2023-2024屆新高考一輪復(fù)習(xí)人教版 第六章 第3講　電解池　金屬的腐蝕與防護(hù) 學(xué)案

第3講電解池金屬的腐蝕與防護(hù)

j變化觀念與

；電解和電解池i能分析、解釋電解池的工作原理,能設(shè)計(jì)簡單的電解池

XL/：\平衡思想

工作原理和

電解規(guī)律

2.能綜合利用化學(xué)變化中的物質(zhì)變化和能量變化來分析、解決實(shí)：//證據(jù)推理與

二?二，＞際問題。認(rèn)識(shí)電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化中的具體應(yīng)用K/模型認(rèn)知

電解原理應(yīng)用if"

金屬腐蝕與N科學(xué)態(tài)度與

……:X3.能利用電化學(xué)原理解釋金屬腐蝕現(xiàn)象,選擇并設(shè)計(jì)防腐措施

防護(hù)≡社會(huì)責(zé)任

??必備知識(shí)?整合??

、電解池和電解原理

1.電解和電解池

電解一使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔

∣?融的電解質(zhì)）而在陰極、陽極引起氧

曳能轉(zhuǎn)化一化還原反應(yīng)的過程

為化學(xué)能裝置電解池一構(gòu)成:①外接電源;②電極

插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；魏

成閉合回路

2.電解原理

還原反應(yīng)

得到電子

陽離子陰離子

3.電解規(guī)律

⑴電極上離子放電順序?！?

(2)惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型O

電解溶

出什么，

對液

加什么

類

實(shí)例電極反應(yīng)式象(短PH

型

溶液復(fù)

時(shí)變

原方法

電解)化

含氧減

H2SO1

酸小

陽極:2a0-45—4F+021±1

電強(qiáng)堿NaOH

-

(?40H-4e—2?0+02t)大

解

活潑陰極:2H++2e--?t水加水

水

金總反應(yīng):辿望圓山Q

型丕

屬的KNO3↑

變

含

氧酸

士卜

∏jL

無氧

酸陽極:2Cl-2e—Ckt

（氫陰極:2H42e—M增通入HCl

HClHCl

t

氟酸總反應(yīng):2H+2C?！馈訦2↑大氣體

?

除+Cl2↑

解

外）

電

不活

解

潑

質(zhì)陽極:2Cl-2e_Cbt

金屬

型陰極:Cu"+2e-=^Cu加CUCI2

—

的CuCl2CuCl2

總反應(yīng):與亡組整固體

無氧

Cu+Cl2t

酸

士卜

rm.

活潑

放陽極:2CI-2e——Ckt

金

H2陰極:2Hz0+2e「一/tNaCl

屬的增

生NaCl+20H(或2H'+2e-乩f)和

無大氣體

堿總反應(yīng):2C1+2乩0幽乩tH2O

氧酸

型+Cl2↑+20H

鹽

放不活陽極:2H?0-4e-4H++θ2fAgNO3減加入

AgNO3

O2潑(^40H-4e—2H20+02t)和盟小Ag2。固

生金屬陰極:4Ag"+4d^4Ag體

酸的總反應(yīng):4人屋+2乩0些

型含氧4Ag+θ2t+4H*

酸

士卜

FTiL

［理解?辨析］

判斷正誤:正確的畫“J”，錯(cuò)誤的畫“X”。

⑴電解質(zhì)溶液導(dǎo)電、金屬導(dǎo)電都是物理變化。（）

⑵電解鹽酸、稀硫酸等溶液,H,放電,溶液的PH逐漸增大。（）

（3）電解CUCI2溶液,陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊?/p>

藍(lán)色。（）

（4）用惰性電極電解CuSO..溶液一段時(shí)間后,加入CUCO3或Cu（OH）2可使

電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的情況。（）

⑸某些不能自發(fā)的氧化還原反應(yīng),通過電解可以實(shí)現(xiàn)。（）

（6）電解過程中電子流向?yàn)樨?fù)極一陰極一電解質(zhì)溶液一陽極一正極。

（）

解析：（1）金屬導(dǎo)電是物理變化，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電必然伴隨得失電子，

發(fā)生化學(xué)變化。

⑵電解鹽酸,pH逐漸增大；電解稀硫酸實(shí)質(zhì)是電解水,pH減小。

⑶用惰性電極電解CUCl2溶液,陽極產(chǎn)生氯氣,能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣?/p>

化鉀試紙變藍(lán)色。

(4)短時(shí)間內(nèi)用惰性電極電解CUSOl溶液,加入CUCO3或CuO可使電解

質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的情況。

(6)在原電池和電解池裝置中，電子不“下水”，離子不“上岸”。

答案：(I)X(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×

二、電解原理的應(yīng)用

1.電解飽和食鹽水一一氯堿工業(yè)

(1)電極反應(yīng)。

陽極:2CI-2e—Ckf(氧化反應(yīng));

陰極:2乩0+2日一曲+20H-(還原反應(yīng))。

(2)總反應(yīng)方程式:2岫(；1+210里晝2岫011+上1+Cb3

⑶設(shè)備裝置示意圖。

①阻止OH-進(jìn)入￡極室與Ck發(fā)生副反應(yīng)；

②阻止陽極產(chǎn)生的Cb和陰極產(chǎn)生的H?混合發(fā)生爆炸

2.電鍍和電解精煉銅一一非惰性電極電解的應(yīng)用

陽極陰極

項(xiàng)目電極材電解質(zhì)溶液電極反

電極反應(yīng)電極材料

料應(yīng)

