電解池、金屬的腐蝕與防護(hù)（講義）-2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)（新教材新高考）

第03講電解池、金屬的腐蝕與防護(hù)

自錄

01考情透視目標(biāo)導(dǎo)航........................................................

02知識導(dǎo)圖思維引航........................................................

03考點突破考法探究.........................................................

考點一電解原理..................................................................

知識點1電解池模型.....................................................................

知識點2電解規(guī)律........................................................................

知識點3電解池電極反應(yīng)式的書寫........................................................

考向1電解規(guī)律及電極產(chǎn)物的判斷.........................................................

考向2電極反應(yīng)的書寫...................................................................

考點二電解原理的應(yīng)用...........................................................

次口識點1氯堿工業(yè)..........................................................................

知識點2電冶金...........................................................................

知識點3電鍍..............................................................................

考向1電解原理的應(yīng)用...................................................................

考向2交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用...........................................................

考向3有關(guān)電化學(xué)計算...................................................................

考點三金屬的腐蝕與防護(hù).........................................................

次口識點1腐蝕''兩比較"...................................................................

知識點2兩種保護(hù)方法...................................................................

考向1金屬的腐蝕........................................................................

考向2金屬腐蝕的防護(hù)...................................................................

04真題練習(xí)?命題洞見.........................................................

W

考點要求考題統(tǒng)計考情分析

2024?甘肅卷7題，3分；2024?廣東卷16題，

3分；2023浙江1月選考11題，3分；2023

本講是歷年高考熱點，主要在選擇題中

電解原理遼寧卷7題，3分；2022廣東卷10題，2分；

電化學(xué)題、工藝流程題、原理綜合題中出現(xiàn)。

2022北京卷13題，3分；2021海南卷9題，

主要包含金屬的精煉、氯堿工業(yè)、活潑金屬

4分；2021天津卷11題，3分；

的制取、有關(guān)電解產(chǎn)物的判斷和計算等內(nèi)容。

2024?湖北卷，14題3分;2024?山東卷13題，

必須熟悉微粒在各種電極上的放電次序，這

4分；2024?山東卷13題，4分；2024?遼吉黑

樣才能準(zhǔn)確地判斷出相關(guān)的電解產(chǎn)物，然后

卷12題，3分；2023湖北卷10題，3分；2023

進(jìn)行有關(guān)的計算。有關(guān)電解的計算通?？筛?/p>

全國甲卷13題，6分；2023浙江6月選考13

據(jù)電解方程式或電極反應(yīng)式列比例求解或是

題，3分；2023北京卷5題，3分；2023廣東

利用各電極、線路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目守恒列

電解原理綜合卷13題，4分；2023廣東卷16題，4分；2022

等式求解。備考時注重實物圖分析、新型電

應(yīng)用重慶卷12題，4分；2022海南卷9題，4分；

解裝置分析，從氧化還原反應(yīng)的角度認(rèn)識電

2022湖北卷14題，3分；2022湖南卷8題，

化學(xué)，注重與元素化合物、有機化學(xué)、電解

3分；2022浙江1月選考21題，2分；2022

質(zhì)溶液、化學(xué)實驗設(shè)計、新能源等知識的聯(lián)

浙江6月選考21題，2分；2021全國甲卷13

系。關(guān)注氯堿工業(yè)、電鍍和粗銅的電解精煉

題，6分；2021廣東卷16題，4分；2021湖

等，通過新的電解裝置的應(yīng)用，能對與化學(xué)

北卷15題，3分；2021遼寧卷13題，3分；

有關(guān)的熱點問題作出正確的價值判斷，能參

2024?廣東卷5題，2分；2024?浙江6月卷13

與有關(guān)化學(xué)問題的社會實踐。

金屬的腐蝕與題，3分；2024?浙江1月卷13題，3分；2022-

防護(hù)廣東選擇性考試11題，4分；2021?全國乙卷

12題，6分；

復(fù)習(xí)目標(biāo)：

1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。

2.了解電解原理在氯堿工業(yè)、精煉銅、電鍍、電冶金等方面的應(yīng)用；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。

