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2020版化学新增分大一轮人教版（全国）讲义：第六章化学反应与能量第22讲
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第22讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
考纲要求 1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
考点一 电解的原理
1.电解和电解池
(1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(2)电解池：电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融电解质)。
③形成闭合回路。
2.电解池的工作原理
(1)电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例)
总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑
(2)电子和离子的移动方向
①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。
②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。
3.阴阳两极上放电顺序
(1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序：
(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。
若是惰性电极作阳极，放电顺序为
注意 ①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。③电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
4.用惰性电极电解电解质溶液的规律
类型
实例
电极反应特点或反应式
电解产物
溶液pH变化
溶液复原
电解水型
含氧酸
H2SO4
溶液中的H＋和OH－分别在阴阳两极放电：
阴极：____________
阳极：____________
H2
O2
强碱
NaOH
活泼金属的含氧酸盐
KNO3
电解电解质型
无氧酸(氢氟酸除外)
HCl
电解质电离的阴阳离子分别在两极放电：
阳极：____________
H2 Cl2
不活泼金属的无氧酸盐
CuCl2
Cu Cl2
放氢生碱型
活泼金属的无氧酸盐
NaCl
阴极水电离的H＋放电，阳极电解质电离的阴离子放电
阴极：___
阳极：___
放氧生酸性
不活泼金属的含氧酸盐
AgNO3
阳极水电离的OH－放电，阴极电解质的阳离子放电
阴极：____________
Ag阳极：_____
答案 4H＋＋4e－===2H2↑ 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 减小 增大 不变 水 2Cl－－2e－===Cl2↑ 增大 HCl CuCl2 H2(或H2、NaOH) Cl2 增大 HCl Ag＋＋e－===Ag O2 减小 Ag2O
(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(√)
(2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(√)
(3)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极(×)
(4)电解稀硫酸制H2、O2时，可用不活泼的铜作阳极(×)
(5)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色(×)
(6)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH均增大(×)
1.根据金属活动性顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2?
答案 Cu作阳极，C作阴极，稀H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解反应式为阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：2H＋＋2e－===H2↑。总反应式：Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑。
2.若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为____________。
答案 4NA
解析 方法一：98 g Cu(OH)2的物质的量为1 mol，相当于电解了1 mol的CuSO4后，又电解了1 mol的水，所以转移的电子数为2NA＋2NA＝4NA。
方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(OH)2的O2－失电子数相等，共4NA。
题组一 电解规律及电极产物的判断
1.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是( )
A.AgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2 B.KCl Na2SO4 CuSO4
C.CaCl2 KOH NaNO3 D.HCl HNO3 K2SO4
答案 B
解析 由电解电解质溶液的四种类型可知：
类型
化学物质
pH变化
放O2生酸型
CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2
降低
放H2生碱型
KCl、CaCl2
升高
电解电解质型
CuCl2
HCl
升高
电解H2O型
NaNO3、Na2SO4、K2SO4
不变
KOH
升高
HNO3
降低
2.(2018·天津市实验中学高三模拟)以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( )
A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体
C.阳极附近溶液呈蓝色 D.溶液的pH变小
答案 D
解析 以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。
3.用石墨作电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是( )
A.逸出气体的体积：A电极＜B电极
B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C.A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色
D.电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
答案 D
解析 SO、OH－移向B电极，在B电极OH－放电，产生O2，B电极附近c(H＋)＞c(OH－)，石蕊溶液变红，Na＋、H＋移向A电极，在A电极H＋放电产生H2，A电极附近c(OH－)＞c(H＋)，石蕊溶液变蓝，C项错误、D项正确；A电极产生的气体体积大于B电极，A项错误；两种气体均为无色无味的气体，B项错误。
题组二 电子守恒在电化学计算中的应用
4.(2018·宜昌调研)以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如下图。若一段时间后Y电极上有6.4 g 红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是( )
A.a为铅蓄电池的负极
B.电解过程中SO向右侧移动
C.电解结束时，左侧溶液质量增重8 g
D.铅蓄电池工作时，正极电极反应式为：PbSO4＋2e－===Pb＋SO
答案 C
解析 Y极有Cu析出，发生还原反应，Y极为阴极，故b为负极，a为正极，A错误；电解过程中阴离子向阳极移动，B错误；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，当有6.4 g Cu析出时，转移0.2 mol e－，左侧生成1.6 g O2，同时有0.1 mol (9.6 g) SO进入左侧，则左侧质量净增加9.6 g－1.6 g＝8 g，C正确；铅蓄电池的负极是Pb，正极是PbO2，正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，D错误。
5.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中c(K＋)为0.2 mol·L－1
B.上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol
D.电解后溶液中c(H＋)为0.2 mol·L－1
答案 A
解析 石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－===Cu，2H＋＋2e－===H2↑。从收集到O2为2.24 L可推知上述电解过程中共转移0.4 mol 电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol电子，电解前Cu2＋的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为 0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO)，不难算出：电解前c(K＋)＝0.2 mol·L－1，电解后c(H＋)＝0.4 mol·L－1。
电化学综合计算的三种常用方法
(1)根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
4e－～～
阳极产物 阴极产物
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
题组三 电极反应式的书写与判断
6.按要求书写电极反应式和总反应方程式：
(1)用惰性电极电解MgCl2溶液
阳极反应式：______________________________________________________________；
阴极反应式：______________________________________________________________；
总反应离子方程式：________________________________________________________。
(2)用Al作电极电解NaOH溶液
阳极反应式：______________________________________________________________；
阴极反应式：______________________________________________________________；
总反应离子方程式：________________________________________________________。
(3)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极反应式：______________________________________________________________；
阴极反应式：______________________________________________________________；
总反应方程式：____________________________________________________________。
(4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为____________________________。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。
答案 (1)2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑
(2)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑) 2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑
(3)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
(4)负 4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl H2
解析 (4)电镀时，镀件作阴极，即钢制品作阴极，接电源负极，根据阴极生成Al可知反应式为4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl。若改用AlCl3水溶液作电解液，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，产物为H2。
7.整合有效信息书写电极反应
(1)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。
由硫化氢获得硫单质有多种方法。
将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：
S2－－2e－===S (n－1)S＋S2－===S
①写出电解时阴极的电极反应式：____________________________________________。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成____________。
