第03讲 电解池、金属的腐蚀与防护（讲义）（教师版） 2025年高考化学一轮复习讲练测（新教材新高考）

第03讲电解池、金属的腐蚀与防护目录01TOC\o"1-3"\h\u考情透视·目标导航 02知识导图·思维引航 03考点突破·考法探究 考点一电解原理 知识点1电解池模型 知识点2电解规律 知识点3电解池电极反应式的书写 考向1电解规律及电极产物的判断 考向2电极反应的书写 考点二电解原理的应用 知识点1氯碱工业 知识点2电冶金 知识点3电镀 考向1电解原理的应用 考向2交换膜在电化学中的应用 考向3有关电化学计算 考点三金属的腐蚀与防护 知识点1腐蚀“两比较” 知识点2两种保护方法 考向1金属的腐蚀 考向2金属腐蚀的防护 04真题练习·命题洞见 考点要求考题统计考情分析电解原理2024·甘肃卷7题，3分；2024·广东卷16题，3分；2023浙江1月选考11题，3分；2023辽宁卷7题，3分；2022广东卷10题，2分；2022北京卷13题，3分；2021海南卷9题，4分；2021天津卷11题，3分；本讲是历年高考热点，主要在选择题中电化学题、工艺流程题、原理综合题中出现。主要包含金属的精炼、氯碱工业、活泼金属的制取、有关电解产物的判断和计算等内容。必须熟悉微粒在各种电极上的放电次序，这样才能准确地判断出相关的电解产物，然后进行有关的计算。有关电解的计算通常可根据电解方程式或电极反应式列比例求解或是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解。备考时注重实物图分析、新型电解装置分析，从氧化还原反应的角度认识电化学，注重与元素化合物、有机化学、电解质溶液、化学实验设计、新能源等知识的联系。关注氯碱工业、电镀和粗铜的电解精炼等，通过新的电解装置的应用，能对与化学有关的热点问题作出正确的价值判断，能参与有关化学问题的社会实践。电解原理综合应用2024·湖北卷，14题3分；2024·山东卷13题，4分；2024·山东卷13题，4分；2024·辽吉黑卷12题，3分；2023湖北卷10题，3分；2023全国甲卷13题，6分；2023浙江6月选考13题，3分；2023北京卷5题，3分；2023广东卷13题，4分；2023广东卷16题，4分；2022重庆卷12题，4分；2022海南卷9题，4分；2022湖北卷14题，3分；2022湖南卷8题，3分；2022浙江1月选考21题，2分；2022浙江6月选考21题，2分；2021全国甲卷13题，6分；2021广东卷16题，4分；2021湖北卷15题，3分；2021辽宁卷13题，3分；金属的腐蚀与防护2024·广东卷5题，2分；2024·浙江6月卷13题，3分；2024·浙江1月卷13题，3分；2022•广东选择性考试11题，4分；2021•全国乙卷12题，6分；复习目标：1．理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。2．了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。3．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。考点一电解原理知识点1电解池模型1．电极名称和电极反应式电解池基础模型惰性电极电解CuCl2溶液2．电子流向和离子移动方向导线上(外电路)电子从电源的负极流出，经导线流向电解池的阴极。电解池的阳极上产生的电子经导线流入电源的正极。溶液中(内电路)阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。【名师提醒】1．放电指的是电极上的得、失电子。2．活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。3．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，注意离子导体(电解质)是水溶液还是非水状态。4．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。5．书写电解池中的电极反应时，要以实际放电的离子表示，但书写电解总反应方程式时，弱电解质要写成分子式。6．电解质溶液中未参与放电的离子是否与放电后生成的离子发生反应(离子共存)。7．要确保两极电子转移的数目相同，且注明条件“电解”。知识点2电解规律1．阳极产物的判断（1）活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。（2）惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。2．阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。（1）若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。（2）放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。3．用惰性电极电解电解质溶液的四种类型2．【方法技巧】类型电极反应特点电解质溶液电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴极：4H++4e-=2H2↑(酸性)，2H2O+2e-=H2↑+2OH-(碱性)阳极：2H2O-4e-=4H++O2↑(酸性)，4OH--4e-=2H2O+O2↑(碱性)强碱(NaOH)增大增大加水含氧酸(H2SO4)增大减小加水活泼金属的最高价含氧酸盐(Na2SO4)增大不变加水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电无氧酸(HCl)减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2)减小—加氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放H2生成碱阳极：电解质阴离子放电活泼金属的无氧酸盐(NaCl)生成新电解质增大通入HCl(g)放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生成酸不活泼金属的最高价含氧酸盐(CuSO4)生成新电解质减小加氧化铜知识点3电解池电极反应式的书写1．基本电极反应式的书写用惰性电极电解NaCl溶液总反应：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑阳极2Cl－－2e－=Cl2↑阴极2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－=H2↑)用惰性电极电解CuSO4溶液总反应：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4阳极2H2O－4e－=O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－=2H2O＋O2↑)阴极2Cu2＋＋4e－=2Cu用惰性电极电解熔融MgCl2总反应：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑阳极2Cl－－2e－=Cl2↑阴极Mg2＋＋2e－=Mg2．