第23講電解池金屬的腐蝕與防護2024年高考化學(xué)卓越講義

第23講電解池金屬的腐蝕與防護

考點導(dǎo)航

考點一電解的原理

重難點辨析

1.電解定義

在電流作用下，電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。

2.能量轉(zhuǎn)化形式

電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

3.電解池

(1)構(gòu)成條件

①有與電源相連的兩個電極。

②電解質(zhì)溶液(或熔融鹽)。

③形成閉合回路。

(2)也極名稱及電極反應(yīng)式(如圖)

(3)電子和離子的移動方向

4.陰陽兩極上放電順序

陰離子失去電子或陽離子得到電子的過程叫放電。離子的放電順序取決于離子本身的性質(zhì)即離子得失電子

的能力，另外也與離了?的濃度及電極材料有關(guān)。

(1)陰極：陰極上放電的總是溶液中的陽離子，與電極材料無關(guān)。氧化性強的先放電，放電順序：

(2)陽極：若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。

若是惰性電極作陽極，則僅是溶液中的陰離子放電，常見離子的放電順序是

一般情況卜，離子按上述順序放電，但如果離子濃度相差十分懸殊，離子濃度大的也可以先放電。如理論

上H卡的放電能力大于Fe2+、ZM+,但在電解濃度大的硫酸亞鐵或硫酸鋅溶液中，由丁溶液中c(Fe2+)或c(Zn2

一)2c(H-),則先在陰極上放電的是Fe2+或Zn2+,因此陰極上的主要產(chǎn)物為Fe或Zn；但在水溶液中，Al3\

Mg2\Na.等是不會在陰極上放電的。

規(guī)律?方法?技巧?點拔

1.做到“三看”，正確書寫電極反應(yīng)式

⑴一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被電解(注：Fe生成Fe2+).

(2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。

(3)三看電解質(zhì)狀態(tài),若是熔融狀態(tài)廁一般為金屬的電冶煉。

2.電化學(xué)綜合計算的三種常用方法

⑴根據(jù)總反應(yīng)式計算

先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)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(chǎn)物、正負兩極產(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用于混合溶液中電解的分階段計算。

(3)根據(jù)關(guān)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(gòu)建計算所需的關(guān)系式。

如以通過4mole一為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式，

(式中M為金屬,〃為其離子的化合價數(shù)值)

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)式，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。

【提醒】在電化學(xué)計算中，還常利用。=入和Q=〃(<OXNAXX1(T9c來計算電路中通過的電量。

3.用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律

電解質(zhì)電解質(zhì)溶

類型實例電極反應(yīng)特點溶液pH

濃度液復(fù)原

NaOH溶液增大增大加水

陰極:4H++4e—2H2T

電解水型H2sOJ溶液增大減小加水

陽極:4()H4e-2H20+04

Na2sCh溶液增大不變加水

HCI溶液電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分減小增大通氯化氫

電解電解質(zhì)型

C11C12溶缶別在兩極放電減小——加氯化銅

陰極:FLO放電生堿生成新

放H?生堿型NaCI溶液增大通氯化氫

陽極:電解質(zhì)陰離子放電電解質(zhì)

陰極:電解質(zhì)陽離子放電生成新

放。2生酸型CuSOi溶液減小加氧化銅

陽極:用。放02生酸電解質(zhì)