(2)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是____________，说明理由：____________________________________。
答案 (1)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ②S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑
(2)NH3 根据总反应：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多，应补充NH3
解析 (1)①电解时，阴极区溶液中的阳离子放电，即水溶液中的H＋放电生成H2。②由题给反应可知，阳极区生成了S，S可以理解为(n－1)S＋S2－，加入稀硫酸生成S单质和H2S气体。
(2)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO＋15e－＋18H＋===3NH＋3H2O，阳极反应式为5NO－15e－＋10H2O===5NO＋20H＋，总反应式为8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH3。
做到“三看”，正确书写电极反应式
(1)一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2＋而不是生成Fe3＋)。
(2)二看介质，介质是否参与电极反应。
(3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。
考点二 电解原理的应用
1.氯碱工业
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)
总反应方程式：
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2.电镀与电解精炼
电镀
电解精炼铜
示意图
电极反应
阳极
Cu－2e－===Cu2＋
Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的浓度不变
CuSO4溶液的浓度变小
3.电冶金
电解冶炼
冶炼钠
冶炼铝
电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
总反应
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(1)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液(√)
(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(×)
(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变(×)
(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3(×)
(5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(√)
(6)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌(×)
题组一 电解原理的常规应用
1.金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)( )
A.阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni
B.电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等
C.电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D.电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt
答案 D
解析 电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。
2.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是( )
A.氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B.电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C.在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D.制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
答案 D
解析 氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极上粗铜溶解，阴极上Cu2＋放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，电解质溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。
3.(2017·全国卷Ⅱ，11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4－H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )
A.待加工铝质工件为阳极
B.可选用不锈钢网作为阴极
C.阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
答案 C
解析 A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。
题组二 应用电解原理制备新物质
4.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是( )
A.阳极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O
B.甲溶液可循环利用
C.离子交换膜a是阴离子交换膜
D.当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成
答案 C
解析 A项，阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na＋，故a为阳离子交换膜，错误；D项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成，正确。
5.用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是( )
A.阴极与阳极产生的气体体积比为1∶2
B.b极的电极反应式为2H2O－2e－===O2↑＋4H＋
C.产品室中发生的反应是B(OH)3＋OH－===B(OH)
D.每增加1 mol H3BO3产品，NaOH溶液增重22 g
答案 D
解析 由图可知，b电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H＋，a电极为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH－，原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室，溶液中c(NaOH)增大，原料室中B(OH)通过阴膜进入产品室，b极室中氢离子通过阳膜进入产品室，B(OH)、H＋发生反应生成H3BO3；a、b电极反应式分别为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，理论上每生成1 mol产品，b极生成1 mol H＋、a极生成0.5 mol H2。
6.(2018·太原质检)采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是( )
A.Zn与电源的负极相连
B.ZnC2O4在交换膜右侧生成
C.电解的总反应为2CO2＋ZnZnC2O4
D.通入11.2 L CO2时，转移0.5 mol电子
答案 C
解析 电解过程中Zn被氧化，作阳极，所以Zn与电源的正极相连，A错误；Zn2＋透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C2O形成ZnC2O4，B错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。
题组三 应用电解原理治理污染
7.某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。下列说法正确的是( )
A.a为直流电源的负极，与之相连的电极为阴极
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.“酸性水”具有强氧化性，能够杀菌
D.阴极反应式为H2O＋2e－===H2↑＋O2－
答案 C
解析 由“碱性水”可推知b为直流电源的负极，a为直流电源的正极，A项错误；右侧生成OH－，K＋穿过离子交换膜移到右侧，即该离子交换膜为阳离子交换膜，B项错误；阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2＋H2O===HCl＋HClO，故“酸性水”中含HClO，具有强氧化性，能杀菌，C项正确；水溶液中不可能存在O2－，D项错误。
8.(2019·重庆调研)用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的PO以FePO4(不溶于水)的形式除去，其装置如图所示。
下列说法中正确的是( )
A.若X、Y电极材料连接反了，则仍可将废水中的PO除去
B.X极为石墨，该电极上发生氧化反应
C.电解过程中Y极周围溶液的pH减小
D.电解时废水中会发生反应：4Fe2＋＋O2＋4H＋＋4PO===4FePO4↓＋2H2O
答案 D
解析 根据题意分析，X电极材料为铁，Y电极材料为石墨，若X、Y电极材料连接反了，铁就不能失电子变为离子，也就不能生成FePO4，A项错误；Y电极材料为石墨，该电极发生还原反应，B项错误；电解过程中Y极上发生的反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，氢离子浓度减小，溶液的pH变大，C项错误；铁在阳极失电子变为Fe2＋，通入的氧气把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与PO反应生成FePO4，D项正确。
9.SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。下列有关说法错误的是( )
A.a极为直流电源的负极，与其相连的电极发生还原反应
B.阴极得到2 mol电子时，通过阳离子交换膜的H＋为2 mol
C.吸收池中发生反应的离子方程式为：2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO
D.阳极发生的反应式为SO2＋2e－＋2H2O===SO＋4H＋
答案 D
解析 A项，阴极发生还原反应，亚硫酸氢根离子得电子生成硫代硫酸根离子，a是直流电源的负极，正确；B项，阴极发生还原反应，电极反应式为：2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O，阴极得到2 mol电子时，通过阳离子交换膜的H＋为2 mol，正确；C项，硫代硫酸根离子与一氧化氮发生氧化还原反应，生成氮气，离子反应方程式为：2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO，正确；D项，阳极发生失去电子的氧化反应，错误。
考点三 金属的腐蚀与防护
1.金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
2.金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟非金属单质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍
3.金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
a.负极：比被保护金属活泼的金属；
b.正极：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法——电解原理
a.阴极：被保护的金属设备；
b.阳极：惰性金属或石墨。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样(×)
(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(×)
(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋(×)
(4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用(×)
(5)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀(×)
(6)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性(√)
实验探究(如图所示)
(1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为____________________，右试管中现象是______________。
