2023屆新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)電化學(xué)原理的應(yīng)用學(xué)案

電化學(xué)原理的應(yīng)用【學(xué)科素養(yǎng)】1.變化觀念與平衡思想：能多角度、動態(tài)地分析電化學(xué)裝置中發(fā)生的反應(yīng)，運用相關(guān)原理解決實際問題。2．科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：肯定電化學(xué)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?？键c考題考點一：電解法制備物質(zhì)2021全國甲卷第13題2021全國乙卷第12題2021湖南選擇考第16題2020全國Ⅱ卷第28題(3)2020山東等級考第13題2020海南等級考第11題2019全國Ⅱ卷第27題(4)2018全國Ⅰ卷第13題2018全國Ⅲ卷第27題(3)2017全國甲卷第11題考點二：電鍍電冶金2021廣東選擇考第16題2018全國Ⅱ卷第26題(4)考點三：金屬的腐蝕與防護(hù)2021湖南選擇考第2題2020全國Ⅱ卷第12題2020江蘇高考第11題2019江蘇高考第10題2018北京高考第12題2017全國乙卷第11題考點一：電解法制備物質(zhì)(應(yīng)用性考點)(一)化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)——氯堿工業(yè)裝置離子交換膜電解槽陽極鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)陰極碳鋼網(wǎng)陽離子交換膜①只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過②將電解槽隔成陽極室和陰極室1.電極反應(yīng)陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(還原反應(yīng))2．總反應(yīng)式①化學(xué)方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。②離子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。(二)氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣圖解深思考工業(yè)上用電解飽和食鹽水制取NaOH時，食鹽水為什么要精制？如何精制？提示：因為粗食鹽水中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))在電解時會生成沉淀堵塞離子交換膜而達(dá)不到電解的目的。精制時可通過依次加入BaCl2、NaOH、Na2CO3溶液過濾，最后再加適量鹽酸的方法除去粗鹽中的雜質(zhì)離子。能力點：電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中制備物質(zhì)【典例】(1)(2020·全國新課標(biāo)卷Ⅱ節(jié)選)氯氣是制備系列含氯化合物的主要原料，可采用如圖所示的裝置來制取。裝置中的eq\a\vs4\al(離子膜)①只允許________離子通過，氯氣的逸出口是________(填標(biāo)號)。(2)(2020·全國卷Ⅱ節(jié)選)CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子，科學(xué)家利用eq\a\vs4\al(電化學(xué)裝置)②實現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示：①陰極上的反應(yīng)式為________________________________________。②若生成的eq\a\vs4\al(乙烯和乙烷)③的eq\a\vs4\al(體積比為2∶1)④，則消耗的CH4和CO2體積比為________。[解題思維]解答本題的思維流程如下：信息提取①離子膜；②電化學(xué)裝置；③乙烯和乙烷；④體積比為2∶1信息轉(zhuǎn)化①防止陰極產(chǎn)生的OH－與陽極產(chǎn)生的Cl2反應(yīng)，中間的離子膜只允許Na＋通過；②圖中連接了電池，為電解池；③由圖中的球棍模型也可判斷產(chǎn)物有乙烯和乙烷；④根據(jù)電子守恒計算。聯(lián)想質(zhì)疑上述第(2)題中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，試寫出該電極的反應(yīng)式。提示：2CH4＋O2－=C2H6＋H2O＋2e－2CH4＋2O2－=C2H4＋2H2O＋4e－或6CH4＋5O2－－10e－=CH3CH3＋2C2H4＋5H2O【解析】(1)結(jié)合題圖電解裝置，可知陰極上水電離出的H＋得電子生成H2，Na＋從左側(cè)通過離子膜向陰極移動，即該裝置中的離子膜只允許Na＋通過；電解時陽極上Cl－失去電子，Cl2在a逸出。(2)①結(jié)合圖示可知CO2在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成CO，即陰極上的反應(yīng)式為CO2＋2e－=CO＋O2－。②設(shè)生成C2H4和C2H6的物質(zhì)的量分別為2mol和1mol，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol×2＋2mol×1＝10mol，根據(jù)碳原子守恒，可知反應(yīng)的CH4為6mol；則由CO2→CO轉(zhuǎn)移10mol電子，需消耗5molCO2，則反應(yīng)中消耗CH4和CO2的體積比為6∶5。答案：(1)Na＋a(2)①CO2＋2e－=CO＋O2－②6∶5請歸納總結(jié)信息型電極反應(yīng)書寫的步驟和方法。提示：第1步：信息中判斷反應(yīng)物、生成物。如：Al－Al2O3。第2步：利用化合價升降判斷陰陽極及電子轉(zhuǎn)移(電子守恒)。如陽極：2Al－6e－——Al2O3。第3步：判斷電解質(zhì)環(huán)境，用H＋或OH－配平(電荷守恒)。如：2Al－6e－——Al2O3＋6H＋。第4步：用H2O補(bǔ)平原子守恒。如：2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋?！