電鍍鍍層金CU-2e?^含鍍層金屬鍍件(鐵)CU"+2e

（Fe表屬（銅）Cu2+陽離子（Cj）

面鍍的鹽溶液

CU）

粗銅（含

Zn、Fe、

Z∏-2e=

Ni.?AAAΛga<**>ΛΛΛΛ

Z*7n2+、

AU等雜

-

Fe2e"—=含CV的鹽溶純銅

ZWvwwWWWvwVwVwW*ΛZVWVW*AZWVWWVW*

質(zhì)）

2

Fe?液?

電解精?（3亡+2日

Ni-2e^-（精煉過程增加質(zhì)量

煉銅不反應(yīng)，=CU

Ni2?中，濃度減≠陽極減

沉積在

CU-2d-?。┥儋|(zhì)量

電解

C∕（主反

池底部

應(yīng)）

形成陽

極泥

3.電冶金

項(xiàng)目總方程式陽極、陰極反應(yīng)式

陽極:2CF-2e一一Ckt

冶煉鈉2NaCl（熔融）±≡=2Na+Ckt

陰極:Na++e^===Na

不用MgO陽極:2Cl-2e一——Cbt

冶煉鎂

MgCi2（熔融）里暨M(jìn)g+Cbf陰極:Mg"+2e」—Mg

冶煉鋁」不用AlCl3陽極:2（）2--43一5±

^2???A?????k--?θ???3—■（熔融）

電解可能與石墨電極反

冰晶石4Al+30t

2應(yīng)，電極需檢查、更換

陰極:Al*+3e-Al

降低A1。熔點(diǎn)

［理解?辨析］

判斷正誤:正確的畫“J”，錯(cuò)誤的畫“X”。

⑴電解飽和食鹽水時(shí),兩個(gè)電極均不能用金屬材料。()

(2)電解精煉銀時(shí),粗銀作陰極。()

(3)電解冶煉鎂、鋁通常電解熔融的MgCl2和AkO：”也可以電解熔融的

MgO和AlCl3O()

(4)由于放電順序H+>Zn2+,不可能用Zn為陽極、Fe為陰極,在鐵上鍍

鋅。()

解析：(1)陰極可用金屬材料,增強(qiáng)電極導(dǎo)電性。

(2)電解精煉時(shí),含雜質(zhì)金屬作陽極。

(3)Mgo熔點(diǎn)高,AlCL是共價(jià)化合物,熔融不導(dǎo)電。

⑷陰極放電順序Zn"先于IΓ(水)，可以用Zn為陽極、Fe為陰極,在鐵

上鍍鋅。

答案：(I)X(2)×(3)×(4)X

三、金屬的腐蝕與防護(hù)

1.化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較

類化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕

型

條金屬跟干燥氣體或非電解質(zhì)液不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶

件他接觸液接觸

本

金屬被氧化較活潑金屬被氧化

質(zhì)

區(qū)

無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生

別

聯(lián)

兩者往往同時(shí)發(fā)生,電化學(xué)腐蝕更普遍,腐蝕速率更快

系

2.析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較（以鋼鐵的腐蝕為例）

類型析氫腐蝕吸氧腐蝕

水膜酸性很弱或

條件水膜酸性較強(qiáng)

呈中性

電負(fù)

Fe^2e==Fe2

極極

反正

+

2H+2e-H2↑02+2H20+4e-40H

應(yīng)極

+2+

Fe+2H—Fe+H2

總反應(yīng)式2Fe+02+2H20._2Fe(OH)2

t

4Fe(0H)2+02+2H20-

相關(guān)反應(yīng)——

4Fe(OH)3,

2Fe(OH)3-Fe2O3?xH2O(鐵

銹)+(3-χ)H2O

聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍

3.金屬的防護(hù)

改變金屬

如制成防腐的合金等

材料的組成

在金屬表面

如噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等

覆蓋保護(hù)層

負(fù)極（陽極）：比被保護(hù)金屬活潑

犧牲陽極法（原電

的金屬

電化學(xué)池原理）

正極:被保護(hù)的金屬設(shè)備

保護(hù)法

外加電流法（電解陽極:惰性電極

原理）陰極:被保護(hù)的金屬設(shè)備

［理解?辨析］

判斷正誤:正確的畫“J”，錯(cuò)誤的畫“義”。

⑴純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣。（）

（2）A1>Fe?CU在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。（）

⑶鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe-（）

（4）鐵表面鍍鋅可增強(qiáng)其抗腐蝕性,若鍍層破損后,就完全失去了對金

屬的保護(hù)作用。（）

解析：(1)前者發(fā)生化學(xué)腐蝕,后者主要是電化學(xué)腐蝕。

⑵銅生成堿式碳酸銅。

⑶鐵失去電子生成Fe2+O

(4)鍍層破損后,在潮濕環(huán)境中構(gòu)成原電池,鋅作負(fù)極,對鐵依然有一

定的保護(hù)作用。

答案：(I)X(2)×(3)×(4)X

知識(shí)建構(gòu)