(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为_____________________，右试管中现象是____________________________________________________________。
答案 (1)析氢 2H＋＋2e－===H2↑ 有气泡冒出
(2)吸氧 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 导管内液面上升
根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀
正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。
题组一 金属腐蚀的原理
1.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是( )
A.腐蚀过程中，负极是C
B.Fe失去电子经电解质溶液转移给C
C.正极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D.C是正极，O2在C表面上发生还原反应
答案 D
解析 A项，铁锅中含有的Fe、C，和电解质溶液构成原电池，活泼金属作负极，Fe易失电子，故腐蚀过程中，负极是Fe，错误；B项，原电池中电子由负极Fe经外电路向正极C流动，在电解质溶液中依靠离子的移动导电，错误；C项，该原电池中，C作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误；D项，C是正极，O2在C表面上发生还原反应，正确。
2.(2018·武汉质检)下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是( )
A.图1中，铁钉易被腐蚀
B.图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现
C.图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
D.图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极
答案 C
解析 A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D项为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。
题组二 金属腐蚀快慢比较
3.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为( )
A.②①③④⑤⑥ B.⑤④③①②⑥ C.⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥
答案 C
解析 ②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。
4.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下，下列说法不正确的是( )
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2＋
Fe3O4
Fe2O3
FeO
A.在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B.在pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀
C.在pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀
D.在煮沸除氧气的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓
答案 A
解析 A项，pH＞14的溶液为碱性，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故A符合题意；B项，pH＜4溶液为酸性溶液，碳钢主要发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B不符合题意；C项，pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C不符合题意；D项，在碱性溶液中碳钢发生吸氧腐蚀，煮沸除氧气后，腐蚀速率会减慢，故D不符合题意。
判断金属腐蚀快慢的规律
(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。
(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。
题组三 金属腐蚀防护措施的设计与选择
5.某同学进行下列实验
操作
现象
取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水
放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
下列说法不合理的是( )
A.生铁片发生吸氧腐蚀
B.中心区的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
C.边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D.交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋
答案 D
解析 生铁片边缘处为红色，说明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C两项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2＋，Fe－2e－===Fe2＋，故B项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，不是4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋，故D项不合理。
6.利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是( )
A.若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀
B.若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应
C.若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀
D.若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应
答案 B
解析 若X为锌棒，开关K置于M处时，锌作负极，铁作正极被保护，A项正确、B项错误；若X为碳棒，开关K置于N处，铁连接电源负极作阴极被保护，C项正确；X连接电源正极作阳极被氧化，D项正确。
7.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B.通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C.断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D.断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
答案 C
解析 锌环与电源的正极相连，为阳极，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。
1.(2017·全国卷Ⅰ，11)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
答案 C
解析 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。
2.(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋
②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋
该装置工作时，下列叙述错误的是( )
A.阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O
B.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S
C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性
答案 C
解析 由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。
3.(2016·全国卷Ⅰ，11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A.通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
答案 B
解析 电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即SO离子向正极区移动，Na＋ 向负极区移动，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，OH－留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，D错误。
4.[2018·全国卷Ⅲ，27(3)]KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式______________________________________________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_______，其迁移方向是_____________。
③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有_____________(写出一点)。
答案 ①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ ②K＋ 由a到b ③产生Cl2易污染环境等
解析 ①电解液是KOH溶液，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。②电解过程中阳极反应为I－＋6OH－－6e－===IO＋3H2O。阳极的K＋通过阳离子交换膜由电极a迁移到电极b。③“KClO3氧化法”的主要不足之处是产生Cl2，易污染环境。
1.(2018·湖南H11教育联盟联考)化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语正确的是( )
A.用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
B.铅蓄电池放电时的正极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4
C.粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应只有Cu－2e－===Cu2＋
D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
答案 A
解析 用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，氯离子的还原性大于氢氧根离子，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确；铅蓄电池放电时的正极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，负极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4，B项错误；粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应除Cu－2e－===Cu2＋外，还有比铜活泼的杂质金属失电子的反应，C项错误；钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，D项错误。
2.(2018·哈尔滨高三一模)观察如图装置，下列说法正确的是( )
A.a、b接电流表，该装置为原电池
B.a、b接直流电源，该装置为电解池
C.a、b接直流电源，铁可能不易被腐蚀
D.a、b接电流表或接直流电源，铁都可能是负极
答案 C
解析 A项，a、b接电流表，若液体c为非电解质溶液，不满足原电池的构成条件，不能形成原电池，错误；B项，若液体c为非电解质溶液，溶液不导电，所以不能电解，即不是电解池，错误；C项，若该装置是电解池，Fe与负极相连作阴极时被保护，即铁可能不易被腐蚀，正确；D项，接直流电源时，该装置可能为电解池没有正负极，Fe作阴极或阳极，错误。
3.电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( )
A.电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极
B.粗铜与电源负极相连，发生氧化反应
C.阴极上发生的反应是 Cu2＋＋2e－===Cu
D.电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
答案 C
解析 根据电解池原理，粗铜作阳极，比铜活泼的Zn、Fe等杂质发生氧化反应，比Cu不活泼的金属单质，如Ag等在阳极底部沉积；精铜作阴极，只发生Cu2＋＋2e－===Cu。
