2023-2024届新高考一轮复习人教版 第六章 第3讲　电解池　金属的腐蚀与防护 学案

第3讲电解池金属的腐蚀与防护

j变化观念与

；电解和电解池i能分析、解释电解池的工作原理,能设计简单的电解池

XL/：\平衡思想

工作原理和

电解规律

2.能综合利用化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实：//证据推理与

二ɪ二，＞际问题。认识电解在实现物质转化和能量转化中的具体应用K/模型认知

电解原理应用if"

金属腐蚀与N科学态度与

……:X3.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象,选择并设计防腐措施

防护≡社会责任

••必备知识•整合・•

、电解池和电解原理

1.电解和电解池

电解一使电流通过电解质溶液（或熔

∣½融的电解质）而在阴极、阳极引起氧

曳能转化一化还原反应的过程

为化学能装置电解池一构成:①外接电源;②电极

插入电解质溶液或熔融电解质；魏

成闭合回路

2.电解原理

还原反应

得到电子

阳离子阴离子

3.电解规律

⑴电极上离子放电顺序。……-

(2)惰性电极电解电解质溶液的四种类型O

电解溶

出什么，

对液

加什么

类

实例电极反应式象(短PH

型

溶液复

时变

原方法

电解)化

含氧减

H2SO1

酸小

阳极:2a0-45—4F+021±1

电强碱NaOH

-

(⅞40H-4e—2⅛0+02t)大

解

活泼阴极:2H++2e--⅛t水加水

水

金总反应:辿望圆山Q

型丕

属的KNO3↑

变

含

氧酸

士卜

∏jL

无氧

酸阳极:2Cl-2e—Ckt

（氢阴极:2H42e—M增通入HCl

HClHCl

t

氟酸总反应:2H+2CΓ±≡H2↑大气体

⅛

除+Cl2↑

解

外）

电

不活

解

泼

质阳极:2Cl-2e_Cbt

金属

型阴极:Cu"+2e-=^Cu加CUCI2

—

的CuCl2CuCl2

总反应:与亡组整固体

无氧

Cu+Cl2t

酸

士卜

rm.

活泼

放阳极:2CI-2e——Ckt

金

H2阴极:2Hz0+2e「一/tNaCl

属的增

生NaCl+20H(或2H'+2e-乩f)和

无大气体

碱总反应:2C1+2乩0幽乩tH2O

氧酸

型+Cl2↑+20H

盐

放不活阳极:2H?0-4e-4H++θ2fAgNO3减加入

AgNO3

O2泼(^40H-4e—2H20+02t)和盟小Ag2。固

生金属阴极:4Ag"+4d^4Ag体

酸的总反应:4人屋+2乩0些

型含氧4Ag+θ2t+4H*

酸

士卜

FTiL

［理解・辨析］

判断正误:正确的画“J”，错误的画“X”。

⑴电解质溶液导电、金属导电都是物理变化。（）

⑵电解盐酸、稀硫酸等溶液,H,放电,溶液的PH逐渐增大。（）

（3）电解CUCI2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。（）

（4）用惰性电极电解CuSO..溶液一段时间后,加入CUCO3或Cu（OH）2可使

电解质溶液恢复到电解前的情况。（）

⑸某些不能自发的氧化还原反应,通过电解可以实现。（）

（6）电解过程中电子流向为负极一阴极一电解质溶液一阳极一正极。

（）

解析：（1）金属导电是物理变化，电解质溶液导电必然伴随得失电子，

发生化学变化。

⑵电解盐酸,pH逐渐增大；电解稀硫酸实质是电解水,pH减小。

⑶用惰性电极电解CUCl2溶液,阳极产生氯气,能够使湿润的淀粉碘

化钾试纸变蓝色。

(4)短时间内用惰性电极电解CUSOl溶液,加入CUCO3或CuO可使电解

质溶液恢复到电解前的情况。

(6)在原电池和电解池装置中，电子不“下水”，离子不“上岸”。

答案：(I)X(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×

二、电解原理的应用

1.电解饱和食盐水一一氯碱工业

(1)电极反应。

阳极:2CI-2e—Ckf(氧化反应);