驹蚍治觥だ碚摻忉尅?1)題目中離子膜有哪些作用？①可以制備純凈的NaOH溶液；②防止了氯氣和NaOH反應(yīng)，因為沒有此膜的話，OH－會向陽極移動；③防止H2和Cl2接觸，否則光照下會反應(yīng)。(2)CH4和CO2耦合轉(zhuǎn)化的方程式為(乙烯和乙烷的體積比為2∶1)6CH4＋5CO2=CH3CH3＋2C2H4＋5CO＋5H2O?！っ}角度一：氯堿工業(yè)1．(2022·廣州模擬)氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，也是一種高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30%以上。在這種工藝設(shè)計中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，其中的電極未標(biāo)出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。下列有關(guān)說法不正確的是()A．A中的離子方程式為2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑B．A、B兩裝置中陽離子的遷移方向均為由左到右C．NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)a%<b%D．氯氣、燒堿是電解食鹽水時按照固定的比率k(質(zhì)量比)生成的產(chǎn)品。理論上k＝0.8875【解析】選A。電解池中右側(cè)為陰極，是水電離出的氫離子放電生成氫氣，電解液顯堿性，所以總反應(yīng)為2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，A錯誤；A為電解池，陽離子由陽極流向陰極，即從左到右，B為原電池，陽離子由負(fù)極流向正極，即從左到右，B正確；B池中右側(cè)為正極，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，左側(cè)電極為負(fù)極，發(fā)生H2－2e－＋2OH－=2H2O，所以Na＋通過離子膜進(jìn)入右側(cè)，使NaOH濃度升高，即a%<b%，C正確；電解食鹽水的總反應(yīng)為2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH，生成1mol氯氣的同時生成2molNaOH，所以k＝eq\f(1mol×71g·mol－1,2mol×40g·mol－1)＝0.8875，D正確。2．(預(yù)測題)氯堿工業(yè)是制備含氯消毒劑的基礎(chǔ)。如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列有關(guān)說法中不正確的是()A.裝置中出口①處的物質(zhì)是氯氣，出口②處的物質(zhì)是氫氣B.該離子交換膜只能讓陽離子通過，不能讓陰離子通過C．裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑D．該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置【解析】選C。由題圖可知①處的物質(zhì)為電解池陽極產(chǎn)生的氯氣，②處的物質(zhì)為電解池陰極產(chǎn)生的氫氣，A項正確；題圖中的離子交換膜只能讓陽離子通過，不能讓陰離子通過，能防止氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)，且在陰極區(qū)得到濃度較高的氫氧化鈉溶液，B項正確；電解飽和食鹽水的離子方程式為2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，C項錯誤；該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，D項正確?！炯庸逃?xùn)練】(2020·浙江1月選考)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()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】選D。電解飽和食鹽水時氯離子在陽極放電生成氯氣，所以電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，故A正確；為防止陽極生成的氯氣與陰極生成的H2、NaOH發(fā)生反應(yīng)，所以離子交換膜為陽離子交換膜，故B正確；Cl2在陽極，依據(jù)裝置圖分析可知精制飽和食鹽水從陽極進(jìn)入，即a處進(jìn)，NaOH在陰極生成，NaOH溶液從d處出，故C正確；由B可知，離子交換膜為陽離子交換膜，OH－不遷移，鈉離子遷移，故D錯誤?！っ}角度二：應(yīng)用電解原理制備其他物質(zhì)3．(2017·全國甲卷)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是()A．待加工鋁質(zhì)工件為陽極B．可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C．陰極的電極反應(yīng)式為Al3＋＋3e－=AlD．硫酸根離子在電解過程中向陽極移動【解析】選C。題目用電解氧化法在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，即Al的化合價要升高，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，因此鋁為陽極，故A項正確；陰極材料的選擇不會對電解有影響，因此可以選擇不銹鋼網(wǎng)，且不銹鋼網(wǎng)的接觸面積大，能提高電解效率，故B項正確；陰極應(yīng)為溶液中H＋得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e―=H2↑，故C項錯誤；電解時，陰離子在電解池中移向陽極，故D項正確。4.(2022·南京模擬)我國科學(xué)家合成了一種新型的Fe-SnO2催化劑，用該催化劑修飾電極，可實現(xiàn)在室溫條件下電催化氮氣制備銨鹽和硝酸鹽。下列說法錯誤的是()A．電解過程中H＋由b極區(qū)向a極區(qū)遷移B．電解一段時間，陰極區(qū)的pH減小C．電解一段時間，陽極、陰極消耗N2的物質(zhì)的量之比為3∶5D．