4.我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为循环利用人体呼出的CO2并提供氧气，我国科学家设计了一种装置(如图所示)，实现“太阳能→电能→化学能”转化，总反应为2CO2===2CO＋O2，下列有关说法不正确的是( )
A.该装置属于电解池
B.X极发生氧化反应，Y极发生还原反应
C.人体呼出的水蒸气参与Y极反应：CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－
D.X极每产生标准状况下22.4 L气体，有2 mol的OH－从Y极移向X极
答案 D
解析 A项，该装置实现“太阳能—电能—化学能”转化，将电能转化为化学能的装置为电解池，正确；B项，根据图中电子的流向“X→Y”可知，X极为阳极，失电子发生氧化反应，Y为阴极，得电子，发生还原反应，正确；C项，Y为阴极，根据总反应可知，阴极为CO2得电子，生成CO，电极反应为CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－，正确；D项，X极为阳极，OH－放电生成氧气，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，生成1 mol O2，阳极有4 mol OH－放电，根据溶液电中性原理，X电极区阴离子减少，则会有4 mol OH－从Y极透过阴离子交换膜移向X极，使得溶液保持电中性，错误。
5.下列关于如图装置说法正确的是( )
A.装置中电子移动的途径是：负极→Fe→M溶液→石墨→正极
B.若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClO
C.若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁
D.若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀
答案 B
解析 装置中电子移动的途径：负极→Fe电极，然后是溶液中的阴离子在阳极(石墨)放电→电源的正极，A错误；若M为NaCl溶液，通电一段时间后，阳极产生Cl2，溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO，所以溶液中可能有NaClO，B正确；若M为FeCl2溶液，在阳极，溶液中的Fe2＋失去电子变为Fe3＋，所以不可能实现石墨上镀铁，C错误；若M是海水，该装置是电解池，是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐蚀，不是通过“牺牲阳极的阴极保护法”，D错误。
6.(2016·北京理综，12)用石墨电极完成下列电解实验。
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A.a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B.b处：2Cl－－2e－===Cl2↑
C.c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋
D.根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
答案 B
解析 A项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，正确；B项，b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H＋，Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋，错误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D项，实验一中ac形成电解池，bd形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n(右面)有气泡生成，为阴极产生氢气，n的另一面(左面)为阳极产生Cu2＋，Cu2＋在m的右面得电子析出铜，正确。
7.(2015·上海，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是( )
A.d为石墨，铁片腐蚀加快
B.d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C.d为锌块，铁片不易被腐蚀
D.d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
答案 D
解析 A项，由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确；B项，d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确；C项，若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。
8.空气污染物NO通常用含Ce4＋的溶液吸收，生成HNO2、NO，再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质，同时生成Ce4＋，其原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.H＋由右室进入左室
B.Ce4＋从电解槽的c口流出，且可循环使用
C.阴极的电极反应式：2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O
D.若用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下33.6 L甲烷时，理论上可转化HNO2 2 mol
答案 C
解析 A项，根据电解原理，H＋由左室向右室移动，错误；B项，空气污染物NO通常用含Ce4＋溶液吸收，生成HNO2、NO，N的化合价升高，Ce4＋的化合价降低，然后对此溶液进行电解，又产生Ce4＋，根据电解原理，应在阳极上产生，即Ce4＋从a口流出，可循环使用，错误；C项，根据电解原理，阴极上得电子，化合价降低，HNO2转化为无毒物质，即转化为N2，阴极电极反应式为2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O，正确；D项，标准状况下，33.6 L甲烷参与反应转移电子物质的量为 mol＝12 mol，理论上可转化HNO2的物质的量为 mol＝4 mol，错误。
9.铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是( )
A.阳极电极反应式为2Al－6e－＋6OH－===Al2O3＋3H2O
B.随着电解的进行，溶液的pH逐渐增大
C.当阴极生成气体3.36 L(标准状况)时，阳极增重2.4 g
D.电解过程中H＋移向铝电极
答案 C
解析 A项，硫酸溶液显酸性，阳极反应式为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋；B项，阴极反应式为6H＋＋6e－===3H2↑，电解过程中H2O减少，pH减小；D项，电解过程中H＋移向阴极(石墨极)。
10.如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电。下列分析正确的是( )
A.C1电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
B.C1电极处溶液首先变黄色
C.C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，2Cl－－2e－===Cl2↑
D.每当C1电极上有2 g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液
答案 C
解析 C1电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A项错误；C1电极处氢离子放电，溶液碱性增强，溶液不会变成黄色，B项错误；C2电极与电源的正极相连，作阳极，亚铁离子的还原性强于氯离子，则依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑，C项正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液，D项错误。
11.图1是电解饱和氯化钠溶液示意图。图2中，x轴表示实验时流入阴极的电子的物质的量，则y轴表示( )
A.n(Na＋) B.n(Cl－) C.c(OH－) D.c(H＋)
答案 C
解析 该装置中，阳极氯离子放电生成氯气，其电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极氢离子放电，其电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；总反应式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。由上述分析可知，溶液中钠离子浓度不变，故A项不符合题意；阳极氯离子放电生成氯气，所以溶液中氯离子浓度减小，故B项不符合题意；阴极氢离子放电，所以溶液中c(OH－)增大，氢离子浓度减小，故C项符合题意、D项不符合题意。
12.知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。
(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是__________________________(填化学式)，U形管________(填“左”或“右”)边的溶液变红。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的________极；该发生器中反应的总离子方程式为____________________________。
(3)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。下图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
①阳极产生ClO2的电极反应式：_____________________________________________。
②当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为_____。
答案 (1)H2 右
(2)负 Cl－＋H2OClO－＋H2↑
(3)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②0.01 mol
解析 (1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近产生NaOH。
(2)要制取“84”消毒液，应创造氯气和氢氧化钠反应生成NaClO的环境，为了使反应更充分，则下面电极生成氯气，上面电极附近有NaOH生成，上面电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极。
(3)①依据题干信息，阳极Cl－被氧化为ClO2，根据电子守恒和电荷守恒，写出电极反应式。②电极上得到或失去一个电子，电解质溶液中必然有一个阳离子通过阳离子交换膜。
13.铬是常见的过渡金属之一，研究铬的性质具有重要意义。
(1)在如图装置中，观察到装置甲铜电极上产生大量的无色气体；而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是______________________。
(2)工业上使用下图装置，采用石墨作电极电解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，其转化原理为______________________________________________________________。
(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。
将含Cr2O的废水通入电解槽内，用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极生成的Fe2＋和Cr2O发生反应，其离子方程式为_____________________________。阴极上Cr2O、H＋、Fe3＋都可能放电。若Cr2O放电，则阴极的电极反应式为_________；若H＋放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，已知：常温下，Cr3＋Cr(OH)3CrO，则阴极区溶液pH的范围为____________。
答案 (1)由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化
(2)阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，使c(H＋)增大，从而导致反应2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O发生
(3)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O 8＜pH＜10(或10＞pH＞8)
解析 (1)由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化。
(3)阳极生成的Fe2＋和Cr2O发生反应，其离子方程式为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。若Cr2O放电，则阴极的电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O；若H＋放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，根据题意，若生成Cr(OH)3则10－6 mol·L－1＜c(OH－)＜10－4 mol·L－1，则阴极区溶液pH的范围为8＜pH＜10。