阴极:2乩0+2日一曲+20H-(还原反应)。

(2)总反应方程式:2岫(；1+210里昼2岫011+上1+Cb3

⑶设备装置示意图。

①阻止OH-进入£极室与Ck发生副反应；

②阻止阳极产生的Cb和阴极产生的H?混合发生爆炸

2.电镀和电解精炼铜一一非惰性电极电解的应用

阳极阴极

项目电极材电解质溶液电极反

电极反应电极材料

料应

电镀镀层金CU-2e∖^含镀层金属镀件(铁)CU"+2e

（Fe表属（铜）Cu2+阳离子（Cj）

面镀的盐溶液

CU）

粗铜（含

Zn、Fe、

Z∏-2e=

Ni.⅝AAAΛga<**>ΛΛΛΛ

Z*7n2+、

AU等杂

-

Fe2e"—=含CV的盐溶纯铜

ZWvwwWWWvwVwVwW*ΛZVWVW*AZWVWWVW*

质）

2

Fe∖液♦

电解精♦（3亡+2日

Ni-2e^-（精炼过程增加质量

炼铜不反应，=CU

Ni2∖中，浓度减≠阳极减

沉积在

CU-2d-小）少质量

电解

C∕（主反

池底部

应）

形成阳

极泥

3.电冶金

项目总方程式阳极、阴极反应式

阳极:2CF-2e一一Ckt

冶炼钠2NaCl（熔融）±≡=2Na+Ckt

阴极:Na++e^===Na

不用MgO阳极:2Cl-2e一——Cbt

冶炼镁

MgCi2（熔融）里暨Mg+Cbf阴极:Mg"+2e」—Mg

冶炼铝」不用AlCl3阳极:2（）2--43一5±

^2ʌʌʌAʌʌʌʌʌk--⅛θʌʌʌ3—■（熔融）

电解可能与石墨电极反

冰晶石4Al+30t

2应，电极需检查、更换

阴极:Al*+3e-Al

降低A1。熔点

［理解•辨析］

判断正误:正确的画“J”，错误的画“X”。

⑴电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料。()

(2)电解精炼银时,粗银作阴极。()

(3)电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和AkO：”也可以电解熔融的

MgO和AlCl3O()

(4)由于放电顺序H+>Zn2+,不可能用Zn为阳极、Fe为阴极,在铁上镀

锌。()