陽極反應(yīng)式為N2＋6H2O－10e－=2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋12H＋【解析】選B。該裝置為電解池，a極上N2→NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極，b極上N2→NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，陽極反應(yīng)式為N2＋6H2O－10e－=2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋12H＋，陰極反應(yīng)式為N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，電解池工作時陽離子移向陰極、陰離子移向陽極，結(jié)合電子守恒計算陰極、陽極消耗N2的物質(zhì)的量之比，據(jù)此分析解答。A.該電解池中a極為陰極，b極為陽極，則電解過程中H＋由b極區(qū)向a極區(qū)遷移，故A正確；B.電解池中a極為陰極，a極上N2→NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，陰極反應(yīng)式為N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，消耗H＋使陰極區(qū)的pH增大，故B錯誤；C.陰極反應(yīng)式為N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，陽極反應(yīng)式為N2＋6H2O－10e－=2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋12H＋，根據(jù)電子守恒可知，轉(zhuǎn)移30mol電子時陰極、陽極消耗N2的物質(zhì)的量分別為5mol、3mol，即陽極、陰極消耗N2的物質(zhì)的量之比為3∶5，故C正確；D.b極為陽極，b極上N2→NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))發(fā)生氧化反應(yīng)，則陽極反應(yīng)式為N2＋6H2O－10e－=2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋12H＋，故D正確?！炯庸逃?xùn)練】1．高錳酸鉀可以通過電解法進(jìn)行制備，裝置如圖所示，下列說法錯誤的是()A.陽極的電極反應(yīng)式：MnOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－e－=MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))B．該裝置的離子交換膜為陽離子交換膜C．當(dāng)電路通過amol電子時，陰極室電解質(zhì)溶液增加2amol離子D．若電解流出液中KMnO4、K2MnO4和KOH物質(zhì)的量之比為a∶b∶c，則流進(jìn)電解池的電解液中K2MnO4和KOH的物質(zhì)的量之比為(a＋b)∶(c＋a)【解析】選D。在陽極，MnOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))失去電子，被氧化產(chǎn)生MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))，則陽極的電極反應(yīng)式：MnOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－e－=MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))，A正確；由于陽極MnOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))失去電子，被氧化產(chǎn)生MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))，溶液中陰離子帶有的負(fù)電荷數(shù)目減少，根據(jù)溶液呈電中性，溶液中K＋通過離子交換膜進(jìn)入右邊區(qū)域，因此該裝置的離子交換膜為陽離子交換膜，B正確；當(dāng)電路通過amol電子時，有amolK＋通過交換膜進(jìn)入陰極室中，在陰極室，陰極上發(fā)生反應(yīng)：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，每有amol電子轉(zhuǎn)移，反應(yīng)產(chǎn)生amolOH－，故陰極室電解質(zhì)溶液增加2amol離子，C正確；若電解流出液中KMnO4、K2MnO4和KOH物質(zhì)的量之比為a∶b∶c，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，由于每反應(yīng)產(chǎn)生1molKMnO4，反應(yīng)會同時產(chǎn)生1molKOH，同時會消耗1molK2MnO4。由于反應(yīng)產(chǎn)生amolKMnO4，則流進(jìn)電解池的電解液中K2MnO4和KOH的物質(zhì)的量之比為(a＋b)∶(c－a)，D錯誤。2．(2020·山東等級考)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()A．陽極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑B．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】選D。a極析出氧氣，氧元素的化合價升高，作電解池的陽極，b極通入氧氣，生成過氧化氫，氧元素的化合價降低，被還原，作電解池的陰極。a極是陽極，屬于放氧生酸性型的電解，所以陽極的反應(yīng)式是2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，故A正確；電解時陽極產(chǎn)生氫離子，氫離子是陽離子，通過質(zhì)子交換膜移向陰極，所以電解一段時間后，陽極室的pH不變，故B正確；電解過程中，陽離子移向陰極，H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移，C正確；電解時，陽極的反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，陰極的反應(yīng)為O2＋2e－＋2H＋=H2O2，總反應(yīng)為O2＋2H2O=2H2O2，要消耗氧氣，即a極生成的氧氣小于b極消耗的氧氣，故D錯誤。