3.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。

匐2

定義：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置

原理：使電流通過電解質(zhì)溶液或熔融電

解質(zhì)，在陰、陽兩極發(fā)生氧化還原

反應(yīng)的過程__________________

陰極：電解質(zhì)溶液中的陽離子得

電極電子發(fā)生還原反應(yīng)________________

電反應(yīng)陽極：還原性微?；蚧顫婈枠O本

解

.身失電子發(fā)生氧化反應(yīng)

池

氯堿工業(yè)：電解飽和食鹽水制取

燒堿、氯氣和氫氣

應(yīng)用銅的精煉：精銅作陰極，粗銅作一

------,陽極_______________________________

電鍍、電冶金

f—化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕

金屬的腐蝕與防護(hù)--析氫腐蝕與吸氧腐蝕

電化學(xué)防護(hù)：犧牲陽極法、

外加電流法

考點一電解原理

知識點1電解池模型

1.電極名稱和電極反應(yīng)式

2.

導(dǎo)線上（外電路）電子從電源的負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向電解池的陽極。電解池的陽極上產(chǎn)生的電子經(jīng)導(dǎo)線

流入電源的正極。溶液中（內(nèi)電路）陰離子移向陽極，陽離子移向陽極。

【名師提醒】

1.放電指的是電極上的得、失電子。

2.活性電極指的是除去Au、Pt以外的金屬，惰性電極指的是Pt、Au、C電極，不參與電極反應(yīng)。

3.陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液（或熔融電解質(zhì)）中的陽離子放電，注意離子

導(dǎo)體（電解質(zhì)）是水溶液還是非水狀態(tài)。

4.電解水溶液時，K+?AF+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。

5.書寫電解池中的電極反應(yīng)時，要以實際放電的離子表示，但書寫電解總反應(yīng)方程式時，弱電解質(zhì)要

寫成分子式。

6.電解質(zhì)溶液中未參與放電的離子是否與放電后生成的離子發(fā)生反應(yīng)（離子共存）。

7.要確保兩極電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目相同，且注明條件“電解”。

知識點2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>$2->含氧酸根離子。

S2,r,B「、C「放電，產(chǎn)物分別是S、I2、Bn、Cl2；若OH一放電，則得到H?。和。2。

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+>CM+>H+（酸）>Fe2+>Zd+>H*（水）>Al3+>Mg2+o

（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)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。

3.用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型

陰離子

■s2-

放H2生堿型1電解阻解質(zhì)型

（如NaCl、MgBQ等）,BL（如Cu。、HC1等）

-ci-

Fe2"H*...陽離子

Na+M^Zn^OH-Cu2+Fe3+Ag+

-NOJ

電解水型放Oz生酸型

（如HzSO,、NaOH、SO.（如CuSO,、AgNC）3等4

NazSO,等）

【方法技巧］

類型電極反應(yīng)特點電解質(zhì)溶液電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原

+強堿增大增大加水

陰極:4H+4e-=2H2T(酸性),(NaOH)

電解2H2O+2e=H2T+2OH-(堿性)含氧酸(H2sO4)增大減小加水

水型陽極：2H2O-4e=4H++O2T(酸性)，活潑金屬的最高價含

增大不變加水

4OH；4e=2H2O+O2T(堿性)氧酸鹽(Na2so4)

電解無氧酸(HC1)減小增大通入HC1氣體

電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別

電解不活潑金屬的無氧酸

在兩極放電減小——加氯化銅

質(zhì)型鹽(CuCb)

放H2陰極：H2。放H2生成堿活潑金屬的無氧酸鹽生成新電解

增大通入HCl(g)

生堿型陽極：電解質(zhì)陰離子放電(NaCl)質(zhì)

放。2陰極：電解質(zhì)陽離子放電不活潑金屬的最高價生成新電解

減小加氧化銅

生酸型陽極：H2。放。2生成酸含氧酸鹽(CuS04)質(zhì)

知識點3電解池電極反應(yīng)式的書寫

1.基本電極反應(yīng)式的書寫

由解

總反應(yīng)：2NaCl+2H2。三22NaOH+CI2T+H2T

用惰性電極電解

陽極2Cr-2e-=C12?

