第8讲电解原理及其应用

1、第8讲电解原理及其应用【考点1】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 有与电源相连的两个电极。 电解质溶液(或熔融电解质)。 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)电按名林：M总反应式：CuCl2=B=Cu+ Cl2 f电极反应式：2CI-2fg.iCuCii反应类魁还廨应应电IK境C*+2c =u电子和离子的移动方向 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。 离子：阳离子移向电解

2、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：K"、Cu;, Na*、册严、Zi?*、I L、FT,处+(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S，仁Cl *0H冶緘龍能离了他骑SO；工Oi hF注意 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。最常用、最重要的放电顺序为阳极：C>OH_ ；阴极：Ag+>Cu2+>H*。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

3、、Na、Mg、Al等金属。4OH 4e =2H2O + Ozf 4H + + 4e=2出 f 2H2O:电解=2H2 T+ O2T减小增大不变水2C一 2e=Cbf2H + 2e=H2? 2HCI电解=H2f+ Cl2f HCI 增大 HCI2C一 2e=Cbf2+电解Cu + 2e =Cu CuCI2=Cu + CI2 f CuCI 2 CuCI22CI 2e =ci2f2H + + 2e =H2 f 2NaCI + 2出0电解=出 f+ CI2 f+ 2NaOH NaCI 和 出04 用惰性电极电解电解质溶液的规律类型实例电极反应式电解对象溶液pH变化溶液复原电解水型含氧酸H2SO4阳极：

4、水强碱NaOH阴极：活泼金属的含氧酸盐KNO3总反应：电解电解质型无氧酸（氢氟酸除外）HCI阳极：阴极：总反应：不活泼金属的无氧酸盐CUCI2阳极：阴极：总反应：放氢生碱型活泼金属的无氧酸盐NaCI阳极：阴极：总反应：放氧生酸型不活泼金属的含氧酸盐AgNO 3阳极：阴极：总反应：增大 HCI 40H 4e =2出0+ O2 f 4Ag + 4e =4Ag 4AgN0 3 + 2H2O=4Ag + O2 f+ 4HN0 3 AgN0 3和出0 减小 Ag20【小纳辨析】(1) 电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(V)(2) 某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(V)(3)

5、 电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应(V)(4) 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(>)电解稀硫酸制H2、。2时铜作阳极(>电解CuCI 2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电解盐酸、硫酸等溶液，H +放电，溶液的pH逐渐增大(>(8)电解NaN03溶液时，随着电解进行，溶液的 pH减小(>【小思提示】1. 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

6、的电冶炼。2. 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 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。 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_ B" Jo)(h 2Hg2(1】、V n- _ - >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)NlCP 镰选考系列化学【例1】若

7、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多少?【小思点评】 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。本题答案为4Na【例2】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C.阳极附近溶液呈蓝色B .阴极逸出气体D .溶液的pH变小【小思点

8、评】以石墨为电极，电解 KI溶液，发生的反应为 2KI + 2H2O=2KOH + H2 f+ 12(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。故 答案为D。【例3】如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.88.0,酸色一红色，碱色一黄色，Mg(OH) 2 沉淀的pH = 9)，接通电源一段时间后 A

9、管产生白色沉淀，回答下列问题：(1) 下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是 (填编号)。A管溶液由红变黄B管溶液由红变黄 A管溶液不变色B管溶液不变色写出A管中发生的反应：。(3) 写出B管中发生的反应： 。(4) 检验b管中气体的方法是(5) 电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是【小思点评】电解时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，导致阳极附近溶液呈酸性；阴极上氢离子放电生成氢气，同时有氢氧根离子生成，氢氧根离子和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀， 溶液呈弱碱性。本题答案为：(1) (2)2H + + 2e =日2匸、Mg2 + 20H =Mg(OH) 或2出0

