(yīng)：[10]Na＋＋e－Na陽極反應(yīng)：[11]2Cl－－2e－Cl2↑總反應(yīng)：2NaCl（熔融）電解2Na＋制鎂，陰極反應(yīng)：[12]Mg2＋＋2e－Mg陽極反應(yīng)：[13]2Cl－－2e－Cl2↑總反應(yīng)：MgCl2（熔融）電解Mg＋制鋁，陰極反應(yīng)：[14]Al3＋＋3e－Al陽極反應(yīng)：[15]2O2－－4e－O2↑總反應(yīng)：2Al2O3（熔融）電解冰晶石4Al＋1.易錯辨析。（1）電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料。（?）（2）電解精煉銅和電鍍銅時，電解質(zhì)溶液中的Cu2＋濃度均保持不變。（?）（3）[2021湖南]工業(yè)上常用電解熔融MgCl2制備金屬鎂。（√）2.電解食鹽水時：（1）將濕潤的淀粉碘化鉀試紙沾到玻璃棒上，靠近陽極產(chǎn)生的氣體，若試紙變藍(lán)，則證明陽極產(chǎn)生氯氣。（2）向陰極室滴入酚酞溶液的現(xiàn)象是溶液變紅。3.電解精煉銅時，陰極析出Cu，陽極Zn、Fe、Cu等放電時，Au、Ag形成陽極泥，陰極增加的質(zhì)量與陽極減少的質(zhì)量不相等（填“相等”或“不相等”）。4.（1）MgO的熔點高（填“高”或“低”，下同），能耗高，所以不采用電解MgO的方法制金屬鎂。（2）AlCl3是分子晶體，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電（填“導(dǎo)電”或“不導(dǎo)電”），所以不采用電解熔融AlCl3的方法制金屬鋁。（3）電解制備金屬鋁時，陽極產(chǎn)生的O2與石墨在高溫下反應(yīng)，消耗石墨，所以要定期更換石墨。命題點1氯堿工業(yè)1.[交換膜種類判斷][2023浙江]氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)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↑＋2OHC.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，減少能耗解析由題圖可知，電極A上發(fā)生氧化反應(yīng)2Cl－－2e－Cl2↑，為陽極，接電源正極，A項正確；電極B為陰極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－4OH－，B項錯誤；應(yīng)選用陽離子交換膜，使Na＋從左側(cè)陽極室進(jìn)入右側(cè)陰極室與右室生成的OH－結(jié)合，從而獲得濃度較高的NaOH溶液，C項正確；氧化劑氧化性越強，越容易得到電子，電解需要的電壓越低，改進(jìn)設(shè)計中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性（O2的氧化性強于H2O）來降低電解電壓，減少能耗，命題拓展（1）寫出電解飽和食鹽水的離子方程式2H2O＋2Cl－電解H2↑＋Cl2↑＋2OH（2）氯堿工業(yè)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯酸鹽需要處理。已知pH升高時，ClO－易歧化為ClO3－和Cl－。下列有關(guān)ClO3－的說法正確的是a.ClO3b.Cl－在電極上放電，可能產(chǎn)生ClOc.陽離子交換膜破損導(dǎo)致OH－向陽極室遷移，可能產(chǎn)生ClO解析（2）Cl2在陽極室產(chǎn)生，所以ClO3－應(yīng)該主要在陽極室生成，a項錯誤；Cl－在陽極室被氧化，Cl的化合價升高，有可能生成ClO3－，b項正確；陽離子交換膜破損，導(dǎo)致OH－向陽極室遷移，陽極室OH－濃度增大，陽極生成的氯氣與OH－反應(yīng)生成ClO－，當(dāng)pH升高時，ClO－歧化為ClO3－命題點2電解精煉金屬2.[2022廣東]以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，實現(xiàn)Al的再生。該過程中（C）A.陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg－2e－Mg2B.陰極上Al被氧化C.在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽極泥D.陽極和陰極的質(zhì)量變化相等解析陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，Al3＋被還原，A、B項錯誤；由金屬活動性順序可知，Mg、Al在陽極失電子，離子進(jìn)入電解液，Cu金屬活動性弱，則陽極泥主要含Si、Cu，C項正確；陰極上Al3＋得電子生成Al單質(zhì)，陽極上Mg、Al均失電子變成離子進(jìn)入電解液中，故陽極和陰極的質(zhì)量變化不相等，D項錯誤?？