解析：(1)阴极可用金属材料,增强电极导电性。

(2)电解精炼时,含杂质金属作阳极。

(3)Mgo熔点高,AlCL是共价化合物,熔融不导电。

⑷阴极放电顺序Zn"先于IΓ(水)，可以用Zn为阳极、Fe为阴极,在铁

上镀锌。

答案：(I)X(2)×(3)×(4)X

三、金属的腐蚀与防护

1.化学腐蚀与电化学腐蚀的比较

类化学腐蚀电化学腐蚀

型

条金属跟干燥气体或非电解质液不纯金属或合金跟电解质溶

件他接触液接触

本

金属被氧化较活泼金属被氧化

质

区

无电流产生有微弱电流产生

别

联

两者往往同时发生,电化学腐蚀更普遍,腐蚀速率更快

系

2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较（以钢铁的腐蚀为例）

类型析氢腐蚀吸氧腐蚀

水膜酸性很弱或

条件水膜酸性较强

呈中性

电负

Fe^2e==Fe2

极极

反正

+

2H+2e-H2↑02+2H20+4e-40H

应极

+2+

Fe+2H—Fe+H2

总反应式2Fe+02+2H20._2Fe(OH)2

t

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

相关反应——

4Fe(OH)3,

2Fe(OH)3-Fe2O3∙xH2O(铁

锈)+(3-χ)H2O

联系吸氧腐蚀更普遍

3.金属的防护

改变金属

如制成防腐的合金等

材料的组成

在金属表面

如喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等

覆盖保护层

负极（阳极）：比被保护金属活泼

牺牲阳极法（原电

的金属

电化学池原理）

正极:被保护的金属设备

保护法

外加电流法（电解阳极:惰性电极

原理）阴极:被保护的金属设备

［理解・辨析］

判断正误:正确的画“J”，错误的画“义”。

⑴纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。（）

（2）A1>FeʌCU在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。（）

⑶钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe-（）

（4）铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性,若镀层破损后,就完全失去了对金

属的保护作用。（）

解析：(1)前者发生化学腐蚀,后者主要是电化学腐蚀。

⑵铜生成碱式碳酸铜。

⑶铁失去电子生成Fe2+O

(4)镀层破损后,在潮湿环境中构成原电池,锌作负极,对铁依然有一

定的保护作用。

答案：(I)X(2)×(3)×(4)X

知识建构

------------------••关键能力.提升・•--------------

考点一电解的原理及规律

考向一电解原理

1.如图所示,a、b、c、d均为石墨电极,通电进行电解,下列说法正确

的是(D)

CuSO4饱和NaCI

溶液溶液

甲乙

A.电路中电子流向：负极fd∙→c-*bfa~*正极

B.a、C两极产生气体的物质的量相等

C.SOf向b电极移动,CI响C电极移动

D.电解一段时间，向甲中加CuO可以恢复原溶液

解析：电子只能在外电路中移动，故A错误;a极产生O2,c极产生Ck,

根据电子守恒得02~2C12~4e,02和Cb的物质的量之比为1：2,故B

错误;阴离子向阳极移动,a和C是阳极,所以Sof向a电极移动,Cl

向C电极移动,故C错误。

2.（2022・山东省实验中学一诊）工业上氟气可作为火箭燃料中的氧

化剂。化学家通过电解氟氢化钾（KHF2）的氟化氢无水溶液制得氟气。

已知:KF+HF—KH®制备氟气的电解装置如图所示。下列说法错误的

是（D）

钢电极碳电极电解质

A.钢电极与电源的负极相连

B.氟氢化钾在氟化氢中可以电离

C.阴极室与阳极室必须隔开

D.电解过程需不断补充的X是KF

解析:根据图示,碳电极上F失去电子生成F2,发生氧化反应,碳电极

为阳极,则钢电极为阴极,与电源的负极相连,A正确；由“电解氟氢化

钾（KHFJ的氟化氢无水溶液制得氟气”可知,氟氢化钾（KHF2）的氟化氢

无水溶液能够导电，即氟氢化钾在氟化氢中可以电离,B正确；阴极室

生成的氢气与阳极室生成的氟气能够发生剧烈的化合反应，必须隔

开,C正确;钢电极为阴极,碳电极为阳极,阳极生成气体为氟气，阴极

放出氢气，随着电解的进行,H和F元素不断消耗，电解过程需不断补

充的X是HF,D错误。

3.按要求书写电极反应式和总反应方程式。

⑴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:。

⑵用铁作电极电解NaCI溶液。

阳极反应式:;

阴极反应式:;

总反应方程式:o

⑶离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、AbCR和

AlCD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）负4AbCR+3e^=41+7AICD

［易错易混］电解池电极反应式书写注意事项

（1）阳极材料不同，电极产物、电极反应式可能不同。

（2）放电后生成的离子是否与电解质溶液中未参与放电的离子发生反

应（离子共存）。

⑶注意离子导体（电解质）是水溶液还是非水状态。

⑷书写电解池中的电极反应式时,可以用实际放电的离子表示,但书

写总电解反应方程式时,弱电解质要写成分子式。

考向二］电解规律及电解计算

4.（2022•浙江金华一模）以石墨为电极，电解Kl溶液（含有少量的酚

醐和淀粉）。下列说法错误的是（D）

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

解析：以石墨为电极，电解KI溶液,发生的反应为2KI+2H201*2K0H+H2

t+L（类似于电解饱和食盐水），阴极产物是昂和KoH,阳极产物是I?。

由于溶液中含有少量的酚醐和淀粉,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,所以溶液的PH增大,D错误。