考點二：電鍍電冶金(基礎(chǔ)性考點)(一)電鍍與電解精煉1．電解精煉銅2．電鍍銅(二)電冶金總方程式陽極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑、2Na＋＋2e－=2Na冶煉鋁2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑6O2－－12e－=3O2↑、4Al3＋＋12e－=4Al助理解(1)電鍍過程中，溶液中離子濃度不變；(2)電解精煉銅時，由于粗銅中含有Zn、Fe、Ni等活潑金屬，反應(yīng)過程中失去電子形成陽離子存在于溶液中，而陰極上Cu2＋被還原，所以電解精煉過程中，溶液中的Cu2＋濃度會減小。能力點一：電鍍與電解精煉1．下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯誤的是()【解析】選C。A項，鋅比銅活潑，鋅作負(fù)極，銅作正極，連接正確；B項，電解精煉銅，粗銅作陽極，純銅作陰極，連接正確；C項，電鍍時，鍍件作陰極，鍍層金屬作陽極，連接錯誤；D項，電解氯化銅溶液，銅作陰極，石墨作陽極，連接正確。2．(2022·汕頭模擬)利用含雙膜(陰離子交換膜和過濾膜)電解裝置將普通電解精煉銅所制備的精銅(仍含微量雜質(zhì))提純?yōu)楦呒兌茹~。下列有關(guān)敘述中正確的是()A.電極a為精銅，電極b為高純度銅B．電極a上發(fā)生的反應(yīng)為4OH－－4e－=O2↑＋2H2OC．甲膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽離子進(jìn)入陰極區(qū)D．當(dāng)電路中通過0.1mol電子時，溶解3.2g精銅【解析】選C。電解池陰極與電源負(fù)極相連，根據(jù)圖示，電極a為陰極，電極b為陽極，該過程為銅的精煉，則精銅作陽極，高純度銅作陰極，電極b上銅單質(zhì)失去電子變?yōu)殂~離子，主要電極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋，經(jīng)過凈化裝置，硝酸銅溶液進(jìn)入電極a的陰極室，由于精銅仍含微量雜質(zhì)，則乙膜為過濾膜，可阻止陽極泥及雜質(zhì)進(jìn)入陰極區(qū)，甲膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽離子進(jìn)入陰極區(qū)，電極a上，銅離子得到電子形成銅單質(zhì)，電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu，從而獲得高純度銅。根據(jù)分析，電極a為陰極，電極b為陽極，精煉銅時，精銅作陽極，高純度銅作陰極，電極a為高純度銅，電極b為精銅，故A錯誤；根據(jù)分析，電極a為陰極，陰極上陽離子放電，發(fā)生還原反應(yīng)，發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu，故B錯誤；根據(jù)分析，甲膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽離子進(jìn)入陰極區(qū)，故C正確；由于精銅中仍含微量雜質(zhì)，當(dāng)精銅作陽極時，精銅中活潑的金屬雜質(zhì)(Fe、Zn等)也和銅一起發(fā)生電極反應(yīng)，即陽極上除了發(fā)生Cu－2e－=Cu2＋，還有其他金屬雜質(zhì)失電子，同時精銅中還含有不參與電極反應(yīng)的固體雜質(zhì)，則當(dāng)電路中通過0.1mol電子時，溶解精銅的質(zhì)量不一定是3.2g，故D錯誤。能力點二：電冶金1．在冶金工業(yè)中，鈉、鎂、鋁等金屬常用電解法得到，其原因是()A．都屬于輕金屬 B．都屬于活潑金屬C．成本低廉 D．這些金屬的化合物熔點較低【解析】選B。金屬冶煉方法選擇的主要依據(jù)是金屬的活潑性強(qiáng)弱，不活潑的金屬可以用熱分解法制備，如加熱氧化汞得到汞；比較活潑的金屬用熱還原法制備，如用焦炭煉鐵；活潑的金屬的離子很難被其他還原劑還原，通常用電解法制備。由于鈉、鎂、鋁是活潑金屬，所以用電解法得到，B項符合題意。2．(2022·江門模擬)700℃下電解熔融Sb2S3可制備高純度的液態(tài)銻，原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A.該過程需要在惰性氣體氛圍中進(jìn)行B．所有反應(yīng)物和產(chǎn)物具有完全的流動性，使裝料和出料變得更加簡單C．NaCl和KCl的作用是降低Na2S的熔點(1180℃)D．陽極反應(yīng)為Sb2S3(l)－6e－=2Sb3＋＋eq\f(3,x)Sx(g)【解析】選D。生成的液態(tài)銻、液態(tài)硫能被空氣中氧氣氧化，因此該過程需要在惰性氣體氛圍中進(jìn)行，A正確；所有反應(yīng)物和產(chǎn)物為液態(tài)或氣態(tài)，則具有完全的流動性，使裝料和出料變得更加簡單，B正確；Na2S的熔點為1180℃，而該工藝在700℃下電解熔融態(tài)物質(zhì)，NaCl和KCl的作用是降低Na2S的熔點(1180℃)，C正確；電解池分陰、陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極反應(yīng)為S2－－2e－=eq\f(1,x)Sx(g)，D錯誤。3.(1)圖示為電解精煉銀的示意圖，________(填“a”或“b”)極為含有雜質(zhì)的粗銀，若b極有少量紅棕色氣體產(chǎn)生，則生成該氣體的電極反應(yīng)式為_______________________________________________。(2)為處理銀器表面的黑斑(Ag2S)，將銀器浸于鋁質(zhì)容器里的食鹽水中并與鋁接觸，Ag2S轉(zhuǎn)化為Ag，食鹽水的作用是______________________________?！窘馕觥縜與電源正極相連作陽極，電解精煉時，應(yīng)為粗銀作陽極，失電子被氧化；根據(jù)題中信息可推知b極發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋e－=NO2↑＋H2O。