第23講電解池金屬的腐蝕與防護（講義）

第23講電解池金屬的腐蝕與防護目錄考情分析網(wǎng)絡構建考點一電解原理【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1電解和電解池知識點2電解池的工作原理知識點3惰性電極電解規(guī)律知識點4電化學有關計算【提升·必考題型歸納】考向1考查電解的原理考向2考查電解的相關計算考點二電解原理的應用【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1氯堿工業(yè)知識點2電鍍銅與電解精煉銅知識點3電冶金【提升·必考題型歸納】考向1考查電解原理應用考向2考查電解法制備物質考點三金屬的腐蝕與防護【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1金屬腐蝕知識點2金屬的防護【提升·必考題型歸納】考向1考查金屬腐蝕的原理與探究考向2考查金屬的防護考點四離子交換膜在電化學中的應用【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1電化學中的隔膜知識點2隔膜在多室電解池中的應用【提升·必考題型歸納】考向1考查離子交換膜在原電池中的應用考向2考查離子交換膜在電解池中的應用真題感悟考點要求考題統(tǒng)計考情分析電解原理2023廣東卷13題，4分2022天津卷11題，3分2021全國乙卷12題，6分分析近三年的高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律：1．從考查題型和內容上看，高考命題以選擇題和非選擇題的形式呈現(xiàn)，考查內容主要有以下三個方面：(1)應用電解原理制備新物質、應用電解原理治理污染或通過電解原理形成致密氧化膜，提高抗腐蝕性等；(2)粗金屬的精煉、電鍍或者制備某些金屬等；(3)金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因和防止金屬腐蝕的措施。2．從命題思路上看，電化學原理的應用試題設計突出“理論聯(lián)系實際，強調學以致用”，注重以實際化工生產過程為問題情境，以電化學基礎知識為載體，將化學研究的基本思想與方法、基本概念與原理、重要物質的性質與應用巧妙融合于試題之中，考查考生對知識的應用能力，分值為4～8分。(1)以新型電解池(“活潑陽極”電解池或多室膜電解池)為載體，考查考生在新情境中對電解原理及其應用的理解遷移能力；(2)以生產生活中的真實情境為載體，考查金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因和防止金屬腐蝕的措施。3.對電解原理應用的復習備考應該針對以下幾點：(1)理解電化學基本原理，并能熟練書寫陌生電池電極反應式，這是電化學原理的“根”；(2)掌握“三池”的判斷：原電池、電解池和電鍍池判定規(guī)律：若無外接電源，可能是原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，若有外接電源，兩極插入電解質溶液中，則可能是電解池或電鍍池。當陽極金屬與電解質溶液中的金屬陽離子相同則為電鍍池。(3)掌握金屬腐蝕快慢的規(guī)律，理解兩種電化學保護法的原理。電解原理的應用2023全國甲卷12題，6分2022重慶卷12題，3分2021海南卷9題，4分金屬的腐蝕與防護2023全國乙卷7題，6分2022湖北卷6題，3分2021全國乙卷12題，6分考點一電解原理知識點1電解和電解池1.電解：在電流作用下，電解質在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程。2.電解池：電能轉化為化學能的裝置。3.電解池的構成①有與電源相連的兩個電極。②電解質溶液(或熔融電解質)。③形成閉合回路。知識點2電解池的工作原理1.電極名稱及電極反應式(電解CuCl2溶液為例)總反應式：CuCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑2.電解過程的三個流向①電子流向：電源負極→電解池陰極；電解池的陽極→電源的正極；②離子流向：陽離子→電解池的陰極，陰離子→電解池的陽極。③電流方向：電源正極→電解池陽極→電解質溶液→陰極→負極。3.電極產物判斷(1)陽極產物的判斷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＞F。S2－、I－、Br－、Cl－放電，產物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放電，則得到H2O和O2。(2)陰極產物的判斷直接根據(jù)陽離子放電順序進行判斷。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，則得到相應金屬單質；若H＋放電，則得到H2。②放電順序本質遵循氧化還原反應的優(yōu)先規(guī)律，即得(失)電子能力強的離子先放電。4.電極反應式、電解方程式的書寫(1)首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。(2)再分析電解質水溶液的組成，找全離子并分陰離子、陽離子兩組(不要忘記水溶液中的H＋和OH－)。(3)然后排出陰、陽兩極的放電順序：陰極：陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。陽極：活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。(4)分析電極反應，判斷電極產物，寫出電極反應式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。(5)最后寫出電解反應的總化學方程式或離子方程式，并注明“電解”條件?！咎貏e提醒】①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質)中的陽離子放電，注意離子導體(電解質)是水溶液還是非水狀態(tài)。②陽極材料不同，電極產物、電極反應式可能不同，最常用、最重要的放電順序為陽極：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。③電解水溶液時，K＋～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。