键c2金屬的腐蝕與防護(hù)1.金屬的腐蝕與防護(hù)（以Fe為例）注意鐵發(fā)生吸氧腐蝕時的變化過程：Fe→Fe2＋→Fe（OH）2→Fe（OH）3→Fe2O3·xH2O。2.犧牲陽極法裝置圖工作原理負(fù)極反應(yīng)式：[4]Zn－2e－Zn2＋正極反應(yīng)式：O2＋4e－＋2H2O4OH注：陽極、陰極是根據(jù)發(fā)生的是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)界定的，“犧牲陽極法”利用的是原電池原理，負(fù)極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，也稱“陽極”。3.外加電流法裝置圖工作原理陽極反應(yīng)式：[5]Fe－2e－Fe2＋（廢鐵）、2H2O－4e－O2↑＋4H＋（河水）、2Cl－－2e－Cl2陰極反應(yīng)式：[6]2H2O＋2e－H2↑＋2OH－注：惰性鑄鐵相當(dāng)于惰性電極。1.易錯辨析。（1）Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。（?）（2）銅在酸性較強的溶液中可發(fā)生析氫腐蝕。（?）（3）鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負(fù)極鐵失去電子生成Fe3＋。（?）（4）鍍銅鐵制品和鍍鋅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比鍍銅、鋅前更容易生銹。（?）（5）外加電流法是將被保護(hù)金屬接在直流電源的正極。（?）2.在具支試管中加入鐵粉和活性炭混合物，然后注入少量溶液A，立即塞上橡膠塞組成如圖所示裝置。回答下列問題：（1）當(dāng)溶液A為氯化鈉溶液時，右側(cè)試管內(nèi)的現(xiàn)象是導(dǎo)管內(nèi)的液面高于試管內(nèi)的液面，正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O4OH－（2）當(dāng)溶液A為酸雨時，右側(cè)試管內(nèi)的現(xiàn)象是導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生（或?qū)Ч軆?nèi)的液面低于試管內(nèi)的液面），正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－H2↑命題點1金屬腐蝕的快慢1.[上海高考]如圖所示，下列敘述錯誤的是（B）A.開關(guān)未閉合時，F(xiàn)e棒上B點腐蝕最快B.若X為NaCl，K與M連接，F(xiàn)e棒處pH最大C.若X為H2SO4，K與N連接，F(xiàn)e電極上發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－H2D.若X為H2SO4，K分別與N、M連接，F(xiàn)e腐蝕情況前者更慢解析開關(guān)未閉合時，F(xiàn)e棒上B點同時與空氣、H2O接觸，腐蝕最快，A項正確；若X為NaCl，K與M連接，形成原電池，F(xiàn)e棒作負(fù)極，電極反應(yīng)為Fe－2e－Fe2＋，C棒作正極，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O4OH－，故C棒處pH最大，B項錯誤；若X為H2SO4，K與N連接，形成原電池，F(xiàn)e棒為正極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－H2↑，C項正確；若X為H2SO4，K與N連接時，F(xiàn)e棒為正極，被保護(hù)，K與M連接時，F(xiàn)e棒為負(fù)極，被腐蝕，故Fe命題拓展[選項拓展]判斷下列說法正誤。（1）若X為NaCl，K未閉合，F(xiàn)e棒上C點鐵銹最多。（?）（2）若X為NaCl，K與M連接，C棒處pH最大。（√）（3）若X為HCl，K分別與N、M連接，F(xiàn)e腐蝕情況前者更慢。（√）（4）若X為HCl，K與M連接，C棒上電極反應(yīng)為2H＋＋2e－H2↑。（√命題點2金屬的防護(hù)2.[犧牲陽極法][江蘇高考]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－Fe2B.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(hù)D.鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快解析將金屬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，說明陰極的鋼鐵設(shè)施被保護(hù)不失電子，A項錯誤；陽極金屬M實際為原電池裝置的負(fù)極，原電池中負(fù)極金屬比正極金屬活潑，因此金屬M的活動性比Fe的活動性強，B項錯誤；金屬M失電子，電子經(jīng)導(dǎo)線流向鋼鐵設(shè)施，從而使鋼鐵設(shè)施表面積累大量電子而被保護(hù)，C項正確；海水中的離子濃度大于河水中的離子濃度，離子濃度越大，溶液的導(dǎo)電性越強，因此鋼鐵設(shè)施在海水中的腐蝕速率比在河水中的快，D項錯誤。命題拓展[變式拓展]中國生產(chǎn)的航母“福建號”已經(jīng)成功下水，為保護(hù)航母，延長服役壽命，可模擬采用將金屬M連接在鋼鐵設(shè)施表面（如第2題圖所示），以減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。下列說法正確的是（D）A.電子流向：金屬M→水體→鋼鐵設(shè)施表面B.該保護(hù)法為外加電流法，金屬M不需要定期更換C.當(dāng)水體環(huán)境呈中性時，發(fā)生的反應(yīng)有O2－4e－＋2H2O4OHD.此裝置利用了原電池原理解析金屬M失電子，電子經(jīng)導(dǎo)線流入鋼鐵設(shè)施，A項錯誤；該保護(hù)法沒有外接電源，因此為犧牲陽極法，金屬M會被腐蝕，因此需要定期更換，B項錯誤；當(dāng)水體環(huán)境呈中性時，發(fā)生吸氧腐蝕，O2得到電子，反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O4OH－，C項錯誤；鋼鐵設(shè)施和金屬M浸泡在海水中，構(gòu)成了原電池，其中金屬M作負(fù)極，失去電子被氧化，鋼鐵設(shè)施作正極被保護(hù)，該裝置利用了原電池原理，D3.[外加電流法實際應(yīng)用][全國Ⅰ高考]支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)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(hù)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(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整解析一般情況下，鐵連電源的正極時，鐵失去電子被氧化而損耗，而本題明確告知實際應(yīng)用過程中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，就是其中的鐵不失去電子不被損耗，只是傳遞電流，C項錯誤?！案g電流”是指斷開外加直流電源后，鋼管樁發(fā)生電化學(xué)腐蝕過程中形成的電流，通入保護(hù)電流，此時腐蝕電流接近于零，A項正確。若斷開外加直流電源，鋼管樁發(fā)生電化學(xué)腐蝕時電子流出，通電后電子則被“強制”從高硅鑄鐵流向直流電源正極，再由直流電源負(fù)極流向鋼管樁，B項正確。通入的保護(hù)電流要根據(jù)海水中電解質(zhì)的濃度、pH、溫度等環(huán)境條件變化而進(jìn)行調(diào)整，從而有效地保護(hù)鋼管樁，D項正確。素養(yǎng)10模型建構(gòu)——電化學(xué)中的離子交換膜命題特點：陽離子膜、陰離子膜、質(zhì)子交換膜、雙極膜等，跨模塊（物質(zhì)結(jié)構(gòu)、反應(yīng)機理等）、跨學(xué)科（物理或數(shù)學(xué)）融合。（1）離子交換膜→電極反應(yīng)需要、制備物質(zhì)；（2）雙極膜→電極決定哪側(cè)交換H＋或OH－。1.交換膜類型及特點交換膜類型陽膜陰膜雙極膜特定的交換膜允許通過的離子及移動方向陽離子移向原電池的正極（電解池的陰極）陰離子移向原電池的負(fù)極（電解池的陽極）中間層中的H2O解離出H＋和OH－，H＋移向原電池的正極（電解池的陰極），OH－移向原電池的負(fù)極（電解池的陽極）只允許特定的離子或分子通過，如質(zhì)子交換膜只允許H＋通過，氯離子交換膜只允許Cl－通過通性無論是原電池還是電解池中，陽離子均移向得電子的一極，陰離子均移向失電子的一極2.