提取“信息”书写电极反应式铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜总反应：2Al＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Al2O3＋3H2↑阳极2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋阴极6H＋＋6e－=3H2↑用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4总反应：2K2MnO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2KMnO4＋H2↑＋2KOH阳极2MnOeq\o\al(2－,4)－2e－=2MnOeq\o\al(－,4)阴极2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－有机阳离子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。阳极Al－3e－＋7AlCleq\o\al(－,4)=4Al2Cleq\o\al(－,7)阴极4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)3．多膜电解池方程式书写及分析(1)双膜三室处理吸收液(吸收了烟气中的SO2)(或污水)阳极室：HSOeq\o\al(－,3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋或SOeq\o\al(2－,3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋吸收液(或污水)：Na＋穿过阳膜进入阴极室(左室)；HSOeq\o\al(－,3)和SOeq\o\al(2－,4)穿过阴膜进入阴极室(右室)。阴极室：2H2O＋4e－=2OH－＋H2↑HSOeq\o\al(－,3)＋OH－=SOeq\o\al(2－,3)＋H2O产品：阳极室较浓的硫酸阴极室左室亚硫酸钠(2)三膜四室制备硼酸[H3BO3(一元弱酸)]阳极室：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋产品室：H＋＋B(OH)eq\o\al(－,4)=H3BO3＋H2O原料室：B(OH)eq\o\al(－,4)穿过阴膜进入产品室，Na＋穿过阳膜进入阴极室阴极室：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－考向1电解规律及电极产物的判断【例1】)用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是()A．电解的最后阶段为电解水B．阳极先逸出氯气后逸出氧气C．阴极逸出氢气D．电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7【答案】D【解析】根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极，阴离子放电的先后顺序为Cl－、OH－、SOeq\o\al(2－,4)，在阴极，H＋放电，所以整个电解过程分三个阶段：电解HCl溶液、电解NaCl溶液、电解H2O，最后溶液呈碱性，D错误。【思维建模】【变式训练】1.用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，下表中各项所列对应关系均正确的是()选项X极实验前U形管中的溶液通电后现象及结论A正极Na2SO4溶液U形管两端滴入酚酞后，a处附近溶液呈红色B正极AgNO3溶液b处电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2OC负极CuCl2溶液b处有气体逸出D负极NaOH溶液溶液pH减小【答案】C【解析】电解Na2SO4溶液时，阳极上OH-失电子，发生氧化反应，即a处OH-放电，酸性增强，酸遇酚酞不变色，即a处无明显变化，A项错误；电解AgNO3溶液时，阴极上Ag+得电子，发生还原反应，即b处电极反应为Ag++e-=Ag，B项错误；电解CuCl2溶液时，阳极上Cl-失电子，发生氧化反应，即b处Cl-放电，产生Cl2，C项正确；电解NaOH溶液时，阴极上是H+放电，阳极上是OH-放电，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH增大，D项错误。考向2电极反应的书写【例2】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中，正确的是()A．氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-B．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应为Fe-2e-=Fe2+C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应为Cu-2e-=Cu2+D．铅酸蓄电池充电时，标示“+”的接线柱连电源的正极，电极反应为PbSO4(s)-2e-+2H2O(l)=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)【答案】D【解析】氢氧燃料电池中，负极上燃料失电子，A项错误；钢铁发生电化学腐蚀时，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，B项错误；粗铜精炼时，与电源正极相连的是粗铜，C项错误；铅酸蓄电池充电时，标示“+”的接线柱连电源的正极，作阳极，失电子发生氧化反应，电极反应为PbSO4(s)-2e-+2H2O(l)=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)，D项正确。【名师点晴】1．书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，H2O要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，总反应式为2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。2．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。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．“四步法”书写电极总反应的规律：①列物质、标得失；②选离子、配电荷；③配个数、巧用水；④两式加、验总式。【变式训练】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池的总反应为Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是()A．放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移B．放电时，负极的电极反应为LixC6-xe-=xLi++C6C．充电时，若转移1mole-，石墨(C6)电极将增重7xgD．充电时，阳极的电极反应为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+【答案】C【解析】放电时，负极反应为LixC6-xe-=xLi++C6，正极反应为Li1-xCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2，A、B两项正确；充电时，阴极反应为xLi++C6+xe-=LixC6，转移1mole-时，石墨(C6)电极将增重7g，C项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+，D项正确。考点二电解原理的应用知识点1氯碱工业1．电极反应阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑(反应类型：氧化反应)；阴极：2H＋＋2e－=H2↑(反应类型：还原反应)。