答案：(1)a2H＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋e－=NO2↑＋H2O(2)作電解質(zhì)溶液【點睛筆】電解法制鋁的注意事項(1)由于AlCl3為共價化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，所以電解冶煉鋁時，電解的為熔點很高的氧化鋁；(2)為降低熔點，加入了助熔劑冰晶石(Na3AlF6)；(3)電解過程中，陽極生成的氧氣與石墨電極反應(yīng)，所以石墨電極需不斷補(bǔ)充?！炯庸逃?xùn)練】下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中，正確的是()A．制鈉：用海水為原料制得精鹽，再電解純凈的NaCl溶液B．制鐵：以鐵礦石為原料，CO還原得鐵C．制鎂：用海水為原料，經(jīng)一系列過程制得氧化鎂固體，H2還原得鎂D．制鋁：從鋁土礦中獲得氧化鋁再得到氯化鋁固體，電解熔融的氯化鋁得到鋁【解析】選B。電解法制取金屬鈉時，需要電解熔融的NaCl，而不是其溶液，A錯誤；鎂的還原性很強(qiáng)，不能用熱還原法來制取，而應(yīng)用電解熔融氯化鎂的方法，C錯誤；熔融的氯化鋁不導(dǎo)電，故不能電解其熔融物制取金屬鋁，而應(yīng)電解熔融的氧化鋁，D錯誤?？键c三：金屬的腐蝕與防護(hù)(基礎(chǔ)性考點)(一)金屬的腐蝕1．金屬腐蝕的概念金屬腐蝕是金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。2．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)。3．金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)(如O2、Cl2等)直接反應(yīng)而引起的腐蝕不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，發(fā)生原電池反應(yīng)，較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕現(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，但絕大多數(shù)屬于電化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕的速率大得多(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵腐蝕為例類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)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)系吸氧腐蝕更普遍微點撥鐵銹的形成過程4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。4．金屬腐蝕快慢的一般規(guī)律(1)在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的速率快慢：電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)措施的腐蝕。(2)在原電池中，電解質(zhì)溶液相同時，兩極的活潑性差別越大，負(fù)極金屬越易被腐蝕，如Zn—Cu(H2SO4)中的Zn比Zn—Fe(H2SO4)中的Zn腐蝕快。(3)對由相同正、負(fù)極構(gòu)成的原電池(如Fe—Cu原電池)①電解質(zhì)的氧化能力越強(qiáng)，負(fù)極金屬越易被腐蝕。如：Fe在不同電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率是CuSO4溶液＞稀H2SO4＞NaCl溶液。②電解質(zhì)中起氧化作用的離子相同時，該離子濃度越大，負(fù)極金屬腐蝕速率越快。如腐蝕速率：1mol·L－1鹽酸＞0.1mol·L－1鹽酸＞0.1mol·L－1醋酸＞海水(起氧化作用的H＋濃度逐漸減小)。③溶液的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，負(fù)極金屬越易被腐蝕。如腐蝕速率：海水＞淡水＞酒精。(4)一般情況下不純的金屬或合金在潮濕的空氣中腐蝕的速率遠(yuǎn)快于在干燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率。(二)金屬的防護(hù)1．金屬的防護(hù)考慮的因素金屬的防護(hù)主要是從金屬、與金屬接觸的物質(zhì)及兩者反應(yīng)的條件等方面來考慮的。2．金屬的防護(hù)(1)改變金屬材料的組成，在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優(yōu)異的合金。(2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，將金屬制品與周圍物質(zhì)隔開是一種普遍采用的防護(hù)方法，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。(3)電化學(xué)保護(hù)法①犧牲陽極法，利用原電池原理，通常是在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上安裝鋅塊。原理裝置如圖所示：鋅比鐵活潑，發(fā)生腐蝕時作為原電池的負(fù)極，不斷遭受腐蝕，而作為正極的鋼鐵設(shè)備被保護(hù)起來。②外加電流法，利用電解原理，把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備(如鋼閘門)作為陰極，用惰性電極作為輔助陽極，兩者均放在電解質(zhì)溶液(如海水)里，外接直流電源，通電后，調(diào)整外加電壓，強(qiáng)制電子流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面腐蝕電流降至零或接近零，鋼鐵設(shè)備被迫成為陰極而受到保護(hù)。原理裝置如圖所示。能力點一：金屬的腐蝕類型及快慢的判斷1．(2022·深圳模擬)鋼鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬材料之一，了解其腐蝕的原理及防護(hù)有重要意義。下列有關(guān)說法正確的是()A．純鐵在醋酸中會發(fā)生析氫腐蝕B．