④書寫電解池中的電極反應式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質要寫成分子式。⑤電解質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(離子共存)。⑥要確保兩極電子轉移數(shù)目相同，且注明條件“電解”。5.陰、陽極的判斷方法(1)根據(jù)外接電源:正極接陽極,負極接陰極。(2)根據(jù)電流方向:從陰極流出,從陽極流入。(3)根據(jù)電子流向:從陽極流出,從陰極流入。(4)根據(jù)離子移向:陰離子移向陽極,陽離子移向陰極。(5)根據(jù)電極產物:陽極——電極溶解、逸出O2(或陽極區(qū)酸性增強)或Cl2;陰極——析出金屬、逸出H2(或陰極區(qū)堿性增強)。(6)根據(jù)反應類型:陽極發(fā)生氧化反應,陰極發(fā)生還原反應。知識點3惰性電極電解規(guī)律1.電解溶劑水型電解質類型電極反應式及總反應式電解質溶液濃度溶液pH電解質溶液復原含氧酸，如H2SO4陰極：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－陽極：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋總反應式：2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑增大減小加水可溶性強堿，如NaOH增大活潑金屬含氧酸鹽，如KNO3不變2.電解溶質型電解質類型電極反應式及總反應式電解質溶液濃度溶液pH電解質溶液復原無氧酸，如HCl陰極：2H＋＋2e－=H2↑陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑總反應式：2HCleq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑減小增大通入HCl氣體不活潑金屬無氧酸鹽，如CuCl2陰極：Cu2＋＋2e－=Cu陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑總反應式：CuCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑加入CuCl2固體3.電解溶質和溶劑水型，生成H2和堿（析氫生堿型）：電解質(水溶液)電極反應式及總反應式電解質濃度溶液pH溶液復原活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－總反應式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－生成新電解質增大通入HCl氣體4.電解溶質和溶劑水型，生成O2和酸（放氧生酸型）電解質(水溶液)電極反應式及總反應式電解質濃度溶液pH溶液復原不活潑金屬的含氧酸鹽[如CuSO4]陽極：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋陰極：2Cu2＋＋4e－=2Cu總反應式：2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋生成新電解質減小加CuO或CuCO3知識點4電化學有關計算1.計算依據(jù)——三個相等(1)同一原電池的正、負極的電極反應得、失電子數(shù)相等。(2)同一電解池的陰極、陽極電極反應中得、失電子數(shù)相等。(3)串聯(lián)電路中的各個電極反應得、失電子數(shù)相等。上述三種情況下，在寫電極反應式時，得、失電子數(shù)要相等，在計算電解產物的量時，應按得、失電子數(shù)相等計算。2.計算方法——三種常用方法(1)根據(jù)總反應式計算:先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列出比例式計算。(2)根據(jù)電子守恒計算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中分階段電解的計算。(3)根據(jù)關系式計算根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。如以通過4mole為橋梁可構建如下關系式:4e~2C(式中M為金屬,n為其離子的化合價數(shù)值)該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值,熟記電極反應,靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。提示：在電化學計算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C來計算電路中通過的電量?？枷?考查電解的原理例1．（2023·天津南開·南開中學?？寄M預測）下列說法正確的是

A．乙池中石墨電極表面有氣泡產生，丙池中向右側電極移動B．甲池通入的電極反應為C．反應一段時間后，向乙池中加入一定量固體能使溶液恢復到原濃度D．收集一段時間后丙池中兩電極上產生的氣體，左側電極可能得到混合氣體【分析】由圖可知，甲為原電池，甲醇通入極為負極，氧氣通入極為正極，乙為電解池，石墨為陽極，Ag為陰極，丙為電解池，左側Pt電極為陽極，右側Pt電極為陰極?！窘馕觥緼．乙池中石墨電極為陽極，溶液中氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應式為4OH4e=O2↑+2H2O，丙為電解池，陰離子向陽極(左側Pt電極)移動，故A錯誤；B．在燃料電池甲池中，負極是甲醇發(fā)生失電子的氧化反應，在堿性電解質下的電極反應為CH3OH6e+8OH=+6H2O，故B錯誤；C．電解池乙池中，電解后生成硫酸、銅和氧氣，要想復原，要加入氧化銅，故C錯誤；D．丙池是電解池，左側電極是陽極，開始生成氯氣，電極反應式為2Cl2e=Cl2↑，當氯離子消耗完以后，電極繼續(xù)生成氧氣，電極反應式為4OH4e=O2↑+2H2O，故左側電極可能得到混合氣體，故D正確；故選：D。【答案】D【變式訓練】（2023·重慶沙坪壩·重慶南開中學?？寄M預測）資源化利用是實現(xiàn)碳中和的一種有效途徑，如圖是在電催化下產生合成氣(CO和)的一種方法(不考慮的溶解)。下列說法正確的是電源