NaCl溶液

+

陰極2H20+21=H2T+2OIT(或2H+2e-=H2T)

申角星

總反應(yīng)：2CUSO4+2H2O叁22Cu+02?+2H2SO4

用惰性電極電解

陽極2H2O-4b=。2丁+4H+(或40H-4e-==2HO+O2T)

O1S04溶液2

陰極2Cu2++4e-=2Cu

總反應(yīng)：MgCb(熔融)叁些Mg+CLT

用惰性電極電解熔

陽極2C1—2e=Cl2T

融MgC12

陰極Mg2++2e-=Mg

2.提取“信息”書寫電極反應(yīng)式

由球

鋁材為陽極，在H2s04溶液4

總反應(yīng)：2Al+3H2O=^^A12O3+3H2T

中電解，鋁材表面形成氧化+

陽極2A1—6b+3H2。==A12O3+6H

月莫

陰極6H++6e-==3H2T

總反應(yīng)：2K2MnO4+2H2O^^2KMnO4+H2?+2K0H

用惰性電極電解KzMnCU溶

陽極2MnOZ—2e=2MnO4

液能得到化合物KMnO4

陰極2H2O+2b=H2T+20IT

有機陽離子、Al2cl「和A1C14陽極Al—3b+7A1C1I=4A12C17

組成的離子液體作電解液

陰極-

4Al2C17+3e=Al+7AlCU

時，可在鋼制品上電鍍鋁。

3.多膜電解池方程式書寫及分析

（1）雙膜三室處理吸收液（吸收了煙氣中的schX或污水）

電極a電極b

-+

陽極室：HSO3—2屋+H20-S0F+3H+或SOf-2e+H2O=SOF+2H

吸收液（或污水）：Na+穿過陽膜進(jìn)入陰極室（左室）；HSO9和SO工穿過陰膜進(jìn)入陰極室（右室）。

陰極室：2H2。+4-=2OH-+H2T

HSO；+OH=SOF+H2O

產(chǎn)品：陽極室較濃的硫酸陰極室左室亞硫酸鈉

（2）三膜四室制備硼酸［H3BC>3（一元弱酸）］

ab

陽極室產(chǎn)品室原料室陰極室

-+

陽極室：2H2O-4e=O2T+4H

+

產(chǎn)品室：H+B（OH）4=H3BO3+H20

原料室：B（OH）4穿過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室，Na+穿過陽膜進(jìn)入陰極室

陰極室：4H2O+4e-=2H2T+40H-

（考向洞察J

考向1電解規(guī)律及電極產(chǎn)物的判斷

【例1】）用石墨作電極電解溶有物質(zhì)的量之比為3：1的NaCl和H2s。4的水溶液。根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物，電

