清单11电解池金属的腐蚀与防护（考点清单）（讲练）

清单11电解池金属的腐蚀与防护01电解原理1.电解和电解池（1）电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。（2）电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。（3）电解池的构成条件①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。2.电解氯化铜溶液实验现象实验结论原因分析电流表指针发生偏转说明电解质溶液导电，形成闭合回路电解质溶液导电的过程就是被电解的过程与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质析出金属铜阴极：Cu2＋＋2e－Cu(还原反应)与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝产生了氯气阳极：2Cl－－2e－Cl2↑(氧化反应)【例1】（2023下·四川遂宁·高二统考期末）以锂硫电池(电池的总反应为2Li+xS=Li2Sx)为电源，电解含(NH4)2SO4的废水制备硫酸和化肥的原理如图(不考虑其他杂质离子的反应)。下列说法正确的是A.膜1是阳离子交换膜，膜2是阴离子交换膜B.电解一段时间后，原料室中溶液的pH会下降C.N室的电极反应式为2H2O4e=O2↑+4H＋D.锂硫电池每消耗2.8g锂，理论上M室产生2.24L气体(标准状况)【答案】D【分析】由于电解含(NH4)2SO4的废水可制备硫酸和化肥，结合题图知，原料室中的和应分别移向M室和N室，则a为正极，b为负极，膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜。【解析】A.经分析知，膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜，A错误；B.(NH4)2SO4属于强酸弱碱盐，其溶液显酸性，电解一段时间后，溶液浓度降低，酸性减弱，pH会升高，B错误；C.N室为阴极区，发生还原反应，电极反应式应为2H2O+2e=H2↑+2OH—，C错误；D.2.8g锂为0.4mol，由总反应2Li+xS=Li2Sx知，当有1molLi参与反应，转移1mol电子，现消耗2.8g锂，转移电子0.4mol，则理论上M室产生的氧气应为0.1mol，标准状况下为2.24L，D正确；故选D。02电解规律1.电解池的分析方法与规律（1）判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。（2）分析电解质水溶液的全部离子并分为阴、阳两组。（3）根据放电顺序写出电极反应式①阴极(与电极材料无关)：eq\o(→,\s\up7(Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋酸＞Fe2＋＞Zn2＋＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋),\s\do5(得到电子由易到难))②阳极(与电极材料有关)：eq\o(→,\s\up7(活泼电极＞S2－＞I－＞Fe2＋＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F－),\s\do5(失去电子由易到难))（4）总化学方程式或离子方程式书写反应的总离子方程式时，要注意：若参与电极反应的H＋(或OH－)是由水电离出来的，应用水的分子式表示。【特别提醒】①“活泼电极”一般指Pt、Au以外的金属。②最常用的放电顺序：阳极：活泼金属＞Cl－＞OH－；阴极：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋。2.电解后溶液的复原规律用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：（1）电解H2O型电解质H2SO4NaOHNa2SO4阳极反应式4OH－－4e－O2↑＋2H2O阴极反应式4H＋＋4e－2H2↑pH变化减小增大不变复原加入物质加入H2O（2）电解电解质型电解质HClCuCl2阳极反应式2Cl－－2e－Cl2↑阴极反应式2H＋＋2e－H2↑Cu2＋＋2e－CupH变化增大复原加入物质加入HCl加入CuCl2（3）电解质和水都发生电解型电解质NaClCuSO4阳极反应式2Cl－－2e－Cl2↑2H2O－4e－O2↑＋4H＋阴极反应式2H2O＋2e－H2↑＋2OH－2Cu2＋＋4e－2CupH变化增大减小复原加入物质加入HCl加入CuO或CuCO3【特别提醒】电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。【例2】（2023上·浙江湖州·高二统考期末）室温下，用惰性电极电解下列物质的稀溶液，其中pH增大的是A.NaOH B. C. D.【答案】A【解析】A.电解NaOH溶液，实质是电解水，溶液体积减小，氢氧化钠浓度增大，pH增大，故A符合题意；B.