检验阳极产物的方法是用湿润的KI-淀粉试纸靠近阳极，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中滴加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。2．电解方程式化学方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；离子方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。3．阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图（1）阳离子交换膜的作用：阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。（2）a、b、c、d加入或取出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、稀食盐水、浓NaOH溶液；X、Y分别为Cl2、H2。【名师提醒】阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na+)通过，而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱质量。知识点2电冶金1．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）电极反应式阳极：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋；阴极：Cu2＋＋2e－=Cu。④阳极泥的形成粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。2．利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑、2Na＋＋2e－=2Na冶炼镁MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑、Mg2＋＋2e－=Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))4Al＋3O2↑6O2－－12e－=3O2↑、4Al3＋＋12e－=4Al【名师提醒】工业上不能电解熔融MgO、AlCl3制Mg和Al。MgO的熔点较高，MgCl2的熔点较低，工业上电解熔融MgCl2制Mg。由于AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需定期检查并及时更换补充。知识点3电镀应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方法。实例——电镀铜阳极(铜片)：Cu－2e－=Cu2＋；阴极(待镀铁件)：Cu2＋＋2e－=Cu。【名师提醒】1．电解或电镀时，电极质量减小的电极必为金属电极——阳极；电极质量增大的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。2．电解精炼铜时，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子变成金属阳离子进入溶液，金属活动性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2+浓度会减小。3．电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，电镀液的浓度保持不变。考向1电解原理的应用【例1】(2024·湖北卷，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-=HCOO-+H∙。下列说法错误的是()A．电解一段时间后阳极区c(OH-)减小B．理论上生成1molH3N+CH2COOH双极膜中有4molH2O解离C．阳极总反应式2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2OD．阴极区存在反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O【答案】B【解析】在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-=HCOO-+H∙，H∙结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。A项，电解过程中，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH-)减小，A正确；B项，阴极区的总反应为H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+=H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解离成1molH+和1molOH-，故理论上生成1molH3N+CH2COOH双极膜中有6molH2O解离，B错误；C项，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C正确；D项，阴极区的Pb上发生反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D正确；故选B。【变式训练】（2024·山东省潍坊市二模）天津大学张兵团队合成了高曲率的纳米针尖电极催化剂，实现了溴自由基介导的环氧氯丙烷无膜电合成。其工作原理如图所示。已知：。具有较低的和生成能垒、较高的氧化的能垒和固定的Br吸附位点，同时抑制析氧和析溴竞争反应。下列说法错误的是()A．电极a接电源的正极B．Ⅱ可能为C．由Ⅱ生成环氧氯丙烷的方程式为D．当合成1mol环氧氯丙烷时，至少有22.4LH2（标准状况）生成【答案】B【解析】由图可知，右电极上H2O被还原生成H2，即右电极作阴极，则左电极作阳极，阳极上X-和OH-同时且等量放电：X--e-=X·、OH--e-=OH·。A项，左边电极a为阳极，所以电极a接电源的正极，A正确；B项，根据图示，I与·OH结合生成II，所以II只能是，B错误；C项，根据图示，由Ⅱ生成环氧氯丙烷的方程式为，C正确；D项，当合成1mol环氧氯丙烷时，阳极上X-和OH-各失去1mol电子，共转移2mol电子，根据2H2O+2e-=2OH-+H2↑，转移2mol电子时，生成1molH2，即22.4LH2（标准状况），D正确；故选B。考向2交换膜在电化学中的应用【例2】（2024·辽宁省沈阳市模拟预测）在直流电场作用下双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迀移。如图所示装置，可将捕捉的二氧化碳转化为CaCO3而矿化封存，减少碳排放，同时得到氧气、氢气、高浓度盐酸等产品。下列说法正确的是()A．CaCO3在碱室形成B．两个双极膜中间层的H+均向右移动C．向碱室中加入NaHCO3固体，有利于CO2的矿化封存D．b极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑＋4H＋【答案】D【解析】右侧双极膜中氢离子进入酸室，氢氧根离子右移在电极b上发生还原反应生成O2，所以b为阳极，左侧双极膜中氢氧根离子进入碱室，与二氧化碳反应生成碳酸根离子，氢离子左移在电极a上发生还原反应生成H2，所以a为阴极。A项，由图可知，CO32-通过左侧阴离子交换膜进入中间室内与Ca2+结合形成碳酸钙，CaCO3在中间室形成，A错误；B项，由图可知，右侧双极膜中氢离子进入酸室生成盐酸，左侧双极膜中氢离子左移在电极a上发生还原反应生成H2，B错误；C项，碱室中二氧化碳和碱反应生成碳酸根离子，碳酸根离子通过左侧阴离子交换膜进入中间室内，与Ca2+结合形成碳酸钙，加入NaHCO3固体会消耗氢氧根不利于CO2的吸收，C错误；D项，右侧双极膜中氢离子进入酸室，氢氧根离子右移在电极b上发生还原反应生成O2，所以b为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，D正确；故选D。