A．電極a與電源的正極相連B．每消耗22.4L(標況下)，個透過離子交換膜進入b極區(qū)C．a極區(qū)中逐漸增大，b極區(qū)逐漸增大D．外電路轉移1mol電子，陽極區(qū)溶液質量增加48g【分析】該裝置有外加電源，因此屬于電解裝置，根據(jù)裝置圖，a電極上CO2→CO，碳元素的化合價降低，因此a電極為陰極，b為陽極，根據(jù)電解原理進行分析；【解析】A．根據(jù)上述分析，a電極為陰極，根據(jù)電解原理，a電極應與電源的負極相連，故A錯誤；B．根據(jù)裝置圖，a電極上生成CO和氫氣，消耗1moLCO2時，由于生成氫氣的量未知，無法判斷轉移電子物質的量，即無法確定透過離子交換膜的SO粒子數(shù)，故B錯誤；C．電解過程中，a極電極反應式為2HCO+2e=H2↑+2CO、CO2+2e+2HCO=CO+2CO，電極區(qū)c(CO)逐漸增大，b極為陽極，電極反應式為C6H5CH2OH2e+2CH3COO=C6H5CHO+2CH3COOH，c(CH3COO)逐漸減小，故C錯誤；D．由電荷守恒可知，外電路轉移1mol電子，有0.5molSO由左側向右側遷移，陽極區(qū)溶液質量增加0.5mol×96g/mol=48g，故D正確；答案為D?！敬鸢浮緿【思維建?！糠治鲭娊膺^程的思維流程考向2考查電解的相關計算例2．（2023·云南曲靖·統(tǒng)考二模）實驗室模擬工業(yè)上用“雙極室成對電解法”生產乙醛酸(HOOCCHO)，原理如下圖1所示，該裝置中M、N均為惰性電極，兩極室均可產生乙醛酸。直流電源可用普通鋅錳干電池，簡圖如下圖2所示，該電池工作時的總反應為Zn+2+2MnO2=[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O。下列說法正確的是A．干電池提供電流很弱時，可接入電源充電后再使用B．以干電池為電源進行粗銅電解精煉時，金屬鋅質量減少6.5g時，理論上精煉池陽極質量減少6.4gC．N電極上的電極反應式：HOOCCOOH+2e+2H+=HOOCCHO+H2OD．若有2molH+通過質子交換膜并完全參與反應，則電解生成的乙醛酸為1mol【分析】電解池中陽離子向陰極移動，“雙極室成對電解法”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+2+2MnO2=[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O，判斷得出Zn?失去電子發(fā)生氧化反應，該電極為負極，石墨電極上二氧化錳得到電子發(fā)生還原反應，該電極為正極，以此解題。【解析】A．干電池屬于一次電池，發(fā)生氧化還原反應的物質大部分被消耗后，不能再使用，故A錯誤；B．金屬鋅質量減少6.5g，即減少0.1molZn，轉移0.2mol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都失去電子，則消耗的Cu不是0.1mol，陽極質量減少不一定是6.4g，故B錯誤；C．N電極為陰極，發(fā)生還原反應，即HOOC?COOH?得電子生成HOOC?CHO?，電極反應式為HOOCCOOH+2e+2H+=HOOCCHO+H2O?，故C正確；D．根據(jù)電解池的總反應OHCCHO+HOOCCOOH=2HOOCCHO可推知，若有2molH+通過質子交換膜并完全參與反應時，電路中有2mole發(fā)生轉移，可生成2mol乙醛酸，故D錯誤；答案選C?！敬鸢浮緾【變式訓練1】（2023·重慶沙坪壩·重慶一中校考模擬預測）一種將電氧化法和電還原法聯(lián)合處理含HCHO的酸性廢水的裝置如圖所示。下列說法錯誤的是A．電極為陽極 B．反應前后數(shù)量不變C．消耗氧氣，可得到 D．外電路轉移電子，能處理【分析】當外電路有2mol電子通過，左邊電極1molCl失去2mol電子生成1molHClO，根據(jù)得失電子守恒，1molHClO剛好氧化1mol甲醛生成1molHCOOH，右邊電極1molO2得到2mol電子生成1molH2O2，1molH2O2也正好把1mol甲醛氧化成1molHCOOH，在電解池中電極失去電子發(fā)生氧化反應為陽極，氧化石墨電極得到電子發(fā)生還原反應為陰極。【解析】A．在電極上Cl失去電子發(fā)生氧化反應為陽極，故A正確；B．在反應過程中循環(huán)利用，反應前后數(shù)量不變，故B正確；C．消耗1mol氧氣，外電路轉移2mol電子，兩極分別生成1molH2O2和1molHClO，又分別氧化1mol甲醛生成HCOOH，總共生成2molHCOOH，故C正確；D．同樣轉移4mol電子，可以處理4mol甲醛，應該是120克，故D錯誤；答案選D?！敬鸢浮緿【變式訓練2】（2023·江西鷹潭·統(tǒng)考二模）為探究電解過程中溶液pH的變化。裝置、所得數(shù)據(jù)結果如圖所示。電解過程中，充分攪拌使溶液均勻，忽略溶液體積的變化。下列說法錯誤的是

A．0t1時：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，t1t2時：2H2O2H2↑+O2↑B．若進行到t2時刻共有0.224L氣體(標況下)產生，則外電路有0.04mol電子通過C．若使用氫氧燃料電池為電源，t1時，理論上負極消耗的氣體物質的量為0.005molD．電解到t1時刻，加入1.16gAg2O可使溶液復原【解析】A．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，0t1時：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，當銀離子被電解完，水電離出來的氫離子被還原生成氫氣，t1t2時：2H2O2H2↑+O2↑，故A正確；B．進行到t1時銀離子被完全還原，溶液的pH為1，硝酸銀溶液中，，由反應得消耗電子轉移0.01mol，設此過程生成氧氣的物質的量為，，，，，t1t2電解水生成的氣體體積為0.224L0.056L=0.168L，其中氧氣和氫氣體積比為1：2，電解水生成的氧氣體積為0.056L，氧氣的物質的量為，電子轉移0.01mol，共計電子轉移0.02mol，故B錯誤；C．若使用氫氧燃料電池為電源，氫氣與通過電子的關系為：，t1時，電子轉移0.01mol，理論上負極消耗的氫氣物質的量為0.005mol，故C正確；D．