电解，实质是电解水，溶液体积减小，硫酸浓度增大，pH减小，故B不符合题意；C.电解溶液，实质是电解水，溶液体积减小，硫酸钠浓度增大，由于硫酸钠溶液呈中性，因此pH不变，故C不符合题意；D.电解溶液，阴极得到银，阳极得到氧气和硝酸，pH减小，故D不符合题意；故选A。03电解饱和食盐水烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。1.电解饱和食盐水的原理通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。通电后：①移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－比OH－容易失去电子，被氧化成氯气。阳极：2Cl－－2e－Cl2↑(氧化反应)。②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中H＋是由水电离产生的。阴极：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－(还原反应)。③总反应：化学方程式为2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH；离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－。2.氯碱工业生产流程工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。①阳离子交换膜电解槽②阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。3.氯碱工业产品及其应用（1）氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂。（2）电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。【例3】（2023上·广西玉林·高二统考期末）如图是用惰性电极电解足量饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是A.该装置是将电能转化为化学能B.装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气C.装置中发生反应的离子方程式为D.电解一段时间后，再加入一定量的盐酸能使电解后的溶液与原来溶液一样【答案】D【分析】①是电解池的阳极，装置中出口①处的物质是氯气，②是电解池的阴极，出口②处的物质是氢气，总反应为。【解析】A.该装置是电解装置，将电能转化为化学能，故A正确；B.①是电解池的阳极，装置中出口①处的物质是氯气，②是电解池的阴极，出口②处的物质是氢气，故B正确；C.装置中发生反应生成氢气、氯气和氢氧化钠，离子方程式为，故C正确；D.从质量守恒的角度，电解产生的氢气和氯气的总质量与两者反应生成的氯化氢一样，电解一段时间后，应通入一定量的气体才能使电解后的溶液与原来溶液一样，故D错误；故选D。04电镀电冶金1.电镀与电解精炼电镀是一种利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。装置电镀精炼阳极材料镀层金属Cu粗铜(含锌、银、金等杂质)阴极材料镀件金属Fe纯铜阳极反应Cu－2e－Cu2＋Zn－2e－Zn2＋、Cu－2e－Cu2＋等阴极反应Cu2＋＋2e－CuCu2＋＋2e－Cu溶液变化硫酸铜溶液浓度保持不变Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥2.电冶金（1）金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。如Mn＋＋ne－M。（2）电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的反应式：阳极：2Cl－－2e－Cl2↑；阴极：2Na＋＋2e－2Na；总反应：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑。【特别提醒】1电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。2电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液电解质溶液的浓度不变。【例4】（2023上·河南郑州·高二校考期末）下列与金属铜相关的叙述正确的是A.在镀件上镀铜时，可用铜做阳极 B.用铜做电极的原电池中，铜电极一定做正极C.用电解法精炼铜时，用纯铜做阳极 D.电解饱和溶液时，用铜做阳极【答案】A【解析】A.在镀件上镀铜时，铜做阳极在电极上发生氧化反应补充溶液中的铜离子，A正确；B.用铜做电极的原电池中，铜与锌做电极，硫酸铜做电解液，铜做正极，铜与银做电极，硝酸银做电解液，铜做负极，B错误；C.用电解法精炼铜时，用粗铜做阳极，纯铜做阴极，C错误；D.