------------------??關(guān)鍵能力.提升??--------------

考點(diǎn)一電解的原理及規(guī)律

考向一電解原理

1.如圖所示,a、b、c、d均為石墨電極,通電進(jìn)行電解,下列說法正確

的是(D)

CuSO4飽和NaCI

溶液溶液

甲乙

A.電路中電子流向：負(fù)極fd?→c-*bfa~*正極

B.a、C兩極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量相等

C.SOf向b電極移動(dòng),CI響C電極移動(dòng)

D.電解一段時(shí)間，向甲中加CuO可以恢復(fù)原溶液

解析：電子只能在外電路中移動(dòng)，故A錯(cuò)誤;a極產(chǎn)生O2,c極產(chǎn)生Ck,

根據(jù)電子守恒得02~2C12~4e,02和Cb的物質(zhì)的量之比為1：2,故B

錯(cuò)誤;陰離子向陽極移動(dòng),a和C是陽極,所以Sof向a電極移動(dòng),Cl

向C電極移動(dòng),故C錯(cuò)誤。

2.（2022?山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)一診）工業(yè)上氟氣可作為火箭燃料中的氧

化劑?；瘜W(xué)家通過電解氟氫化鉀（KHF2）的氟化氫無水溶液制得氟氣。

已知:KF+HF—KH?制備氟氣的電解裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的

是（D）

鋼電極碳電極電解質(zhì)

A.鋼電極與電源的負(fù)極相連

B.氟氫化鉀在氟化氫中可以電離

C.陰極室與陽極室必須隔開

D.電解過程需不斷補(bǔ)充的X是KF

解析:根據(jù)圖示,碳電極上F失去電子生成F2,發(fā)生氧化反應(yīng),碳電極

為陽極,則鋼電極為陰極,與電源的負(fù)極相連,A正確；由“電解氟氫化

鉀（KHFJ的氟化氫無水溶液制得氟氣”可知,氟氫化鉀（KHF2）的氟化氫

無水溶液能夠?qū)щ?，即氟氫化鉀在氟化氫中可以電離,B正確；陰極室

生成的氫氣與陽極室生成的氟氣能夠發(fā)生劇烈的化合反應(yīng)，必須隔

開,C正確;鋼電極為陰極,碳電極為陽極,陽極生成氣體為氟氣，陰極

放出氫氣，隨著電解的進(jìn)行,H和F元素不斷消耗，電解過程需不斷補(bǔ)

充的X是HF,D錯(cuò)誤。

3.按要求書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。

⑴用惰性電極電解MgCl2溶液。

陽極反應(yīng)式:;

陰極反應(yīng)式:;

總反應(yīng)離子方程式:。

⑵用鐵作電極電解NaCI溶液。

陽極反應(yīng)式:;

陰極反應(yīng)式:;

總反應(yīng)方程式:o

⑶離子液體是一種室溫熔融鹽,為非水體系。由有機(jī)陽離子、AbCR和

AlCD組成的離子液體作電解液時(shí),可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應(yīng)接

電源的極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不

參與電極反應(yīng),陰極反應(yīng)式為O

答案：⑴2CΓ-2e-Ckt

2+

Mg+2H20+2e—H2t+Mg(OH)2I

2+

Mg+2CΓ+2H20±S=Mg(OH)2I+Cl2t+H2↑

(2)Fe-2e-Fe2+

2H20+2e—H2↑+20H

Fe+2H20±≡Fe（OH）2；+H2f

（3）負(fù)4AbCR+3e^=41+7AICD

［易錯(cuò)易混］電解池電極反應(yīng)式書寫注意事項(xiàng)