10、+ 2e+ Mg2+ =出 f+ Mg(OH) 2 J )(3)4OH 一 4e=2H2。+ O2 f 或 2H 2。 4e=02 T+ 4H +)(4)用拇指堵住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃(5)溶液呈红色，白色沉淀溶解【例4】锰、硫、氮的化合物在人类生产、生活中有重要作用。(1) MnO 2可作超级电容器材料。用惰性电极电解 MnSOq溶液可制得MnO2,其阳极的电极反应式是。MnO2是碱性锌锰电池的正极材料，已知碱性锌锰电池的总反应为Zn + 2MnO2+ 2出0=2皿nO(OH) + Zn(OH)2，碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是。(2) 硫化

11、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 =&阳海jf交换胞写出电解时阴极的电极反应式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(3) 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 充物质A , A是，说明理由：NH4NO3,需补。NO/【小思点评】(1)Mn的化合价从+ 2价升到+ 4价，失电子发生氧化反应，则阳极电极反应 式为Mn2+ 2H2O 2e =MnO2+ 4H

12、+。碱性锌锰干电池中，MnO 2作为正极，发生还原反应，其电极反应式为 MnO2+出0 + e =MnO(OH) + OH。(2) 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。由题给反应可知，阳极区生成了 S2一，S2-可以理解为(n 1)S + S2，加入稀硫酸生成 S单质和H2S气体。根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3N0 + 15e+ 18H +=3NH； + 3H2O，阳极反应式为 5N0 15e + 10出0=5“03 + 20H，总反应式为 8N0 + 电解7H20=3NH4N03+ 2HN0 3,为了使电解产生的 HN0 3全部转

13、化为 NH4NO3,应补充NH 3。本题答案为：2 + 一 + 一 一(1) Mn + 2H2O 2e =Mn O2+ 4HMn O2+ H2O+ e =MnO (OH) + OH2H20+ 2e=H2?+ 20H S+ 2H + =(n 1)S 抹 HzSf电解(3) NH 3 根据反应：8N0 + 7H20=3NH4N03+ 2HN0 3,电解产生 HN0 3 多，应补充 NH 3。【例5】500 mL KN0 3和Cu(N03)2的混合溶液中c(N03) = 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

14、仍为500 mL,下列说法正确的是 ()+ 1A .原混合溶液中 c(K )为0.2 mol L 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+ 1D .电解后溶液中 c(H )为0.2 molL【小思点评】石墨作电极电解 KNO3和Cu(NO 3)2的混合溶液，阳极反应式为 4OH 4e =2H2O + 02T,阴极先后发生两个反应：Cu2+ + 2e =Cu,2H* + 2e =H2 t从收集到 02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 H 2的过程中转移0.2mol电子，所以Cu2+共得到0.4 m

15、ol 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(N03), c(K+) + c(H、= c(N03),不难算出：电解前 c(K、= 0.2 mol L：1,电解后 c(H、= 0.4 mol L S本题答案为A。【考点二】电解原理的应用i氯碱工业(1) 电极反应阳极反应式：2CI_ 2e_=ci2 f氣化反应) 阴极反应式：2H + + 2e =H2f还原反应)(2) 总反应方程式电解入入2NaCI + 2H2O=2NaOH + H f+ CI2 f(3

16、) 氯碱工业生产流程图2. 电镀F图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题:(1) 镀件作阴极，镀层金属银作阳极。电解质溶液是AgNO 3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。 电极反应：阳极： Ag e=Ag +;阴极： Ag + + e =Ag。(4) 特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。 3电解精炼铜(1) 电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。(2) 电解质溶液：含 Cu2+的盐溶液。(3)电极反应:阳极：2+2+ 2+ 2 +Zn 2e =Zn 、Fe 2e =Fe 、Ni 2e =Ni、Cu 2e =Cu;阴极：+ Cu + 2e =Cu。4.电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活

17、泼金属Na、Ca、Mg、Al等。(1) 冶炼钠一 电解2NaCI(熔融)=2Na + CI2 f电极反应：阳极：2C 2e=Cl2 f；阴极：2Na+ 2e=2Na。(2) 冶炼铝一 电解入2AI 203(熔融)=4AI + 302 f电极反应：阳极：6O2 12e =302 f 阴极：4AI3 + + 12e =4AI。【小纳辨析】(1) 在镀件上电镀铜时，镀件与电源的正极连接(存(2) 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(V)(3) 电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(存2+电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu )均保持不变(存电解冶炼镁、铝通常电