考纲要求 1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
考点一 电解的原理
1.电解和电解池
(1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(2)电解池：电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融电解质)。
③形成闭合回路。
2.电解池的工作原理
(1)电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例)
总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑
(2)电子和离子的移动方向
①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。
②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。
3.阴阳两极上放电顺序
(1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序：
(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。
若是惰性电极作阳极，放电顺序为
注意 ①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。③电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
4.用惰性电极电解电解质溶液的规律
类型
实例
电极反应特点或反应式
电解产物
溶液pH变化
溶液复原
电解水型
含氧酸
H2SO4
溶液中的H＋和OH－分别在阴阳两极放电：
阴极：____________
阳极：____________
H2
O2
强碱
NaOH
活泼金属的含氧酸盐
KNO3
电解电解质型
无氧酸(氢氟酸除外)
HCl
电解质电离的阴阳离子分别在两极放电：
阳极：____________
H2 Cl2
不活泼金属的无氧酸盐
CuCl2
Cu Cl2
放氢生碱型
活泼金属的无氧酸盐
NaCl
阴极水电离的H＋放电，阳极电解质电离的阴离子放电
阴极：___
阳极：___
放氧生酸性
不活泼金属的含氧酸盐
AgNO3
阳极水电离的OH－放电，阴极电解质的阳离子放电
阴极：____________
Ag阳极：_____
答案 4H＋＋4e－===2H2↑ 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 减小 增大 不变 水 2Cl－－2e－===Cl2↑ 增大 HCl CuCl2 H2(或H2、NaOH) Cl2 增大 HCl Ag＋＋e－===Ag O2 减小 Ag2O
(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(√)
(2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(√)
(3)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极(×)
(4)电解稀硫酸制H2、O2时，可用不活泼的铜作阳极(×)
(5)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色(×)
(6)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH均增大(×)
1.根据金属活动性顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2?
答案 Cu作阳极，C作阴极，稀H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解反应式为阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：2H＋＋2e－===H2↑。总反应式：Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑。
2.若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为____________。
答案 4NA
解析 方法一：98 g Cu(OH)2的物质的量为1 mol，相当于电解了1 mol的CuSO4后，又电解了1 mol的水，所以转移的电子数为2NA＋2NA＝4NA。
方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(OH)2的O2－失电子数相等，共4NA。
题组一 电解规律及电极产物的判断
1.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是( )
A.AgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2 B.KCl Na2SO4 CuSO4
C.CaCl2 KOH NaNO3 D.HCl HNO3 K2SO4
答案 B
解析 由电解电解质溶液的四种类型可知：
类型
化学物质
pH变化
放O2生酸型
CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2
降低
放H2生碱型
KCl、CaCl2
升高
电解电解质型
CuCl2
HCl
升高
电解H2O型
NaNO3、Na2SO4、K2SO4
不变
KOH
升高
HNO3
降低
2.(2018·天津市实验中学高三模拟)以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( )
A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体
C.阳极附近溶液呈蓝色 D.溶液的pH变小
答案 D
解析 以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。
3.用石墨作电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是( )
A.逸出气体的体积：A电极＜B电极
B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C.A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色
D.电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
答案 D
解析 SO、OH－移向B电极，在B电极OH－放电，产生O2，B电极附近c(H＋)＞c(OH－)，石蕊溶液变红，Na＋、H＋移向A电极，在A电极H＋放电产生H2，A电极附近c(OH－)＞c(H＋)，石蕊溶液变蓝，C项错误、D项正确；A电极产生的气体体积大于B电极，A项错误；两种气体均为无色无味的气体，B项错误。
题组二 电子守恒在电化学计算中的应用
4.(2018·宜昌调研)以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如下图。若一段时间后Y电极上有6.4 g 红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是( )
A.a为铅蓄电池的负极
B.电解过程中SO向右侧移动
C.电解结束时，左侧溶液质量增重8 g
D.铅蓄电池工作时，正极电极反应式为：PbSO4＋2e－===Pb＋SO
答案 C
解析 Y极有Cu析出，发生还原反应，Y极为阴极，故b为负极，a为正极，A错误；电解过程中阴离子向阳极移动，B错误；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，当有6.4 g Cu析出时，转移0.2 mol e－，左侧生成1.6 g O2，同时有0.1 mol (9.6 g) SO进入左侧，则左侧质量净增加9.6 g－1.6 g＝8 g，C正确；铅蓄电池的负极是Pb，正极是PbO2，正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，D错误。
5.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中c(K＋)为0.2 mol·L－1
B.上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol
D.电解后溶液中c(H＋)为0.2 mol·L－1
答案 A
解析 石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－===Cu，2H＋＋2e－===H2↑。从收集到O2为2.24 L可推知上述电解过程中共转移0.4 mol 电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol电子，电解前Cu2＋的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为 0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO)，不难算出：电解前c(K＋)＝0.2 mol·L－1，电解后c(H＋)＝0.4 mol·L－1。
电化学综合计算的三种常用方法
(1)根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
4e－～～
阳极产物 阴极产物
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
题组三 电极反应式的书写与判断
6.按要求书写电极反应式和总反应方程式：
(1)用惰性电极电解MgCl2溶液
阳极反应式：______________________________________________________________；
阴极反应式：______________________________________________________________；
总反应离子方程式：________________________________________________________。
(2)用Al作电极电解NaOH溶液
阳极反应式：______________________________________________________________；
阴极反应式：______________________________________________________________；
总反应离子方程式：________________________________________________________。
(3)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极反应式：______________________________________________________________；
阴极反应式：______________________________________________________________；
总反应方程式：____________________________________________________________。
(4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为____________________________。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。
答案 (1)2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑
(2)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑) 2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑
(3)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
(4)负 4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl H2
解析 (4)电镀时，镀件作阴极，即钢制品作阴极，接电源负极，根据阴极生成Al可知反应式为4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl。若改用AlCl3水溶液作电解液，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，产物为H2。
7.整合有效信息书写电极反应
(1)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。
由硫化氢获得硫单质有多种方法。
将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：
S2－－2e－===S (n－1)S＋S2－===S
①写出电解时阴极的电极反应式：____________________________________________。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成____________。
(2)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是____________，说明理由：____________________________________。