電解到t1時刻，生成了0.01mol的銀和0.025mol氧氣，0.01mol硝酸，加入1.16gAg2O其物質的量為，0.005molAg2O與0.01mol硝酸恰好完全反應生成0.01mol硝酸銀和0.005mol水，可使溶液復原，故D正確；故選：B?！敬鸢浮緽【思維建?！侩娀瘜W計算中常用的三種方法(1)根據(jù)總反應計算先寫出電極反應，再寫出總反應，最后根據(jù)總反應列出比例式計算。(2)根據(jù)電子守恒計算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等；②用于混合溶液中電解的分階段計算。(3)根據(jù)關系式計算根據(jù)得失電子守恒建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。如以電路中通過4mole－為橋梁可構建以下關系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值)該關系式具有總覽電化學計算的作用和價值，熟記電極反應，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題?？键c二電解原理的應用知識點1氯堿工業(yè)1.離子交換膜電解槽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)2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應)陰極碳鋼網(wǎng)2H＋＋2e－=H2↑(還原反應)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總反應方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2.氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣圖解【易錯提醒】粗食鹽水中的Ca2＋、Mg2＋、SO42在電解時會生成沉淀堵塞離子交換膜而達不到電解的目的。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離子。知識點2電鍍銅與電解精煉銅電鍍電解精煉銅示意圖電極反應陽極Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋，Cu－2e－=Cu2＋陰極Cu2＋＋2e－=CuCu2＋＋2e－=Cu電解質溶液的濃度變化CuSO4溶液的濃度不變CuSO4溶液的濃度變小【易錯提醒】(1)電鍍過程中，溶液中離子濃度不變；(2)電解精煉銅時，陽極質量減小，陰極質量增加，溶液中的Cu2＋濃度減小。粗銅中不活潑的雜質(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，當陽極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質的形式沉積于電解槽的底部，成為陽極泥。知識點3電冶金電解冶煉冶煉鈉冶煉鎂冶煉鋁電極反應陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－=2Na陽極：2Cl－2e－=Cl2↑陰極：Mg2＋＋2e－=Mg陽極：6O2－－12e－=3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－=4Al總反應2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑MgCl2熔融eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))4Al＋3O2↑【特別提醒】(1)電解熔融MgCl2冶煉鎂，而不能電解MgO冶煉鎂，是因為MgO的熔點很高；(2)電解熔融Al2O3冶煉鋁，而不能電解AlCl3冶煉鋁，是因為AlCl3是共價化合物，其熔融態(tài)不導電；為降低熔點，加入了助熔劑冰晶石(Na3AlF6)；電解過程中，陽極生成的氧氣與石墨電極反應，所以石墨電極需不斷補充?？枷?考查電解原理應用例1．（2023·上?！そy(tǒng)考模擬預測）電解食鹽水間接氧化法去除工業(yè)廢水中氨氮的原理如圖所示，通過電解氨氮溶液(含有少量的NaCl)，將轉化為(無逸出)，下列說法正確的是A．M為負極 B．N極附近pH值不變化C． D．電解后上升【分析】該裝置為電解池裝置，在M電極上氯離子失去電子生成氯氣(無Cl2逸出)，然后氯氣將氨氧化為氮氣，氯氣又被還原為氯離子，在這過程中氯離子做了催化劑，M電極為陽極，陽極區(qū)的總反應為；N電極為陰極，電極反應為2H2O+2e=H2↑+2OH?！窘馕觥緼．由分析可知，M電極為陽極，A錯誤；B．由分析可知，N電極為陰極，電極反應為2H2O+2e=H2↑+2OH，故該電極附近pH增大，B錯誤；C．M電極為陽極，陽極區(qū)的總反應為，陰極的電極反應為2H2O+2e=H2↑+2OH，根據(jù)電路中電子轉移守恒可知，生成的氫氣更多，C正確；D．由分析可知，在陽極上氯離子失去電子生成氯氣，然后氯氣又被氨還原為氯離子，電解后氯離子濃度不可能上升，D錯誤；故選C?！敬鸢浮緾【變式訓練】（2023·遼寧·校聯(lián)考模擬預測）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，設計如圖所示裝置。鋰電池反應為。下列敘述錯誤的是A．M極為陽極，膜2為陽離子交換膜B．鋰電池放電時，負極的電極反應式為C．基態(tài)錳原子中有15種不同運動狀態(tài)的電子D．N極收集到11.2L氣體(標準狀況)時理論上轉移1mol電子【分析】由題干信息可知，電極M與鋰離子電池的正極相連，是陽極，電極反應為：2Cl2e=Cl2↑，電極N與鋰離子電池的負極相連，是陰極，電極反應為：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?！窘馕觥緼．由分析可知，M極為陽極，膜2為陽離子交換膜，A正確；B．由題干信息可知，鋰電池電池反應為：，故放電時，負極的電極反應式為：，B正確；C．已知Mn是25號元素，其核外有25個電子，根據(jù)鮑利不相容原理可知，基態(tài)錳原子中有25種不同運動狀態(tài)的電子，C錯誤；D．由分析可知，N極電極反應為：2H++2e=H2↑，故N極收集到11.2L氣體(標準狀況)時理論上轉移電子的物質的量為：=1mol，D正確；故答案為：C。【答案】C【思維建?！筷?、陽極的判斷方法考向2考查電解法制備物質例2.（2023·北京東城·北京五十五中?？寄M預測）我國科學家采用單原子Ni和納米Cu作串聯(lián)催化劑，通過電解法將CO2轉化為乙烯。裝置示意圖如下。