18、解MgCI 2和AI2O3,也可以电解 MgO和AICI 3( >)(6) 电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(V)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCI2作电解质溶液，由于放电顺序H + >Zn2J不可能在铁上镀锌(>【小思提示】离子交换膜在电化学中的应用1常见的离子交换膜离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：(1) 阳离子交换膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。(2) 阴离子交换膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。(3) 质子交换膜，只允许 H*通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。2. 离子交换膜的作用(1) 能将两极区隔离，阻止两极区产生的物

19、质接触，防止发生化学反应。(2) 能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。(3) 提高电流效率、产生新的产物、提高产品纯度。3. 解这类问题可以分三步：第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步，分析隔膜作用。充当盐桥的作用，除起导电作用外，还能起到隔离作用，避免电极与电解质溶液或产物之间发生反应，避免产物因发生反应而造成危险等。Nico 勰【例1】下图为EFC剑桥法用固体二氧化钛（TiO2）生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较 低的阴

20、极电位下，TiO2 （阴极）中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是（）A 阳极的电极反应式为2C1B .阴极的电极反应式为TiO2+ 4e=Ti + 2O2C.通电后，02、c均向阴极移动D石墨电极的质量不发生变化【小思点评】电解质中的阴离子 02、c向阳极移动,由图示可知阳极生成 02、CO、CO2,CO、CO2, A、C、D项错误，只有所以电极反应为2O2 4e =。2 f, O2与石墨反应生成B项正确。故答案为 B。ZnC?O4【例2】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 的示意图（电解液不参与反应）。下列说法中正确的是（）F疋换鞭

21、A . Zn与电源的负极相连B. ZnC2O4在交换膜右侧生成电解C. 电解的总反应为 2CO2+ Zn=Z nC2O4D .通入11.2 L CO 2时，转移0.5 mol电子【小思点评】 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C2O4形成ZnC2O4, B错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。本题答案为 Co（ ）【例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Cu" + 2e =CuD

22、 .电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥【小思点评】 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、Au等在阳极底部沉积；精铜作阴极，只发生Cu2+ 2e=Cu。 本题答案为C.【例4】用下图所示装置除去含 CN、C废水中的CN时，控制溶液pH为910, CN 与阳极产生的ClO反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是 （）A .用石墨作阳极，铁作阴极B .阳极的电极反应式为 C+ 2OH 一 2e=CIO 一 +出0C.阴极的电极反应式为 2H2O+ 2e=H2f+ 2OH D .除去 CN 的反应：2CN + 5CI

23、O + 2H + =N2 T+ 2CO2T+ 5C+ H2O【小思点评】 阳极产生CIO ，发生的反应为 Cl + 2OH 2e=CIO +出0，所以阳极一 定是石墨电极而不是铁电极， A、B两项正确；阴极是 H +得电子产生H2, C项正确；溶液 的pH为910,显碱性，因而除去 CN 的反应为2CN + 5CIO + 2OH =“2匸+ 2CO2 + 5C+ H2O, D项错误。本题答案为 D【例5】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3+C.阴极

24、的电极反应式：AI + 3e =AID .硫酸根离子在电解过程中向阳极移动【小思点评】 阳极产生CIO ，发生的反应为 C+ 2OH 2e=CIO+ H2O，所以阳极一 定是石墨电极而不是铁电极， A、B两项正确；阴极是 H +得电子产生H2, C项正确；溶液 的pH为910,显碱性，因而除去 CN 的反应为2CN + 5CIO + 2OH =N2f+ 2CO3 + 5C+ H2O, D项错误。本题答案为 D。【考点3】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