答案 (1)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ②S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑
(2)NH3 根据总反应：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多，应补充NH3
解析 (1)①电解时，阴极区溶液中的阳离子放电，即水溶液中的H＋放电生成H2。②由题给反应可知，阳极区生成了S，S可以理解为(n－1)S＋S2－，加入稀硫酸生成S单质和H2S气体。
(2)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO＋15e－＋18H＋===3NH＋3H2O，阳极反应式为5NO－15e－＋10H2O===5NO＋20H＋，总反应式为8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH3。
做到“三看”，正确书写电极反应式
(1)一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2＋而不是生成Fe3＋)。
(2)二看介质，介质是否参与电极反应。
(3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。
考点二 电解原理的应用
1.氯碱工业
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)
总反应方程式：
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2.电镀与电解精炼
电镀
电解精炼铜
示意图
电极反应
阳极
Cu－2e－===Cu2＋
Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的浓度不变
CuSO4溶液的浓度变小
3.电冶金
电解冶炼
冶炼钠
冶炼铝
电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
总反应
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(1)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液(√)
(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(×)
(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变(×)
(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3(×)
(5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(√)
(6)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌(×)
题组一 电解原理的常规应用
1.金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)( )
A.阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni
B.电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等
C.电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D.电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt
答案 D
解析 电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。
2.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是( )
A.氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B.电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C.在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D.制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
答案 D
解析 氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极上粗铜溶解，阴极上Cu2＋放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，电解质溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。
3.(2017·全国卷Ⅱ，11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4－H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )
A.待加工铝质工件为阳极
B.可选用不锈钢网作为阴极
C.阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
答案 C
解析 A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。
题组二 应用电解原理制备新物质
4.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是( )
A.阳极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O
B.甲溶液可循环利用
C.离子交换膜a是阴离子交换膜
D.当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成
答案 C
解析 A项，阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na＋，故a为阳离子交换膜，错误；D项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成，正确。
5.用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是( )
A.阴极与阳极产生的气体体积比为1∶2
B.b极的电极反应式为2H2O－2e－===O2↑＋4H＋
C.产品室中发生的反应是B(OH)3＋OH－===B(OH)
D.每增加1 mol H3BO3产品，NaOH溶液增重22 g
答案 D
解析 由图可知，b电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H＋，a电极为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH－，原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室，溶液中c(NaOH)增大，原料室中B(OH)通过阴膜进入产品室，b极室中氢离子通过阳膜进入产品室，B(OH)、H＋发生反应生成H3BO3；a、b电极反应式分别为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，理论上每生成1 mol产品，b极生成1 mol H＋、a极生成0.5 mol H2。
6.(2018·太原质检)采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是( )
A.Zn与电源的负极相连
B.ZnC2O4在交换膜右侧生成
C.电解的总反应为2CO2＋ZnZnC2O4
D.通入11.2 L CO2时，转移0.5 mol电子
答案 C
解析 电解过程中Zn被氧化，作阳极，所以Zn与电源的正极相连，A错误；Zn2＋透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C2O形成ZnC2O4，B错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。
题组三 应用电解原理治理污染
7.某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。下列说法正确的是( )
A.a为直流电源的负极，与之相连的电极为阴极
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.“酸性水”具有强氧化性，能够杀菌
D.阴极反应式为H2O＋2e－===H2↑＋O2－
答案 C
解析 由“碱性水”可推知b为直流电源的负极，a为直流电源的正极，A项错误；右侧生成OH－，K＋穿过离子交换膜移到右侧，即该离子交换膜为阳离子交换膜，B项错误；阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2＋H2O===HCl＋HClO，故“酸性水”中含HClO，具有强氧化性，能杀菌，C项正确；水溶液中不可能存在O2－，D项错误。
8.(2019·重庆调研)用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的PO以FePO4(不溶于水)的形式除去，其装置如图所示。
下列说法中正确的是( )
A.若X、Y电极材料连接反了，则仍可将废水中的PO除去
B.X极为石墨，该电极上发生氧化反应
C.电解过程中Y极周围溶液的pH减小
D.电解时废水中会发生反应：4Fe2＋＋O2＋4H＋＋4PO===4FePO4↓＋2H2O
答案 D
解析 根据题意分析，X电极材料为铁，Y电极材料为石墨，若X、Y电极材料连接反了，铁就不能失电子变为离子，也就不能生成FePO4，A项错误；Y电极材料为石墨，该电极发生还原反应，B项错误；电解过程中Y极上发生的反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，氢离子浓度减小，溶液的pH变大，C项错误；铁在阳极失电子变为Fe2＋，通入的氧气把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与PO反应生成FePO4，D项正确。
9.SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。下列有关说法错误的是( )
A.a极为直流电源的负极，与其相连的电极发生还原反应
B.阴极得到2 mol电子时，通过阳离子交换膜的H＋为2 mol
C.吸收池中发生反应的离子方程式为：2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO
D.阳极发生的反应式为SO2＋2e－＋2H2O===SO＋4H＋
答案 D
解析 A项，阴极发生还原反应，亚硫酸氢根离子得电子生成硫代硫酸根离子，a是直流电源的负极，正确；B项，阴极发生还原反应，电极反应式为：2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O，阴极得到2 mol电子时，通过阳离子交换膜的H＋为2 mol，正确；C项，硫代硫酸根离子与一氧化氮发生氧化还原反应，生成氮气，离子反应方程式为：2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO，正确；D项，阳极发生失去电子的氧化反应，错误。
考点三 金属的腐蚀与防护
1.金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
2.金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟非金属单质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍
3.金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
a.负极：比被保护金属活泼的金属；
b.正极：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法——电解原理
a.阴极：被保护的金属设备；
b.阳极：惰性金属或石墨。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样(×)
(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(×)
(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋(×)
(4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用(×)
(5)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀(×)
(6)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性(√)
实验探究(如图所示)
(1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为____________________，右试管中现象是______________。
(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为_____________________，右试管中现象是____________________________________________________________。