（1）陽極材料不同，電極產(chǎn)物、電極反應(yīng)式可能不同。

（2）放電后生成的離子是否與電解質(zhì)溶液中未參與放電的離子發(fā)生反

應(yīng)（離子共存）。

⑶注意離子導(dǎo)體（電解質(zhì)）是水溶液還是非水狀態(tài)。

⑷書寫電解池中的電極反應(yīng)式時(shí),可以用實(shí)際放電的離子表示,但書

寫總電解反應(yīng)方程式時(shí),弱電解質(zhì)要寫成分子式。

考向二］電解規(guī)律及電解計(jì)算

4.（2022?浙江金華一模）以石墨為電極，電解Kl溶液（含有少量的酚

醐和淀粉）。下列說法錯(cuò)誤的是（D）

A.陰極附近溶液呈紅色

B.陰極逸出氣體

C.陽極附近溶液呈藍(lán)色

D.溶液的PH變小

解析：以石墨為電極，電解KI溶液,發(fā)生的反應(yīng)為2KI+2H201*2K0H+H2

t+L（類似于電解飽和食鹽水），陰極產(chǎn)物是昂和KoH,陽極產(chǎn)物是I?。

由于溶液中含有少量的酚醐和淀粉,所以陽極附近的溶液會(huì)變藍(lán)（淀

粉遇碘變藍(lán)），陰極附近的溶液會(huì)變紅（溶液呈堿性），A、B、C正確；由

于電解產(chǎn)物有KOH,所以溶液的PH增大,D錯(cuò)誤。

5.（不定項(xiàng)）50OmLKNO3和CU（No3）2的混合溶液中C（NOg）=6.0mol?L,

用石墨作電極電解此溶液,當(dāng)通電一段時(shí)間后,兩極均收集到22.4L

氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），假定電解后溶液體積仍為500mL,下列說法正確的

是（AB）

A.原混合溶液中c（K+）為2mol?L

B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移4mol電子

C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.5mol

D.電解后溶液中中H+）為2mol?L1

解析：電解硝酸鉀和硝酸銅混合溶液時(shí)，陽極上氫氧根離子放電生成

氧氣，陰極上銅離子先放電生成銅單質(zhì)，當(dāng)銅離子完全析出時(shí),氫離子

2+

放電生成氫氣,兩階段的化學(xué)方程式分別為2CU+2H20I*2CU+02t

+

+4H,2H20±*2H2↑+02↑;氣體的物質(zhì)的量為"W"L=imol;每生

成1mol氧氣失去4mol電子,每生成1mol氫氣得到2mol電子，

每生成1mol銅得到2mol電子,所以根據(jù)得失電子守恒得銅的物質(zhì)

的量為ImOlX.molx2=ιmol,則銅離子的物質(zhì)的量濃度為粵

2mol?L-1,根據(jù)電荷守恒得鉀離子濃度為6mol?Ll-2mol?L'×2=

2mol?LΛ第一階段轉(zhuǎn)移了2mol電子,生成的中的物質(zhì)的量為2mol,

H

電解后溶液中FT濃度為*=4mol?L,故選ABo

［歸納拓展］電化學(xué)計(jì)算的原理和方法

（兩極產(chǎn)物及復(fù)原的定量計(jì)算h計(jì)算

-串聯(lián)電路中的各個(gè)電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等

原理

（溶液PH的計(jì)算卜

根據(jù)總先寫出電極反應(yīng)式,再寫出總反應(yīng)式,最

電化學(xué)

（相對原子質(zhì)量的計(jì)算卜保科

1反由式后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算

計(jì)算

（阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算卜Φiτ?^???'s?'??'??Λ?''?^?i'

根據(jù)轉(zhuǎn)

（產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計(jì)算]計(jì)算極產(chǎn)物等類型的計(jì)算,其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)

移電子

,方法,移的電子數(shù)目相等;②用于混合溶液中電

守隼

解的分階段計(jì)算

根據(jù)得正電子守恒建立巳知童與未知信

根據(jù)

關(guān)系式之間的關(guān)系，得出計(jì)算所需的關(guān)系式

考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用

尸典型例題

（2022?湖北卷）含磷有機(jī)物應(yīng)用廣泛。電解法可實(shí)現(xiàn)由白磷直接制備

LKP（CN）J過程如圖所示（Me為甲基）。下列說法正確的是（D）

A.生成1molLi生成N）2],理論上外電路需要轉(zhuǎn)移2mol電子

B.陰極上的電極反應(yīng)為:P1+8CN-4e_4[P（CN）2]

C.在電解過程中CN-向伯電極移動(dòng)

D.電解產(chǎn)生的山中的氫元素來自LiOH

思路點(diǎn)撥

裝置類型價(jià)態(tài)變化反應(yīng)類型電極

圖中

有外信息:失4e->A錯(cuò)誤:

加電電解0+1:疑伊

P—4Li[P(CN)z]?>=>陽極

源法，4

≡反應(yīng)陽陰-C

離離學(xué)錯(cuò)

電解池子子誤

0:還原

2HCN——?Ht反應(yīng)

_______f2

氫元索守恒得2e-B錯(cuò)誤

LiOH>D正確

①變式發(fā)散

（1）該裝置中電子流向?yàn)開______________O

提示:石墨電極一電源正極，電源負(fù)極一伯電極。

（2）上述裝置若改用銅電極,可用其替換哪個(gè)電極?

提示:伯電極。

⑶氟化物有毒,工業(yè)污水中的CN-可通過如圖原理除去（以NaCN為例）,

通電前先向污水中加入適量食鹽并調(diào)整其PH維持堿性。簡述該裝置

處理CN」的工作原理。

ab

-電源卜

X

濃NaoH

溶液

NaOH

稀溶虛

隔膜I隔膜∏

提示:右側(cè)氯離子放電得到次氯酸根離子,所以右側(cè)電極為陽極,b為

電源的正極,a為電源的負(fù)極,污水中的鈉離子會(huì)通過隔膜I（陽離子

交換膜）進(jìn)入左側(cè)，形成氫氧化鈉溶液,CN通過隔膜∏（陰離子交換膜）

進(jìn)入右側(cè),在陽極室被次氯酸根離子氧化為氮?dú)獬ァ?/p>

I'I電解原理在制備物質(zhì)中的應(yīng)用

1.（2022?廣西南寧二模）KI03廣泛用于化工、醫(yī)學(xué)和生活中，工業(yè)上

制備KlO3的工作原理如圖所示。下列說法正確的是（D）

A.a為正極,B極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電子流向:AfafbfB

C.X氣體是H2,每轉(zhuǎn)移2mole,可產(chǎn)生22.4LX氣體

D.A極的電極反應(yīng)式為「+60H-6e—10計(jì)3乩0

解析:根據(jù)圖示可知,題給裝置為電解池,A電極上「發(fā)生失電子的氧

化反應(yīng)生成IOg,A電極為陽極,則a為電源的正極,b為電源的負(fù)極,B

電極為陰極,B極上發(fā)生還原反應(yīng),A錯(cuò)誤；電子流向?yàn)锳-a、b-B,電

子不通過電源的內(nèi)電路,B錯(cuò)誤；由于是所處溫度和壓強(qiáng)未知,不能計(jì)