典型例題剖析

考向1電解池工作原理

【典例1】（2022?全國?高三專題練習(xí)）下列有關(guān)電化學(xué)的說法正確的是

A.原電池的金屬負極質(zhì)量一定減小B.待充電電池的奐極應(yīng)與電源正極相連

C.電解池的電解質(zhì)溶液質(zhì)量一定減小1）.原電池工作時在溶液中電流由負極到正極

【答案】D

【解析】A.原電池放電時，負極質(zhì)量可能增大、可能不變也可能減小，如鉛蓄電池中負極電極反應(yīng)式為

Pb2e+SO；-=PbSO41,負極質(zhì)量增加，燃料電池中負極材料質(zhì)量不變，故A借誤；

B.蓄電池充電時，其負極應(yīng)與電源的負極相連，正極與電源的正極相連，故B錯誤：

C.電解池的電解質(zhì)溶液質(zhì)量可能不變，如精煉銅，電解質(zhì)溶液CuSCU的質(zhì)量不變，故C錯誤；

D.原電池工作時，外電路中電流是從正極經(jīng)過導(dǎo)線到負極，電池內(nèi)部電流從負極經(jīng)溶液到正極，故D正

確；

故選：Do

【變式練1］（2023秋?河南?高三校聯(lián)考開學(xué)考試）我國科學(xué)家采用雙極膜實現(xiàn)連續(xù)合成氨，電解裝置工作

原理如圖所示。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH,并在電流作用下分別向兩極遷移。

卜列說法錯誤的是

A.催化電極a上的電勢低于催化電極b

B.工作一段時間后，右室中c（OH）不變

C.生成氨氣和氧氣的質(zhì)量比為17:64

D.若使用鉛酸蓄電池作電源，獲得ImolNFh時，鉛酸蓄電池中有8molH?O生成

【答案】B

【解析】由示意圖可知，催化電極a上的電極反應(yīng)為：6H2O+NO；+8e=NH3T+9OH-,電極a為陰極；

催化電極b上的電極反應(yīng)為：8OH-8e=2O2T+4H.O.電極b為陽極。

A.催化電極a（陰極）上的電勢低于催化電極b（陽極），故A正確：

B.當電路中轉(zhuǎn)移8moie-時，右室消耗8moiOT,同時生成4m3也0,且雙極膜會向右室遷移8moiOH-，

因此右室中dOH）減小，故B錯誤；

D.電解池陰極的電極反應(yīng)式為2NO"12H*+10e-=N?T+6H2。

【答案】D

【解析】圖示的電化學(xué)裝置除去NO；屬于電解裝置，硝酸根轉(zhuǎn)億為氮氣的轉(zhuǎn)化應(yīng)該是在陰極上發(fā)生的，所

以是電源的負極，陰極上的電極反應(yīng)為：離子交換膜允許氫離子通過，據(jù)

b2NO；+12H-+10e=N2t+6H2O,

此回答。

A.硝酸根轉(zhuǎn)化為氮氣的轉(zhuǎn)化應(yīng)該是在陰極上發(fā)生的，所以b是電源的負極，a是正極，故A錯誤；

B.圖示的電化學(xué)裝置除去NO；屬于電解裝置，把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故B錯誤；

C.鉛蓄電池中，Pb作負極、正極為PbO?,根據(jù)分析可知b是電源的負極，則鉛蓄電池b端電吸材料為Pb,

故C錯誤；

D.硝酸根轉(zhuǎn)化為氮氣的轉(zhuǎn)化應(yīng)該是在陰極上發(fā)生的，電極反應(yīng)為：21^03+12可+1。6=沖7+6比0,故口正

確。

故選：Do

【變式練3］（2023秋?湖南?高三校聯(lián)考階段練習(xí)）含有硝酸鹽和亞硝酸鹽的酸性廢水可導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化,

引發(fā)環(huán)境污染。如圖是利用電化學(xué)原理處理NO；的原理，下列有關(guān)敘述錯誤的是

A.直流電源為鉛蓄電池時，PbO2極連接X電極

B.Y電極上發(fā)生還原反應(yīng)

陽極電極反應(yīng)方程式為+

C.2H?O-4e=O2T+4H

D.當產(chǎn)生28gNz時，一定有6moi日穿過質(zhì)子交換膜

【答案】D

【解析】A.NO；在Y電極得到電子轉(zhuǎn)化為氮氣，即Y為陰極，X為陽極，鉛蓄電池PbO?極為正極，故A

正確；

B.Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確；

C.陽極區(qū)電解質(zhì)為硫酸溶液，故電極反應(yīng)式為2HQ-4e-=O2T+4H，，故C正確；

D.由「不能確定參與電極反應(yīng)的NO；中氮元素的具體化合價，所以轉(zhuǎn)移電子數(shù)無法確定，H遷移數(shù)量無

法確定，故D錯誤；

故選Do

【變式練4]（2023秋?廣東佛山?高三統(tǒng)考開學(xué)考試）2022年我國十大科技突破——海水直接電解制H?,

其工作原理如圖，防水透氣膜只能水分子通過。下列說法正確的是

A.a為電解池的陰極

B.b的電極反應(yīng)方程式：2H2O+2C-=H2?+2OH-

C.去除透氣膜，a極發(fā)生的電極反應(yīng)不變

D.電解池工作時，海水側(cè)的離子濃度理論上逐漸減小

【答案】B

【解析】由圖示可知，該裝置為電解池，陰離子氫氧根向a極移動，故a為電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成

氧氣，b作電解池陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣。

A.陰離子氫氧根向a極移動，故a為電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，A錯誤；

B.b的電極反應(yīng)方程式：2H2O+2e-=H2T+2OH-,B正確：

C.去除透氣膜，海水中氯離子在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，故a極發(fā)生的電極反應(yīng)發(fā)生變化，C錯誤；

D.電解池工作時,溶劑水不斷通過透氣膜進入a、b兩極發(fā)生反應(yīng)，海水側(cè)的離子濃度理論上逐漸增大，D

錯誤；

故選

三年真題?兩年模擬

1.（2023?重慶?統(tǒng)考高考真題）電化學(xué)合成是?種綠色高效的合成方法。如圖是在酸性介質(zhì)中電解合成半胱

氨酸和煙酸的示意圖。卜列敘述特談的是

A.電極a為陰極

B.FT從電極b移向電極a

C%^/COOH

+

+2H2O-6e-=[J+6H

D.生成3moi半胱氨酸的同a時生成Imol煙酸

【答案】D

【解析】該裝置是電解池，電極b上3甲基毗咤轉(zhuǎn)化為煙酸過程中，加氧少氫、發(fā)生氧化反應(yīng)，則b為陽極,

NH2

S—HC—CH—COOH

2NH2

a為陰極，陰極電極反應(yīng)式為1「八八+2e+2H'=2I_

S—H^C—CH—COOHHS—H2C—CH—COOH

一I

NH2

A.a極上硫元素化合價升高，a為陰極，A正確；

B.電解池中陽離子移向陰極，則H，移向a電極，B正確；

C.電極b上3甲基I此咤轉(zhuǎn)化為煙酸過程中發(fā)生氧化反應(yīng)，在酸性介質(zhì)中電極反應(yīng)式為:

鼾弋2H2。…Cf8OH+6H+=正確；

NH2

D.根據(jù)電子守恒可得關(guān)系式：（|丫?6e~6|,因

“HS—H2C—CH—COOH

此生成6mol半胱氨酸的同時生成Imol煙酸，D錯誤；

故選：Do

2.（2023?廣東?統(tǒng)考高考真題）用一種具有“卯樺”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池（下圖），可實現(xiàn)大電流催化電解

KNO3溶液制氨。工作時，也0在雙極膜界面處被催化解離成H+和OH,有利于電解反應(yīng)順利進行。下列

說法不正確的是

A.電解總反應(yīng)：KNO5+3H2O=NH3H,O+2O2T+KOH

B.每生成1molNH/H?。，雙極膜處有9moi的HQ解而

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，“卯棉”結(jié)構(gòu)可提高氨生成速率

【答案】B

【解析】由信息大電流催化電解KNC）3溶液制氨可知，在電極a處KNO3放電生成NH3,發(fā)生還原反應(yīng)，故

電極a為陰極，電極方程式為NO；+8e-7HQ=NH/Hg+9OH-,電極b為陽極，電極方程式為

4OH-4e=O2T+2H2O,“卯樟”結(jié)構(gòu)的雙極膜中的H卡移向電極a,OFT移向電極b。

A.由分析中陰陽極電極方程式可知，電解總反應(yīng)為KNOS+BHZOMNHJ-HZO+ZOZT+KOH,故A正確;

B.每生成ImolNH3H2。，陰極得8moic，同時雙極膜處有8moi進入陰極室,即有8moi的H?。解離,

故B錯誤；

C.電解過程中，陽極室每消耗4moiOH,同時有4moiOIT通過雙極膜進入陽極室，KOH的物質(zhì)的量不

因反應(yīng)而改變，故C正確；

D.相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯禪”結(jié)構(gòu)具有更大的膜面積，有利于H?O被催化解離成H+和01「，可提高

氨生成速率，故D正確；

故選B.

3.（2023?浙江?統(tǒng)考再考真題）氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進的設(shè)計可大幅度降低能耗，下列說法木至項

的是

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：2HQ+2e-=H2T+2OH-

C.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

【答案】B

【解析】A.電極A是氯離子變?yōu)槁葰猓蟽r升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極,

發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確：

B.電極B為陰極，通入氮氣，氯氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：2H2O+4e+O2=4OH-,故B錯誤；

C.右室生成氫氧根.應(yīng)選用陽離子交換膜,左邊的鈉離子進入到右邊.在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，

故C正確；

D.改進設(shè)計中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能

耗，故D正確。

綜上所述，答案為B。

4.12023?湖北?統(tǒng)考高考真題）我國科學(xué)家設(shè)計如圖所示的電解泡，實現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。

該裝置工作時陽極無C1?生成且K0II溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為xmol」。o下列說法錯誤的

是

A.b電極反應(yīng)式為2H?0+2e-=H2T+2OH-

B.離子交換膜為陰離子交換膜

C.電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜

D.海水為電解池補水的速率為2xmol?h"

【答案】D

【解析】由圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a電極與電源正極相連，為電解池的陽極，b電極與

電源負極相連，為電解池的陰極，陰極反應(yīng)為2H2O+2e=H2T+20H,陽極反應(yīng)為40H4e=ChT+2H2O,電池總

通電

反應(yīng)為2H20-2H2T+O2T，據(jù)此解答。

A.b電極反應(yīng)式為b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O+2e=H2T+20H,故A正確；

B.該裝置工作時陽極無Cb生成且KOH濃度不變，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為40H4e=ChT+2H20,為保持OH

離子濃度不變，則陰極產(chǎn)生的0H離子要通過離子交換膜進入陽極室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換摸，

故B正確；

C.電解時電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動能高的水可穿過PTFE膜，為電解池補水，故C正確；

D.由電解總反應(yīng)可知,每生成Imollb要消耗ImolILO,生成出的速率為加。1?仁,則補水的速率也應(yīng)是

xinolh-'，故D錯誤;

答案選D。

5.12023?遼寧?統(tǒng)考高考真題）某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT

可抑制0?產(chǎn)生。下列說法正確的是

A.b端電勢高于a端電勢B.理論上轉(zhuǎn)移2moid生成4gH2

+

C.電解后海水pH下降D.陽極發(fā)生：Cr+H20-2e-=HC10+H

【答案】D

【解析】由圖可知，左側(cè)電極產(chǎn)生氧氣，則左側(cè)電極為陽極，電極a為正極，右側(cè)電極為陰極，b電極為負

極，該裝置的總反應(yīng)產(chǎn)生氧氣和氫氣，相當于電解水，以此解題。

A.由分析可知，a為正極，b電極為負極，則a端電勢高于b端電勢，A錯誤；

B.右側(cè)電極上產(chǎn)生氫氣的電極方程式為：2H=2e=H23則理論上轉(zhuǎn)移2moie-生成2gH2,B錯誤；

C.由圖可知，該裝置的總反應(yīng)為電解海水的裝置，隨著電解的進行，海水的濃度增大，但是其pH基本不

變，C錯誤；

D.由圖可知，陽極上的電極反應(yīng)為：Cl+H^0-2c=HCIO+W,D1E確：

故選Do

6.：2023?全國?統(tǒng)考高考真題）用可再生能源電還原CO2時，采用高濃度的K，抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)