解可明顯分為三個階段，下列敘述不正確的是（）

A.電解的最后階段為電解水

B.陽極先逸出氯氣后逸出氧氣

C.陰極逸出氫氣

D.電解過程中溶液的pH不斷增大，最后pH為7

【答案】D

【解析】根據(jù)離子放電順序可知，電解此混合溶液時，在陽極，陰離子放電的先后順序為C「、OH，

SOF,在陰極，H+放電，所以整個電解過程分三個階段：電解HC1溶液、電解NaCl溶液、電解H?。，最

后溶液呈堿性，D錯誤。

【思維建?！?/p>

明確陽極是惰性電極還是活潑電極

找全離子（包括水電離的H+和OH-）,

并按陰、陽離子分組

排出陰、陽離子在兩極的放電順序，確

定優(yōu)先放電的微粒

判斷電極產(chǎn)物，注意溶液的酸堿性、

產(chǎn)物的溶解性

解答有關(guān)離子濃度、pH、電極產(chǎn)物量

的變化，溶液的復(fù)原等問題

【變式訓(xùn)練】

1.用如圖所示裝置（X、Y是直流電源的兩極）分別進(jìn)行下列各組實驗，下表中各項所列對應(yīng)關(guān)系均正確

的是（）

直流電源

選項X極實驗前U形管中的溶液通電后現(xiàn)象及結(jié)論

A正極Na2s。4溶液U形管兩端滴入酚酬后，a處附近溶液呈紅色

B正極AgNCh溶液b處電極反應(yīng)為4OH--4e-=O2T+2H2O

C負(fù)極CuCb溶液b處有氣體逸出

D負(fù)極NaOH溶液溶液pH減小

【答案】C

【解析】電解Na2s04溶液時，陽極上0H-失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，即a處0H-放電，酸性增強，酸遇

酚麟不變色，即a處無明顯變化，A項錯誤；電解AgNCh溶液時，陰極上Ag+得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，即b

處電極反應(yīng)為Ag++e=Ag,B項錯誤；電解CuCL溶液時，陽極上CJ失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，即b處C1放

電，產(chǎn)生Cb,C項正確；電解NaOH溶液時，陰極上是H+放電，陽極上是放電，實際上電解的是水，

導(dǎo)致NaOH溶液的濃度增大，堿性增強，pH增大，D項錯誤。

考向2電極反應(yīng)的書寫

【例2】化學(xué)用語是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具，下列用來表示物質(zhì)變化的化學(xué)用語中，正確的是()

A.氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為O2+2H2O+4e=4OH-

B.鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)為Fe-2e=Fe2+

C.粗銅精煉時，與電源正極相連的是純銅，電極反應(yīng)為Cu-2e=Cu2+

D.鉛酸蓄電池充電時，標(biāo)示“+”的接線柱連電源的正極，電極反應(yīng)為

+2

PbSO4(s)-2e+2H2O(l)=PbO2(s)+4H(aq)+SO4-(aq)

【答案】D

【解析】氫氧燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子，A項錯誤；鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負(fù)極上鐵失電子

發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Fe-2e=Fe2+,B項錯誤；粗銅精煉時，與電源正極相連的是粗銅，C項錯誤；鉛

酸蓄電池充電時，標(biāo)示“+”的接線柱連電源的正極，作陽極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為

+

PbSO4(s)-2e-+2H2O(l)=PbO2(s)+4H(aq)+S04”(aq),D項正確。

【名師點晴】

1.書寫電解池的電極反應(yīng)式時，可以用實際放電的離子表示，但書寫電解池的總反應(yīng)時，H2O要寫成

,電解

分子式。如用惰性電極電解食鹽水時，陰極反應(yīng)式為2H++2「=H2f,總反應(yīng)式為2cr+2H2O^=2OH

-+H2T+CI2T。

2.陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電。

3.電解水溶液時，K+?AF+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。

4.“四步法”書寫電極總反應(yīng)的規(guī)律：①列物質(zhì)、標(biāo)得失；②選離子、配電荷；③配個數(shù)、巧用水；④

兩式加、驗忌式。

【變式訓(xùn)練】某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池，放電時電池的總反應(yīng)為

Lii..CoO2+LixC6=LiCoO2+C6（x<1）□下列關(guān)于該電池的說法不正琥的是（）

A.放電時，Li+在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移

+

B.放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)為Li.TC6-xe-=xLi+C6

C.充電時，若轉(zhuǎn)移1mole:石墨（C6）電極將增重7xg

D.充電時，陽極的電極反應(yīng)為LiCoO2-xe-=Lii*CoO2+xLi+

【答案】C

【解析】放電時，負(fù)極反應(yīng)為LiK6-xe=xLi++C6，正極反應(yīng)為Lii*CoO2+xe-+xLi+=LiCoO2,A、B兩項

正確；充電時，陰極反應(yīng)為xLi++C6+xe-=Li*C6,轉(zhuǎn)移1mole-時，石墨（C6）電極將增重7g,C項錯誤；充電

+

時，陽極反應(yīng)為放電時正極反應(yīng)的逆反應(yīng)：LiCoO2-xe-Lii-xCoO2+xLi,D項正確。

考點二電解原理的應(yīng)用

知識點1氯堿工業(yè)