已知：電解效率下列說法不正確的是A．納米Cu催化劑上發(fā)生反應：2CO+6H2O+8e?=C2H4+8OH?B．若乙烯的電解效率小于100%，可能是部分CO未能轉化成乙烯C．電極b上有O2產生，陽極室溶液n(OH)不變D．若陰極室只生成CO和C2H4，則2n(CO)+8n(C2H4)=4n(O2)【分析】電極a實現(xiàn)將CO2轉化為乙烯，C由+4價變?yōu)?價，C的化合價降低，發(fā)生還原反應，電極a為陰極，與電源負極相連；【解析】A．由圖可知，納米Cu催化劑上發(fā)生CO轉化為乙烯的反應，反應為，A正確；B．根據(jù)電解效率可知，電解過程中會有其他形式能量的轉化，則會造成乙烯的電解效率小于100%，不是因為部分CO未轉化成乙烯，B錯誤；C．a電極產生的OH向陽極室移動，在b電極上發(fā)生反應，陽極上OH的量不變，C正確；D．由陽極電極反應式，陰極，結合電子守恒，若陰極只生成CO和C2H4，則2n(CO)+8n(C2H4)=4n(O2)，D正確；故答案為：B?！敬鸢浮緽【變式訓練】（2023·遼寧沈陽·東北育才學校校考模擬預測）一種氯離子介導的電化學合成方法，能將乙烯高效清潔、選擇性地轉化為環(huán)氧乙烷，電化學反應的具體過程如圖所示。在電解結束后，將陰、陽極電解液輸出混合，便可反應生成環(huán)氧乙烷。下列說法錯誤的是

A．Ni電極與電源負極相連B．陰極生成標況下22.4L氣體，最終可制得2molC．工作過程中陰極附近pH增大D．在電解液混合過程中會發(fā)生反應：HCl+KOH=KCl+H2O【分析】根據(jù)題給信息得乙烯在左室與HClO發(fā)生氧化還原反應，HClO由Cl2與H2O反應生成，而由轉化生成應發(fā)生在Pt電極上，即Pt電極為陽極，連接電源正極，Ni為陰極，連接電源負極。【解析】A．根據(jù)分析知，Ni為陰極，與電源負極相連，A正確；B．陰極電極反應式為：，陰極生成標況下22.4L氣體時，電路上轉移的電子為2mol；陽極對應生成1molCl2，Cl2與水反應為可逆反應，生成的HClO小于1mol，被氧化的CH2=CH2小于1mol，因此可制得的環(huán)氧乙烷小于1mol，B錯誤；C．工作過程中，陰極上水被電解生成氫氣和氫氧根離子，因此陰極附近pH增大，C正確；D．電解過程中，陽極生成的Cl2與水反應時生成HCl，陰極反應生成KOH，電解液混合時會發(fā)生以下反應：HCl+KOH=KCl+H2O，D正確；故選B?！敬鸢浮緽【思維建?！侩娊獬仉姌O反應式的書寫步驟考點三金屬的腐蝕與防護知識點1金屬腐蝕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)生氧化還原反應而引起損耗的現(xiàn)象。2.金屬腐蝕的本質：金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應。3.金屬腐蝕的類型(1)化學腐蝕與電化學腐蝕類型化學腐蝕電化學腐蝕條件金屬跟非金屬單質直接接觸不純金屬或合金跟電解質溶液接觸現(xiàn)象無電流產生有微弱電流產生本質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，電化學腐蝕更普遍(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以鋼鐵的腐蝕為例）：類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應負極Fe－2e－=Fe2＋正極2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應式Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍【特別提醒】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)生的反應為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3,2Fe(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＞化學腐蝕＞有防護措施的腐蝕。(2)在原電池中，電解質溶液相同時，兩極的活潑性差別越大，負極金屬越易被腐蝕，如Zn—Cu(H2SO4)中的Zn比Zn—Fe(H2SO4)中的Zn腐蝕快。(3)對由相同正、負極構成的原電池(如Fe—Cu原電池)①電解質的氧化能力越強，負極金屬越易被腐蝕。如：Fe在不同電解質溶液中的腐蝕速率是CuSO4溶液＞稀H2SO4＞NaCl溶液。②電解質中起氧化作用的離子相同時，該離子濃度越大，負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溶液的導電能力越強，負極金屬越易被腐蝕。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快于在干燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率。知識點2金屬的防護1．金屬的防護考慮的因素金屬的防護主要是從金屬、與金屬接觸的物質及兩者反應的條件等方面來考慮的。2．金屬的防護（1）電化學防護①犧牲陽極的陰極保護法——原電池原理，通常是在被保護的鋼鐵設備上安裝鋅塊。a.負極：比被保護金屬活潑的金屬；b.正極：被保護的金屬設備。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極，不斷遭受腐蝕，而作為正極的鋼鐵設備被保護起來。②外加電流的陰極保護法——電解原理，把被保護的鋼鐵設備(如鋼閘門)作為陰極，用惰性電極作為輔助陽極，兩者均放在電解質溶液(如海水)里，外接直流電源，通電后，調整外加電壓，強制電子流向被保護的鋼鐵設備，使鋼鐵表面腐蝕速率降至零或接近零，鋼鐵設備被迫成為陰極而受到保護。a.陰極：被保護的金屬設備；b.陽極：惰性金屬或石墨。原理裝置如圖所示。