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

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22.4L

气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的

是（AB）

A.原混合溶液中c（K+）为2mol・L

B.上述电解过程中共转移4mol电子

C.电解得到的Cu的物质的量为0.5mol

D.电解后溶液中中H+）为2mol∙L1

解析：电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成

氧气，阴极上铜离子先放电生成铜单质，当铜离子完全析出时,氢离子

2+

放电生成氢气,两阶段的化学方程式分别为2CU+2H20I*2CU+02t

+

+4H,2H20±*2H2↑+02↑;气体的物质的量为"W"L=imol;每生

成1mol氧气失去4mol电子,每生成1mol氢气得到2mol电子，

每生成1mol铜得到2mol电子,所以根据得失电子守恒得铜的物质

的量为ImOlX.molx2=ιmol,则铜离子的物质的量浓度为粤

2mol♦L-1,根据电荷守恒得钾离子浓度为6mol∙Ll-2mol∙L'×2=

2mol∙LΛ第一阶段转移了2mol电子,生成的中的物质的量为2mol,

H

电解后溶液中FT浓度为*=4mol∙L,故选ABo

［归纳拓展］电化学计算的原理和方法

（两极产物及复原的定量计算h计算

-串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等

原理

（溶液PH的计算卜

根据总先写出电极反应式,再写出总反应式,最

电化学

（相对原子质量的计算卜保科

1反由式后根据总反应式列比例式计算

计算

（阿伏加德罗常数的计算卜Φiτ⅞^⅛⅛⅛'s⅛'⅛⅛'⅛⅛Λ⅜''⅛^⅛i'

根据转

（产物的量与电量关系的计算]计算极产物等类型的计算,其依据是电路中转

移电子

,方法,移的电子数目相等;②用于混合溶液中电

守隼

解的分阶段计算

根据得正电子守恒建立巳知童与未知信

根据

关系式之间的关系，得出计算所需的关系式

考点二电解原理的应用

尸典型例题

（2022・湖北卷）含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备

LKP（CN）J过程如图所示（Me为甲基）。下列说法正确的是（D）

A.生成1molLi生成N）2],理论上外电路需要转移2mol电子

B.阴极上的电极反应为:P1+8CN-4e_4[P（CN）2]

C.在电解过程中CN-向伯电极移动

D.电解产生的山中的氢元素来自LiOH

思路点拨

装置类型价态变化反应类型电极

图中

有外信息:失4e->A错误:

加电电解0+1:疑伊

P—4Li[P(CN)z]⅛>=>阳极

源法，4

≡反应阳阴­C

离离学错

电解池子子误

0:还原

2HCN——►Ht反应

_______f2

氢元索守恒得2e-B错误

LiOH>D正确

①变式发散

（1）该装置中电子流向为_______________O

提示:石墨电极一电源正极，电源负极一伯电极。

（2）上述装置若改用铜电极,可用其替换哪个电极?