1.電極反應(yīng)

陽極：2c「一2e-=CbT（反應(yīng)類型：氧化反應(yīng)）;

陰極：2H++2e-=H2f（反應(yīng)類型：還原反應(yīng)）。

檢驗陽極產(chǎn)物的方法是用濕潤的KI-淀粉試紙靠近陽極，若試紙變藍(lán),證明生成了C12。電解時向食鹽

水中滴加酚酥，陽極附近溶液變紅，說明該電極附近產(chǎn)生的物質(zhì)為NaOH。

2.電解方程式

由解

化學(xué)方程式：2NaCl+2H2。一2NaOH+H2T+CLT；

離子方程式：2c-+2H2O=^2OH-+H2T+CI2T。

3.陽離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖

陽離子交換膜

（1）陽離子交換膜的作用：阻止QH2進(jìn)入陽極室與CL發(fā)生副反應(yīng)：2NaOH+CL==NaCl+NaClO+

H2O,阻止陽極產(chǎn)生的Cb和陰極產(chǎn)生的七混合發(fā)生爆炸。

（2）a、b、c、d加入或取出的物質(zhì)分別是飽和食鹽水、稀NaOH溶液、稀食鹽水、濃NaOH溶液:X、

Y分別為雪、旦2。

【名師提醒】

陽離子交換膜（以電解NaCl溶液為例），只允許陽離子（Na+）通過，而阻止陰離子（Cl\OH）和分子（CL）

通過，這樣既能防止H2和CL混合爆炸，又能避免CL和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿質(zhì)量。

知識點2電冶金

1.電解精煉銅

te-

（1）電極材料：陽極為粗銅,陰極為純銅。

（2）電解質(zhì)溶液：含CM+的鹽溶液。

（3）電極反應(yīng)式

陽極：Zn—2e-^=Zn2+>Fe—2e-=Fe2+^Ni-2e-==Ni2+^Cu—2e-=Cu2+；

陰極：Cif+2e—^=Cu。

④陽極泥的形成

粗銅中不活潑的雜質(zhì)（金屬活動性順序中位于銅之后的銀、金等）在陽極難以失去電子，當(dāng)陽極上的銅失

去電子變成離子之后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積于電解槽的底部，成為陽極泥。

2.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。

總方程式陽極、陰極反應(yīng)式

冶煉鈉2NaCl（熔融）.S=2Na+CLt2C1~2e=C12T>2Na++2e-=2Na

冶煉鎂MgCb（熔融）空建Mg+Cl2t2c「一2-=C12f、Mg2++2e-=Mg

6O2——12e-、4A13++12e-

冶煉鋁2Al2。3（熔融泮窘4Al+302T

=4A1

【名師提醒】

工業(yè)上不能電解熔融MgO、AlCb制Mg和Al。MgO的熔點較高，MgCb的熔點較低，工業(yè)上電解熔

融MgCb制Mg。由于AlCb為共價化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，所以電解冶煉鋁時，電解熔點很高的氧化

鋁，為降低熔點，加入了助熔劑冰晶石（NasAlFe）;而且電解過程中，陽極生成的氧氣與石墨電極反應(yīng)，所

以石墨電極需定期檢查并及時更換補充。

知識點3電鍍

應(yīng)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方法。

P

'I!