【思维建模】“隔膜”电解池的解题步骤：【变式训练】（2024·湖南省邵阳市三模）退役锂离子电池正极材料中有价金属的回收利用，是解决新能源汽车产业环境污染和资源短缺的有效方法，也是该产业可持续发展的关键。回收过程中产生的沉锂后的母液中的溶质主要是Na2SO4，可根据电化学原理采用双极膜(BP)与离子交换膜(A、C)组合技术处理沉锂后的母液，实现废水的净化和资源回收(如图所示)。下列说法错误的是()A．双极膜(BP)可有效阻隔Na+和SO42-的通过，膜C为阳离子交换膜B．阳极的电极反应为2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，阴极的电极反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-C．阳极与直流电源的正极相连，阳极上的电势比阴极上的高D．当阳极上放出22.4L(标准状况)气体时，该装置有2molH2SO4和4molNaOH生成【答案】D【解析】右侧为电解池的阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，左侧为阳极，电极反应式为4OH--4e-═O2↑+2H2O，硫酸钠溶液中Na+经过C离子交换膜移向动，与BP双极膜中转移过来的OH-结合生成NaOH，所以C膜为阳离子交换膜，盐室中SO42-经过A离子交换膜移动，与BP双极膜中转移过来的H+结合生成硫酸，所以A膜为阴离子交换膜。A项，根据图中Na+、SO42-移动方向可知，膜A为阴离子交换膜，膜C为阳离子交换膜，A正确；B项，阳极的电极反应为2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，阴极的电极反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，B正确；C项，阳极与直流电源的正极相连，阳极上的电势比阴极上的高，C正确；D项，当阳极上放出22.4L(标准状况)气体时，外电路中转移4mol电子，该装置中有2个阴离子交换膜和2个阳离子交换膜，每个阴离子交换膜有2molSO42-通过，每个阳离子交换膜有4molNa+通过，即该装置有4molH2SO4和8molNaOH生成，D错误。故选D。考向3有关电化学计算【例2】500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝0.6mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，下列说法正确的是()A．原混合溶液中c(K＋)为0.2mol·L－1B．上述电解过程中共转移0.2mol电子C．电解得到的Cu的物质的量为0.05molD．电解后溶液中c(H＋)为0.2mol·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2.24L可推知上述电解过程中共转移0.4mol电子，而在生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子，所以Cu2＋共得到0.4mol－0.2mol＝0.2mol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0.1mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NOeq\o\al(－,3))，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NOeq\o\al(－,3))，不难算出：电解前c(K＋)＝0.2mol·L－1，电解后c(H＋)＝0.4mol·L－1。【思维建模】1．计算原理——三个相等。(1)同一原电池的正、负极的电极反应中得失电子数相等。(2)同一电解池的阴、阳极的电极反应中得失电子数相等。(3)串联电路中的各个电极反应得失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应时，得失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得失电子数相等计算。2.计算方法——三种常用方法。(1)根据总反应计算。先写出电极反应，再写出总反应，最后根据总反应列出比例式计算。(2)根据得失电子守恒计算。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用于混合溶液中分阶段电解的计算。(3)根据关系式计算。根据得失电子守恒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4mole-为桥梁可构建如下关系式：4e-~2Cl2(Br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，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。【变式训练】用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为()A．0.4molB．0.5molC．0.6mol D．0.8mol【答案】C【解析】Cu2(OH)2CO3可改写为2CuO·H2O·CO2，因反应后生成的CO2离开溶液，所以向所得溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3相当于加入0.2molCuO、0.1molH2O，阴极上Cu2+、H+放电，阳极上OH-放电，根据Cu原子、H原子守恒可知，阴极上析出0.2molCu、0.1molH2，则转移电子的物质的量为0.2mol×2+0.1mol×2=0.6mol。考点三金属的腐蚀与防护知识点1腐蚀“两比较”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与接触到的物质直接发生化学反应不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质M－ne－=Mn＋M－ne－=Mn＋现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生联系电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重2．析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正极反应2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－负极反应Fe－2e－=Fe2＋其他反应Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈【方法技巧】1．一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>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，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。3．活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。4．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。知识点2两种保护方法1．