（2）改變金屬的內部結構，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，如制成合金、不銹鋼等。（3）在金屬表面覆蓋保護層，在金屬表面覆蓋致密的保護層，將金屬制品與周圍物質隔開是一種普遍采用的防護方法，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法?！咎貏e提醒】(1)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，負極鐵去電子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。(2)金屬腐蝕時，電化學腐蝕與化學腐蝕往往同時存在，但前者更普遍，危害也更嚴重。(3)銅暴露在潮濕的空氣中發(fā)生的是化學腐蝕，而不是電化學腐蝕，生成銅綠的化學成分是Cu2(OH)2CO3。(4)兩種保護方法的比較：外加電流的陰極保護法比犧牲陽極的陰極保護法保護效果好。(5)金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕，金屬活動順序表中位于氫前面和氫后面的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕，但只有在金屬活動順序表中氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕?？枷?考查金屬腐蝕的原理與探究例1．（2023·廣東·廣州市第二中學校聯(lián)考三模）利用原電池原理可以避免金屬腐蝕，某小組同學設計了如下圖所示的實驗方案來探究鐵片的腐蝕情況。下列說法中正確的是A．甲中的鐵片附近會出現(xiàn)藍色B．甲中形成了原電池，鋅片作正極C．乙中銅片附近會出現(xiàn)紅色D．乙中的銅片上發(fā)生氧化反應【答案】C【解析】A．甲中鋅為負極，其失去電子變?yōu)殇\離子，而鐵片是正極，其被保護而不會被腐蝕，沒有亞鐵離子生成，而鐵氰化鉀與亞鐵離子反應會生成藍色物質，實驗室常用此法來檢驗亞鐵離子，因此鐵片附近不會出現(xiàn)藍色，故A錯誤；B．甲中形成了原電池，鋅為負極，鋅失去電子變?yōu)殇\離子，鐵為正極，鐵不反應，故B錯誤；C．乙中鐵作負極，銅作正極，銅附近氧氣得到電子變?yōu)闅溲醺谷芤撼蕢A性，因此，酚酞變?yōu)榧t色，故銅片附近出現(xiàn)紅色，故C正確；D．乙中鐵作為負極，其失去電子變?yōu)閬嗚F離子發(fā)生氧化反應；銅片作為正極，其表面上有氧氣發(fā)生還原反應，故D錯誤；故答案選C?！咀兪接柧殹浚?023·遼寧·校聯(lián)考一模）“北溪”天然氣管道至少泄漏8萬噸天然氣，近20年間甲烷的溫室效應率是的84倍。已知管道接口處有鋼鐵材料等，海水的pH約為8.0。設為阿伏伽德羅常數(shù)的值。下列有關敘述不正確的是A．損壞的鋼鐵材料在海水中主要發(fā)生吸氧腐蝕B．制造管道時表面涂層能起到抗腐蝕作用C．鐵在海水中完全發(fā)生電化學腐蝕時轉移電子數(shù)一定為D．修復管道時在鋼管表面鑲嵌鋅塊，這種方法叫犧牲陽極法【解析】A．鋼鐵在弱堿性環(huán)境中主要發(fā)生吸氧腐蝕，A項正確；B．表面涂層能防止鋼鐵管道和水、O2等物質接觸，從而起到抗腐蝕作用，B項正確；C．鋼鐵腐蝕時負極電極反應式為，鐵在海水中完全發(fā)生電化學腐蝕時轉移電子數(shù)為，后續(xù)發(fā)生，不屬于電化學腐蝕，C項錯誤；D．鋅比鐵活潑，在海水中構成原電池，鋅為負極，鐵為正極，這種保護鋼鐵的方法叫犧牲陽極法，D項正確。答案選C。【答案】C【思維建?！侩娀瘜W腐蝕的規(guī)律(1)對同一種金屬來說，其他條件相同時腐蝕的快慢：強電解質溶液>弱電解質溶液>非電解質溶液。(2)活潑性不同的兩金屬：活潑性差別越大，活潑性強的金屬腐蝕越快。(3)對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快，且氧化劑的濃度越高，氧化性越強，腐蝕越快(鈍化除外)。(4)電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕?？枷?考查金屬的防護例2．（2023·湖南衡陽·校聯(lián)考三模）鎏金獸面紋鼎是湖南省博物館收藏的珍貴文物。該文物為青銅器，其形制和紋飾與商代銅鼎相同。鎏金又稱火法鍍金，其工藝是將溶于汞中形成的金汞齊均勻地涂到干凈的金屬器物表面，加熱使汞揮發(fā)，與金屬表面固結，形成光亮的金黃色鍍層。下列說法正確的是A．青銅比純銅硬度小B．常溫下的金汞齊是金屬晶體C．鎏金獸面紋鼎應保存在干燥的環(huán)境中D．銅腐蝕后生成的銅綠為CuO【解析】A．合金的硬度比成分金屬的大，即青銅比純銅硬度大，A錯誤；B．晶體是指具有規(guī)則幾何外形的固體，常溫下的金汞齊是液態(tài)物質，不是金屬晶體，B錯誤；C．銅制鎏金獸面紋鼎可能會發(fā)生電化學腐蝕，將鎏金獸面紋鼎保存在干燥的環(huán)境中，有利于減緩腐蝕，C正確；D．銅綠為堿式碳酸銅，其化學組成一般可表示為Cu2(OH)2CO3，D錯誤；故答案為：C?！敬鸢浮緾【變式訓練】（2023·上海虹口·統(tǒng)考二模）對如圖所示的實驗裝置的判斷錯誤的是A．開關K置于A處時，可減緩鐵的腐蝕B．開關K置于A處時，鐵棒表面有氫氣產生C．開關K置于B處時，鐵棒一定為負極D．開關K置于B處時，可通過犧牲陽極的陰極保護法減緩鐵的腐蝕【解析】A．開關K置于A處，則鐵為陰極，可減緩鐵的腐蝕，A正確；B．開關K置于A處，鐵為陰極，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，鐵棒表面有氫氣生成，B正確；C．開關K置于B處，X電極的材料未知，無法確定鐵棒一定為負極，C錯誤；D．開關K置于B處，X金屬的活潑性若強于鐵，則X為負極，鐵為正極被保護，可通過犧牲陽極的陰極保護法減緩鐵的腐蝕，D正確；故答案選C。【答案】C考點四離子交換膜在電化學中的應用知識點1電化學中的隔膜1．離子交換膜含義：離子交換膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。使離子選擇性定向遷移(目的是平衡整個溶液的離子濃度或電荷)。2．離子交換膜的作用(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產生的物質接觸，防止副反應的發(fā)生,避免影響所制取產品的質量;防止引發(fā)不安全因素。