一

一

三/陰極:待鍍的金屬制品

三

4三

?電鍍液:含有鍍層金屬離子的溶液

實例——電鍍銅

陽極（銅片）：Cu—2e—=Cu?+；

陰極（待鍍鐵件）：Ci?++2e-=Cu。

【名師提醒】

1.電解或電鍍時，電極質(zhì)量減小的電極必為金屬電極--陽極；電極質(zhì)量增大的電極必為陰極，即溶

液中的金屬陽離子得電子變成金屬吸附在陰極上。

2.電解精煉銅時，粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子變成金屬陽離子進(jìn)入溶液，金屬活

動性小于銅的雜質(zhì)以陽極泥的形式沉積。電解過程中電解質(zhì)溶液中的Cu2+濃度會減小。

3.電鍍時，陽極（鍍層金屬）失去電子的數(shù)目與陰極鍍層金屬離子得到電子的數(shù)目相等，電鍍液的濃度

保持不變。

考向1電解原理的應(yīng)用

[例1]（2024?湖北卷，14）我國科學(xué)家設(shè)計了一種雙位點PbCu電催化劑，用H2c2。4和NH20H電化學(xué)

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HOCH2。，存在平衡HOCHzCr+OH-[OCH2OF-+H2O。Cu電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反

應(yīng)為[OCH2O]"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lmolH3NCH2COOH雙極膜中有4molH2O解離

C.陽極總反應(yīng)式2HCHO-2e+4OH-=2HCOO-+H2T+2H2O

D.陰極區(qū)存在反應(yīng)H2c2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O

【答案】B

【解析】在KOH溶液中HCHO轉(zhuǎn)化為HOCH2O1HCHO+OH-^HOCH2O-,存在平衡

2

HOCH2O+OH[OCH2O]+H2O,CU電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)為[OCH2O]2-e-=HCOO+HrH?結(jié)合

成H2,Cu電極為陽極；PbCu電極為陰極，首先HOOC—COOH在Pb上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為

OHC—COOH：H2c2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O,OHC—COOH與HO—N+H3反應(yīng)生成

HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3-HOOC—CH=N—OH+H2O+H+,HOOC—CH=N—OH發(fā)

+++

生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H3NCH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e+5H=H3NCH2COOH+H2O=A項，

電解過程中，陽極區(qū)消耗OH、同時生成H2O,故電解一段時間后陽極區(qū)c（OH）減小，A正確；B項，陰極

+++

區(qū)的總反應(yīng)為H2C2O4+HO—NH3+6e-+6H=H3NCH2COOH+3H2O,lmolH2O解離成lmolH+和ImolOH',

故理論上生成ImolfhN+CH2coOH雙極膜中有6m0IH2C）解離，B錯誤；C項，結(jié)合裝置圖，陽極總反應(yīng)為

2HCHO-2e+4OH=2HCOO-+H2T+2H2O,C正確；D項，陰極區(qū)的Pb上發(fā)生反應(yīng)

H2c2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O,D正確；故選B。

【變式訓(xùn)練】（2024?山東省濰坊市二模）天津大學(xué)張兵團(tuán)隊合成了高曲率的NiCOz。4納米針尖電極催化

劑，實現(xiàn)了澳自由基介導(dǎo)的環(huán)氧氯丙烷無膜電合成。其工作原理如圖所示。己知：NiCOz?！本哂休^低的QH

和Br生成能壘、較高的QH氧化的能壘和固定的Br吸附位點，同時抑制析氧和析澳競爭反應(yīng)。

下列說法錯誤的是（

A.電極a接電源的正極

B.n可能為C1

C.由n生成環(huán)氧氯丙烷的方程式為丫八6H+0H-=+x-+H0

Xo2

D.當(dāng)合成Imol環(huán)氧氯丙烷時，至少有22.4LH2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）生成

【答案】B

【解析】由圖可知，右電極上H2O被還原生成H2,即右電極作陰極，則左電極作陽極，陽極上X和

OH-同時且等量放電：X-e=X>OH-e=OHoA項，左邊電極a為陽極，所以電極a接電源的正極，A正

OH

確；B項，根據(jù)圖示，I與-OH結(jié)合生成n,所以n只能是1一X，B錯誤；c項，根據(jù)圖示，由n生成環(huán)