加防护层如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属。2．电化学防护（1）牺牲阳极法——原电池原理：正极为被保护的金属；负极为比被保护的金属活泼的金属；（2）外加电流法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。考向1金属的腐蚀【例1】(2024·浙江1月卷，13)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，下列说法不正确的是()A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大B．随着腐蚀的进行，溶液pH变大C．铁电极上的电极反应式为：2NH3+2e-=H2↑＋2NH2-D．每生成标准状况下22.4mLH2，消耗0.010molZn【答案】C【解析】A项，氨水浓度越大，越容易生成[Zn(NH3)4]2+，腐蚀趋势越大，A正确；B项，腐蚀的总反应为Zn+4NH3•H2O=[Zn(NH3)4]2++H2↑+2H2O+2OH-，有OH-离子生成，溶液pH变大，B正确；C项，该电化学腐蚀中Zn作负极，Fe作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，铁电极上的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，C错误；D项，根据得失电子守恒，每生成标准状况下22.4mLH2，转移电子数为，消耗0.010molZn，D正确；故选C。【思维建模】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、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。【变式训练】（2024·山东省聊城市高三二模）恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。下列说法正确的是()A．AB段越大，析氢速率越大B．其他条件不变，增大空气中氧气浓度，析出H2质量减少C．BC段正极反应式主要为O2+2H2O+4e-=4OH-D．DE段溶液基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O消耗的量与4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+产生H+的量基本相同【答案】D【解析】图1中构成原电池，铁作负极，开始时pH较小，AB段溶液pH值增大，体系压强增大，铁主要发生析氢腐蚀；BD段溶液的pH值增加，体系压强减小，正极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；DE段溶液pH基本不变，但压强减小，产生的Fe2+被O2氧化，pH基本不变可能的原因：相同时间内，2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+产生H+的量基本相同。A项，铁主要发生析氢腐蚀：负极Fe-2e-=Fe2+，正极2H＋＋2e-=H2↑，pH越大，析氢速率越小，A错误；B项，铁主要发生析氢腐蚀：负极Fe-2e-=Fe2+，正极2H＋＋2e-=H2↑，析出H2质量与氧气浓度无关，B错误；C项，由图可知BC段的pH为3-5，正极不能产生氢氧根，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，C错误；D项，pH基本不变可能的原因：相同时间内，2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+产生H+的量基本相同，D正确；故选D。考向2金属腐蚀的防护【例2】(2024·浙江6月卷，13)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：下列说法正确的是()A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子B．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2+2H2O+4e-=4OH-C．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应【答案】B【解析】A项，图1为牺牲阳极的阴极瓮中保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，其失去电子被氧化；图2为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，其本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的Cl-，A不正确；B项，图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H+放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生O2+2H2O+4e-=4OH-，B正确；C项，图2为外加电流的阴极保护法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确；D项，图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe-2e-=Fe2+的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极和发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D不正确；故选B。【思维建模】金属防护分析建模两种防护解题模型首先判断防护类型其次根据原电池原理和电解池原理分析防腐原理结合生活实际对选项做出合理判断【变式训练】沪苏通长江公铁大桥是世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥。下列有关大桥设施的说法不正确的是()A.为了防止铁质桥索被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”B.桥下层铁路铺设的钢轨是一种铁合金，铁被腐蚀时的电极反应式为Fe－3e－=Fe3＋C.桥栏杆涂油漆兼具美观和防止金属生锈的功能D.桥索上的彩色灯光与原子核外电子的跃迁有关【答案】B【解析】A项，为了防止铁质桥索被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”，利用牺牲阳极的阴极保护法，锌活泼性比铁强，先腐蚀，A正确；B项，桥下层铁路铺设的钢轨是一种铁合金，铁被腐蚀时生成亚铁离子，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，B错误；C项，桥栏杆涂油漆，使铁与空气隔开，兼具美观和防止金属生锈的功能，C正确；D项，桥索上的彩色灯光与原子核外电子的跃迁后由激发态回到基态产生发射光谱有关，D正确；故选B。1．(2024·广东卷，5)我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是()A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用C．该法为外加电流法 D．锌发生反应：【答案】D【解析】钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性Zn＞Fe，即锌块为负极，钢铁为正极，形成原电池，Zn失去电子，发生还原反应，Zn-2e-=Zn2＋，从而保护钢铁，延缓其腐蚀。