如在電解飽和食鹽水中,利用陽離子交換膜,防止陽極產生的氯氣進入陰極室與氫氧化鈉反應,導致所制產品不純;防止氯氣與陰極產生的氫氣混合發(fā)生爆炸。(2)能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。(3)雙極膜：由一張陽膜和一張陰膜復合制成的陰、陽復合膜。該膜的特點是在直流電的作用下，陰、陽膜復合層間的H2O解離成H＋和OH－并分別通過陽膜和陰膜，作為H＋和OH－的離子源。(4)用于物質的制備、分離、提純等。3．離子交換膜的類型(1)陽離子交換膜(只允許陽離子和水分子通過，阻止陰離子和氣體通過)以鋅銅原電池為例，中間用陽離子交換膜隔開①負極反應式：Zn－2e－=Zn2＋②正極反應式：Cu2＋＋2e－=Cu③Zn2＋通過陽離子交換膜進入正極區(qū)④陽離子→透過陽離子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)(2)陰離子交換膜(只允許陰離子和水分子通過，阻止陽離子和氣體通過)以Pt為電極電解淀粉-KI溶液，中間用陰離子交換膜隔開①陰極反應式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－②陽極反應式：2I－－2e－=I2③陰極產生的OH－移向陽極與陽極產物反應：3I2＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O④陰離子→透過陰離子交換膜→電解池陽極(或原電池的負極)(3)質子交換膜(只允許H＋和水分子通過)在微生物作用下電解有機廢水(含CH3COOH)，可獲得清潔能源H2①陰極反應式：2H＋＋2e－=H2↑②陽極反應式：CH3COOH－8e－＋2H2O=2CO2↑＋8H＋③陽極產生的H＋通過質子交換膜移向陰極④H＋→透過質子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)(4)電滲析法將含AnBm的廢水再生為HnB和A(OH)m的原理：已知A為金屬活動順序表H之前的金屬，Bn－為含氧酸根離子4.離子交換膜選擇的依據(jù)：離子的定向移動。5.離子交換膜類型的判斷（根據(jù)電解質溶液呈中性的原則,判斷交換膜的類型）（1）首先寫出陰、陽兩極上的電極反應,依據(jù)電極反應確定該電極附近哪種離子剩余。（2）根據(jù)溶液呈電中性,從而判斷出離子移動的方向,進而確定離子交換膜的類型。如電解飽和食鹽水時,陰極反應為2H++2eH2↑,則陰極區(qū)域破壞水的電離平衡,OH有剩余,陽極區(qū)域的Na+穿過離子交換膜進入陰極室,與OH形成NaOH溶液,故電解食鹽水時的離子交換膜是陽離子交換膜。6.“離子交換膜”電解池的解題思路(1)分清隔膜類型：即交換膜屬于陽膜、陰膜或質子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜；(2)寫出電極反應式：判斷交換膜兩側離子變化，推斷電荷變化，據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向；(3)分析隔膜作用：在產品制備中，隔膜作用主要是提高產品純度，避免產物之間發(fā)生反應，或避免產物因發(fā)生反應而造成危險；(4)利用定量關系進行計算：外電路電子轉移數(shù)＝通過隔膜的陰、陽離子帶的負或正電荷數(shù)。知識點2隔膜在多室電解池中的應用多室電解池是利用離子交換膜的選擇透過性，即允許帶某種電荷的離子通過而限制帶相反電荷的離子通過，將電解池分為兩室、三室、多室等，以達到濃縮、凈化、提純及電化學合成的目的。(1)兩室電解池①制備原理：如工業(yè)上利用如圖兩室電解裝置制備燒堿陽極室中電極反應：2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極室中的電極反應：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陰極區(qū)H＋放電，破壞了水的電離平衡，使OH－濃度增大，陽極區(qū)Cl－放電，使溶液中的c(Cl－)減小，為保持電荷守恒，陽極室中的Na＋通過陽離子交換膜與陰極室中生成的OH－結合，得到濃的NaOH溶液。利用這種方法制備物質，純度較高，基本沒有雜質。②陽離子交換膜的作用：它只允許Na＋通過，而阻止陰離子(Cl－)和氣體(Cl2)通過。這樣既防止了兩極產生的H2和Cl2混合爆炸，又避免了Cl2和陰極產生的NaOH反應生成NaClO而影響燒堿的質量。(2)三室電解池利用三室電解裝置制備NH4NO3，其工作原理如圖所示。陰極的NO被還原為NHeq\o\al(＋,4)：NO＋5e－＋6H＋=NHeq\o\al(＋,4)＋H2O，NHeq\o\al(＋,4)通過陽離子交換膜進入中間室；陽極的NO被氧化為NOeq\o\al(－,3)：NO－3e－＋2H2O=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋，NOeq\o\al(－,3)通過陰離子交換膜進入中間室。根據(jù)電路中轉移電子數(shù)相等可得電解總反應：8NO＋7H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))3NH4NO3＋2HNO3，為使電解產物全部轉化為NH4NO3，補充適量NH3可以使電解產生的HNO3轉化為NH4NO3。(3)多室電解池利用“四室電滲析法”制備H3PO2(次磷酸)，其工作原理如圖所示。電解稀硫酸的陽極反應：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，產生的H＋通過陽離子交換膜進入產品室，原料室中的H2POeq\o\al(－,2)穿過陰離子交換膜進入產品室，與H＋結合生成弱電解質H3PO2；電解NaOH稀溶液的陰極反應：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－，原料室中的Na＋通過陽離子交換膜進入陰極室?？枷?考查離子交換膜在原電池中的應用例1．（2023·四川成都·統(tǒng)考三模）協(xié)同轉化的微生物電池(下圖左池)可同時實現(xiàn)凈化有機廢水、含鉻()廢水和淡化鹽水三重功能，并且驅動電化學合成裝置(下圖右池)制備1，2二氯乙烷。