C1

氧氯丙烷的方程式為+OH-+H,o,c正確；D項，當(dāng)合成Imol環(huán)氧氯

Xo2

丙烷時，陽極上X-和OH-各失去Imol電子，共轉(zhuǎn)移2moi電子，根據(jù)2H2O+2e=2OH-+H2T，轉(zhuǎn)移2moi電子

時，生成ImolHz，即22.4LH2（標(biāo)準(zhǔn)狀況），D正確；故選B。

考向2交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用

【例2】（2024?遼寧省沈陽市模擬預(yù)測）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CaC03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（）

A.CaCCh在堿室形成

B.兩個雙極膜中間層的H+均向右移動

C.向堿室中加入NaHCCh固體，有利于C02的礦化封存

D.b極為陽極，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2f+4H+

【答案】D

【解析】右側(cè)雙極膜中氫離子進(jìn)入酸室，氫氧根離子右移在電極b上發(fā)生還原反應(yīng)生成02,所以b為

陽極，左側(cè)雙極膜中氫氧根離子進(jìn)入堿室，與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子，氫離子左移在電極a上發(fā)生

還原反應(yīng)生成H2,所以a為陰極。A項，由圖可知，CO32-通過左側(cè)陰離子交換膜進(jìn)入中間室內(nèi)與Ca2+結(jié)合

形成碳酸鈣，CaCCh在中間室形成，A錯誤；B項，由圖可知，右側(cè)雙極膜中氫離子進(jìn)入酸室生成鹽酸，

左側(cè)雙極膜中氫離子左移在電極a上發(fā)生還原反應(yīng)生成H2,B錯誤；C項，堿室中二氧化碳和堿反應(yīng)生成

碳酸根離子，碳酸根離子通過左側(cè)陰離子交換膜進(jìn)入中間室內(nèi)，與Ca2+結(jié)合形成碳酸鈣，加入NaHCCh固

體會消耗氫氧根不利于C02的吸收，C錯誤；D項，右側(cè)雙極膜中氫離子進(jìn)入酸室，氫氧根離子右移在電

極b上發(fā)生還原反應(yīng)生成。2，所以b為陽極，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2f+4H+,D正確；故選D。

【思維建模】

使離子選擇性定向移動，平衡

整個溶液的離子濃度或電荷

「隔離某些物質(zhì)，防止陰極與陽極產(chǎn)

離

子物之間發(fā)生反應(yīng)

交用于物質(zhì)的制備（電解后溶液陰極

換區(qū)或陽極區(qū)得到所制備的物質(zhì)）

膜

一」物質(zhì)分離、提純

L陽離子交換膜（只允許陽離子通過）

—陰離子交換膜（只允許陰離子通過）

—質(zhì)子交換膜（只允許H+通過）

雙極膜（BP）（陰、陽復(fù)合膜，能解

離出H+和OFT）

“隔膜”電解池的解題步驟:

分清交換膜類型：即交換膜屬于陽離子交換膜、陰

第一步離子交換膜或質(zhì)子交換膜中的哪一種，判斷允許哪

種離子通過交換膜

0--------

寫出電極反應(yīng)式，判斷交換膜兩側(cè)離子的變化，推

第二步

斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移的方向

分析交換膜的作用：在產(chǎn)品制備中，交換膜作用主

第三步

要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)

【變式訓(xùn)練】（2024?湖南省邵陽市三模）退役鋰離子電池正極材料中有價金屬的回收利用，是解決新能

源汽車產(chǎn)業(yè)環(huán)境污染和資源短缺的有效方法，也是該產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵?；厥者^程中產(chǎn)生的沉鋰后的

母液中的溶質(zhì)主要是Na2s04,可根據(jù)電化學(xué)原理采用雙極膜（BP）與離子交換膜（A、C）組合技術(shù)處理沉鋰后

的母液，實現(xiàn)廢水的凈化和資源回收（如圖所示）。下列說法錯誤的是（）

A.雙極膜(BP)可有效阻隔Na+和SCV-的通過，膜C為陽離子交換膜

B.陽極的電極反應(yīng)為2H2O-4e-=O2f+4H+,陰極的電極反應(yīng)為2H2O+2e=H2T+208

C.陽極與直流電源的正極相連，陽極上的電勢比陰極上的高

D.當(dāng)陽極上放出22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時，該裝置有2moiH2so4和4moiNaOH生成