电解CuCl2饱和溶液时，不能用铜做阳极，若用铜做阳极，铜会发生氧化反应，失去电子形成铜离子，D错误；故选A。05金属的腐蚀1.金属的腐蚀（1）概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。（2）根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类：①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。②电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。【特别提醒】金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多。2.钢铁的电化学腐蚀类别项目析氢腐蚀吸氧腐蚀图形描述条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性负极Fe－2e－Fe2＋正极2H＋＋2e－H2↑O2＋4e－＋2H2O4OH－总反应Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2后续反应最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O联系通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍3.电化学腐蚀（1）实验操作实验现象实验解释导管中液面上升装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀（2）实验操作实验现象实验解释①试管中产生气泡的速率快Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，形成电化学腐蚀，速率更快【方法技巧】金属腐蚀快慢的判断方法（1）在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为：电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。（2）同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。（3）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。（4）金属活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。【例5】（2023下·四川绵阳·高二统考期末）青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理如图所示，下列说法错误的是A.该腐蚀过程属于吸氧腐蚀B.腐蚀过程可用原电池原理解释C.若为潮湿酸性环境，Cu可能同时发生析氢腐蚀D.正极电极电极反应为【答案】C【分析】由图可知，青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀为吸氧腐蚀，铜是原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成多孔粉状锈，比铜活泼性弱的杂质做正极，水分子作用下氧气做正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子。【解析】A.由分析可知，青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀为吸氧腐蚀，故A正确；B.青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀为吸氧腐蚀，铜是原电池的负极，比铜活泼性弱的杂质做正极，则腐蚀过程可用原电池原理解释，故B正确；C.铜是不活泼金属，不能与酸反应生成氢气，所以在潮湿酸性环境中，铜也不能发生析氢腐蚀，故C错误；D.由分析可知，比铜活泼性弱的杂质做正极，水分子作用下氧气做正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为，故D正确；故选C。06金属的防护1.改变金属材料的组成在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。2.在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。3.电化学保护法金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极的金属被腐蚀，作为正极的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。（1）牺牲阳极法原理：原电池原理要求：被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块（2）外加电流法原理：电解池原理要求：被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。