算乩的體積,C錯(cuò)誤。

2.實(shí)現(xiàn)“碳中和”的重要方式之一是將CO2重新轉(zhuǎn)化成能源。在金屬

氧化物電解池,高溫下電解HzOYO?的混合氣體制備乩和CO是一種新

的能源利用方式,基本原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（D）

O2

A.Y是電源的正極

2

B.陽極的電極反應(yīng)式是20^-4e—O2t

C.總反應(yīng)可表示為H2O+CO21≡H2+CO+O2

D.陰陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1：2

解析：由圖可知,產(chǎn)生氫氣和CO的電極H、C化合價(jià)降低,發(fā)生還原反

應(yīng),為電解池陰極,則X是電源的負(fù)極,Y為正極,A正確;根據(jù)得失電子

守恒可知，陰極每產(chǎn)生1mol乩和1molCO的同時(shí)陽極產(chǎn)生1molO2,

則陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是2：1,D錯(cuò)誤。

考向二電解原理在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

3.（2022?山東煙臺(tái)、德州一模）電解法處理含有C「、N（）3的酸性廢水,

其工作原理及電極b中鐵的化合物的催化機(jī)理如圖所示,H表示氫原

子。下列說法錯(cuò)誤的是（B）

電解法處理酸性廢水鐵的化合物的催化機(jī)理

A.電極b接電源負(fù)極

B.處理1molNO3,電路中轉(zhuǎn)移5mole

C.HClO在陽極生成:C「+H20-2e—HCIO+H*

+

D.H'與Nog反應(yīng)的電極反應(yīng)式為10H+NO3+8e-NH++3H20

解析：由圖知，電極b上硝酸根離子轉(zhuǎn)變?yōu)殓U根離子,被還原,則電極b

為陰極,接電源負(fù)極,A正確;硝酸根離子轉(zhuǎn)變?yōu)殓U根離子,N元素化合

價(jià)從+5降低到-3,則處理1molNO3,電路中轉(zhuǎn)移8mole,B錯(cuò)誤。

4.利用如圖所示裝置可以除去尾氣中的H2S,其中電化學(xué)膜的主要材

料是碳和熔融的碳酸鹽。下列說法錯(cuò)誤的是（A）

尾氣凈化氣

a__________

電化學(xué)膜∣s2^

N2

Is2

A.經(jīng)過處理所得的凈化氣可以直接排放

B.a電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng)

C.b電極通入N的目的是將生成的S2從電極表面及時(shí)帶出

D.由凈化氣中CO2含量明顯增加可知,尾氣處理過程中電化學(xué)膜有損

耗,需定期更換

解析：根據(jù)圖示可知,在a電極上H2S得到電子變?yōu)镠2,由于乩是可燃

性氣體,直接排放可能會(huì)引起爆炸等事故的發(fā)生，因此要經(jīng)處理后再

排放,A錯(cuò)誤;凈化氣中CO?含量明顯增加,不是電化學(xué)膜中的碳被氧化,

而是HzS是酸性氣體,與電化學(xué)膜中的碳酸鹽反應(yīng)產(chǎn)生的，因此電化學(xué)

膜有損耗,需定期更換,D正確。

［思維建模］分析電解過程的思維流程

明確陽極是慚性電極還是活潑電極.

.題目轉(zhuǎn)化任務(wù)發(fā)生在陰極還是陽極，

‘找全離子（包括水電離的H+和OH-）,,

（分a類）-

.并按陰、陽離子分組」

'按”先任務(wù),后規(guī)律”原則排出陰、陽離'

、子在兩極的放電順序，確定放電微粒,

注意分析電極產(chǎn)物與溶液中的離子

或另加入的物質(zhì)是否發(fā)生反應(yīng)

I_L（判斷電極產(chǎn)物,注意溶液的酸堿性、產(chǎn)'

唇也.一物的濃覦姓

［物的溶解性J

’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.

考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)

1.如圖各容器中均盛有海水,鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是

(B)

①②③④

A.③②④①B.④②①③

C.②①③④D.④②③①

解析:根據(jù)圖知,②③裝置是原電池,在②中，金屬鐵作負(fù)極,腐蝕速率

快,③中金屬鐵作正極被保護(hù),所以腐蝕速率②>③,④裝置是電解池,

其中金屬鐵為陽極,加快腐蝕,腐蝕最快,所以腐蝕速率是④>②>①>

③，故選B。

2.（2022?北京期末）下列關(guān)于金屬腐蝕和保護(hù)的說法正確的是

(C)

A.犧牲陽極保護(hù)法利用電解原理

B.金屬化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)是M-ne-Mπ+,電子直接轉(zhuǎn)移給還原劑

C.外加電流保護(hù)法在通電時(shí),被保護(hù)的金屬表面腐蝕電流降至零或接

近零

D.銅碳合金鑄成的銅像在酸雨中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)一，正極的電極反應(yīng)

為2H*+2e=Hzt

解析:金屬化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)是金屬作還原劑ne——M",電子直接轉(zhuǎn)