A项，由于金属活动性Zn＞Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，故A错误；B项，Zn失去电子，发生还原反应，Zn-2e-=Zn2＋，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，故B错误；C项，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，故C错误；D项，Zn失去电子，发生还原反应：Zn-2e-=Zn2＋，故D正确；故选D。2．(2024·广东卷，16)一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是()A．阳极反应：2Cl--2e-=Cl2↑B．阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高C．理论上每消耗1mol2O3，阳极室溶液减少D．理论上每消耗1mol2O3，阴极室物质最多增加【答案】C【解析】右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极产生气体，则右侧电极为阳极，Cl-放电产生氯气，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑；左侧电极为阴极，发生还原反应，2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为：2O3+6e-+3H2O=2+6OH-；中间为阳离子交换膜，Na+由阳极向阴极移动。A项，阳极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，A正确；B项，阴极反应为：2O3+6e-+3H2O=2+6OH-，消耗水产生OH-，阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高，B正确；C项，理论上每消耗1mol2O3，转移6mol电子，产生3molCl2，同时有6molNa+由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少，C错误；D项，理论上每消耗1mol2O3，转移6mol电子，有6molNa+由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加，D正确；故选C。3．(2024·甘肃卷，7)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是()A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积B．电极2是阴极，发生还原反应：O2+4e-=2O2-C．工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2D．理论上电源提供能分解1molH2O【答案】B【解析】多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔电极2上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2--4e-=O2。A项，电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A项正确；B项，电极2为阳极，发生氧化反应：2O2--4e-=O2，B项错误；C项，工作时，阴离子O2-向阳极移动，即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2，C项正确；D项，电解总反应为2H2O(g)2H2+O2，分解2molH2O转移4mol电子，则理论上电源提供2mol电子能分解1molH2O，D项正确；故选B。4．(2024·山东卷，13)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是()A．电极a连接电源负极B．加入Y的目的是补充NaBrC．电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2【答案】B【解析】电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成BrO3-，电极b为阳极，电极反应为Br--6e-+3H2O=BrO3-+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H2↑；电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑；催化循环阶段BrO3-被还原成Br-循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。A项，电极a为阴极，连接电源负极，A项正确；B项，根据分析电解过程中消耗H2O和Br-，而催化阶段BrO3-被还原成Br-循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B项错误；C项，根据分析电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑，C项正确；D项，催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成1molBr-得到6mol电子，O元素的化合价由-2价升至0价，生成1molO2失去4mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2)∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D项正确；故选B。5．(2024·辽吉黑卷，12)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是()A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍B．阴极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-C．电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动D．阳极反应：【答案】A【解析】据图示可知，b电极上HCHO转化为HCOO-，而HCHO转化为HCOO-为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理可知：反应后生成的转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H-，生成的HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应生成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。A项，阳极反应：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：2H2O2H2↑+O2↑，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误；B项，阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B正确；C项，由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，OH-通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，C正确；D项，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得阳极反应为：2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+2H2O+H2↑，故D正确；故选A。