【例6】（2023上·山东威海·高二统考期末）下列有关金属腐蚀及防护的说法错误的是A.图1中，铁钉发生析氢腐蚀B.图2中，铁钉发生吸氧腐蚀，向插石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞试液，溶液变红C.图3中，开关K置于M处促进铁腐蚀，K置于N处抑制铁腐蚀D.图4中，燃气灶中的铁在高温下主要发生化学腐蚀【答案】A【解析】A.常温下铁遇浓硫酸发生钝化，不会发生析氢腐蚀，A错误；B.该装置中Fe发生吸氧腐蚀，Fe为负极失电子，石墨棒为正极，氧气得电子结合水生成氢氧根离子，因此在石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞试液，溶液变红，B正确；C.开关K置于M处形成原电池，铁做负极加速腐蚀，K置于N处构成电解池，铁为阴极被保护，C正确；D.燃气灶中的铁在高温下容易和氧气反应，铁发生化学腐蚀，D正确；故选A。07电化学中多池装置及定量计算1.判断电池类型①有外接电源时，各电池均为电解池。②无外接电源，如燃料电池、铅蓄电池在电池中作电源，其他均为电解池。③无外接电源，有活泼性不同电极的为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的为电解池。④根据电极反应现象判断。2.电化学中的定量计算（1）得失电子守恒法计算：用于串联电路各极的电量相同等类型的计算。（2）总反应式计算：根据总反应式列比例式计算。式。3.常用解题步骤（1）正确书写电极反应式，注意阳极是否发生反应，当溶液中有多种离子放电时，注意离子放电的阶段性。（2）根据得失电子守恒，串联电路中各电极转移的电子总数相等，列出关系式进行计算。【例7】（2023上·陕西渭南·高二统考期末）同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。它是通过一种物质从高浓度状态向低浓度状态的转移而获得电动势。如图所示装置是利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得、、和。下列说法不正确的是A.a电极的电极反应为B.c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜C.电池放电过程中，电极上的电极反应为D.电池从开始工作时，阴离子交换膜右侧溶液的浓度会增大【答案】B【分析】左侧的浓差电池中，Cu（1）电极为正极，电极反应为Cu2++2e−=Cu，Cu（2）电极为负极，电极反应为Cu2e−=Cu2+；右侧的电解池中，NaOH在a电极处产生，获得浓NaOH溶液和H2，H2SO4在b电极处产生，获得较浓的硫酸和O2，则a电极为阴极，电极反应式为4H2O+4e=2H2↑+4OH，b电极为阳极，电极反应式为2H2O4e=4H++O2↑。【解析】A.由分析可知，a电极为阴极，电极反应式为4H2O+4e=2H2↑+4OH，A正确；B.由分析可知，OH在a电极上产生，并获得浓NaOH溶液，H+在b电极上产生，并获得较浓的硫酸，则c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜，B错误；C.由分析可知，电池放电过程中，Cu（1）电极为正极，电极反应为Cu2++2e−=Cu，C正确；D.电池放电过程中，左侧c(Cu2+)逐渐减小，右侧c(Cu2+)逐渐增大，右侧溶液的浓度会增大，D正确；故选B。1.（2023上·河南平顶山·高二统考期末）下列做法或措施与反应速率无关的是A.船体上镶嵌锌块，避免船体遭受腐蚀B.肉制品制作过程中添加适量的防腐剂C.实验室利用氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制取氧气D.侯氏制碱法：向饱和食盐水中先通氨气，再通二氧化碳【答案】D【解析】A.牺牲船体上镶嵌的锌块，是利用锌的活泼性强于铁，铁作正极，被保护，减慢了船体的腐蚀速率，A项不符合题意；B.肉制品制作过程中添加适量的防腐剂，能延长肉制品保质期，与速率有关，B项不符合题意；C.二氧化锰可作为氯酸钾分解制取氧气的催化剂，加快了反应速率，C项不符合题意；D.侯氏制碱法中，向饱和食盐水中先通氨气，再通二氧化碳，是为了提高碳酸氢钠的浓度，与速率无关，D项符合题意。故选D。2.（2023上·黑龙江齐齐哈尔·高二统考期末）如图所示的各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀速率由大到小的顺序A.④②①③ B.③①②④ C.①③④② D.①④②③【答案】C【解析】①为电解装置，Fe为阳极，发生氧化反应，铁腐蚀的速率最大。铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当铁与活动性比其强的锌相连时，锌作负极被腐蚀，铁被保护，其腐蚀的速率要比④小；比它活动性差的Sn相连时，Fe被腐蚀的速率增大，比④大；故选C。3.（2023上·浙江金华·高二统考期末）下列与金属腐蚀有关的说法正确的是A.