圖中離子交換膜僅允許Na+或Cl通過。下列說法錯誤的是A．A室中充入有機廢水，C室中充入含鉻廢水B．a、c膜為Cl離子交換膜，b、d膜為Na+離子交換膜C．理論上1mol還原為Cr(III)，兩裝置共可脫除6molNaClD．D室電極上發(fā)生的反應為CH2=CH22e+2Cl=ClCH2CH2Cl【答案】C【分析】由圖可知，左圖是原電池，電子流出的是負極，則A是負極室，C是正極室，右圖是電解池，D為陽極室，F(xiàn)為陰極室；【解析】A．根據(jù)分析，A為負極，C為正極，發(fā)生還原反應將還原為Cr3+，故C室充入含鉻的廢水，A是有機廢水，A正確；B．原電池中，陽離子移向正極C，陰離子移向負極A，在電解池中，陰離子移向陽極D，陽離子移向陰極F，則a、c膜是陰離子交換膜，b、d膜是陽離子交換膜，B正確；C．C電極室發(fā)生的電極反應為，根據(jù)電荷守恒，1mol反應，會有6molNa+轉移到C室，脫去6molNaCl，D室內發(fā)生的反應，轉移6mole，消耗6molCl，會有6molCl轉移到D室，脫去6molNaCl，共脫去12molNaCl，C錯誤；D．D為陽極，發(fā)生氧化反應，D極發(fā)生的反應為，D正確；故答案為：C?！咀兪接柧殹浚?023·青海玉樹·統(tǒng)考三模）電解質濃度不同形成的濃差電池，稱為離子濃差電池。以濃差電池為電源，以石墨為電極將NH3轉化為高純H2的裝置如圖所示。下列說法正確的是

A．Cu(1)的電勢低于Cu(2)的電勢B．C(1)極電極反應式為2NH36e+6OH=N2+6H2OC．工作時，左池從左側經(jīng)膜Ⅰ移向右側，右池OH從左側經(jīng)膜Ⅱ移向右側D．當濃差電池停止放電時，理論上可得到22.4L標準狀況下的H2(忽略溶液體積變化)【分析】以濃差電池為電源，以石墨為電極將NH3轉化為高純H2，C(1)電極上，NH3轉化為N2，N元素化合價升高，發(fā)生氧化反應，C(1)電極為陽極，則C(2)電極為陰極，Cu(1)為正極，Cu(2)為負極?！窘馕觥緼．由分析知，Cu(1)為正極，Cu(1)的電勢高于Cu(2)的電勢，A項錯誤；B．C(1)極電極上NH3失電子被氧化為N2，電極反應式為2NH36e+6OH=N2+6H2O，B項正確；C．原電池中陰離子向負極遷移，則SO向電池負極移動，故SO經(jīng)過陰離子交換膜Ⅰ從右側移向左側；電解池在陰離子向陽極遷移，故OH經(jīng)過陰離子交換膜Ⅱ由右側移向左側，C項錯誤；D．當濃差電池左右濃度相等時則停止放電，設負極放電使溶液中增加xmolCu2+，則正極減少xmolCu2+，當濃差電池停止放電時有：x+2L×0.5mol/L=2L×2.5mol/Lx，解得x=2mol，則此時電路中轉移電子2×2mol=4mol，右池陰極反應為：2H2O+2e=H2↑+2OH，則此時生成H2物質的量4mol×=2mol，標準狀況下其體積為2mol×22.4L/mol=44.8L，D項錯誤；答案選B?！敬鸢浮緽【思維建?！?1)在原電池中，正極區(qū)的陰離子通過陰離子交換膜到負極區(qū)；負極區(qū)的陽離子通過陽離子交換膜到正極區(qū)；(2)相同時間內，外電路中通過電子所帶電量等于內電路中通過離子交換膜的離子所帶電量；(3)如果為質子交換膜，一般負極反應要生成H＋，正極反應要消耗H＋?？枷?考查離子交換膜在電解池中的應用例2．（2023·湖南長沙·長沙一中?？寄M預測）四甲基氫氧化銨常用作電子工業(yè)清洗劑，下圖為以四甲基氯化銨為原料，利用光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置采用電滲析法合成，下列敘述正確的是

A．a極電極反應式：B．制備0.4mol時，兩極共產生6.72L氣體(標準狀況)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的反應速率【分析】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型半導體相連，b與P型半導體相連，所以N型半導體為負極，P型半導體為正極，以此解答?！窘馕觥緼．由題中信息可知，a為陰極，發(fā)生得電子的還原反應，其電極反應式為，故A錯誤；B．a極電極反應式為2+2H2O+2e=2+H2↑，收集氫氣0.2mol，轉移電子為0.4mol，b極電極反應式為4OH4e=O2↑+2H2O，收集氧氣為0.1mol，標況下兩極可得氣體體積為0.3mol22.4L/mol=6.72LL，故B正確；C．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，故C錯誤；D．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，電極反應的速率不變，故D錯誤；故選B?！敬鸢浮緽【變式訓練】（2023·江蘇南京·統(tǒng)考模擬預測）磷及其化合物有著廣泛的運用。白磷的結構為

，溶于CS2，易自燃。其氧化物有P4O6、P4O10。兩種氧化物中均只有一種化學環(huán)境的P原子。P4與KOH溶液共熱可制備PH3。白磷與Cl2反應可生成PCl3和PCl5。固態(tài)PCl5中含有PCl、PCl兩種離子。Ca(H2PO4)2是磷肥的有效成分。利用CH4燃料電池電解制備Ca(H2PO4)2，并得到副產物H2、Cl2等，裝置如圖所示。下列說法不正確的是A．a極反應：CH48e+4O2=CO2+2H2OB．L膜為陽離子交換膜，電解時陰極室中NaOH溶液的濃度變大C．可用鐵電極替換陰極的石墨電極D．a極上通入標況下2.24LCH4，陽極室Ca2+減少0.4mol【分析】甲烷燃料電池中a極CH4變?yōu)镃O2發(fā)生氧化反應為負極，而O2發(fā)生還原反應為正極。陽極室Cl優(yōu)先放電得到Cl2，陰極室H2O放電產生H2和OH?！窘馕觥緼．a極CH4變?yōu)镃O2發(fā)生氧化反應，反應為CH48e+4O2=CO2+2H2O，A項正確；B．要制備Ca(H2PO4)2，Ca2+經(jīng)K膜進入產品室與從L膜進入的磷酸二氫根結合，所以L膜為陰離子交換膜。陰極室H2O放電產生OH與從原料室進入的Na+結合為NaOH，所以NaOH濃度更大，B項錯誤；C．陰極電極不參與反應，可以換成鐵，C項正確；D．由電子守恒和電荷守恒得到關系式為CH4~8e~4Ca2+，即1molCH4消耗時，陽極室Ca2+減少4mol。標況下2.24LCH4