生鐵制品在食鹽水中會發(fā)生吸氧腐蝕C．鐵發(fā)生吸氧腐蝕時負(fù)極電極反應(yīng)式為Fe－3e－=Fe3＋D．在航母艦體上鑲嵌錫塊可減緩鋼鐵外殼的腐蝕【解析】選B。純鐵在醋酸中不能形成原電池，直接與酸反應(yīng)，屬于化學(xué)腐蝕，A項錯誤；生鐵制品在中性或堿性環(huán)境中發(fā)生吸氧腐蝕，B項正確；鐵發(fā)生吸氧腐蝕的時候，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，C項錯誤；錫不如鐵活潑，鑲嵌錫塊會加速鐵的腐蝕，D項錯誤。2.(2019·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()A．鐵被氧化的電極反應(yīng)式為Fe－3e－=Fe3＋B．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】選C。A項，鐵和活性炭構(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，能量轉(zhuǎn)化形式不是唯一的，化學(xué)能除了轉(zhuǎn)化為電能外，還有熱能等，錯誤；C項，F(xiàn)e和活性炭構(gòu)成原電池后，反應(yīng)速率變快，正確；D項，F(xiàn)e和C在水中也可以構(gòu)成原電池，F(xiàn)e失去電子，空氣中的O2得電子，發(fā)生吸氧腐蝕，如果在NaCl溶液中，鐵發(fā)生吸氧腐蝕更快，錯誤?！炯庸逃?xùn)練】1．(2022·河北衡水中學(xué)調(diào)研)一定條件下，某含碳鋼腐蝕情況與溶液pH的關(guān)系如下表：pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2+Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))下列說法正確的是()A．pH＜4時，發(fā)生析氫腐蝕B．隨pH的升高，含碳鋼的腐蝕速率逐漸加快C．pH為14時，負(fù)極反應(yīng)式為2H2O＋Fe－3e－=FeOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋4H＋D．pH為7時，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－3e－=Fe3＋，生成的Fe3＋被空氣中的氧氣氧化為Fe2O3【解析】選A。pH＜4時，鋼鐵腐蝕的主要產(chǎn)物為Fe2＋，此時溶液呈酸性，正極上H＋得電子，生成H2，A正確；由表中信息可知，隨pH的升高，含碳鋼的腐蝕速率先減慢后加快，B錯誤；pH為14時，電解質(zhì)溶液呈堿性，負(fù)極反應(yīng)式為Fe＋4OH－－3e－=FeOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋2H2O，C錯誤；pH為7時，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，生成的二價鐵被氧氣氧化，最終生成Fe2O3，D錯誤。2．在酸性或堿性較強(qiáng)的溶液中，鋁均溶解。用食鹽腌制的食品也不能長期存放在鋁制品中，其主要原因是()A．鋁能與NaCl直接發(fā)生反應(yīng)而被腐蝕B．長期存放的NaCl發(fā)生水解，其水溶液不再呈中性，可與鋁發(fā)生反應(yīng)C．鋁與鋁制品中的雜質(zhì)、NaCl溶液形成原電池，發(fā)生析氫腐蝕D．鋁與鋁制品中的雜質(zhì)、NaCl溶液形成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕【解析】選D。鋁不能與NaCl直接發(fā)生反應(yīng)，選項A錯誤；氯化鈉是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，不發(fā)生水解，選項B錯誤；鋁制品不能長時間存放食鹽腌制的食品，是因為氯離子對氧化膜有破壞作用，若氧化膜被破壞，則由于鋁制品不純，鋁與其中的雜質(zhì)、氯化鈉溶液形成原電池，鋁失去電子，被氧化，發(fā)生吸氧腐蝕，選項C錯誤，選項D正確?！炯挤ǚe累】請歸納總結(jié)影響金屬腐蝕的因素與金屬腐蝕的關(guān)系。提示：影響金屬腐蝕的因素包括金屬本身的性質(zhì)和外界環(huán)境兩個方面；(1)就金屬本身的性質(zhì)來說，金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。(2)在通常情況下，金屬表面不會遇到酸性較強(qiáng)的溶液，所以吸氧腐蝕是金屬腐蝕的主要形式，而且析氫腐蝕最終也會被吸氧腐蝕所代替。(3)只有在金屬活動性順序表中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕。能力點二：金屬的保護(hù)方法3.(2022·福州模擬)全世界每年鋼鐵因銹蝕造成大量的損失。某城市擬用如圖所示方法保護(hù)埋在弱堿性土壤中的鋼質(zhì)管道，使其免受腐蝕。關(guān)于此方法，下列說法不正確的是()A.鋼質(zhì)管道易被腐蝕是因為在潮濕的土壤中形成了原電池B.這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法C．鋼管上的電極反應(yīng)式：2H＋＋2e－=2H2↑D．也可以外接直流電源保護(hù)鋼管，直流電源正極連接金屬棒X【解析】選C。根據(jù)圖知，該金屬防護(hù)措施采用的是犧牲陽極的陰極保護(hù)法，即把金屬棒X和鋼管、電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，金屬棒X作負(fù)極，鋼管作正極，從而使鋼管得到保護(hù)，據(jù)此分析解答。A.土壤中鋼管易被腐蝕是因為在潮濕的堿性土壤中形成了原電池，發(fā)生的是吸氧腐蝕，故A正確；B.根據(jù)圖片知，該金屬防護(hù)措施采用的是犧牲陽極的陰極保護(hù)法，故B正確；C.潮濕的堿性土壤發(fā)生吸氧腐蝕，故正極上氧氣放電，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故C錯誤；D.也可以外接直流電源保護(hù)鋼管，直流電源正極連接金屬棒X，這種方法為外接電源的陰極保護(hù)法，故D正確?！