图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B.图2中，往烧杯中铁棒附近滴加几滴溶液，生成蓝色沉淀C.图3中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率增大D.图4中，采用外加电流法防止地下钢铁管道的腐蚀【答案】B【解析】A.插入海水中的铁棒，越靠近底端，海水中氧气的浓度越小，越不易腐蚀，故A错误；B.由图可知，铁和铜在酸化的氯化钠溶液中构成原电池，金属铁是负极，失电子发生氧化反应生成亚铁离子，亚铁离子与滴入的铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，故B正确；C.由图可知，开关由M改置于N时，锌为原电池的负极，铜锌合金为正极被保护，则合金的腐蚀速率减慢，故C错误；D.由图可知，保护钢铁管道的方法为牺牲阳极的阴极保护法，不是外加直流电源的阴极保护法，故D错误；故选B。4.（2023上·广东广州·高二统考期末）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验，下列有关该实验的说法错误的是A.活性炭的存在会加速铁的腐蚀B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.以水代替NaCl溶液，铁会发生吸氧腐蚀D.铁被氧化的电极反应式为【答案】B【解析】A.铁和活性炭在氯化钠溶液中构成原电池，原电池反应会加快反应速率，则活性炭的存在会加速铁的腐蚀，故A正确；B.由图可知，铁腐蚀过程中发生吸氧腐蚀，化学能会转化为电能和热能，不能全部转化为电能，故B错误；C.水和氯化钠溶液都为中性，铁在中性条件下发生吸氧腐蚀，故C正确；D.铁和活性炭在氯化钠溶液中构成原电池，铁做负极失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为，故D正确；故选B。5.（2023上·贵州贵阳·高二统考期末）下列说法正确的是A.金属腐蚀的本质就是金属原子失去电子被还原的过程B.镀层破损后，白铁皮(镀锌铁)比马口铁(镀锡铁)更易腐蚀C.钢铁水闸可用牺牲阳极法或外加电流法等方法防止其腐蚀D.钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，负极发生的反应不相同【答案】C【解析】A.金属腐蚀的本质就是金属原子失去电子被氧化的过程，A错误；B.铁制品的镀层破损后，在潮湿环境中可发生原电池反应，白铁皮（镀锌铁）中锌比铁活泼，反应时锌作负极，被氧化而腐蚀，铁作正极，被保护；马口铁（镀锡铁）中铁比锡活泼，铁作负极，被氧化而腐蚀，B错误；C.金属的电化学防护方法通常有牺牲阳极法或外加电流法，钢铁水闸可用此等方法防止其腐蚀，C正确；D.钢铁在发生析氢腐蚀和吸气腐蚀时，负极均是铁失去电子生成亚铁离子，D错误；故选C。6.（2023上·广东广州·高二统考期末）文物的腐蚀是指出土前由于自然的侵蚀、损坏而破坏文物的原貌，电化学腐蚀也是重要因素之一。三星堆是中华文明的重要组成部分，下列出土文物可能涉及电化学腐蚀的是ABCD青铜神树玉璋陶瓷马头黄金面罩A.A B.B C.C D.D【答案】A【分析】电化学腐蚀就是金属和电解质组成两个电极，所以需含有两种金属，据此分析解题。【解析】A.青铜神树中含有Sn和Cu，可能涉及电化学腐蚀，故A符合题意；B.玉璋属于玉器，主要成分为无机物，不涉及电化学腐蚀，故B不符合题意；C.陶瓷马头以粘土为主要原料制成，不涉及电化学腐蚀，故C不符合题意；D.黄金面罩由黄金制成，只含有金，不涉及电化学腐蚀，故D不符合题意；故选A。7.（2023上·海南省·高二校考期末）最近，我国某科技团队创造性地开创了海水原位电解制氢的全新原理与技术。其技术原理如下图所示，下列说法错误的是A.电极B为阴极B.防水透气层只允许海水以气态水分子扩散C.该装置需要定期补充D.阳极电极反应式为：【答案】C【分析】电解时A极区OH失电子产生O2，电极A为阳极，B极为阴极，水分子得电子产生氢气，电解池中阴离子定向移动到阳极，故隔膜为阴离子交换膜；【解析】A.根据分析可知，电极B为阴极，选项A正确；B.根据图中信息可知，防水透气层只允许海水以气态水分子H2O(g)扩散，选项B正确；C.该装置阳极产生氧气，阴极产生氢气，相当于电解水，不需要定期补充，选项C错误；D.阳极上OH失电子产生O2，电极反应式为：，选项D正确；故选C。8.（2023上·山西太原·高二校考期末）“太阳水”电池装置如图所示，该装置由三个电极组成，其中a为电极，b为Pt电极，c为电极，电解质溶液为pH=3的溶液。锂离子交换膜将装置分为A、B两个区，A区与大气相通，B区为封闭体系并有保护。下列说法正确的是A.若用导线连接a、c，则a电极附近pH增大B.若用导线连接a、c，则c电极的电极反应式为：C.若用导线连接b、c，则b电极的电极反应式为D.