離子遷移方向的判斷離子從“生成區(qū)”移向“消耗區(qū)”電解CO2制HCOOH的原理如圖所示右側(cè)：通入CO2，生成HCOO－，發(fā)生還原反應(yīng)，多孔錫作陰極，電極反應(yīng)為[1]CO2＋H＋＋2e－HCOO－，消耗H＋左側(cè)：Pt片作陽極，水電離產(chǎn)生的OH－放電，電極反應(yīng)為[2]2H2O－4e－O2↑＋4H＋，生成H＋離子移動方向：H＋通過質(zhì)子交換膜從左側(cè)移向右側(cè)離子從“濃→稀”的溶液區(qū)移出，移向“稀→濃”的溶液區(qū)電化學(xué)制備K2Cr2O7的原理如圖所示，其中a、b均為石墨電極左側(cè)：“稀→濃”的溶液區(qū)，則右側(cè)的K＋通過K＋交換膜移向左側(cè)，a極為陰極，電極反應(yīng)為[3]2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，產(chǎn)生的OH－結(jié)合移入的K＋生成KOH右側(cè)：b極為陽極，電極反應(yīng)為[4]2H2O－4e－4H＋＋O2↑，促使溶液中的反應(yīng)2CrO42－＋2H＋?Cr2O72－＋H2O離子從“原料區(qū)”移向“產(chǎn)物區(qū)”電解Na[B（OH）4]溶液制備H3BO3的原理如圖所示M室為陽極室，電極反應(yīng)為[5]2H2O－4e－O2↑＋4H＋，N室為陰極室，電極反應(yīng)為[6]2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，原料室中的陰離子[B（OH）4]－通過b膜進(jìn)入產(chǎn)品室，發(fā)生的反應(yīng)為[7][B（OH）4]－＋H＋H3BO3＋H2O，Na＋通過c膜進(jìn)入N室，M室中氫離子通過a膜進(jìn)入產(chǎn)品室，a膜、c膜為[8]陽離子交換膜，b膜為[9]1.利用電解原理制備物質(zhì)可分為兩個類型：“解離”型電解池構(gòu)造膜類型①膜1：陽離子交換膜；膜2：陰離子交換膜“組合”型電解池構(gòu)造膜類型②膜3：陽離子交換膜；膜4：陰離子交換膜解析①根據(jù)離子從“濃→稀”移向“稀→濃”可知，中間室中的An＋移向左側(cè)，Bm－移向右側(cè)，則膜1是陽離子交換膜，膜2是陰離子交換膜。②根據(jù)離子從“原料區(qū)”移向“產(chǎn)品區(qū)”可知，左側(cè)的An＋移向中間室，右側(cè)的Ya－移向中間室，An＋和Ya－結(jié)合成產(chǎn)物AaYn，則膜3為陽離子交換膜，膜4為陰離子交換膜。2.[2024濟(jì)南模擬]雙極膜（BPM）是一種由陰、陽離子交換膜和中間親水層組成的離子交換復(fù)合膜，在直流電場作用下，中間界面層的水發(fā)生解離，在膜兩側(cè)分別得到H＋和OH－。利用如圖裝置可去除葡萄酒中部分酒石酸鉀（2，3－二羥基丁二酸鉀），以穩(wěn)定產(chǎn)品。下列說法正確的是（B）A.膜M為陽離子交換膜B.裝置工作時b池產(chǎn)物中含不對稱碳原子C.用此方法處理過的葡萄酒pH增大D.通過各層離子交換膜的微粒數(shù)目完全相同解析左側(cè)電極為陽極，右側(cè)電極為陰極，去除葡萄酒中部分酒石酸鉀，酒石酸根離子通過膜M向b池移動，K＋通過膜N向d池移動，則膜M為陰離子交換膜，膜N為陽離子交換膜；左側(cè)雙極膜中解離出的OH－向a池移動，H＋向b池移動，則b池得到酒石酸；右側(cè)雙極膜解離出的H＋向e池移動，OH－向d池移動，則d池得到KOH。膜M為陰離子交換膜，A項錯誤；裝置工作時b池產(chǎn)物為HOOCCOOH，連有羥基的碳原子為手性碳原子，B項正確；酒石酸鉀水解使溶液呈堿性，用此方法處理過的葡萄酒中酒石酸鉀濃度降低，溶液pH減小，C項錯誤；通過各層離子交換膜的電量相等，但酒石酸根離子帶2個單位電荷，而K＋、H＋、OH－帶1個單位電荷，所以通過各層離子交換膜的微粒數(shù)不完全相同，D項錯誤。3.[2023四川攀枝花模擬]在直流電場作用下雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－，并分別向兩極遷移。如圖所示裝置，可將捕捉的二氧化碳轉(zhuǎn)化為CaCO3而礦化封存，減少碳排放，同時得到氧氣、氫氣、高濃度鹽酸等產(chǎn)品。下列說法正確的是（D）A.CaCO3在堿室形成B.兩個雙極膜中間層中的H2O解離出的H＋均向右移動C.向堿室中加入NaHCO3固體，有利于CO2的礦化封存D.b極為陽極，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－O2↑＋2H2解析由各室產(chǎn)物可知，Cl－、H＋移向酸室得到高濃度鹽酸，CO32－移向中間室生成CaCO3，A項錯誤。右側(cè)雙極膜中間層的H2O解離出的H＋進(jìn)入酸室形成鹽酸，左側(cè)雙極膜中間層中的H2O解離出的H＋左移，在電極a上發(fā)生還原反應(yīng)生成H2，兩個雙極膜中間層中的H2O解離出的H＋均向左移動，B項錯誤。堿室中二氧化碳和堿反應(yīng)生成CO32－，CO32－通過陰離子交換膜進(jìn)入中間室，與Ca2＋結(jié)合形成碳酸鈣，向堿室中加入NaHCO3固體會消耗OH－而不利于CO2的吸收，C項錯誤。