25、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冋时发生，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(pHW 4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe 2e=Fe"正极2H + 2e =出 fO2 + 2H 2O+ 4e =4OH总反应式Fe+ 2H + =Fe2+ + 出 f2Fe+ 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 牺牲阳极的阴极保护法 一原电池原理a. 负极：比被保护金属活泼的金属；b. 正极：被保护的金属设

26、备。 外加电流的阴极保护法 一电解原理a. 阴极：被保护的金属设备；b. 阳极：惰性金属或石墨。改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。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。【小思提示】i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 有防腐措施的腐蚀。(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。2. 两种保护方法的比

27、较外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。3. 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；NHQ溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。【例11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O2+ 2出0+ 4e > 4OH2H + + 2e一- h 2T【小思点评】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

28、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 + 2出0+ 4e一- 40H :正确；C项，若d为锌块，则由于金属活动性：ZnFe, 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。故答案为D。【例2】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

29、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【小思点评】 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。本题答案为 C。【例3】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*

30、和SO4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 SO2离子向正极迁 移，正极区溶液 pH增大B .该法在处理含 Na 2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C.负极反应为 2H2O-4e =02+ 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。2生成【小思点评】 电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动， 即so4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

31、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。2生成,D错误。本题答案为 B。Na2FeO4，同时获得【例4】化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的1所示。装置通电后，铁电极附氢气：Fe+ 2H2O + 2OH一通电=FeO4一 + 3H 2 f,工作原理如图近生成紫红色2 4 O e F，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被 H?还原。uhT

32、二二1 e RT；二E11 1N2H浓溶液图1电解一段时间后，c（OH）降低的区域在 （填阴极室”或阳极室”。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出， 其原因为 c（Na2FeO4）随初始c（NaOH）的变化如图2,任选M、N两点中的一点，分析 c（Na2FeO4）低于最高值的原因：。【小思点评】 根据题意，镍电极有气泡产生是 H +得电子生成H2,发生还原反应，则铁电极 上OH被消耗且无补充，溶液中的 OH减少，因此电解一段时间后， c（OH）降低的区域在 阳极室。H2具有还原性，根据题意： Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被 H?还原。因 此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，

33、防止Na2FeO4与H?反应使产率降低。根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c（OH）低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c（OH）过高，铁电极上有 Fe（OH）3或Fe2O3生成，使Na2FeO4产率降低。本 题答案为：阳极室 防止Na2FeO4与 出反应使产率降低M点：c（OH）低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢 咸N点：c（OH）过高，铁电极上有Fe（OH） 3（或FezOs）生成，使Na2FeO4产率降低【例5】H3PO2也可用电渗析法制备。四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：石墨n阳膜阴腹阳膜门石墨三棉硫酸-一三 i三

34、 二一_67液 H溶一 一 M 陥一一 H稲= 一=_H 液 =-N俪 Up|;曲 心浓一=阳极室 产品室 原料室 阴极室写出阳极的电极反应式：。(2)分析产品室可得到 H3PO2的原因。早期采用 三室电渗析法”制备H3PO2：将 四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用 H3PO2稀 溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜， 从而合并了阳极室与产品室。 其缺点是产品 中混有杂质。该杂质产生的原因是 。【小思点评】 阳极发生氧化反应， OH失去电子，电极反应式为 2H2O - 4e=O2f+ 4H +° (2)H2O放电产生H* , H进入产品室，原料室的H2PO2穿过阴膜扩散至产品室，

35、二者发生反 应：H + + H2PO2 H3PO2。(3)如果撤去阳膜，H2PO2或H3PO2可能被氧化。本题答案为(1)2H2O-4e=O2 T+ 4H +阳极室的H +穿过阳膜扩散至产品室，原料室的 H2PO2穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成 H3PO2 (3)PO3 H2PO2或H3PO2被氧化【小纳自测】1 下列做法有利于金属防护的是 ()A .钢铁零件表面进行烤蓝处理B 将钢铁制成的闸门与直流电源正极相连C.菜刀切菜后不洗净就放回刀架D .埋在地下的钢管与铜块相连答案 A解析 一般钢铁容易生锈，如果将钢铁零件的表面进行烤蓝处理，就能大大增强抗腐蚀能力，延长使用寿命，A项正确；钢铁制