若用导线连接b、c，当1mol参与b电极反应时，有4mol进入A区【答案】D【分析】由图可知，若用导线连接a、c，TiO2电极作催化剂，光照条件下，水在a电极上失去电子发生氧化反应，电极反应式为2H2O4e=O2↑+4H+，则a电极为原电池的负极，c电极为正极，酸性条件下，WO3在正极得到电子发生还原反应生成HxWO3，电极反应式为WO3+xe+xH+=HxWO3；若用导线连接b、c，b电极为原电池的正极，酸性条件下，空气中氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4H++4e=2H2O，c电极为负极，HxWO3在负极上失去电子发生氧化反应生成WO3，电极反应式为HxWO3—xe=WO3+xH+。据此分析解答；【解析】A.由图可知，连接a、c时，a电极上H2O→O2，发生失电子的氧化反应，则a电极为负极，电极反应式为2H2O4e=O2↑+4H+，生成H+，a电极附近pH减小，故A错误；B.由图可知，连接a、c时，a电极为负极，c电极为正极，正极上发生得电子的还原反应，电极反应式为WO3+xH++xe−=HxWO3，故B错误；C.用导线连接b、c，b电极发生O2→H2O，为正极，电极反应式为O2+4H++4e−=2H2O，故C错误；D.用导线连接b、c，b电极发反应：O2+4H++4e−=2H2O，电路中转移4mol电子，为维持电荷平衡则有4mol进入A区，故D正确；故选D。9.（2023上·山西晋中·高二校考期末）将电化学法和生物还原法有机结合，利用微生物电化学方法可生产甲烷，装置如图所示。下列说法正确的是A.通电时，电子由b→电解池阴极→电解液→电解池阳极→aB.X为阳离子交换膜C.阳极的电极反应式为，阳极区溶液的pH减小D.该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景【答案】B【分析】由图示知，左池中在电极上失电子被氧化为，故左池为电解池的阳极室，右池为电解池的阴极室，电源a为正极，b为负极。【解析】A.通电时，装置中电子的移动方向为：电源负极(b)→电解池阴极，电解池阳极→电源正极(a)，选项A错误；B.由图示知，阳极反应产生，阴极反应消耗，则通过离子交换膜由阳极区移向阴极区，故X为阳离子交换膜，选项B正确；C.由分析知，左池为阳极，初步确定电极反应为：，根据图示知可添加调节电荷守恒，添加调节元素守恒，电极反应式为，选项C错误；D.电化学反应时，电极上得失电子守恒，则左侧有，右侧有，二氧化碳不能零排放，选项D错误；故选B。10.（2023下·安徽阜阳·高二统考期末）以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是A.燃料电池工作时，正极反应为O2+4H+4e=2H2OB.a极是铜，b极是铁时，能达到铁上镀铜的目的C.a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化相同D.a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为7：2【答案】D【分析】根据图示知乙烷燃料电池中左侧电极为电源的正极，右侧电极为电源的负极，a为电解池的阴极，b为电解池的阳极。【解析】A.根据图示知该燃料电池工作时，负极产物为CO2，电解质呈酸性，正极反应为O2+4H++4e－=2H2O，A错误；B.a极是铜，b极是铁时，铁作阳极，铁失电子，铜离子在铜电极得电子生成铜单质，不能达到铁上镀铜的目的，B错误；C.a极是纯铜，b极是粗铜时，为铜的电解精炼，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，不只铜放电，两极质量变化不相同，C错误；C.a、b两极若是石墨，b极电极反应为：2H2O4e－=O2+4H+，原电池中负极电极反应为：，根据电子守恒，当转移等量电子时b极产生的氧气与电池中消耗乙烷的体积之比为7：2，D正确；故选D。11.（2023上·河南郑州·高二统考期末）1886年法国化学家莫桑从电解氟氢化钾()的无水氟化氢溶液中制备出了，装置如图所示。下列说法不正确的是A.a出口的气体为B.电解槽需要用特制材料严格把阴极和阳极分开C.阴极的电极反应式为：D.电解过程中和分别在阴、阳两极放电【答案】D【解析】A.a出口的气体是阳极的生成物，阳极反应式为，故A正确；B.因为反应中生成氢气和氟气，两者混合会发生爆炸，因此电解槽需要用特制材料严格把阴极和阳极分开，故B正确；C.阴极得到电子产生氢气，因此阴极的电极反应式为：，故C正确；D.不放电，电解过程中和分别在阴、阳两极放电，故D错误。故选D。12.（2023上·湖南衡阳·高二统考期末）利用电解法将转化为的原理如图所示。下列说法错误的是A.电解过程中，由b极区向a极区迁移B.电极b上反应为C.电解过程中电能能转化为化学能D.电解时溶液浓度增大【答案】A【分析】通过电解法可知此电池为电解池，由a极生成O2可以判断出a极为阳极，则b为阴极。阳离子向阴极流动，a极上反应为4OH－―4e－＝2H2O＋O2↑，电极b上反应为。电解时OH－比更容易失去电子在阳极生成O2，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，所以Na2SO4溶液的浓度是增大的；【解析】A.