右側(cè)雙極膜中間層中的H2O解離出的OH－右移，電極b為陽極，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－1.[雙極膜組][2023廣東]用一種具有“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池（如圖），可實現(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（B）A.電解總反應(yīng)：KNO3＋3H2ONH3·H2O＋2O2↑＋B.每生成1molNH3·H2O，雙極膜處有9mol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題目信息可知，電極a上NO3－中＋5價N轉(zhuǎn)化為NH3中－3價N，N元素化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)NO3－＋8e－＋7H2ONH3·H2O＋9OH－，則電極a為陰極，電極b為陽極，陽極上OH－失電子生成O2：4OH－－4e－O2↑＋2H2O，所以電解總反應(yīng)為KNO3＋3H2ONH3·H2O＋2O2↑＋KOH，A項正確。由電極反應(yīng)可知，每生成1molNH3·H2O，陰極得到8mole－，同時雙極膜處有8molH＋進(jìn)入陰極室，即有8mol的H2O解離，B項錯誤。電解過程中，陽極室每消耗4molOH－，同時有4molOH－通過雙極膜進(jìn)入陽極室，所以KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變，C項正確。相比于平面結(jié)構(gòu)雙極2.[CuSO4電鍍廢液的濃縮再生][2023山東改編]利用熱再生氨電池可實現(xiàn)CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預(yù)加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法錯誤的是（B）A.甲室Cu電極為負(fù)極B.隔膜為陽離子膜C.電池總反應(yīng)為Cu2＋＋4NH3[Cu（NH3）4]2D.NH3擴(kuò)散到乙室將對電池電動勢產(chǎn)生影響解析據(jù)題意可知，向甲室加入足量氨水后電池開始工作，則甲室中Cu電極溶解成Cu2＋，與NH3反應(yīng)生成了[Cu（NH3）4]2＋，發(fā)生的反應(yīng)為Cu－2e－＋4NH3[Cu（NH3）4]2＋，甲室Cu電極為負(fù)極，A正確。乙室Cu電極為正極，發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋2e－Cu，消耗Cu2＋，為維持電解質(zhì)溶液呈電中性，SO42－透過隔膜進(jìn)入甲室，則隔膜為陰離子膜，B錯誤。根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)，可知電池總反應(yīng)為Cu2＋＋4NH3[Cu（NH3）4]2＋，C正確。NH3能與Cu2＋反應(yīng)生成[Cu（NH3）4]2＋，因此若NH3擴(kuò)散到乙室，則乙室3.[三室膜][全國Ⅰ高考]三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SO4下列敘述正確的是（B）A.通電后中間隔室的SO42－B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O－4e－O2＋4H＋，負(fù)極區(qū)溶液pHD.當(dāng)電路中通過1mol電子的電荷量時，會有0.5mol的O2生成解析電解池中，陽離子向陰極遷移，陰離子向陽極遷移，因此，SO42－向陽極（正極區(qū)）遷移；根據(jù)離子放電順序，溶液中水電離出的OH－在陽極（正極區(qū)）失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，由于兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室，因此水電離出的H＋保留在陽極（正極區(qū)），最終導(dǎo)致該極區(qū)H＋濃度增大，pH減小，A項錯誤。由于兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室，因此在陽極（正極區(qū)）H＋濃度增大，同時，中間隔室的SO42－將遷移到陽極（正極區(qū)），最終會生成H2SO4；在陰極（負(fù)極區(qū)），溶液中水電離出的H＋得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，水電離出的OH－保留在該極區(qū)，最終導(dǎo)致該極區(qū)OH－濃度增大，同時，中間隔室的Na＋將遷移到陰極（負(fù)極區(qū)），最終會生成NaOH，B項正確。