答案 (1)析氢 2H＋＋2e－===H2↑ 有气泡冒出
(2)吸氧 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 导管内液面上升
根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀
正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。
题组一 金属腐蚀的原理
1.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是( )
A.腐蚀过程中，负极是C
B.Fe失去电子经电解质溶液转移给C
C.正极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D.C是正极，O2在C表面上发生还原反应
答案 D
解析 A项，铁锅中含有的Fe、C，和电解质溶液构成原电池，活泼金属作负极，Fe易失电子，故腐蚀过程中，负极是Fe，错误；B项，原电池中电子由负极Fe经外电路向正极C流动，在电解质溶液中依靠离子的移动导电，错误；C项，该原电池中，C作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误；D项，C是正极，O2在C表面上发生还原反应，正确。
2.(2018·武汉质检)下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是( )
A.图1中，铁钉易被腐蚀
B.图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现
C.图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
D.图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极
答案 C
解析 A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D项为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。
题组二 金属腐蚀快慢比较
3.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为( )
A.②①③④⑤⑥ B.⑤④③①②⑥ C.⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥
答案 C
解析 ②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。
4.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下，下列说法不正确的是( )
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2＋
Fe3O4
Fe2O3
FeO
A.在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B.在pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀
C.在pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀
D.在煮沸除氧气的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓
答案 A
解析 A项，pH＞14的溶液为碱性，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故A符合题意；B项，pH＜4溶液为酸性溶液，碳钢主要发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B不符合题意；C项，pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C不符合题意；D项，在碱性溶液中碳钢发生吸氧腐蚀，煮沸除氧气后，腐蚀速率会减慢，故D不符合题意。
判断金属腐蚀快慢的规律
(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。
(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。
题组三 金属腐蚀防护措施的设计与选择
5.某同学进行下列实验
操作
现象
取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水
放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
下列说法不合理的是( )
A.生铁片发生吸氧腐蚀
B.中心区的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
C.边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D.交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋
答案 D
解析 生铁片边缘处为红色，说明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C两项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2＋，Fe－2e－===Fe2＋，故B项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，不是4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋，故D项不合理。
6.利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是( )
A.若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀
B.若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应
C.若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀
D.若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应
答案 B
解析 若X为锌棒，开关K置于M处时，锌作负极，铁作正极被保护，A项正确、B项错误；若X为碳棒，开关K置于N处，铁连接电源负极作阴极被保护，C项正确；X连接电源正极作阳极被氧化，D项正确。
7.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B.通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C.断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D.断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
答案 C
解析 锌环与电源的正极相连，为阳极，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。
1.(2017·全国卷Ⅰ，11)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
答案 C
解析 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。
2.(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋
②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋
该装置工作时，下列叙述错误的是( )
A.阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O
B.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S
C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性
答案 C
解析 由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。
3.(2016·全国卷Ⅰ，11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A.通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
答案 B
解析 电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即SO离子向正极区移动，Na＋ 向负极区移动，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，OH－留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，D错误。
4.[2018·全国卷Ⅲ，27(3)]KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式______________________________________________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_______，其迁移方向是_____________。
③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有_____________(写出一点)。
答案 ①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ ②K＋ 由a到b ③产生Cl2易污染环境等
解析 ①电解液是KOH溶液，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。②电解过程中阳极反应为I－＋6OH－－6e－===IO＋3H2O。阳极的K＋通过阳离子交换膜由电极a迁移到电极b。③“KClO3氧化法”的主要不足之处是产生Cl2，易污染环境。
1.(2018·湖南H11教育联盟联考)化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语正确的是( )
A.用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
B.铅蓄电池放电时的正极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4
C.粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应只有Cu－2e－===Cu2＋
D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
答案 A
解析 用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，氯离子的还原性大于氢氧根离子，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确；铅蓄电池放电时的正极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，负极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4，B项错误；粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应除Cu－2e－===Cu2＋外，还有比铜活泼的杂质金属失电子的反应，C项错误；钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，D项错误。
2.(2018·哈尔滨高三一模)观察如图装置，下列说法正确的是( )
A.a、b接电流表，该装置为原电池
B.a、b接直流电源，该装置为电解池
C.a、b接直流电源，铁可能不易被腐蚀
D.a、b接电流表或接直流电源，铁都可能是负极
答案 C
解析 A项，a、b接电流表，若液体c为非电解质溶液，不满足原电池的构成条件，不能形成原电池，错误；B项，若液体c为非电解质溶液，溶液不导电，所以不能电解，即不是电解池，错误；C项，若该装置是电解池，Fe与负极相连作阴极时被保护，即铁可能不易被腐蚀，正确；D项，接直流电源时，该装置可能为电解池没有正负极，Fe作阴极或阳极，错误。
3.电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( )
A.电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极
B.粗铜与电源负极相连，发生氧化反应
C.阴极上发生的反应是 Cu2＋＋2e－===Cu
D.电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
答案 C
解析 根据电解池原理，粗铜作阳极，比铜活泼的Zn、Fe等杂质发生氧化反应，比Cu不活泼的金属单质，如Ag等在阳极底部沉积；精铜作阴极，只发生Cu2＋＋2e－===Cu。
4.我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为循环利用人体呼出的CO2并提供氧气，我国科学家设计了一种装置(如图所示)，实现“太阳能→电能→化学能”转化，总反应为2CO2===2CO＋O2，下列有关说法不正确的是( )
A.该装置属于电解池
B.X极发生氧化反应，Y极发生还原反应