移給氧化劑,B錯(cuò)誤;銅碳合金鑄成的銅像在酸雨中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí),

碳作正極，電極反應(yīng)為02+4e+4H-2H20,D錯(cuò)誤。

3.在日常生活中，我們經(jīng)?？吹借F制品生銹、鋁制品表面出現(xiàn)白斑等

眾多的金屬腐蝕現(xiàn)象,可以通過下列裝置所示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。下列說

法正確的是(B)

I正極工一工負(fù)極

食鹽水J

浸泡過一^

明-水??食

的鐵釘.~^7~鹽

圖H水

圖I

用Nael溶液潤

濕的活性炭

浸有NaClI電流表I

溶液的濾紙,hZJ

鋁箔/

圖In

A.按圖I裝置實(shí)驗(yàn),為了更快、更清晰地觀察到液柱上升,采用酒精燈

加熱左邊的具支試管的方法

B.圖ΠI裝置的總反應(yīng)為4Al+302+6H20-4Al(0H)3,生成的AI(OH)3進(jìn)

一步脫水形成白斑

C.圖∏是圖I所示裝置的原理示意圖，圖∏的正極材料是鐵

D.鋁制品表面出現(xiàn)白斑可以通過圖ffl裝置進(jìn)行探究,CI由活性炭區(qū)

向鋁箔區(qū)遷移,并在鋁箔上發(fā)生電極反應(yīng):2C1-2e-Cbf

解析:具支試管內(nèi)氣體受熱,壓強(qiáng)增大,部分氣體逸出，冷卻后,氣體壓

強(qiáng)減小,不能更快、更清晰地觀察到液柱上升,A錯(cuò)誤;正極與負(fù)極反

應(yīng)式相加得到圖HI裝置的總反應(yīng)為4A1+3O2+6H2O-4A1(OH)3,生成的

AI(OH)3進(jìn)一步脫水形成白斑,B正確;鋁箔為負(fù)極,反應(yīng)式為4Al-12e

3+

—4A1,活性炭為正極,反應(yīng)式為302+12e+6H20-120H,D錯(cuò)誤。

微專題13電化學(xué)離子交換膜的分析與應(yīng)用

離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對溶液里的離子具有選擇透過能力

的高分子膜。因它對離子具有選擇透過性,且電化學(xué)性能優(yōu)良,在涉及

電化學(xué)的工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

離子交換膜的功能與分類

L功一使離子選擇性定向移動(dòng),平衡整個(gè)溶液

能的離子濃度或電荷

陽離子J只允許陽離子通過,阻止陰

交換膜口離子和氣體通過

離麗商手?j只允許陰離子通過,阻止陽

子

交類_交換膜離子和氣體通過

換型

膜質(zhì)子

T只允許質(zhì)子(H+)通過

交換膜

U雙極膜H使H+、OH-分別向兩極移動(dòng)

「隔離某些離子,防止某些副反應(yīng)的發(fā)生

.作，制備特定產(chǎn)品

用

?物質(zhì)分離、提純

尸典型例題

(2020?山東卷)微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置,利用

微生物處理有機(jī)廢水獲得電能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)海水淡化?，F(xiàn)以NaCl溶液

模擬海水,采用惰性電極,用下圖裝置處理有機(jī)廢水（以含CLCOO的溶

液為例）。下列說法錯(cuò)誤的是（B）

+

A.負(fù)極反應(yīng)為C?C00+2H20-8e-2C02t+7H

B.隔膜1為陽離子交換膜,隔膜2為陰離子交換膜

C.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí),模擬海水理論上除鹽58.5g

D.電池工作一段時(shí)間后，正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2：1

種思路點(diǎn)撥川—________________

③確定隔

陰離子交換膜膜種類陽離子交換膜

?Qt原理到問題

a極一

①確定電極。

失電子，負(fù)極

信息到電極Llr,

生物膜有機(jī)模擬酸性

廢水海水水溶液

②確定離子

Cr移動(dòng)方向Na+

電極到原理

解析:結(jié)合圖示可知放電時(shí)的電極反應(yīng)如下表

電極名稱電極反應(yīng)

負(fù)極（a極）CH3C00>2H20-8e—

+

2C02t+7H

正極(b極)2H'+2e——H2↑

根據(jù)上述分析可知,A項(xiàng)正確;該電池工作時(shí),Cl向a極移動(dòng),Na,向b

極移動(dòng)，即隔膜1為陰離子交換膜,隔膜2為陽離子交換膜,B項(xiàng)錯(cuò)誤;

電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，向a極和b極分別移動(dòng)1molCI-和1mol

Na,則模擬海水理論上可除鹽58.5g,C項(xiàng)正確；電池工作時(shí)負(fù)極產(chǎn)生

CO2,正極產(chǎn)生H2,結(jié)合正、負(fù)極的電極反應(yīng)知,一段時(shí)間后，正極和負(fù)

極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2：1,D項(xiàng)正確。

①變式發(fā)散

(1)微生物燃料電池(MFC)耦合人工濕地(CW)系統(tǒng)可用于生產(chǎn)、生活廢

水處理并提供電能,系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)電微生物由根沉積物和廢水提供,其原

理如圖所示。該系統(tǒng)A極反應(yīng)式與上題中b極是否相同？

提示:不相同,題給系統(tǒng)A極反應(yīng)式為02+4e^+4H^-=2?0o

⑵如圖生物電化學(xué)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)還原CO2產(chǎn)生甲烷，電極A、B與電源連