來提高多碳產(chǎn)物（乙烯、乙醇等）的生成率，裝置如下圖所示。下列說法正確的是

A.析氫反應(yīng)發(fā)生在kO'-Ti電極上

B.C「從Cu電極遷移到kO「Ti電極

C.陰極發(fā)生的反應(yīng)有：2CO,+12H+I2e-=C2H4+4H2O

D.每轉(zhuǎn)移Imol電子，陽極生成1L2L氣體(標準狀況)

【答案】C

【解析】由圖可知，該裝置為電解池，與直流電源正極相連的IrOxTi電極為電解池的陽極，水在陽極失去

(

電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H?O4e=O2t+4H,銅電極為陰極，酸性條件下二氧

化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等，電極反應(yīng)式為2co2+12H++12e』C2H4+4H2。、

+

2CO2+12H+12e-=C2H5OH+3H2O,電解池工作時，氫離子通過質(zhì)子交換膜由陽極室進入陰極室。

A.析氫反應(yīng)為還原反應(yīng)，應(yīng)在陰極發(fā)生，即在銅電極上發(fā)生，故A錯誤：

B.離子交換膜為質(zhì)子交換膜，只允許氫離子通過，C1不能通過，故B錯誤；

C.由分析可知，銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等，電

極反應(yīng)式有2co2+12H++12e』C2H4+4H9,故C正確；

D.水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O4e=O2t+4H(,每轉(zhuǎn)移Imol電

子，生成2,在標況下體積為，故D錯誤；

答案選Co

考點二電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

重難點辨析

1.氯堿工業(yè)

(1)電極反應(yīng)

陽極反應(yīng)式：2c「一2e--CLt(氧化反應(yīng))

陰極反應(yīng)式：2H‘+2e=H2t(還原反應(yīng))

(2)總反應(yīng)方程式

2NaCl+2H2。型且2NaOH+H2t+C12t

(3)氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程圖

2.電鍍

下圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問題：

(1)鑲件作陰極，鍍層金屬銀作陽極。

(2)電解質(zhì)溶液是AgNO.3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。

(3)電極反應(yīng)：

陽極：Ag—e-=Ag；

陰極:Ag>4-e-=Ago

(4)特點：陽極溶解，陰極沉枳，電鍍液的濃度不變。

3.電解精煉銅

(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)：

陽極：Zn—2c-—Zn2*^Fc-2c-=Fc2+>Ni—2c-—Ni2+xCu-2c-=Cu2+；

陰極：Cu2++2e-=Cuo

4.電冶金

利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。

⑴冶煉鈉

2NaCl(熔融)暨i2Na+Cbt

電極反應(yīng)：

陽極:2C1--2e-=Ci2t；陰極：2Na++2e~=2Na?

(2)冶煉鋁

2Al2。3(熔融)里空4A1+3O2t

電極反應(yīng)：

2-

陽極：6O--12e=3O2t；

陰極：4Al口一+12c-=4Al。

規(guī)律?方法?技巧?點拔

1.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(chǎn)物:陽極——電極溶解、逸出02(或陽極區(qū)酸性增強)或。2；陰極一析出金屬、逸出或陰

極區(qū)堿性增強)。

⑹根據(jù)反應(yīng)類型:陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。

典型例題剖析

考向1電解原理的應(yīng)用

【典例1】（2023?全國?高三專題練習(xí)）工業(yè)上先后用下列方法制備金屬鈉：

①用石墨作電極電解熔融氫氧化鈉制鈉。

1100℃小小

②鐵與熔融氫氧化鈉作用制鈉：3Fe+4NaOH=----=Fe3O4+2H2T+4NaT。

③電解熔融氯化鈉。

卜列有關(guān)說法正確的是

A.電解熔融氫氧化鈉制鈉的反應(yīng)為4NaOH（熔融）姓里4Na+2O?T+2H2T

B.在電解熔融氯化鈉的電解槽（如圖）中，石墨為陽極，鐵為陰極

C.電解熔融氯化鈉時，Na一向陽極移動

D.方法①與②制得等量的鈉，兩反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等

【答案】B

一通電A

【解析】A.電解熔融氫氧化鈉時，生成鈉、水和氧氣，電池總反應(yīng)為4NaOH（熔融）-4Na+O2T42Hp,

故A錯誤；

B.電解熔融氯化鈉時，電解槽的陽極如果用活潑金屬材料，則會導(dǎo)致電解時陽極放電而不是電解質(zhì)中的陰

離子放電，可用石墨作陽極，故B正確；

C.電解熔融氯化鈉時，鈉離子向陰極移動，氯離子向陽極移動，故C錯誤；

D.方法①中只有鈉離子得電子，方法②中不僅有鈉離子還有氫離子得電子，所以制得相等量的鈉，兩反應(yīng)