提示:伯电极。

⑶氟化物有毒,工业污水中的CN-可通过如图原理除去（以NaCN为例）,

通电前先向污水中加入适量食盐并调整其PH维持碱性。简述该装置

处理CN」的工作原理。

ab

-电源卜

X

浓NaoH

溶液

NaOH

稀溶虚

隔膜I隔膜∏

提示:右侧氯离子放电得到次氯酸根离子,所以右侧电极为阳极,b为

电源的正极,a为电源的负极,污水中的钠离子会通过隔膜I（阳离子

交换膜）进入左侧，形成氢氧化钠溶液,CN通过隔膜∏（阴离子交换膜）

进入右侧,在阳极室被次氯酸根离子氧化为氮气除去。

I'I电解原理在制备物质中的应用

1.（2022・广西南宁二模）KI03广泛用于化工、医学和生活中，工业上

制备KlO3的工作原理如图所示。下列说法正确的是（D）

A.a为正极,B极上发生氧化反应

B.电子流向:AfafbfB

C.X气体是H2,每转移2mole,可产生22.4LX气体

D.A极的电极反应式为「+60H-6e—10计3乩0

解析:根据图示可知,题给装置为电解池,A电极上「发生失电子的氧

化反应生成IOg,A电极为阳极,则a为电源的正极,b为电源的负极,B

电极为阴极,B极上发生还原反应,A错误；电子流向为A-a、b-B,电

子不通过电源的内电路,B错误；由于是所处温度和压强未知,不能计

算乩的体积,C错误。

2.实现“碳中和”的重要方式之一是将CO2重新转化成能源。在金属

氧化物电解池,高温下电解HzOYO?的混合气体制备乩和CO是一种新

的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法错误的是（D）

O2

A.Y是电源的正极

2

B.阳极的电极反应式是20^-4e—O2t

C.总反应可表示为H2O+CO21≡H2+CO+O2

D.阴阳两极生成的气体的物质的量之比是1：2

解析：由图可知,产生氢气和CO的电极H、C化合价降低,发生还原反

应,为电解池阴极,则X是电源的负极,Y为正极,A正确;根据得失电子

守恒可知，阴极每产生1mol乩和1molCO的同时阳极产生1molO2,

则阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是2：1,D错误。

考向二电解原理在环境保护中的应用

3.（2022•山东烟台、德州一模）电解法处理含有C「、N（）3的酸性废水,

其工作原理及电极b中铁的化合物的催化机理如图所示,H表示氢原

子。下列说法错误的是（B）

电解法处理酸性废水铁的化合物的催化机理

A.电极b接电源负极

B.处理1molNO3,电路中转移5mole

C.HClO在阳极生成:C「+H20-2e—HCIO+H*

+

D.H'与Nog反应的电极反应式为10H+NO3+8e-NH++3H20

解析：由图知，电极b上硝酸根离子转变为镂根离子,被还原,则电极b

为阴极,接电源负极,A正确;硝酸根离子转变为镂根离子,N元素化合

价从+5降低到-3,则处理1molNO3,电路中转移8mole,B错误。

4.利用如图所示装置可以除去尾气中的H2S,其中电化学膜的主要材

料是碳和熔融的碳酸盐。下列说法错误的是（A）

尾气净化气

a__________

电化学膜∣s2^

N2

Is2

A.经过处理所得的净化气可以直接排放

B.a电极为阴极,发生还原反应

C.b电极通入N的目的是将生成的S2从电极表面及时带出

D.由净化气中CO2含量明显增加可知,尾气处理过程中电化学膜有损

耗,需定期更换

解析：根据图示可知,在a电极上H2S得到电子变为H2,由于乩是可燃

性气体,直接排放可能会引起爆炸等事故的发生，因此要经处理后再

排放,A错误;净化气中CO?含量明显增加,不是电化学膜中的碳被氧化,

而是HzS是酸性气体,与电化学膜中的碳酸盐反应产生的，因此电化学

膜有损耗,需定期更换,D正确。

［思维建模］分析电解过程的思维流程

明确阳极是惭性电极还是活泼电极.

.题目转化任务发生在阴极还是阳极，

‘找全离子（包括水电离的H+和OH-）,,

（分a类）-

.并按阴、阳离子分组」

'按”先任务,后规律”原则排出阴、阳离'

、子在两极的放电顺序，确定放电微粒,

注意分析电极产物与溶液中的离子

或另加入的物质是否发生反应

I_L（判断电极产物,注意溶液的酸碱性、产'

唇也.一物的浓觎姓

［物的溶解性J

’解答有关离子浓度、pH、电极产物量的,

、变化、溶液的复原等问题.

考点三金属的腐蚀与防护

1.如图各容器中均盛有海水,铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是

(B)

①②③④

A.③②④①B.④②①③

C.②①③④D.④②③①

解析:根据图知,②③装置是原电池,在②中，金属铁作负极,腐蚀速率

快,③中金属铁作正极被保护,所以腐蚀速率②>③,④装置是电解池,

其中金属铁为阳极,加快腐蚀,腐蚀最快,所以腐蚀速率是④>②>①>

③，故选B。

2.（2022•北京期末）下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是

(C)

A.牺牲阳极保护法利用电解原理

B.金属化学腐蚀的实质是M-ne-Mπ+,电子直接转移给还原剂

C.外加电流保护法在通电时,被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接

近零

D.铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时一，正极的电极反应

为2H*+2e=Hzt

解析:金属化学腐蚀的实质是金属作还原剂ne——M",电子直接转

移给氧化剂,B错误;铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时,

碳作正极，电极反应为02+4e+4H-2H20,D错误。

3.在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等

众多的金属腐蚀现象,可以通过下列装置所示实验进行探究。下列说

法正确的是(B)