C.人体呼出的水蒸气参与Y极反应：CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－
D.X极每产生标准状况下22.4 L气体，有2 mol的OH－从Y极移向X极
答案 D
解析 A项，该装置实现“太阳能—电能—化学能”转化，将电能转化为化学能的装置为电解池，正确；B项，根据图中电子的流向“X→Y”可知，X极为阳极，失电子发生氧化反应，Y为阴极，得电子，发生还原反应，正确；C项，Y为阴极，根据总反应可知，阴极为CO2得电子，生成CO，电极反应为CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－，正确；D项，X极为阳极，OH－放电生成氧气，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，生成1 mol O2，阳极有4 mol OH－放电，根据溶液电中性原理，X电极区阴离子减少，则会有4 mol OH－从Y极透过阴离子交换膜移向X极，使得溶液保持电中性，错误。
5.下列关于如图装置说法正确的是( )
A.装置中电子移动的途径是：负极→Fe→M溶液→石墨→正极
B.若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClO
C.若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁
D.若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀
答案 B
解析 装置中电子移动的途径：负极→Fe电极，然后是溶液中的阴离子在阳极(石墨)放电→电源的正极，A错误；若M为NaCl溶液，通电一段时间后，阳极产生Cl2，溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO，所以溶液中可能有NaClO，B正确；若M为FeCl2溶液，在阳极，溶液中的Fe2＋失去电子变为Fe3＋，所以不可能实现石墨上镀铁，C错误；若M是海水，该装置是电解池，是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐蚀，不是通过“牺牲阳极的阴极保护法”，D错误。
6.(2016·北京理综，12)用石墨电极完成下列电解实验。
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A.a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B.b处：2Cl－－2e－===Cl2↑
C.c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋
D.根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
答案 B
解析 A项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，正确；B项，b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H＋，Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋，错误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D项，实验一中ac形成电解池，bd形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n(右面)有气泡生成，为阴极产生氢气，n的另一面(左面)为阳极产生Cu2＋，Cu2＋在m的右面得电子析出铜，正确。
7.(2015·上海，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是( )
A.d为石墨，铁片腐蚀加快
B.d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C.d为锌块，铁片不易被腐蚀
D.d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
答案 D
解析 A项，由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确；B项，d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确；C项，若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。
8.空气污染物NO通常用含Ce4＋的溶液吸收，生成HNO2、NO，再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质，同时生成Ce4＋，其原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.H＋由右室进入左室
B.Ce4＋从电解槽的c口流出，且可循环使用
C.阴极的电极反应式：2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O
D.若用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下33.6 L甲烷时，理论上可转化HNO2 2 mol
答案 C
解析 A项，根据电解原理，H＋由左室向右室移动，错误；B项，空气污染物NO通常用含Ce4＋溶液吸收，生成HNO2、NO，N的化合价升高，Ce4＋的化合价降低，然后对此溶液进行电解，又产生Ce4＋，根据电解原理，应在阳极上产生，即Ce4＋从a口流出，可循环使用，错误；C项，根据电解原理，阴极上得电子，化合价降低，HNO2转化为无毒物质，即转化为N2，阴极电极反应式为2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O，正确；D项，标准状况下，33.6 L甲烷参与反应转移电子物质的量为 mol＝12 mol，理论上可转化HNO2的物质的量为 mol＝4 mol，错误。
9.铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是( )
A.阳极电极反应式为2Al－6e－＋6OH－===Al2O3＋3H2O
B.随着电解的进行，溶液的pH逐渐增大
C.当阴极生成气体3.36 L(标准状况)时，阳极增重2.4 g
D.电解过程中H＋移向铝电极
答案 C
解析 A项，硫酸溶液显酸性，阳极反应式为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋；B项，阴极反应式为6H＋＋6e－===3H2↑，电解过程中H2O减少，pH减小；D项，电解过程中H＋移向阴极(石墨极)。
10.如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电。下列分析正确的是( )
A.C1电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
B.C1电极处溶液首先变黄色
C.C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，2Cl－－2e－===Cl2↑
D.每当C1电极上有2 g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液
答案 C
解析 C1电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A项错误；C1电极处氢离子放电，溶液碱性增强，溶液不会变成黄色，B项错误；C2电极与电源的正极相连，作阳极，亚铁离子的还原性强于氯离子，则依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑，C项正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液，D项错误。
11.图1是电解饱和氯化钠溶液示意图。图2中，x轴表示实验时流入阴极的电子的物质的量，则y轴表示( )
A.n(Na＋) B.n(Cl－) C.c(OH－) D.c(H＋)
答案 C
解析 该装置中，阳极氯离子放电生成氯气，其电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极氢离子放电，其电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；总反应式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。由上述分析可知，溶液中钠离子浓度不变，故A项不符合题意；阳极氯离子放电生成氯气，所以溶液中氯离子浓度减小，故B项不符合题意；阴极氢离子放电，所以溶液中c(OH－)增大，氢离子浓度减小，故C项符合题意、D项不符合题意。
12.知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。
(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是__________________________(填化学式)，U形管________(填“左”或“右”)边的溶液变红。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的________极；该发生器中反应的总离子方程式为____________________________。
(3)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。下图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
①阳极产生ClO2的电极反应式：_____________________________________________。
②当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为_____。
答案 (1)H2 右
(2)负 Cl－＋H2OClO－＋H2↑
(3)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②0.01 mol
解析 (1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近产生NaOH。
(2)要制取“84”消毒液，应创造氯气和氢氧化钠反应生成NaClO的环境，为了使反应更充分，则下面电极生成氯气，上面电极附近有NaOH生成，上面电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极。
(3)①依据题干信息，阳极Cl－被氧化为ClO2，根据电子守恒和电荷守恒，写出电极反应式。②电极上得到或失去一个电子，电解质溶液中必然有一个阳离子通过阳离子交换膜。
13.铬是常见的过渡金属之一，研究铬的性质具有重要意义。
(1)在如图装置中，观察到装置甲铜电极上产生大量的无色气体；而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是______________________。
(2)工业上使用下图装置，采用石墨作电极电解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，其转化原理为______________________________________________________________。
(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。
将含Cr2O的废水通入电解槽内，用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极生成的Fe2＋和Cr2O发生反应，其离子方程式为_____________________________。阴极上Cr2O、H＋、Fe3＋都可能放电。若Cr2O放电，则阴极的电极反应式为_________；若H＋放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，已知：常温下，Cr3＋Cr(OH)3CrO，则阴极区溶液pH的范围为____________。
答案 (1)由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化
(2)阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，使c(H＋)增大，从而导致反应2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O发生
(3)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O 8＜pH＜10(或10＞pH＞8)
解析 (1)由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化。
(3)阳极生成的Fe2＋和Cr2O发生反应，其离子方程式为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。若Cr2O放电，则阴极的电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O；若H＋放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，根据题意，若生成Cr(OH)3则10－6 mol·L－1＜c(OH－)＜10－4 mol·L－1，则阴极区溶液pH的范围为8＜pH＜10。
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