中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)不相等，故D錯誤；

故選：Bo

【變式練1］（2023秋?全國?高三校聯(lián)考開學(xué)考試）某小組設(shè)計利用鹽湖水的工業(yè)流程如下圖所示：

卜.列敘述正確的是

A.根據(jù)物質(zhì)組成分類，純堿和燒堿都屬于堿

B.利用氯化鈉溶解度隨溫度升高而減小提取粗鹽

C.上述制備燒堿的副產(chǎn)品可以用于制備鹽酸

D.工業(yè)制備鈉的尾氣可以直接排入空氣中

【答案】C

【解析】A.純堿是碳酸鈉的俗稱，屬于鹽類，不屬于堿，故A錯誤：

B.氯化鈉的溶解度隨溫度升高而增大，但溶解度隨溫度變化小，故B錯誤；

C.由圖可知，制備燒堿的副產(chǎn)品為氫氣和氯氣，氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫，氯化氫溶于水得到與水，

所以制備燒堿的副產(chǎn)品可以用于制備鹽酸，故C正確；

D.工業(yè)制備鈉的尾氣為有毒的氯氣，直接排入空氣中會污染環(huán)境，所以不能直接排入空氣中，故D錯誤;

故選C。

【變式練2］（2023秋?山西大同?高三統(tǒng)考開學(xué)考試）根據(jù)下列裝置和物質(zhì)，能達到相應(yīng)實驗?zāi)康牡氖?/p>

測量溶

液的pH—1?-

t

濃成的—,J

<

11鐵制

鑲件

---水1合1

飽和飽和1

Na2CO3NaPJC

溶液溶液(ASO押液

A.驗證CO：的水解

B.實驗室制備SO?C.鐵表面鍍銅D.演示噴泉實驗

程度比HCO；大

A.AB.BC.CD.D

【答案】D

【解析】A.碳酸鈉和碳酸氫鈉的溶解度不同，碳酸鈉飽和溶液和碳酸氫鈉飽和溶液的濃度不相等，由探究

實驗的變最唯一原則可知，用測吊飽和溶液濃度pH的方法不能驗證碳酸根離子和碳酸氫根離子水解程度的

大小，故A錯誤；

B.啟普發(fā)生器是用于不溶于水的塊狀固體與液體不加熱制備不溶于水氣體的裝置，亞硫酸鈉為溶于水的固

體粉末，且二氧化硫易溶于水，所以不能用啟普發(fā)生器制備二軍,化硫，故B錯誤：

C.鐵表面鍍銅時，銅應(yīng)與直流電源正極相連作電鍍池的陽極，鐵制鍍件作陰極，故C錯誤；

D.氨氣極易溶于水，通過擠壓膠頭滴管使圓底燒瓶中的氨氣溶于水使得氣體的物質(zhì)的量減小產(chǎn)生內(nèi)外壓強

差而形成噴泉，故D正確；

故選D。

考向2與電解有關(guān)的計算

【典例2】（2U23?全國?高三專題練習(xí)）利用如圖所示裝置，當X、丫選用不同材料時，可將電解原理廣泛

應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。下列說法中正確的是

A.氯堿工業(yè)中，X、丫均為石墨，X附近能得到氫氧化鈉

B.銅的電解精煉中，X是純銅，丫是粗銅，Z是C11SO4

C.電鍍工業(yè)中，X是待鍍金屬，丫是鍍層金屬

D.外加電流法中，Y是待保護金屬

【答案】D

【解析】A.氯堿工業(yè)上，用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，陰極附近得到氫氧化鈉，即丫附近能得到氫

氧化鈉，故A錯誤；

B.銅的精煉中，粗銅作陽極X,純銅作陰極Y,硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液，故B錯誤；

C.電鍍工業(yè)上，陰極丫是待鍍金屬，陽極X是鍍層金屬，故C錯誤；

D.外加電流的陰極保護法中，陰極丫是待保護金屬，故D正確；

故選Do

【變式練3］（2023?全國?高三專題練習(xí)）金屬銀有廣泛的用途，粗鍥中含有Fc、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用

電解法制得高純度的銀。下列敘述中正確的是（已知：氧化性Fe”VNi2+〈Cu2+）

A.陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni2++2e=Ni

B.電解過程中，陽極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量相等

C.電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe?+和Z/+

D.電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pl

【答案】D

【解析】A.電解時，陽極Zn、Fc、Ni失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，選項A錯誤；

B.因氧化性Ni2+>Fc2+>ZM+,故陰極反應(yīng)式為Ni2++2e=Ni,可見，陽極質(zhì)量減少是因為Zn、Fc、Ni

溶解，而陰極質(zhì)量增加是因為Ni析出，選項B錯誤；

C.電解后溶液中的陽離子除Fc2‘和Zi?+外，還有Ni?+和H',選項C錯誤；

D.Cu和Pt金屬性較弱，電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt,選項D正確；

答案選D。

【變式練4］（2023春?全國?高三專題練習(xí)）普通電解精煉銅的方法所制備的銅中仍含雜質(zhì)，利用卜.面的雙

膜（陰離子交換膜和過濾膜）電解裝置可制備高純度的Cuo卜.列有關(guān)敘述中正確的是

A.電極a為精銅，電極b為粗銅

B.甲膜為過漉膜，可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進入陰極區(qū)

C.乙膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽離子進入陰極區(qū)