I正极工一工负极

食盐水J

浸泡过一^

明-水ʃɪ食

的铁钉.~^7~盐

图H水

图I

用Nael溶液润

湿的活性炭

浸有NaClI电流表I

溶液的滤纸,hZJ

铝箔/

图In

A.按图I装置实验,为了更快、更清晰地观察到液柱上升,采用酒精灯

加热左边的具支试管的方法

B.图ΠI装置的总反应为4Al+302+6H20-4Al(0H)3,生成的AI(OH)3进

一步脱水形成白斑

C.图∏是图I所示装置的原理示意图，图∏的正极材料是铁

D.铝制品表面出现白斑可以通过图ffl装置进行探究,CI由活性炭区

向铝箔区迁移,并在铝箔上发生电极反应:2C1-2e-Cbf

解析:具支试管内气体受热,压强增大,部分气体逸出，冷却后,气体压

强减小,不能更快、更清晰地观察到液柱上升,A错误;正极与负极反

应式相加得到图HI装置的总反应为4A1+3O2+6H2O-4A1(OH)3,生成的

AI(OH)3进一步脱水形成白斑,B正确;铝箔为负极,反应式为4Al-12e

3+

—4A1,活性炭为正极,反应式为302+12e+6H20-120H,D错误。

微专题13电化学离子交换膜的分析与应用

离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力

的高分子膜。因它对离子具有选择透过性,且电化学性能优良,在涉及

电化学的工业生产中广泛应用。

离子交换膜的功能与分类

L功一使离子选择性定向移动,平衡整个溶液

能的离子浓度或电荷

阳离子J只允许阳离子通过,阻止阴

交换膜口离子和气体通过

离丽商手ɪj只允许阴离子通过,阻止阳

子

交类_交换膜离子和气体通过

换型

膜质子

T只允许质子(H+)通过

交换膜

U双极膜H使H+、OH-分别向两极移动

「隔离某些离子,防止某些副反应的发生

.作，制备特定产品

用

・物质分离、提纯

尸典型例题

(2020•山东卷)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用

微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液

模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水（以含CLCOO的溶

液为例）。下列说法错误的是（B）

+

A.负极反应为C⅛C00+2H20-8e-2C02t+7H

B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜

C.当电路中转移1mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5g

D.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：1

种思路点拨川—________________

③确定隔

阴离子交换膜膜种类阳离子交换膜

∖Qt原理到问题

a极一

①确定电极。

失电子，负极

信息到电极Llr,

生物膜有机模拟酸性

废水海水水溶液

②确定离子

Cr移动方向Na+

电极到原理

解析:结合图示可知放电时的电极反应如下表

电极名称电极反应

负极（a极）CH3C00>2H20-8e—

+

2C02t+7H

正极(b极)2H'+2e——H2↑

根据上述分析可知,A项正确;该电池工作时,Cl向a极移动,Na,向b

极移动，即隔膜1为阴离子交换膜,隔膜2为阳离子交换膜,B项错误;