6．(2023•浙江省6月选考，13)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是()A．电极A接电源正极，发生氧化反应B．电极B的电极反应式为：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗【答案】B【解析】A项，电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；B项，电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B错误；C项，右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；D项，改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。故选B。7．(2023•北京卷，5)回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。

下列说法不正确的是()A．废气中SO2排放到大气中会形成酸雨B．装置a中溶液显碱性的原因是HCO3-的水解程度大于HCO3-的电离程度C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2D．装置中的总反应为SO32-+CO2+H2Oeq\o(\s\up7(电解),\s\do0(====))HCOOH+SO42-【答案】C【解析】A项，SO2是酸性氧化物，废气中SO2排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；B项，装置a中溶液的溶质为NaHCO3，溶液显碱性，说明HCO3-的水解程度大于电离程度，故B正确；C项，装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，CO2与NaHCO3溶液不反应，不能吸收CO2，故C错误；D项，由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为SO32-+CO2+H2Oeq\o(\s\up7(电解),\s\do0(====))HCOOH+SO42-，故D正确；故选C。8．(2023•湖北省选择性考试，10)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为mol·-1。下列说法错误的是()A．b电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-B．离子交换膜为阴离子交换膜C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D．海水为电解池补水的速率为2mol·-1【答案】D【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑+O2↑。A项，b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确；B项，该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；C项，电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；D项，由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为mol·-1，则补水的速率也应是mol·-1，故D错误；故选D。9．(2023•广东卷，16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是()A．电解总反应：NH3·H2O+2O2↑+KOHB．每生成molNH3·H2O，双极膜处有9mol的H2O解离C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率【答案】B【解析】由信息大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为NO3-+8e－+7H2O=NH3·H2O+9OH-，电极b为阳极，电极方程式为4OH--4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。A项，由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为NH3·H2O+2O2↑+KOH，故A正确；B项，每生成molNH3·H2O，阴极得8mole－，同时双极膜处有8molH+进入阴极室，即有8mol的H2O解离，故B错误；C项，电解过程中，阳极室每消耗4molOH-，同时有4molOH-通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；D项，相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H+和OH-，可提高氨生成速率，故D正确；故选B。10．(2023•辽宁省选择性考试，7)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是()A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移2mol生成4C．电解后海水pH下降 D．阳极发生：H【答案】D【解析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水。A项，由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；B项，右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移2mol生成2，B错误；C项，由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；D项，由图可知，阳极上的电极反应为：H，D正确；故选D。11．(2022•重庆卷，12)硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。下列说法错误的是()A．惰性电极2为阳极 B．反应前后WO42-/WO52-数量不变C．消耗1mol氧气，可得到1mol硝酮 D．外电路通过1mol电子，可得到1mol水【答案】C【解析】A项，惰性电极2，Br-被氧化为Br2，惰性电极2为阳极，故A正确；B项，WO42-/WO52-循环反应，反应前后WO42-/WO52-数量不变，故B正确；C项，总反应为氧气把二丁基-N-羟基胺氧化为硝酮，1mol二丁基-N-羟基胺失去2molH原子生成1mol硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1mol氧气，可得到2mol硝酮，故C错误；