36、成的闸门与直流电源的正极相连，闸门成为电解池 的阳极，能加快腐蚀，B项错误；菜刀切菜后不洗净，容易发生吸氧腐蚀，C项错误；铁比铜活泼，当埋在地下的钢管与铜块相连时，钢管成为原电池的负极，加快了腐蚀，应该使钢管与锌块相连，D项错误。2.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，

37、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. 电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示，电极为惰性电极。已知海水中含 Na*、C、Ca2l Mg2*、So4等离子。下列叙述中正确的是 （）A . A膜是阳离子交换膜B. 通电后，海水中阴离子往b电极处移动C. 通电后，b电极上产生无色气体，溶液中出现白色沉淀D .通电后，a电极的电极反应式为 4OH 4e =。2 f+ 2出0答案 C解析 A项，A膜是阴离子交换膜， 错误；B项，通电后，

38、海水中阴离子往阳极（a电极） 处移动，错误；C项，通电后，由于放电能力：H *>Mg 2*>Ca2* ,所以H*在阴极（b电极）上放电：2H*+ 2e=H2f,产生无色气体，由于破坏了附近的水的电离平衡，在该区域c（0H）增大，会发生反应：Mg2+ + 20H =Mg（0H）2所以溶液中还会出现白色沉淀，正确；D项，通电后，由于在溶液中的放电能力：C>0H，所以在阳极发生反应：2C一 2e=Cl2 f,错误。4下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显下降的是（）B答案 D解析 A项，该装置是原电池装置，H +放电生成氢气，溶液的 pH增大，错误；B项,该装置是电解池

39、,Cu+ 2H2O=S=Cu（OH）2 +出匸，氢氧根离子浓度增大，溶液的pH增大,错误；C项，电解食盐水，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，错误；D项，电解硫酸铜实质是电解水和硫酸铜，水中的氢氧根离子放电使溶液中的氢离子浓度增大，溶液的pH减小,正确。5 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t FeM溶液t石墨t正极B .若M为NaCI溶液，通电一段时间后，溶 液中可能有NaCIOC.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 tFe电极，然后是溶液中的阴离子在阳极（

40、石墨）放电t电源的正极，A错误；若M为NaCI溶液，通电一段时间后，阳极产生CI2,溶液中的NaOH与阳极产生的 Cl2发生反应生成 NaCI和NaCIO，所以溶液中可能有 NaCIO , B正 确；若M为FeCI2溶液，在阳极，溶液中的 Fe"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。列说法不正确的是（）6利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下A a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀B .一段时间后，a管液面高于b管液面D.

41、 a、b两处具有相冋的电极反应式：Fe 2e =Fe答案 CC. a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小解析 根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀， 右边铁丝发生析氢腐蚀， 其电极反应 为左边负极：Fe 2e=Fe" 正极：O2+ 4e + 2H2O=4OH 右边负极：Fe 2e =Fe2 正极：2H + + 2e =h2 f7工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化SO2（A、B均为惰性电极）。下列说法正离子交换膜a、b处的pH均增大，C错误。确的是（）A . A电极接电源的正极B. A极区溶液的碱性逐渐增强C. 本装置中使用的是阴离子交换膜o+D. B极的电极反应式为 SO2+ 2

42、e + 2H2O=SO4 + 4H答案 BPbO2+ Pb+ 4H +解析 A项，由HSO3生成S2O4，发生还原反应，A极应接电源的负极，错误； B项, 阴极的电极反应式为 2HSO3 + 2H + 2e =S2O： + 2出O,碱性增强，正确；C项，阳极的 电极反应式为SO2+ 2H2O 2e=SO2 + 4H +,结合B中阴极的电极反应式，离子交换膜应 使H +移动，应为阳离子交换膜，错误；D项，B为阳极，错误。&如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为2 一+ 2SO2 =2PbSO4+ 2H2O。下列有关说法正确的是 （）A . K与N相接时，能量由电能转化