电路中转移1mol电子时，向a极和b极分别移动1molCI-和1mol

Na,则模拟海水理论上可除盐58.5g,C项正确；电池工作时负极产生

CO2,正极产生H2,结合正、负极的电极反应知,一段时间后，正极和负

极产生气体的物质的量之比为2：1,D项正确。

①变式发散

(1)微生物燃料电池(MFC)耦合人工湿地(CW)系统可用于生产、生活废

水处理并提供电能,系统内产电微生物由根沉积物和废水提供,其原

理如图所示。该系统A极反应式与上题中b极是否相同？

提示:不相同,题给系统A极反应式为02+4e^+4H^-=2⅛0o

⑵如图生物电化学系统可实现还原CO2产生甲烷，电极A、B与电源连

接顺序如何?应选用何种交换膜？

提示:A接电源正极为阳极,B接电源负极为阴极;选用阳离子交换膜。

［归纳拓展］判断隔膜种类的方法

根据离子交换膜的作用判断离子交换膜的类型：

⑴若作用为制备特定产品或进行物质分离、提纯,则根据所制备、提

纯的产品，离子发生定向移动得到产品。

⑵若作用为阻止副反应的发生,则某些离子不能移动到能发生副反

应的区间。

（3）若两者都不是,则根据电中性原则进行判断。

6针对训练

1.（2022•河南开封模拟）利用光电催化技术分解水,并实现C02转化

为CHQH,其简易电化学装置如图所示。下列说法中错误的是（D）

HX少量）

CO2

CH3OH

、电极N

（负载催化剂）

交换膜

A.交换膜为质子OO交换膜

B.该电化学装置中能量转化形式不止一种

C.电极N反应式之一为6H+C02+6e—CH30H+H20

D∙若电极M上分解18g水,则电极N上有2g庆生成

解析:氢离子透过交换膜由左侧向右侧迁移,故交换膜为质子交换

膜,A正确;题给装置中太阳能转化为化学能,化学能转化为电能，电能

转化为光能、热能等,B正确；电极N为正极，电极反应式为6H^+C02+6e

+

—CH30H+H20>2H+2e—H2t,C正确;电极N上二氧化碳和氢离子均

得电子,无法计算实际生成氢气的量,D错误。

2.（2022・湖北华中师大附中模拟）利用硫酸镒溶液可通过离子交换

膜组合工艺获得Mn、Mno2、H2SO,1,原理如图所示：

膜a膜b

MnSO4+稀硫酸MlISO4

稀硫酸循环液中性液

下列说法中正确的是（C）

A.膜a为阴离子交换膜

2+

B.阳极电极反应式为Mn+2e+2H2O-MnO2+4H^

C.阴极区若pH过低,则锌的产率降低,此时阴极副产物为H2

D.电解过程中，每有0.2治个电子通过,可产生9.8gH2SOK设NA为阿

伏加德罗常数的值）

解析:阳离子在溶液中向右移动,所以阳极产生的H*通过膜a进入中间

室,故膜a为阳离子交换膜,A错误；由图可知左侧为阳极，阳极失电子,

2

发生氧化反应，电极反应式为Mn-2e^+2H20-Mn02+4H;B错误；阴极

区若PH过低，即溶液中c（Fr）过大,可能发生反应2H+2e=H2t,则锦

的产率降低,c正确；电解总反应为2MnSO4+2H2O=≡Λfn+MnO2+2H2SO4,所

以电解过程中，每有0.2NA个电子通过,可产生19.6gH2SO4,D错误。

3.科研人员提出了一种如图所示的光电催化体系,该体系利用双极膜

既能将SO2转化为SOf所释放的化学能用于驱动阴极乩。2的高效生成,

也可以实现烟气脱SO2。下列说法错误的是（B）

A.阴极反应为2H+02+2e-H2O2

B.电解液中有2个离子交换膜,膜b为阳离子交换膜,膜a为阴离子交

换膜

C.随着反应的进行，阳极区pH降低

D.每生成1molSOf,伴随着1molH2O2的生成

解析:根据装置知,左侧电极为二氧化硫转化为硫酸根离子的过程,S

元素化合价升高,失电子,作阳极,则直流电源的左侧是正极,右侧是

阴极,为氧气得电子发生还原反应转化为过氧化氢的过程。阴极反应

为2H+02+2e-H2O2,A正确；由装置图知,氢氧根离子通过靠近阳极的

交换膜进入阳极参加反应,应该为阴离子交换膜,氢离子通过靠近阴

极的交换膜进入阴极参加反应,应该为阳离子交换膜,B错误;左侧电

极为二氧化硫转化为硫酸根离子的过程,氢氧根离子被消耗,碱性减

弱,pH降低,C正确;二氧化硫转化为硫酸根离子,每生成1mol硫酸根

离子,转移2mol电子,根据得失电子守恒知,生成的过氧化氢是