接順序如何?應(yīng)選用何種交換膜？

提示:A接電源正極為陽極,B接電源負(fù)極為陰極;選用陽離子交換膜。

［歸納拓展］判斷隔膜種類的方法

根據(jù)離子交換膜的作用判斷離子交換膜的類型：

⑴若作用為制備特定產(chǎn)品或進(jìn)行物質(zhì)分離、提純,則根據(jù)所制備、提

純的產(chǎn)品，離子發(fā)生定向移動(dòng)得到產(chǎn)品。

⑵若作用為阻止副反應(yīng)的發(fā)生,則某些離子不能移動(dòng)到能發(fā)生副反

應(yīng)的區(qū)間。

（3）若兩者都不是,則根據(jù)電中性原則進(jìn)行判斷。

6針對訓(xùn)練

1.（2022?河南開封模擬）利用光電催化技術(shù)分解水,并實(shí)現(xiàn)C02轉(zhuǎn)化

為CHQH,其簡易電化學(xué)裝置如圖所示。下列說法中錯(cuò)誤的是（D）

HX少量）

CO2

CH3OH

、電極N

（負(fù)載催化劑）

交換膜

A.交換膜為質(zhì)子OO交換膜

B.該電化學(xué)裝置中能量轉(zhuǎn)化形式不止一種

C.電極N反應(yīng)式之一為6H+C02+6e—CH30H+H20

D?若電極M上分解18g水,則電極N上有2g慶生成

解析:氫離子透過交換膜由左側(cè)向右側(cè)遷移,故交換膜為質(zhì)子交換

膜,A正確;題給裝置中太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能

轉(zhuǎn)化為光能、熱能等,B正確；電極N為正極，電極反應(yīng)式為6H^+C02+6e

+

—CH30H+H20>2H+2e—H2t,C正確;電極N上二氧化碳和氫離子均

得電子,無法計(jì)算實(shí)際生成氫氣的量,D錯(cuò)誤。

2.（2022?湖北華中師大附中模擬）利用硫酸鎰溶液可通過離子交換

膜組合工藝獲得Mn、Mno2、H2SO,1,原理如圖所示：

膜a膜b

MnSO4+稀硫酸MlISO4

稀硫酸循環(huán)液中性液

下列說法中正確的是（C）

A.膜a為陰離子交換膜

2+

B.陽極電極反應(yīng)式為Mn+2e+2H2O-MnO2+4H^

C.陰極區(qū)若pH過低,則鋅的產(chǎn)率降低,此時(shí)陰極副產(chǎn)物為H2

D.電解過程中，每有0.2治個(gè)電子通過,可產(chǎn)生9.8gH2SOK設(shè)NA為阿

伏加德羅常數(shù)的值）

解析:陽離子在溶液中向右移動(dòng),所以陽極產(chǎn)生的H*通過膜a進(jìn)入中間

室,故膜a為陽離子交換膜,A錯(cuò)誤；由圖可知左側(cè)為陽極，陽極失電子,

2

發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Mn-2e^+2H20-Mn02+4H;B錯(cuò)誤；陰極

區(qū)若PH過低，即溶液中c（Fr）過大,可能發(fā)生反應(yīng)2H+2e=H2t,則錦

的產(chǎn)率降低,c正確；電解總反應(yīng)為2MnSO4+2H2O=≡Λfn+MnO2+2H2SO4,所

以電解過程中，每有0.2NA個(gè)電子通過,可產(chǎn)生19.6gH2SO4,D錯(cuò)誤。

3.科研人員提出了一種如圖所示的光電催化體系,該體系利用雙極膜

既能將SO2轉(zhuǎn)化為SOf所釋放的化學(xué)能用于驅(qū)動(dòng)陰極乩。2的高效生成,

也可以實(shí)現(xiàn)煙氣脫SO2。下列說法錯(cuò)誤的是（B）

A.陰極反應(yīng)為2H+02+2e-H2O2

B.電解液中有2個(gè)離子交換膜,膜b為陽離子交換膜,膜a為陰離子交

換膜

C.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，陽極區(qū)pH降低

D.每生成1molSOf,伴隨著1molH2O2的生成

解析:根據(jù)裝置知,左側(cè)電極為二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸根離子的過程,S

元素化合價(jià)升高,失電子,作陽極,則直流電源的左側(cè)是正極,右側(cè)是

陰極,為氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為過氧化氫的過程。陰極反應(yīng)