D项，外电路通过1mol电子，生成0.5molH2O2，H2O2最终生成水，根据氧原子守恒，可得到1mol水，故D正确；故选C。12．(2022•海南省选择性考试，9)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。下列有关说法正确的是()A．在b电极上，N2被还原B．金属Ag可作为a电极的材料C．改变工作电源电压，反应速率不变D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2-不断减少【答案】A【解析】由装置可知，b电极的N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a为阳极，电极反应式为2O2-+4e-=O2。A项，由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；B项，a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；C项，改变工作电源的电压，反应速率会加快，C错误；D项，电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反应式为2O2-+4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D错误；故选A。13．(2022•湖北省选择性考试，14)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(为甲基)。下列说法正确的是()A．生成1molLi[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2mol电子B．阴极上的电极反应为：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-C．在电解过程中CN-向铂电极移动D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH【答案】D【解析】A项，石墨电极发生反应的物质：P4→Li[P(CN)2]化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-，则生成1molLi[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1mol电子，A错误；B项，阴极上发生还原反应，应该得电子，P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-为阳极发生的反应，B错误；C项，石墨电极：P4→Li[P(CN)2]发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，CN-应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；D项，由所给图示可知HCN在阴极放电，产生CN-和H2，而HCN中的H来自LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D正确；故选D。14．(2022•湖南选择性考试，8)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是()A．海水起电解质溶液作用B．N极仅发生的电极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D．该锂-海水电池属于一次电池【答案】C【解析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑，M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑。A项，海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；B项，N为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故B正确；C项，Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，但不能传导离子，故C错误；D项，该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；故选C。15．(2022·浙江省6月选考，21)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是()A．电极A为阴极，发生还原反应B．电极B的电极发应：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变D．电解结束，可通过调节除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3【答案】C【解析】A项，由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；B项，由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2，电极反应式为：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正确；C项，电极A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应式为：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；D项，电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确；故选C。16．(2021•全国甲卷，13)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别问两极迁移。下列说法正确的是()A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B．阳极上的反应式为：+2H++2e-=+H2OC．制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol电子D．双极膜中间层中的在外电场作用下向铅电极方向迁移【答案】D【解析】该装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为电解池阴极，石墨电极为电解池阳极，阳极上Br-被氧化为Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，双极膜中间层的H+在直流电场作用下移向阴极，OH-移向阳极。A项，KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，生成的Br2为乙二醛制备乙醛酸的中间产物，故A错误；B项，阳极上为Br-失去电子生成Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，故B错误；C项，电解过程中阴阳极均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸转移电子为2mol，1mol乙二醛生成1mol乙醛酸转移电子为2mol，根据转移电子守恒可知每生成1mol乙醛酸转移电子为1mol，因此制得2mol乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2mol电子，故C错误；D项，由上述分析可知，双极膜中间层的H+在外电场作用下移向阴极，即H+移向铅电极，故D正确；故选D。17．(2021•海南选择性考试，9)液氨中存在平衡：2NH3NH4++NH2-。如图所示为电解池装置，以KNH2的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是()A．b电极连接的是电源的负极 B．a电极的反应为2NH3+2e-=H2+2NH2-C．电解过程中，阴极附近K+浓度减小 D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1:1【答案】B【解析】A项，根据图示可知：在b电极上产生N2，N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反