D.當電路中通過1mol電子時，可生成16g精銅

【答案】A

【解析】由圖可知，電極a與電源負極相連，為陰極，電極b與電源正極相連，為陽極，電解精煉銅過程

中，陰極為精銅，電極方程式為：Cu2++2e=Cu,陽極為粗銅，電極方程式為：Cu2e=Cu2+,甲膜為陰離子交

換膜，可阻止雜質(zhì)離子陽面子進入陰極區(qū)，乙膜為過濾膜，可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進入陰極區(qū)，以此

解答。

A.由題意結(jié)合電解原理可知，電極a是陰極，為精銅；電極b陽極，為粗銅，故A正確；

B.甲膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)離子陽離子進入陰極區(qū)，故B錯誤；

C.乙膜為過濾膜，可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進入陰極區(qū)，故C錯誤；

D.電解精煉Cu的裝置中，陰極電極方程式為：Cu2++2e=Cu,當電路中通過Imol電子時，可生成精銅，

其質(zhì)量為32g,故D錯誤；

故選Ao

三年真題?兩年模擬

I.（2022?廣東?高考真題）以熔融就為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解，實現(xiàn)A1

的再生。該過程中

A.陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg-2e=Mg2+B.陰極上A1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

【答案】C

【解析】根據(jù)電解原理可知，電解池中陽極發(fā)生失電了?的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電了?的還原反應(yīng)，該題中

以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解，通過控制一定的條件，從而可使陽

極區(qū)Mg和A1發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生成Mg2+和AN,Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)AP+得電子土

成Al單質(zhì)，從而實現(xiàn)Al的再生，據(jù)此分析解答。

A.陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實際上Mg在陽極失電子生成Mg2+,A錯誤：

B.Al在陽極上被氟化生成AP-,B錯誤；

C.陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；

D.因為陽極除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生

成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯誤；

故選C。

2.（2024?湖南長沙?長郡中學(xué)校聯(lián)考模擬預(yù)測）含有硝酸鹽和亞硝酸鹽的酸性廢水可導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，引

發(fā)環(huán)境污染。如圖是利用電化學(xué)原理處理NO；的原理，下列有關(guān)敘述錯誤的是

A.直流電源為鉛蓄電池時，PbO1極連接X電極

B.Y電極上發(fā)生還原反應(yīng)

C.陽極電極反應(yīng)方程式為2Hq-4C-=O?T+4H+

D.當產(chǎn)生28gN2時，一定有6moiM穿過質(zhì)子交換膜

【答案】D

【解析】A.NO：在丫電極得到電子轉(zhuǎn)化為氮氣，即丫為陰極，X為陽極，鉛蓄電池PbO?極為正極，故A

正確;

B.丫為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確；

C.陽極區(qū)電解質(zhì)為硫酸溶液，故電極反應(yīng)式為2Hq-4e=O2T+4H"故C正確；

D.由于不能確定參與電極反應(yīng)的NO”中氮元素的具體化合價，所以轉(zhuǎn)移電子數(shù)無法確定，田遷移數(shù)最無

法確定，故D錯誤；

故選D。

3.（2023?山西晉城?晉城巾第一中學(xué)校校考模擬預(yù)測）室溫鈉硫電池被認為是一種成本低、比能量高的能源

存儲系統(tǒng)。一種室溫鈉硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置「聚苯并咪唾膜上作為一個電極，表面噴涂有硫

黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：

/\

2Na++-Sj-+21--e-Na2sx

4I4,

下列敘述錯誤的是

A.炭化纖維素紙的作用是增強硫電極導(dǎo)電性能

V

B.放電時負極反應(yīng)為：2Na++-S+2e-->NaS.

o82r

C.充電時Na+從硫電極向鈉電極遷移

D.放電時外電路電子流動的方向是a-?b

【答案】B

【解析】鈉硫電池中鈉作負極，電極反應(yīng)式為：Nae=Na\表面噴涂有硫磺粉末的炭化纖維素紙作正極，電

極反應(yīng)式為：*Sx+e一;S:，｝s；+e-S：,2Na++：S；+2（l；）c-Na2Sx，充電時，鈉電極作陰極，電極

22244

反應(yīng)式為：Na*+e=Na,據(jù)此分析c

A.炭化纖維素紙具有導(dǎo)電性，其作用是增強硫電極導(dǎo)電性能，故A正確：

B.鈉硫電池中鈉作負極，電極反應(yīng)式為：Nac=Na+,故B錯誤：

C.由分析知，充電時Na電極作為陰極，陽離子移向陰極，因此充電時Na+從硫電極向鈉電極遷移，故C

正確;

D.放電時，電子由負極流向正極，由分析知，a為負極，b為正極，因此放電時外電路電子流動的方向是

a—>b?故D正確；

故選B。

4.（2023?遼寧鞍山?統(tǒng)考一模）海水中有豐富的鋰資源，我國科學(xué)家研發(fā)出利用太陽能從海水中提取金屬鋰

的技術(shù)，提取原理如圖所示，下列說法錯誤的是

A.該裝置將光能間接轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能

B.a極為陰極，電極上發(fā)生還原反應(yīng)

C.電解過程中可監(jiān)測到b極附近溶液pH減小

D.固體陶瓷膜允許Li+、H2O等較小微粒通過

【答案】D

【解析】本裝置利用太陽能從海水中提取金屬鋰，由于鋰能與水發(fā)生反應(yīng)，所以Li應(yīng)在電極a生成，從而

得出電極a為陰極，電極b為陽極。

A.該裝置是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，然后電解海水制取鋰，則將光能間接轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，A正確；