1mol,D正确。

微专题14多池、多室的电化学装置

1.常见串联装置图

模型一外接电源与电解池的串联（如图）

ZnQir!k^CuCUU、Fe

稀硫酸稀硫酸

AB

A、B为两个串联电解池,相同时间内，各电极得失电子数相等。

模型二原电池与电解池的串联（如图）

ZnU∣VcuCuQ∣∙yC

型三.,三--

稀硫酸稀硫酸

AB

两图中,A均为原电池,B均为电解池。

2.常见多室电化学装置

⑴电渗析法处理废水、废气：阴、阳离子在电场的作用下,透过离子

交换膜向相应电极移动,实现污染物处理、分离或产品富集回收。

⑵隔膜电解制备物质:离子交换膜将电解池分成两个或儿个区域,在

某个区域制备产物,根据制备产物的需要,确定是用阴离子交换膜还

是阳离子交换膜或阴、阳离子交换膜的位置。

尸典型例题

甲池是一种常见的氢氧燃料电池,如图所示。一段时间内乙池,D中进

入10mol混合气体,其中苯的物质的量分数为20%（杂质不参与反

应），C中出来的气体是含苯的物质的量分数为10%的混合气体（不含

电该条件下苯、环己烷都为气态）。下列说法不正确的是（D）

A.甲池中A处通入02,E处有放出，且体积相等（标准状况下测定）

B.甲池中H-由G极移向F极，乙池中Ir由多孔惰性电极移向惰性电极

C.乙池中惰性电极上发生反应：O+6H*+6e-0

D.导线中共传导12mol电子

才思路点拨

辨装置判电极推物质

还原反应(反应类型)

1T|

0-O(物质变化)

解析：由题意和图示可知，甲池为氢氧燃料电池，乙池为电解池,根据

乙池中，惰性电极处苯被还原为环己烷知,惰性电极发生还原反应,为

阴极,多孔惰性电极为阳极,则G极与阴极相连,为原电池负极,F极为

正极。甲池中F为正极,A处通入氧气,G为负极,B处通入氢气,E处为

电解池阳极产物，阳极上水放电生成氧气和由于电子转移守恒,故

A处和E处的氧气的物质的量相等,体积相等,A正确；10mol含苯的

物质的量分数为20%的混合气体,经过电解生成10mol含苯的物质的

量分数为10%的混合气体,则被还原的苯的物质的量为10mol×

(20%-10%)=lmol,由电极方程式得转移电子的物质的量为6mol,D错

误。

①变式发散

(1)试写出F、G及多孔惰性电极上发生的电极反应式。

提示：

F:02+4e+4H-2⅛0;

G1H2-2e-2H';

,

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

⑵装置工作时，甲池溶液和乙池右侧水溶液pH如何变化？

提示:逐渐增大;不变。

（3）若保证乙池电极反应不变,可在水中加入何种物质增强溶液的导

电性？

提示:氢氧化钠、硫酸等。

［思维路径］多池串联问题的解答思路

针对训练

1.（2022・山东日照一模）相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓

差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解NazSOi溶液（a、b电极均

为石墨电极），可以制得。2、H2、HzSOi和NaOH。下列说法错误的是

D)

A.a为电解池的阴极

B.电池放电过程中,CU⑵电极上的电极反应为Cu-2e-Cu2+

C.当电路中转移2mol电子时，1molSO4通过膜d向右移动

D.电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得120gNaOH

解析：电解池可以制得O2、H2、H2SO∣和NaOH,根据电解池分析知，左边

得至I」NaOH和H2,右边得到。2、H2SOb则a为阴极,b为阳极,贝IJCu(2)

为负极,Cu⑴为正极,A正确；电池放电过程中,Cu⑵为负极,则负极

反应为Cu-2e-Cu2+,B正确；当电路中转移2mol电子时，阳极区剩

余2molH*,要使溶液呈电中性,则1molSOf通过膜d向右移动,C

正确；电池放电过程中,Cu⑵的电极反应为Cu-2e-Cu2+,Cu⑴的电

极反应为Cu2'+2e—Cu,反应前原电池左边硫酸铜的物质的量为

5mol,右边硫酸铜的物质的量为1mol,电池停止放电时,左右两边硫

酸铜的物质的量均为3mol,因此右侧有2mol铜离子