43、为化学能B. K与N相接时，H +向负极区迁移C. K与M相接时，所用电源的 a极为负极D. K与M相接时，阳极附近的 pH逐渐增大答案 CB项，原电池工作时，HPbS04+ 2出0 - 2e =PbO2解析 A项，K与N相接时形成原电池，化学能转化为电能;+向正极迁移；D项，K与M相接时，为充电过程，阳极反应式为 + 4H + S02，阳极附近的pH减小。耐腐蚀性及装饰性有明显硫酸溶液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、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,A .阳极电极反应式为 2AI 6e + 60H =Al2O3+ 3出0B 随着电解的进行，溶

44、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 gD .电解过程中H*移向铝电极答案 C解析 A项，硫酸溶液为酸性，阳极反应式为2AI 6e+ 3H20=Al203+ 6H +; B项,阴极反应式为6H* + 6e =3H2 T,电解过程中 出0减少，pH减小；D项，电解过程中 H 移向阴极（石墨极）。10如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近显红色。下列说法正确的是（）血源X YA . X极是电源负极，Y极是电源正极B. a极的电极反应是 2Cl 2e =Cl2 TC. 电解过程中 CuSO4溶液的pH逐渐增大D. Pt极有6.4 g Cu析出时，b

45、极产生2.24 L（标况）气体 答案 B解析 a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，依据电解质溶液为氯化钠的酚酞溶液，判断 b电极是阴极，Y为电源负极，X为电源正极，故 A错误；a电极是 氯离子失电子发生的氧化反应，电极反应为2Cl 2e =Cl2f,故B正确；电解过程中CuSO4溶液中的氢氧根离子在阳极Pt电极失电子生成氧气，溶液中铜离子在 Cu电极得到电子析出铜，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH逐渐减小，故C、D错误。11 镧镍合金可大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物，其化学式可近似地表示为LaNi 5H6（LaNi 5H6中各元素化合价均可看作零 ），它跟NiO（OH

46、）可组成镍氢可充电电池：放由LaNi5H6+ 6NiO（OH） 充电LaNi 5+ 6Ni（OH） 2。下列有关该电池的说法正确的是（）A .放电时，镧镍合金作正极B 充电时，OH 向阴极移动C.放电时，正极反应式为NiO（OH） + e+ H2O=Ni（OH） 2 + OH D .充电时阳极反应式为 LaNi 5+ 6e + 6H2O=LaNi 5H6+ 6OH答案 C解析 放电时，镧镍合金作负极， A项错误；充电时阴极反应为 LaNi5+ 6e +6H2O=LaNi5H6+ 60H，阳极反应为 Ni(OH) 2+ OH e=NiO(OH) + H2O，阴极产生的0H 向阳极移动，B、D两项

47、均错误；充电时阳极反应的逆反应就是放电时的正极反应， 项正确。12. 如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理, 其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是()A .反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区 2 +B .乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe 2e =FeC.通入氧气的一极为负极，发生的电极反应为O2+ 4e+ 2H2O=4OHD 反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变答案 A解析甲装置为甲醚燃料电池，投放氧气的一极发生还原反应，为正极，投放甲醚的一极为负极；乙装置为电解饱和氯化钠溶液的装置，根据串联电池中，电子的转移，可知Fe电极为阴极，C极为阳极，丙装置为电解精炼铜的装置，粗铜为阳极，纯铜为阴极。A项,乙装置中铁电极反应为 2H + 2e =H2 T,所以反应一段时间后，装置中生成的氢氧化钠在 铁极区，正确；B项，乙装置中铁电极反应为2H + 2e =H2 T,错误；C项，通入氧气的一极发生还原反应，为原电池的正极，发生的电极反应为O2+ 2H2O+ 4e =4OH ，错误；D项，丙装置中，粗铜极除了铜发生氧化反应外，活动性在铜前面的金属也要反应，但是在 纯铜极，除铜离子被还原外，没有其他离子能被还原，根据得失电子相等，可知硫酸铜溶液浓度减小，错误。13.