在陰極（負(fù)極區(qū)），電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，C項錯誤。每生成1molO2要轉(zhuǎn)移4mol電子，因此，當(dāng)電路中通過1mol電子的電荷量時，生成的4.[金屬的電化學(xué)腐蝕][江蘇高考]將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后，置于如圖所示裝置中，進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實驗。下列有關(guān)該實驗的說法正確的是（C）A.鐵被氧化的電極反應(yīng)式為Fe－3e－Fe3B.鐵腐蝕過程中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能C.活性炭的存在會加速鐵的腐蝕D.以水代替NaCl溶液，鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕解析A項，鐵和炭的混合物用NaCl溶液濕潤后構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，鐵失去電子生成Fe2＋，電極反應(yīng)式為Fe－2e－Fe2＋，錯誤；B項，鐵腐蝕過程中化學(xué)能除了轉(zhuǎn)化為電能外，還可轉(zhuǎn)化為熱能等，錯誤；C項，構(gòu)成原電池后，鐵腐蝕的速率變快，正確；D項，用水代替NaCl溶液，F(xiàn)e和炭也可以構(gòu)成原電池，F(xiàn)e失去電子，空氣中的O2得到電子，鐵發(fā)生5.[犧牲陽極法的實驗探究][北京高考]驗證犧牲陽極的陰極保護(hù)法，實驗如下（燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3％NaCl溶液）。①②③在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無明顯變化試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀下列說法不正確的是（D）A.對比②③，可以判定Zn保護(hù)了FeB.對比①②，K3[Fe（CN）6]可能將Fe氧化C.驗證Zn保護(hù)Fe時不能用①的方法D.將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑解析②中Zn作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn2＋，F(xiàn)e作正極被保護(hù)，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，試管內(nèi)無明顯變化，但③中沒有Zn保護(hù)Fe，F(xiàn)e在酸性環(huán)境中發(fā)生析氫腐蝕，F(xiàn)e作負(fù)極被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，生成藍(lán)色沉淀，對比②③可知Zn保護(hù)了Fe，A項正確；①與②的區(qū)別在于：前者是將鐵氰化鉀溶液直接滴入燒杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加鐵氰化鉀溶液，①中出現(xiàn)了藍(lán)色沉淀，說明有Fe2＋生成，對比分析可知，可能是鐵氰化鉀氧化Fe生成了Fe2＋，B項正確；通過上述分析可知，驗證Zn保護(hù)Fe時不能用①的方法，C項正確；若將Zn換成Cu，鐵氰化鉀仍會將Fe氧化為Fe2＋，在鐵的表面同樣會生成藍(lán)色沉淀，所以無法判斷Fe2＋是不是負(fù)極產(chǎn)物，即無法判斷Fe與Cu的活潑性，D項錯誤。6.[2021重慶]硫酸銅參比電極具有電位穩(wěn)定的優(yōu)點，可用于土壤環(huán)境中鋼質(zhì)管道的電位監(jiān)測。測量的電化學(xué)原理如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－Fe2＋（2）測量后參比電極中CuSO4溶液的濃度不變（填“變大”“變小”或“不變”）。解析（1）土壤環(huán)境中鋼質(zhì)管道發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鋼質(zhì)管道作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－Fe2＋。