炯庸逃?xùn)練】(2017·全國卷Ⅰ)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()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(qiáng)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】選C。通過外加電流的陰極保護(hù)法可以有效防止鋼管樁的腐蝕，從而使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零，A項正確；通電后高硅鑄鐵為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電子流出通過外電路流向鋼管樁，B項正確；高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，陽極反應(yīng)的實質(zhì)是水的電解，高硅鑄鐵并不是損耗陽極材料，只起傳遞電流的作用，C項錯誤；可以根據(jù)發(fā)生腐蝕的趨勢不同調(diào)整通入的保護(hù)電流，D項正確?！究萍记把亍磕壳半娊獬籽b置多采用鐵板或鋁板作為電極，電極板浸沒在水中，陽極在直流電源作用下電解產(chǎn)生Fe2＋或Al3＋，F(xiàn)e2＋可進(jìn)一步被氧化生成Fe3＋，這些離子能與污水中的POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))反應(yīng)生成不溶性化合物，可通過固液分離被去除。此外，在不同pH條件下，部分金屬離子會與污水中的OH－生成鐵或鋁的羥基化合物及沉淀物，污水中的POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))會吸附在這些沉淀物的表面并隨其一起被去除。同時，陰極生成的H2在污水中會產(chǎn)生氣浮現(xiàn)象，使污水中的顆粒物漂浮到表面而得以去除。命題視角1：電解原理分析根據(jù)材料分析電解除磷時為什么將鋁板或鐵板作陽極？提示：陽極在直流電源作用下電解產(chǎn)生Fe2＋或Al3＋，提供能與磷酸根結(jié)合生成沉淀的陽離子。命題視角2：電解原理的應(yīng)用用鐵作電極，利用如圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液pH為9～10，CN－與陽極產(chǎn)生的ClO－反應(yīng)生成無污染的氣體。思考在該裝置中鐵應(yīng)該作什么電極？提示：陽極產(chǎn)生ClO－，發(fā)生的反應(yīng)為Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O，所以陽極一定是石墨電極，鐵電極作陰極。命題視角3：思維拓展用惰性電極電解法可制備硼酸[H3BO3或B(OH)3]，其工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子和陰離子通過)。分析制備原理，并寫出產(chǎn)品室發(fā)生的反應(yīng)。提示：由圖可知，b電極為陽極，電解時陽極上水失電子生成O2和H＋，a電極為陰極，電解時陰極上水得電子生成H2和OH－，原料室中的鈉離子通過陽膜進(jìn)入a極室，B(OH)eq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))通過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室，b極室中氫離子通過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室，B(OH)eq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))、H＋發(fā)生反應(yīng)生成H3BO3。產(chǎn)品室發(fā)生的反應(yīng)為B(OH)eq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋H＋=H3BO3＋H2O。1．[“源”來如此](2020·浙江7月選考)電解高濃度RCOONa(羧酸鈉)的NaOH溶液，在陽極RCOO－放電可得到R—R(烷烴)。下列說法不正確的是()A．電解總反應(yīng)方程式：2RCOONa＋2H2OR—R＋2CO2↑＋H2↑＋2NaOHB．RCOO－在陽極放電，發(fā)生氧化反應(yīng)C．陰極的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑D．電解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷【解析】選A。因為陽極RCOO－放電可得到R—R(烷烴)和生成CO2，在強(qiáng)堿性環(huán)境中，CO2會與OH－反應(yīng)生成COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))和H2O，故陽極的電極反應(yīng)式為2RCOO－－2e－＋4OH－=R—R＋2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2H2O，陰極上H2O電離產(chǎn)生的H＋放電生成H2，同時生成OH－，陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，因而電解總反應(yīng)方程式為2RCOONa＋2NaOHR—R＋2Na2CO3＋H2↑，A說法不正確；RCOO－在陽極放電，電極反應(yīng)式為2RCOO－－2e－＋4OH－=R－R＋2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2H2O，—COO－中碳元素的化合價由＋3價升高為＋4價，發(fā)生氧化反應(yīng)，烴基—R中元素的化合價沒有發(fā)生變化，B說法正確；陰極上H2O電離產(chǎn)生的H＋放電生成H2，同時生成OH－，陰極的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，C說法正確；根據(jù)題中信息，由上述電解總反應(yīng)方程式可以確定下列反應(yīng)能夠發(fā)生：2CH3COONa＋2NaOHCH3—CH3＋2Na2CO3＋H2↑，2CH3CH2COONa＋2NaOHCH3CH2—CH2CH3＋2Na2CO3＋H2↑，CH3COONa＋CH3CH2COONa＋2NaOHCH3—CH2CH3＋2Na2CO3＋H2↑。