由a极生成O2可以判断出a极为阳极，b为阴极，阳离子向阴极流动。则H+由a极区向b极区迁移正确，选项A错误；B.电极方程式配平发生错误，电极b上反应应为，选项B正确；C.通过电解法可知此电池为电解池，所以电解过程中是电能转化为化学能，选项C正确；D.电解时OH－比更容易失去电子，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，所以Na2SO4溶液的浓度是增大的，选项D正确；故选A。13.（2023下·云南·高二统考期末）的酸性水溶液随着浓度的增大会转化为。电解法制备的原理如图所示。下列说法正确的是A.电解时只允许通过离子交换膜B.生成和的物质的量之比为2∶1C.的生成反应为D.电解一段时间后阴极区溶液不变【答案】C【分析】根据左侧电极上生成，右侧电极上生成，知左侧电极为阳极，发生反应：，右侧电极为阴极，发生反应：；【解析】A.由题意知，左室中随着H+浓度增大转化为的反应是，因此阳极生成的不能通过离子交换膜。由以上分析知，电解时通过离子交换膜的是，选项A错误；B.根据各电极上转移电子数相同，由阳极反应和阴极反应，知生成和的物质的量之比为1∶2，选项B错误；C.电解过程中阳极区的浓度增大，转化为的反应是，选项C正确；D.根据阴极反应知，电解一段时间后阴极区溶液的浓度增大，增大，选项D错误；故选C。14.（2023下·河南安阳·高二统考期末）双极膜是电驱动膜的一种，主要作用是在电场力下提供H+和OH。通过电渗析法获得八钼酸铵[(NH4)4Mo8O26]的工作原理如图所示。下列说法错误的是A.a区有氧气生成B.生成Mo8O的反应为C.双极膜附近的OH进入b区D.电解一段时间后，a区和b区溶液的pH都减小【答案】D【分析】由图可知d为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子，则a为阳极，水放电生成氧气和氢离子，双极膜释放的氢离子向阴极移动和反应生成，据此分析解答；【解析】A.a为阳极，水放电生成氧气和氢离子，故A正确；B.双极膜释放的氢离子向阴极移动和反应生成，反应为，故B正确；C.双极膜附近的OH向阳极移动，进入b区，故C正确；D.双极膜中OH进入b区，b区pH增大，故D错误；故选D。15.（2023下·河北唐山·高二校考期末）某种利用垃圾渗透液实现发电的装置示意图如下。当该装置工作时，下列说法不正确的是A.盐桥中向Y极移动B.电路中流过7.5mol电子时，产生标准状况下的体积为16.8LC.电流由Y极沿导线流向X极D.Y极发生的反应为，Y极周围pH增大【答案】B【分析】由图可知，X极氮元素价态升高失电子，故X极为负极，Y极为正极，电极反应式为2+10e+6H2O═N2↑+12OH，电池总反应为5NH3+3=4N2↑+6H2O+3OH。【解析】A.Y极为正极，电极反应式为2+10e+6H2O═N2↑+12OH，负电荷增加，故钾离子向Y极移动，选项A正确；B.电池总反应为5NH3+3=4N2↑+6H2O+3OH，生成4mol氮气时，转移15mol电子，故电路中流过7.5mol电子时，生成氮气2mol，标况下体积为2mol×22.4L/mol=44.8L，选项B错误；C.电池工作时，电子由负极（X极）沿导线流向正极（Y极），电流由Y极沿导线流向X极，选项C正确；D.Y极为正极，电极反应式为2+10e+6H2O═N2↑+12OH，生成氢氧根离子，周围pH增大，选项D正确；故选B。16.（2023上·湖南长沙·高二统考期末）镀铬工业废水中的可利用微生物电池催化还原，其工作原理如图所示(中间虚线表示离子交换膜)。下列说法不正确的是A.若采用该电池电解饱和食盐水，与a极相连的电极将产生黄绿色气体B.a极反应式为C.该电池工作时，应使用质子交换膜D.a极每产生33.6L(标准状况下)时，b极将电室将收集到206g固体【答案】A【分析】由图可知，a极失去电子为负极，乙酸发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为：CH3COOH+2H2O8e=2CO2↑+8H+，b极为正极，电极反应式为+6e+14H+=2Cr3++7H2O，生成的铬离子水解生成氢氧化铬，Cr3++3H2O=Cr（OH）3↓+3H+，电子由负极流向正极，据此分析解答。【解析】A.a极为负极，若采用该电池电解饱和食盐水，与a极相连的电极为阴极，阴极电极反应式为2H2O+2e=H2↑+2OH，阴极产物为H2、NaOH，不会产生黄绿色氯气，故A错误；B.a极为负极，电极反应式为：CH3COOH+2H2O8e=2CO2↑+8H+，故B正确；C.由两极反应式可知，负极区产生氢离子，正极区消耗氢离子，故氢离子透过交换膜由左侧向右侧迁移，交换膜为质子交换膜，故C正确；D.a极反应式为：CH3COOH+2H2O8e=2CO2↑+8H+，每产生33.6L（标准状况下）CO2，即=1.5molCO2时，转移1.5mol×=6mol电子，b极反应式为+6e+14H+=2Cr3++7H2O，生成的铬离子水解生成氢氧化铬，Cr3++3H2O=Cr（OH）3↓+3H+，故b极室将收集到×6mol×103g/mol=206g固体