（2）硫酸銅參比電極具有電位穩(wěn)定的優(yōu)點，則測量后CuSO41.[2024福建三明一中考試]金屬腐蝕造成的損失約占國民生產(chǎn)總值的2％～4％。下列有關(guān)說法錯誤的是（B）A.改變金屬的結(jié)構(gòu)可將金屬制成防腐的合金B(yǎng).噴油漆、涂油脂、電鍍或表面鈍化是金屬防護(hù)的物理方法C.黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠與金屬的電化學(xué)防護(hù)有關(guān)D.將鋼閘門連接直流電源的負(fù)極可以起到防護(hù)作用解析A項，在金屬中添加其他金屬或非金屬，改變金屬的結(jié)構(gòu)，可以制成優(yōu)異的抗腐蝕性合金，正確；B項，噴油漆、涂油脂是金屬防護(hù)的物理方法，而電鍍或表面鈍化是金屬防護(hù)的化學(xué)保護(hù)方法，錯誤；C項，銅鋅合金中，銅鋅可構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極，延緩銅的腐蝕，與金屬的電化學(xué)防護(hù)有關(guān)，正確；D項，將鋼閘門連接直流電源的負(fù)極，這是用外加電流法把鋼鐵設(shè)備作為陰極而被保護(hù)，正確。2.[2023山東棗莊考試]“外加電流法”和“犧牲陽極法”均可有效防止鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕。下列說法錯誤的是（C）A.鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因是在其表面形成了原電池B.利用“外加電流法”時，鐵連接電源負(fù)極C.“犧牲陽極法”利用了電解池原理D.兩種保護(hù)法中都要采用輔助陽極解析“犧牲陽極法”利用了原電池原理，和鐵相連接的金屬活潑性比鐵強，形成原電池時，鐵作正極被保護(hù)，C項錯誤。3.[上海高考]關(guān)于下列裝置，敘述錯誤的是（A）A.石墨電極反應(yīng)O2＋4H＋＋4e－2H2B.鼓入少量空氣，會加快Fe的腐蝕C.加入少量NaCl，會加快Fe的腐蝕D.加入HCl，石墨電極反應(yīng)式：2H＋＋2e－H2解析由裝置圖可知，鐵作負(fù)極，石墨作正極，石墨電極上氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O4OH－，A項錯誤；鼓入少量空氣，增加氧氣的量會加快Fe的腐蝕，B項正確；加入少量NaCl，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力增強，會加快Fe的腐蝕，C項正確；加入HCl，正極H＋得電子生成H2，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－H2↑，4.利用電鍍原理，在鐵制品上鍍上一層鎳，下列說法正確的是（C）A.X為鐵制品，發(fā)生還原反應(yīng)：Ni2＋＋2e－B.Y為電解質(zhì)溶液，可以是FeSO4溶液C.電鍍前后，電解質(zhì)溶液的濃度不變D.電鍍時，溶液中的金屬陽離子向X極移動解析電鍍時，X作陽極，為鎳，Z作陰極，為鐵制品，Y可以為NiSO4溶液。X為鎳，發(fā)生氧化反應(yīng)：Ni－2e－Ni2＋，A項錯誤；Y為電解質(zhì)溶液，不能是FeSO4溶液，可以是NiSO4溶液，B項錯誤；由電鍍原理知，電鍍前后，電解質(zhì)溶液的濃度不變，C項正確；電鍍時，溶液中的金屬陽離子向陰極移動，Z為陰極，向Z極移動，D5.[浙江高考]在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，下列說法不正確的是（D）A.電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣B.離子交換膜為陽離子交換膜C.飽和NaCl溶液從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出D.OH－遷移的數(shù)量等于導(dǎo)線上通過電子的數(shù)量解析電極A上產(chǎn)生氯氣，說明電極A上氯離子失去電子生成氯氣，該反應(yīng)是氧化反應(yīng)，故電極A為陽極，A正確；電極B上的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，為了避免氯氣和生成的OH－發(fā)生反應(yīng)，需要選擇陽離子交換膜，B正確；陽極消耗氯離子，所以飽和氯化鈉溶液從a處進(jìn)，電極B為陰極，陰極區(qū)產(chǎn)生氫氧化鈉，所以NaOH溶液從d處出，C正確；電解過程中發(fā)生遷移的離子是Na＋，不是OH－，D6.