【答案】D

【解析】右側(cè)為電解池的陰極，電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2f,左側(cè)為陽極，電極反應(yīng)式為

40HMe=ChT+2H2。，硫酸鈉溶液中Na+經(jīng)過C離子交換膜移向動，與BP雙極膜中轉(zhuǎn)移過來的OJT結(jié)合生

成NaOH,所以C膜為陽離子交換膜，鹽室中SCU2-經(jīng)過A離子交換膜移動，與BP雙極膜中轉(zhuǎn)移過來的H+

結(jié)合生成硫酸，所以A膜為陰離子交換膜。A項，根據(jù)圖中Na+、SO42-移動方向可知，膜A為陰離子交換

膜，膜C為陽離子交換膜，A正確；B項，陽極的電極反應(yīng)為2H2O-4e-=O2f+4H+,陰極的電極反應(yīng)為

2H2O+2e-=H2t+2OH-,B正確；C項，陽極與直流電源的正極相連，陽極上的電勢比陰極上的高，C正確；

D項，當(dāng)陽極上放出22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時，外電路中轉(zhuǎn)移4moi電子，該裝置中有2個陰離子交換膜和2

個陽離子交換膜，每個陰離子交換膜有2moiSO42-通過，每個陽離子交換膜有4moiNa+通過，即該裝置有

4moiH2s04和8moiNaOH生成，D錯誤。故選D。

考向3有關(guān)電化學(xué)計算

【例2】500mLKN03和Cu(NC>3)2的混合溶液中c(NO5)=0.6mol-Lr,用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)

通電一段時間后，兩極均收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500mL,下列說法正確

的是()

A.原混合溶液中c(K+)為0.2mol-L-1

B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2mol電子

C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05mol

D.電解后溶液中c(H+)為0.2mol-L1

【答案】A

【解析】石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，陽極反應(yīng)式為4OH--4e--2H2O+O2f,陰

2++

極先后發(fā)生兩個反應(yīng)：Cu+2e-=Cu,2H+2e-=H2to從收集到。2為2.24L可推知上述電解過程中共

轉(zhuǎn)移0.4mol電子，而在生成2.24LH2的過程中轉(zhuǎn)移0.2mol電子，所以CM卡共得到0.4mol—0.2moi=0.2

mol電子，電解前Ci?+的物質(zhì)的量和電解得到的Cu的物質(zhì)的量都為0.1mol。電解前后分別有以下守恒關(guān)

系：c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO9),C(K+)+C(H+)=C(NOD，不難算出：電解前c(K+)=0.2moll，電解后c(H

+)=0.4molL'o

【思維建?！?/p>

1.計算原理——三個相等。

(1)同一原電池的正、負(fù)極的電極反應(yīng)中得失電子數(shù)相等。

(2)同一電解池的陰、陽極的電極反應(yīng)中得失電子數(shù)相等。

(3)串聯(lián)電路中的各個電極反應(yīng)得失電子數(shù)相等。上述三種情況下，在寫電極反應(yīng)時，得失電子數(shù)要相

等，在計算電解產(chǎn)物的量時，應(yīng)按得失電子數(shù)相等計算。

2.計算方法——三種常用方法。

(1)根據(jù)總反應(yīng)計算。先寫出電極反應(yīng)，再寫出總反應(yīng)，最后根據(jù)總反應(yīng)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(fù)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用于混合溶液中分階段電解的計算。

(3)根據(jù)關(guān)系式計算。根據(jù)得失電子守恒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。

如以通過4mole-為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：

4e-?2c上出功、切?。2?2H2?2Cu?4Ag-：M(式中M為金屬，"為其離子的化合價數(shù)值)

極產(chǎn)物"陰極產(chǎn)物

該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計算的作用和價值，熟記電極反應(yīng)，靈活運用關(guān)系式便能快速解答常見的電

化學(xué)計算問題。

【變式訓(xùn)練】用惰性電極電解一