B.由分析可知，a極為陰極，電吸上Li+得電子生成Li,發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；

C.電解過程中，b極C1失電子生成CLCL溶于水后有一部分與水反應(yīng)生成HC1和HC1O,所以電極附近

溶液pH減小，C正確;

D.海水中的Li+通過固體陶瓷膜進入電極a,得電子生成Li,若H2O也進入電極a附近，則生成的Li與

HK)發(fā)生反應(yīng)，所以固體陶瓷膜允許Li+通過，但不允許H9等較小微粒通過，D錯誤；

故選D。

5.(2023?福建福州?統(tǒng)考模擬預(yù)測)我國科學(xué)家經(jīng)過研究發(fā)明了以下裝置從海水中提取鋰單質(zhì)，其工作原理

如圖所示。該裝置運行期間電極I［上產(chǎn)生O］和氣體X。下列說法錯誤的是

A.該裝置實現(xiàn)了“太陽能—電能一＞化學(xué)能”的轉(zhuǎn)化

B.電極I連接太陽能電池的負極

C.工作時，電極II附近溶液的pH增大

D.實驗室檢驗氣體X可用濕潤的淀粉KI試紙

【答案】C

【解析】由圖可知，鋰離子向電極I遷移，則電極I為陰極，電極反應(yīng)式：Li++c-=Li：電極H為陽極，

該裝置運行期間電極上產(chǎn)生。和氣體則電極反應(yīng)式：+

H2X,2Cr-2e-=Cl2T,2H2O-4C=O2T+4H；

A.根據(jù)該裝置示意圖可知，實現(xiàn)了太陽能T電能T化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，故A正確；

B.根據(jù)分析可知，電極I為陰極，連接太陽能電池負極，故B正確；

根據(jù)分析可知，電極為陽極，電極反應(yīng)式：則工作時，

C.02Cr-2e-=Cl22H2O-4e=O2?+4H-,

電極II附近溶液的pH減小，故C錯誤；

D.根據(jù)分析可知X氣體為。2,可用濕潤的淀粉KI試紙檢驗，故D正確；

答案選C。

6.(2024?福建泉州?統(tǒng)考一模)一種水系的鋅可充電超級電池放電時原理如圖所示，下列說法錯誤的是

A.放電時，電解質(zhì)中的c(OH)保持不變

B.放電時，電極a為正極

C.充電時，消耗ImolZn(OH)：電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2乂、

D.充電時，陽極反應(yīng)式：MX+Oir-e-=MX(OH)

【答案】A

【解析】由圖可知，放電時?，Zn化合價升高失電子，故電極b作負極，電極反應(yīng)式為Zn2e+4OH=Zn(OH)j,

電極a為正極，電極反應(yīng)式為MX(OH)+e=MX+OH,充電時，電極b作陰極，電極反應(yīng)式為Zn(OH)：

+2e=Zn+4OH,電極a作陽極，電極反應(yīng)式為MX+OHe=MX(OH),據(jù)此作答。

A.放電時，由兩極反應(yīng)可知，電池總反應(yīng)為Zn+2Mx(OH)+2OH=Zn(OH)j+2MX,故電解質(zhì)中的c(OH)

減小，故A錯誤：

B.放電時，Zn化合價升高失電子，故電極b作負極，電極a為正極，故B正確；

C.充電時，電極b作陰極，電極反應(yīng)式為Zn(OH)：+2e=Zn+4OH,消耗ImolZn(OH)：電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)

為2NA，故C正確；

D.充電時，電極a作陽極，電極反應(yīng)式為MX+OHe=MX(OH),故D正確；

故選:Ao

考點三隔膜在電化學(xué)中的作用

重難點辨析

1.常見的隔膜

隔膜又叫離子交換膜，由高分子特殊材料制成。離子交換膜分三類：

(1)陽離子交換膜，簡稱陽膜，只允許陽離了?通過，即允許H+和其他陽離了通過，不允許陰離子通過。

(2)陰離子交換膜，簡稱陰膜，只允許陰離子通過，不允許陽離子通過。

(3)質(zhì)子交換膜，只允許H+通過，不允許其他陽離子和陰離子通過。

(4)雙極膜，雙極膜亦稱雙極性膜，是特種離子交換膜，它是由一張陽膜和一張陰膜復(fù)合制成的陰、陽復(fù)合

膜。該膜的特點是在直流電場的作用下，陰、陽膜復(fù)合層間的解離成和并分別通過陰膜和陽膜,

H20H+OH

作為H+和OH離子源。

2.隔膜的作用

(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

(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。

4.規(guī)律?方法?技巧?點拔

解這類問題可以分三步：

第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。

第二步，寫出電極反應(yīng)式，判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。

第三步，分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免

產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險。

反應(yīng)物相同，不同的交換膜，遷移的離子種類不同；同種交換膜，轉(zhuǎn)移相同的電子數(shù)，如果離子所帶電荷

數(shù)不同，遷移離子數(shù)不同。離子遷移依據(jù)電荷平衡，而離子數(shù)目變化量可能不相等。

交換膜隔離兩種電解質(zhì)溶液，避免負極材料與能發(fā)生反應(yīng)的電解質(zhì)溶液直接接觸，能提高電流效率。在這

種裝置中，交換膜起到鹽橋作用，且優(yōu)于鹽橋（鹽橋需要定時替換或再生）。通過限制離子遷移，使指定離子

在溶液中定向移動形成閉合回路，完成氧化劑和還原劑在不接觸條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