為2H+02+2e-H2O2,A正確；由裝置圖知,氫氧根離子通過靠近陽極的

交換膜進(jìn)入陽極參加反應(yīng),應(yīng)該為陰離子交換膜,氫離子通過靠近陰

極的交換膜進(jìn)入陰極參加反應(yīng),應(yīng)該為陽離子交換膜,B錯(cuò)誤;左側(cè)電

極為二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸根離子的過程,氫氧根離子被消耗,堿性減

弱,pH降低,C正確;二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸根離子,每生成1mol硫酸根

離子,轉(zhuǎn)移2mol電子,根據(jù)得失電子守恒知,生成的過氧化氫是

1mol,D正確。

微專題14多池、多室的電化學(xué)裝置

1.常見串聯(lián)裝置圖

模型一外接電源與電解池的串聯(lián)（如圖）

ZnQir!k^CuCUU、Fe

稀硫酸稀硫酸

AB

A、B為兩個(gè)串聯(lián)電解池,相同時(shí)間內(nèi)，各電極得失電子數(shù)相等。

模型二原電池與電解池的串聯(lián)（如圖）

ZnU∣VcuCuQ∣?yC

型三.,三--

稀硫酸稀硫酸

AB

兩圖中,A均為原電池,B均為電解池。

2.常見多室電化學(xué)裝置

⑴電滲析法處理廢水、廢氣：陰、陽離子在電場的作用下,透過離子

交換膜向相應(yīng)電極移動(dòng),實(shí)現(xiàn)污染物處理、分離或產(chǎn)品富集回收。

⑵隔膜電解制備物質(zhì):離子交換膜將電解池分成兩個(gè)或兒個(gè)區(qū)域,在

某個(gè)區(qū)域制備產(chǎn)物,根據(jù)制備產(chǎn)物的需要,確定是用陰離子交換膜還

是陽離子交換膜或陰、陽離子交換膜的位置。

尸典型例題

甲池是一種常見的氫氧燃料電池,如圖所示。一段時(shí)間內(nèi)乙池,D中進(jìn)

入10mol混合氣體,其中苯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為20%（雜質(zhì)不參與反

應(yīng)），C中出來的氣體是含苯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為10%的混合氣體（不含

電該條件下苯、環(huán)己烷都為氣態(tài)）。下列說法不正確的是（D）

A.甲池中A處通入02,E處有放出，且體積相等（標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定）

B.甲池中H-由G極移向F極，乙池中Ir由多孔惰性電極移向惰性電極

C.乙池中惰性電極上發(fā)生反應(yīng)：O+6H*+6e-0

D.導(dǎo)線中共傳導(dǎo)12mol電子

才思路點(diǎn)撥

辨裝置判電極推物質(zhì)

還原反應(yīng)(反應(yīng)類型)

1T|

0-O(物質(zhì)變化)

解析：由題意和圖示可知，甲池為氫氧燃料電池，乙池為電解池,根據(jù)

乙池中，惰性電極處苯被還原為環(huán)己烷知,惰性電極發(fā)生還原反應(yīng),為

陰極,多孔惰性電極為陽極,則G極與陰極相連,為原電池負(fù)極,F極為

正極。甲池中F為正極,A處通入氧氣,G為負(fù)極,B處通入氫氣,E處為

電解池陽極產(chǎn)物，陽極上水放電生成氧氣和由于電子轉(zhuǎn)移守恒,故

A處和E處的氧氣的物質(zhì)的量相等,體積相等,A正確；10mol含苯的

物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為20%的混合氣體,經(jīng)過電解生成10mol含苯的物質(zhì)的

量分?jǐn)?shù)為10%的混合氣體,則被還原的苯的物質(zhì)的量為10mol×

(20%-10%)=lmol,由電極方程式得轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6mol,D錯(cuò)

誤。

①變式發(fā)散

(1)試寫出F、G及多孔惰性電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式。

提示：

F:02+4e+4H-2?0;

G1H2-2e-2H';

,

多孔惰性電極：2乩0-4e=—4H+02t(或40H-4e-2H20+02↑)。

⑵裝置工作時(shí)，甲池溶液和乙池右側(cè)水溶液pH如何變化？

提示:逐漸增大;不變。

（3）若保證乙池電極反應(yīng)不變,可在水中加入何種物質(zhì)增強(qiáng)溶液的導(dǎo)

電性？

提示:氫氧化鈉、硫酸等。

［思維路徑］多池串聯(lián)問題的解答思路

針對訓(xùn)練

1.（2022?山東日照一模）相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃

差電池。如圖所示裝置是利用濃差電池電解NazSOi溶液（a、b電極均

為石墨電極），可以制得。2、H2、HzSOi和NaOH。下列說法錯(cuò)誤的是

D)

A.a為電解池的陰極

B.電池放電過程中,CU⑵電極上的電極反應(yīng)為Cu-2e-Cu2+

C.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，1molSO4通過膜d向右移動(dòng)

D.電池從開始工作到停止放電，電解池理論上可制得120gNaOH

解析：電解池可以制得O2、H2、H2SO∣和NaOH,根據(jù)電解池分析知，左邊

得至I」NaOH和H2,右邊得到。2、H2SOb則a為陰極,b為陽極,貝IJCu(2)

為負(fù)極,Cu⑴為正極,A正確；電池放電過程中,Cu⑵為負(fù)極,則負(fù)極

反應(yīng)為Cu-2e-Cu2+,B正確；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，陽極區(qū)剩

余2molH*,要使溶液呈電中性,則1molSOf通過膜d向右移動(dòng),C

正確；電池放電過程中,Cu⑵的電極反應(yīng)為Cu-2e-Cu2+,Cu⑴的電

極反應(yīng)為Cu2'+2e—Cu,反應(yīng)前原電池左邊硫酸銅的物質(zhì)的量為

5mol,右邊硫酸銅的物質(zhì)的量為1mol,電池停止放電時(shí),左右兩邊硫

酸銅的物質(zhì)的量均為3mol,因此右側(cè)有2mol銅離子