鎵（Ga）的化學(xué)性質(zhì)與鋁相似，電解精煉法提純鎵的原理如圖。已知三種金屬活動性順序為Zn＞Ga＞Fe。下列說法錯誤的是（B）A.陽極泥的主要成分是鐵和銅B.陰極反應(yīng)式為Ga3＋＋3e－C.電子流向為粗Ga→N極、M極→高純GaD.若電壓過高，陰極可能會產(chǎn)生H2，導(dǎo)致電解效率下降解析7.[2023北京東城區(qū)模擬]用如圖所示的實驗裝置，按下列實驗設(shè)計不能完成的是（B）選項實驗?zāi)康膶嶒炘O(shè)計A減緩鐵的腐蝕X為石墨棒，溶液含Na＋、Cl－，開關(guān)K置于A處B模擬鐵的吸氧腐蝕X為鋅棒，溶液含Na＋、Cl－，開關(guān)K置于B處C在鐵棒上鍍銅X為銅棒，溶液含[Cu（NH3）4]2＋、SO42－，開關(guān)KD比較鐵和銅的金屬活動性強弱X為銅棒，溶液含H＋、SO42－，開關(guān)K解析開關(guān)K置于A處，該裝置為電解池，鐵棒作陰極，被保護(hù)（外加電流的陰極保護(hù)法），能減緩鐵的腐蝕，A項實驗設(shè)計能完成；開關(guān)K置于B處，該裝置為原電池，X為鋅棒，鋅比鐵活潑，故鋅為負(fù)極，鐵作正極被保護(hù)（犧牲陽極的陰極保護(hù)法），B項實驗設(shè)計不能完成；開關(guān)K置于A處，該裝置為電解池，X為銅棒，鐵棒為陰極，銅棒為陽極，銅失電子形成銅離子進(jìn)入溶液，溶液中的銅離子在鐵棒上得電子生成銅單質(zhì)，能實現(xiàn)在鐵棒上鍍銅，C項實驗設(shè)計能完成；開關(guān)K置于B處，該裝置為原電池，X為銅棒，溶液含H＋、SO42－，鐵比銅活潑，鐵為負(fù)極，銅為正極，正極上氫離子得電子生成氫氣，有氣泡產(chǎn)生，可以比較鐵和銅的8.[山東高考]采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如圖所示。忽略溫度變化的影響，下列說法錯誤的是（D）A.陽極反應(yīng)為2H2O－4e－4H＋＋O2B.電解一段時間后，陽極室的pH未變C.電解過程中，H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D.電解一段時間后，a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量解析結(jié)合題圖，可知a極上產(chǎn)生O2，發(fā)生水被氧化生成O2的反應(yīng)，即a極為陽極，b極為陰極，則陽極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－4H＋＋O2↑，陰極的電極反應(yīng)式為2H＋＋O2＋2e－H2O2。結(jié)合上述分析可知，A項正確；電解一段時間后，溶液中H＋濃度未變，即陽極室的pH未變，B項正確；電解過程中H＋通過質(zhì)子交換膜，從a極區(qū)向b極區(qū)遷移，C項正確；由陰、陽極的電極反應(yīng)式，可知電解一段時間后，b極消耗O2的量是a極生成O2的量的2倍，即a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2的量不相等，9.[2024山東泰安質(zhì)檢改編]二氧化氯（ClO2，黃綠色易溶于水的氣體）是一種安全穩(wěn)定、高效低毒的消毒劑。工業(yè)上通過用惰性電極電解氯化銨溶液和鹽酸的方法制備ClO2的原理如圖所示。下列說法正確的是（D）A.a極與電源的負(fù)極連接，在b極區(qū)流出的Y溶液是濃鹽酸B.電解池a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為NH4＋＋6e－＋3Cl－NCl3C.當(dāng)有0.3mol陰離子通過陰離子交換膜時，二氧化氯發(fā)生器中產(chǎn)生1.12LNH3D.二氧化氯發(fā)生器內(nèi)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶6解析由裝置圖可知，a極NH4Cl轉(zhuǎn)化為NCl3，N元素化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，a極為陽極，電極反應(yīng)式為NH4＋－6e－＋3Cl－NCl3＋4H＋，b極為陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－H2↑，B項錯誤。a極為陽極，與電源的正極連接，在b極區(qū)氫離子得電子生成氫氣，氯離子通過陰離子交換膜移向a極，所以在b極區(qū)流出的Y溶液是稀鹽酸，A項錯誤。未說明氨氣是否在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，不能確定氣體體積，C項錯誤。二氧化氯發(fā)生器