典型例題剖析

考向1提高產(chǎn)品純度

【典例1】（2023秋例川成都?高三校聯(lián)考開學(xué)考試）鈕電池具有特殊的電池結(jié)構(gòu)，具有充電迅速、比能量

高、價格低廉等優(yōu)點，工作原理如圖所示。酸性溶液中鈿通常以V"、V"、VO2+、VO：等形式存在，離

子顏色依次為紫色、綠色、藍色、黃色。放電過程中，a極電解質(zhì)溶液由紫色變?yōu)榫G色。下列說法錯誤的是

A.該電池工作原理為：VO；+VJ2H.*VO2-+V，H?C

B.放電時，H+由質(zhì)子交換膜左側(cè)移向右側(cè)

C.充電時，a極發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)接電源正極

D.充電時，b極附近溶液黃色加深

【答案】C

【解析】放電過程中，a極電解質(zhì)溶液由紫色變?yōu)榫G色，可知V“失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成丫3\則a是負

極、b是正極。

A.放電時，負極反應(yīng)為V2+p-=v3+、正極發(fā)生還原反應(yīng)VO；+e-+2H--VO^+Hq,該電池工作原理

為：VO；+V"+2H+*VO"+V3++HQ故A正確；

B.放電時，a是負極、b是正極，陽離子向正極移動，田由質(zhì)子交換膜左側(cè)移向右側(cè)，故B正確：

C.放電時，a是負極、b是正極，充電時，a極發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)接電源負極，故C錯誤；

D.充電時，b極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，VO??失電子生成VO；,附近溶液藍色變?yōu)辄S色，故D正確；

選C。

【變式練1］（2023春?安徽?高三安徽省宿松中學(xué)校聯(lián)考開學(xué)考試）一種可實現(xiàn)氫氣循環(huán)利用的新型電池的

放電工作原理如圖所示，下列說法正確的是

A.放電時，電子由M極經(jīng)外電路到N極

B.放電時，N極電極反應(yīng)式為H2+2OH--2e-=2HQ

C.放電過程中Na+由左池通過交換膜向右池移動

D.充電時，電極M接電源的負極

【答案】B

【解析】A.根據(jù)圖示，放電時，氫氣流入N極，N極氫氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，N是負極、M是正極，

電子由N極經(jīng)外電路到M極，故A錯誤；

B.放電時，氫氣流入N極，N極氫氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，N極電極反應(yīng)式為H?+20H--2e-=2Hq,

故B正確；

C.N是負極、M是止極，放電過程中Na，由右池通過交換膜向左池移動，故C錯誤；

D.放電時，N是負極、M是正極，充電時，電極M接電源的正極，故D錯誤；

選Bo

【變式練2］（2023秋?湖南?高三校聯(lián)考階段練習(xí)）含有硝酸鹽和亞硝酸鹽的酸性廢水可導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化,

引發(fā)環(huán)境污染。如圖是利用電化學(xué)原理處理NO.的原理，下列有關(guān)敘述錯誤的是

A.直流電源為鉛蓄電池時，PbO?極連接X電極

B.Y電極上發(fā)生還原反應(yīng)

C.陽極電極反應(yīng)方程式為2HQ-de』。？T+4H+

D.當產(chǎn)生28g9時，一定有6moiFf穿過質(zhì)子交換膜

【答案】D

【解析】A.NO；在Y電極得到電子轉(zhuǎn)化為氮氣，即Y為陰極，X為陽極，鉛蓄電池PbO?極為正極，故A

正確;

B.丫為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確；

C.陽極區(qū)電解質(zhì)為硫酸溶液，故電極反應(yīng)式為2H9-4"=O2f+4H+,故C正確；

D.由于不能確定參與電極反應(yīng)的NO：中氮元素的具體化合價，所以轉(zhuǎn)移電子數(shù)無法確定，H4遷移數(shù)量無

法確定，故D錯誤；

故選Do

考向2限制離子遷移

【典例2】（2023秋?重慶沙坪壩?高三重慶南開中學(xué)?？奸_學(xué)考試）鈉離了?電池以其快速充放電的特性受到

科研工作者的重視，具有廣泛的應(yīng)用前景。某基于有機電解質(zhì)的鈉離子可充電電池的放電工作原理如圖所

示;

卜.列說法正確的是

A.x>y

B.放電時，外電路通過電子，A電極質(zhì)量減少

2

C.充電時，B電極發(fā)生的反應(yīng)為CaFeOx+(y-x)O-2(y-x)e=CaFeOy

D.與鋰離子電池相比，鈉離子電池具有受損后不易燃燒的優(yōu)點

【答案】A

【解析】放電時，鈉電極為負極，A電極反應(yīng)式為：Nae=Na*,B電極為正極，電極反應(yīng)式為

2(x-y)Na+CaFeOx+2(x-y)e=CaFeO>,+(x-y)Na2O；

A.由放電時B電極的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系2Na++CaFeC\fCaFeOy+NaQ可知，x>y,故A正確；

B.放電時，外電