因此，電解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷，D說法正確。2．[變換有道](2021·全國甲卷)乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－，并在直流電場作用下分別向兩極遷移，下列說法正確的是()A.KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用B．陽極上的反應(yīng)式為＋2H＋＋2e－→＋H2OC．制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1mol電子D．雙極膜中間層中的H＋在外電場作用下向鉛電極方向遷移【解析】選D。A.根據(jù)圖示，石墨電極發(fā)生反應(yīng)：2Br－－2e－=Br2、OHC—CHO＋Br2＋H2O=HOOC—CHO＋2HBr，總反應(yīng)為OHC—CHO－2e－＋H2O=HOOC—CHO＋2H＋，因此KBr不只是起到電解質(zhì)的作用，還參與了電極反應(yīng)，故A錯誤；B.石墨電極為陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為OHC—CHO－2e－＋H2O=HOOC—CHO＋2H＋，故B錯誤；C.根據(jù)陽極反應(yīng)：OHC—CHO－2e－＋H2O=HOOC—CHO＋2H＋、陰極反應(yīng)：HOOC—COOH＋2e－＋2H＋=HOOC—CHO＋H2O，可得總反應(yīng)OHC—CHO＋HOOC—COOH=2HOOC—CHO(轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2e－)，故制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了2mol電子，故C錯誤；D.根據(jù)陰極(鉛電極)反應(yīng)，雙極膜中間層的H＋在外電場作用下向陰極(鉛電極)遷移，故D正確。eq\a\vs4\al(點睛：)兩道試題均考查電解有機(jī)化合物進(jìn)行制備，但也有著明顯的不同：第1小題沒有電解裝置圖，電解的是羧酸鹽，可以根據(jù)甲酸的結(jié)構(gòu)式(分子式)判斷—COO－中C元素的化合價，因為二者的化合價相同；第2小題有電解裝置圖，題目中已經(jīng)告知了有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡式，可以據(jù)此判斷C元素的化合價。兩題考查的重點都是電極反應(yīng)式的書寫，但第2小題還考查了電化學(xué)計算和離子的移動方向。3．(2021·河北選擇考節(jié)選)我國科學(xué)家研究Li-CO2電池，取得了重大科研成果。回答下列問題：①Li-CO2電池中，Li為單質(zhì)鋰片，則該電池中的CO2在________(填“正”或“負(fù)”)極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。研究表明，該電池反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸鋰和單質(zhì)碳，且CO2電還原后與鋰離子結(jié)合形成碳酸鋰按以下4個步驟進(jìn)行，寫出步驟Ⅲ的離子方程式。Ⅰ.2CO2＋2e－=C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))Ⅱ.C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=CO2＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))Ⅲ.____________________Ⅳ.COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2Li＋=Li2CO3②研究表明，在電解質(zhì)水溶液中，CO2氣體可被電化學(xué)還原。CO2在堿性介質(zhì)中電還原為正丙醇(CH3CH2CH2OH)的電極反應(yīng)方程式為___________________。【解析】①由題意知，Li-CO2電池的總反應(yīng)式為4Li＋3CO2=2Li2CO3＋C，CO2發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，則CO2作電池的正極；CO2還原后與Li＋結(jié)合成Li2CO3，按4個步驟進(jìn)行，由步驟Ⅱ可知生成了COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))，而步驟Ⅳ需要COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))參加反應(yīng)，所以步驟Ⅲ的離子方程式為2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))＋CO2=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋C；②CO2在堿性條件下得電子生成CH3CH2CH2OH，根據(jù)電子守恒和電荷守恒寫出電極反應(yīng)式為3CO2＋18e－＋13H2O=CH3CH2CH2OH＋18OH－。答案：①正2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))＋CO2=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋C②3CO2＋18e－＋13H2O=CH3CH2CH2OH＋18OH－4．(2019·江蘇高考)電解法轉(zhuǎn)化CO2可實現(xiàn)CO2資源化利用。電解CO2制HCOOH的原理示意圖如圖。①寫出陰極CO2還原為HCOO－的電極反應(yīng)式：________________________。②電解一段時間后，陽極區(qū)的KHCO3溶液濃度降低，其原因是________________________________________________________________?！窘馕觥竣貱O2中的C為＋4價，HCOO－中的C為＋2價，1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOO－時，得2mole－；②KHCO3溶液中陽極為水電離出的OH－放電，留下H＋，會與HCOeq\o\al